利用往复式挤压来制备颗粒增强铝基复合材料的工艺及装置
专利汇可以提供利用往复式挤压来制备颗粒增强铝基复合材料的工艺及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种利用往复式 挤压 来制备颗粒增强 铝 基 复合材料 的工艺及装置，该装置包括挤压桶、挤压桶加热体、半环形凹模、控温 热电偶 、模具连接导向杆、模具连接翻转横梁、模具翻转机构 支架 、挤压垫、阳模、模具翻转连接横梁、模具翻转机构弹性 支撑 件、模具连接导向杆 螺母 和U型挤压杆。使用这种装置通过模具连接装置及模具的翻转机构实现被挤压材料与模具型腔等体积并在被挤压材料的两端交互施加不同方向的压 力 反复挤压和镦粗，使材料产生揉搓作用。被挤压材料可以产生强烈塑性 变形 ，同时发生动态再结晶而使被挤压的粉体材料界面充分焊合。由于发生的动态再结晶，形成的新晶粒会得到显著的细化，得到各向同性的细晶粒铝基复合材料。，下面是利用往复式挤压来制备颗粒增强铝基复合材料的工艺及装置专利的具体信息内容。
1.一种利用往复式挤压来制备颗粒增强铝基复合材料的装置，其特征在于： 该装置包括由模具翻转机构、通过铰接方式与模具翻转机构相结合的模具连接装 置、以及放置在模具连接装置中的挤压模具；
其中，所述模具翻转机构包括模具翻转机构支架(10)、设置在模具翻转机构支 架的左右支撑件上端的用于连接模具连接装置的弹性支撑件(14)；
所述模具连接装置包括：上、下模具连接翻转横梁(9)和用于连接上、下模具 连接翻转横梁的模具连接导向杆(8)，以及安装在下模具连接翻转横梁上方中心 部位、且其上端向上延伸并与挤压模具中空腔相配合的下阳模(12)，和安装在上 模具连接翻转横梁下方中心部位、且其下端向下延伸并与挤压模具中空腔相配合 的的上阳模(16)；在模具连接装置的左右两侧对称设置有模具翻转连接件(13)， 左、右模具翻转连接件分别通过设置在其外侧中间部位的铰接部件与模具翻转机 构中的弹性支撑件(14)相结合；
所述挤压模具是由同轴线设置的上、下挤压桶(1、6)扣合组成，且在上、 下挤压桶相互扣合端的内壁上加工有用于嵌装左、右半环形凹模(3、15)环形卡 槽，并由嵌装在所述环形卡槽内的左、右半环形凹模(3、15)构成可拆卸的挤压 内腔。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：进一步包括用于挤压的挤压垫 (11)，其位于下模具连接翻转横梁的下方。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述上、下挤压桶(1、6)的 外环面上均设置有加热体(2、7)；左、右半环形凹模(3、15)中的一个半环形 凹模上设置有控温热电偶(4)；且所述上挤压桶的外径大于下挤压桶的外径。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：在上模具连接翻转横梁加工有 用于插装U型挤压杆(18)的两个插装孔，且所述两个插装孔的位置与位于安装 在上模具连接翻转横梁下方的上阳模(16)两侧。
5、一种利用权利要求1所述装置对金属材料或复合材料往复挤压的方法，其 特征在于：所述方法包括如下步骤：
a.将半环形凹模(3)和半环形凹模(15)相对扣合成环形挤压凹模并压放入 上挤压桶(1)下端内壁上加工出的用于嵌装左、右半环形凹模(3、15)环形卡 槽中；将下挤压桶(6)通过上端内壁上加工出的用于嵌装左、右半环形凹模(3、 15)环形卡槽与挤压凹模连接，组装成挤压模具，并在模具中装入被挤压材料(5)； 之后，通过压力设备在上阳模(16)和下阳模(12)的两端加压，将被挤压粉体 材料(5)预变形，实现材料与模具型腔等体积往复挤压；
b.分别将上阳模(16)的上端和下阳模(12)的下端固定于模具连接装置的上、 下模具连接装置连接横梁(9)的相应位置处，然后将模具连接装置固定于模具翻 转机构上，并在模具连接装置中的下模具连接装置连接横梁下部放上挤压垫(11)， 之后，将在U型挤压杆(18)通过设置在上模具连接翻转横梁上加工出的用于插 装U型挤压杆(18)的两个插装孔安装在挤压桶上方，准备挤压；
c.当压力机压下U型挤压杆(18)时，模具翻转机构弹性支撑件(14)被压缩， 模具连接翻转横梁(9)与挤压垫(11)接触，此过程中上挤压桶(1)带动半环 形凹模(3)和半环形凹模(15)及下挤压桶(6)向下运动，在半环形凹模(3) 和半环形凹模(15)下部的被挤压材料(5)是以一定挤压比被挤压变细的过程， 而上部的被挤压材料(5)是被同时镦粗的过程；
d.当压力机压头抬起后，模具翻转机构弹性支撑件(14)中的两根弹簧向上托 起整个模具，取下U型挤压杆(18)，将模具翻转，然后再放入U型挤压杆(18)， 重复步骤c，实现对被挤压材料同时挤压和镦粗的往复挤压过程。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述方法进一步包括下述步骤： 当达到希望的挤压道次后，可采用一个钢管套在下挤压桶(6)上，并通过钢管套 的上端撑住上挤压桶(1)，继续压阳模，直到挤压桶与半环形凹模脱离，然后取 下两个半环形凹模，经往复挤压后的材料可用于后续其他加工。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述方法进一步包括下述步骤： 如果需要热挤压，将上、下挤压桶的加热体(2、7)与电源连接，并将控温热电 偶(4)插入半环形凹模中，监测加热温度及监控变形最大处的温度变化，挤压的 温度可以在室温至600℃控制；如果进行冷挤压，也可以将热电偶插入半环形凹模 中，监测变形最大处在挤压过程中的温度变化。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：通过更换不同小径尺寸的半环 形凹模，可以方便地调整往复挤压的挤压比，从而实现不同挤压比及不同道次的 往复挤压。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：通过改变被挤压材料的基体粉 体材料，如纯铝、不同成分的铝合金粉体，或改变基体粉体材料的粒度，或改变 增强相种类和颗粒尺寸，可以获得不同增强体/基体复合材料；所述基体材料包括 粒度40～150μm的纯铝粉、粒度40～150μm的铝合金粉体和粒度为25～150μm的 增强相α-Al2O3p、石墨粉和SiC。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：对于铝或铝合金基复合材料的 制备方法包括下述步骤：
(1)将粒度为40～150μm的铝或铝合金粉和5vol.％～25vol.％、粒度为25～ 150μm的增强相α-Al2O3p、石墨粉和SiC放入混料机或球磨机中机械混合，直到完 全均匀；
(2)干混时不加任何溶剂，湿混时加入2vol％无水酒精和1wt％聚乙二醇；
(3)将混合好的被挤压混合粉体装入由上、下挤压筒组成的挤压模具中，装 入量为上、下挤压筒容积的各50％；对于湿混法所得到的粉料应先在烘箱内烘干， 温度控制在60℃；利用两个阳模在两端加压，对混合粉体进行预压，令粉体充满 挤压桶与阳模之间的空腔，实现材料与模具型腔等体积；
(4)根据材料不同，加热到预定挤压温度200℃～500℃；
(5)进行不同道次往复挤压；
(6)达到挤压预定道次后，开模并取出被挤压后的复合材料，混合粉体经往
复挤压后生成的复合材料组织均匀、致密，无缺陷，增强体和基体之间焊
合良好的复合材料；
(7)根据性能要求，对往复挤压材料进行时效、退火或固溶等热处理。
技术领域
本发明涉及一种利用往复式挤压来制备颗粒增强铝基复合材料的工艺及装 置。
技术背景
针对传统材料存在的缺点，从材料内部组织、结构和材料性能的关系入手， 研究传统材料的改造和新型材料的开发应用已愈来愈重要。提高材料的性能大多 集中在晶粒的细化，合金材料在获得超细组织后，其物理、力学性能往往得到显 著提高。晶粒细化至亚微米级或纳米级别时，材料表现出一些超常的性质。细化材 料的组织有许多方法，冶金学方法(如通过合金化细化晶粒)、快速凝固、热处 理方法和热机械加工及复合材料等。然而，这些研究或多或少有一些技术瓶颈没 有突破。
通过普通热挤压手段在一定程度上也能细化晶粒，但随着挤压道次的增加，材 料的径向尺寸越来越小，因此变形程度受限；同时通过普通热挤压不能得到均匀 的变形和获得各向同性的块体材料。
采用强烈塑性变形技术细化晶粒，提高材料性能的方法是目前发展的热点，高 挤压比挤压(High Extrusion Ratio Extrusion)、震动冲击(Shock Loading)、高压扭转 (Torsion Under Compression)、等截面角型挤压(Equal Channel Angular Pressing)、 叠轧(Accumulative Roll Bonding)、轧制热机械处理(Rolling Typed Thermomechanical Treatment)等都是强烈塑性变形方法的代表，采用这些方法可以 获得具有亚微米或纳米晶组织。但是都各有特点，比如为了获得大的变形量，高 压扭转加工薄片状试样，但加工后的组织不均匀，使其应用受到限制。等截面角型 晶粒细化方法是一种实用有效的方法，加工过程中试样形状始终可保持不变，因而 可以反复变形产生大的应变，获得均匀致密的组织，并能够加工大体积试样。但等 截面角型挤压单次变形量较小，其挤压一次时产生的应变最大值近似为1。
复合材料的制备过程中也常采用粉末冶金、熔渗或自生等手段，其中粉末冶 金、熔渗的工艺复杂，成本较高，自生的方法较难获得组织均匀的复合材料。因 此在复合材料的制备过程中常伴随使用挤压或其他手段以细化组织。
因此，需要一种新的装置及新的工艺方法来制备晶粒细化的金属基复合材料， 提高材料综合性能。
在本发明完成之前，北京机电研究所超塑技术研究室的陆文林的文章(《热加 工工艺》2001年第2期10-12页)“采用沙漏挤压工艺制备超细晶材料”中介绍的沙 漏挤压工艺示意图及陆文林的另一篇文章(《塑性工程学报》第7卷第4期1-4页) “沙漏挤压镦粗复合加工技术”中沙漏挤压工艺原理示意图及制成中提到：挤压 筒固定，顶杆A、B向f方向同步运动时，试样在型腔A中受到挤压变形，在型腔B受到 镦粗变形。当试样向这个方向变形完毕后，顶杆A、B可以再向相反的方向同步运动， 试样再次发生挤压、镦粗变形或顶杆固定，两侧的挤压桶往复运动实现沙漏挤压 工艺，对于具体模具的工作方式及是否是单缸压力机并没有涉及；台湾叶均蔚的 发明专利，“改善合金材料性质之方法及装置与其产品”，第0082100065号(专利 公告号：00245662，国际专利分类号：B21B23/00，公告日期：1995年04月21日) 及“往复式挤压成型方法及其加工装置”，第129012号(专利公告号：00424013， 国际专利分类号：B21C23/24，公告日期：2001年03月01日)中的方法及装置均 采用两个挤压缸体挤压方式，即水平两个挤压缸同步动作，一边的缸体向右运动 时另一边的缸体同步同速度向左运动，然后相反方向运动，从而往复挤压，但不 能实现单缸压力机的往复挤压。因此，以上方法及装置都未涉及单缸压力机的往 复挤压装置及加工工艺。
发明内容
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明的利用往复式挤压来制备颗粒增强铝基复合材料的装置包括模具翻转 机构、通过铰接方式与模具翻转机构相结合的模具连接装置、以及放置在模具连 接装置中的挤压模具；
其中，所述模具翻转机构包括模具翻转机构支架、设置在支架左右支撑件上 端的用于连接模具连接装置的弹性支撑件；
所述模具连接装置包括：上、下模具连接翻转横梁和用于连接上、下模具连 接翻转横梁的模具连接导向杆，以及安装在下模具连接翻转横梁上方中心部位、 且其上端向上延伸并与挤压模具中空腔相配合的下阳模，和安装在上模具连接翻 转横梁下方中心部位、且其下端向下延伸并与挤压模具中空腔相配合的的上阳模； 在模具连接装置的左右两侧对称设置有模具翻转连接件，左、右模具翻转连接件 分别通过设置在其外侧中间部位的铰接部件与模具翻转机构中的弹性支撑件相结 合；所述模具连接装置中使用高强度合金钢作横梁及连接螺栓。
所述挤压模具是由同轴线设置的上、下挤压桶扣合组成，且在上、下挤压桶 相互扣合端的内壁上加工有用于嵌装左、右半环形凹模环形卡槽，并由嵌装在所 述环形卡槽内的左、右半环形凹模构成可拆卸的挤压内腔。
本发明进一步包括用于挤压的挤压垫，其位于下模具连接翻转横梁的下方； 所述上、下挤压桶的外环面上均设置有加热体；左、右半环形凹模中的一个半环 形凹模上设置有控温热电偶；且所述上挤压桶的外径大于下挤压桶的外径。
本发明在上模具连接翻转横梁加工有用于插装U型挤压杆的两个插装孔，且 所述两个插装孔的位置与位于安装在上模具连接翻转横梁下方的上阳模两侧。
利用本发明的装置来制备颗粒增强铝基复合材料的工艺包括如下步骤：
a.将左、右半环形凹模相对扣合成环形挤压凹模并压放入上挤压桶下端内壁 上加工出的用于嵌装左、右半环形凹模环形卡槽中；将下挤压桶通过上端内壁上 加工出的用于嵌装左、右半环形凹模环形卡槽与挤压凹模连接，组装成挤压模具， 并在模具中装入被挤压材料；之后，通过压力设备在上阳模和下阳模的两端加压， 将被挤压粉体材料预变形，实现材料与模具型腔等体积往复挤压；
b.分别将上阳模的上端和下阳模的下端固定于模具连接装置的上、下模具连接 装置连接横梁的相应位置处，然后将模具连接装置固定于模具翻转机构上，并在 模具连接装置中的下模具连接装置连接横梁下部放上挤压垫，之后，将在U型挤 压杆通过设置在上模具连接翻转横梁上加工出的用于插装U型挤压杆的两个插装 孔安装在挤压桶上方，准备挤压；
c.当压力机压下U型挤压杆时，模具翻转机构弹性支撑件被压缩，模具连接翻 转横梁与挤压垫接触，此过程中上挤压桶带动半环形凹模和半环形凹模及下挤压 桶向下运动，在半环形凹模和半环形凹模下部的被挤压材料是以一定挤压比被挤 压变细的过程，而上部的被挤压材料是被同时镦粗的过程；
d.当压力机压头抬起后，模具翻转机构弹性支撑件中的两根弹簧向上托起整个 模具，取下U型挤压杆，将模具翻转，然后再放入U型挤压杆，重复步骤c，实 现对被挤压材料同时挤压和镦粗的往复挤压过程。
本发明的方法进一步包括下述步骤：当达到希望的挤压道次后，可采用一个 钢管套在下挤压桶上，并通过钢管套的上端撑住上挤压桶，继续压阳模，直到挤 压桶与半环形凹模脱离，然后取下两个半环形凹模，经往复挤压后的材料可用于 后续其他加工。
本发明的方法进一步包括下述步骤：如果需要热挤压，将上、下挤压桶的加 热体与电源连接，并将控温热电偶插入半环形凹模中，监测加热温度及监控变形 最大处的温度变化，挤压的温度可以在室温至600℃控制；如果进行冷挤压，也可 以将热电偶插入半环形凹模中，监测变形最大处在挤压过程中的温度变化。本发 明可通过更换不同小径尺寸的半环形凹模，可以方便地调整往复挤压的挤压比， 从而实现不同挤压比及不同道次的往复挤压。
本发明可通过改变被挤压材料的基体粉体材料，如纯铝、不同成分的铝合金 粉体，或改变基体粉体材料的粒度，或改变增强相种类和颗粒尺寸，可以获得不 同增强体/基体复合材料；所述基体材料包括粒度40～150μm的纯铝粉、粒度40～ 150μm的铝合金粉体和粒度为25～150μm的增强相α-Al2O3p、石墨粉和SiC。
本发明对于铝或铝合金基复合材料的制备方法包括下述步骤：
(1)将粒度为40～150μm的铝或铝合金粉和5vol.％～25vol.％、粒度为25～ 150μm的增强相α-Al2O3p、石墨粉和SiC放入混料机或球磨机中机械混合，直到完 全均匀；
(2)干混时不加任何溶剂，湿混时加入2vol％无水酒精和1wt％聚乙二醇；
(3)将混合好的被挤压混合粉体装入由上、下挤压筒组成的挤压模具中，装 入量为上、下挤压筒容积的各50％；对于湿混法所得到的粉料应先在烘箱内烘干， 温度控制在60℃；利用两个阳模在两端加压，对混合粉体进行预压，令粉体充满 挤压桶与阳模之间的空腔，实现材料与模具型腔等体积；
(4)根据材料不同，加热到预定挤压温度200℃～500℃；
(5)进行不同道次往复挤压；
(6)达到挤压预定道次后，开模并取出被挤压后的复合材料，混合粉体经往 复挤压后生成的复合材料组织均匀、致密，无缺陷，增强体和基体之间焊 合良好的复合材料；
(7)根据性能要求，对往复挤压材料进行时效、退火或固溶等热处理。
本发明与已有技术及专利相比具有如下优点：
(1)本往复式挤压晶粒细化装置可以实现在单缸压力机上进行往复式挤压，因 此适用面极广，可以节约能源，降低生产成本；
(2)更换不同小径尺寸的半环形凹模，就可以方便地调整往复挤压的挤压比， 从而实现不同挤压比的往复挤压。
(3)挤压模具安装在翻转机构上的设计不仅满足了在单缸压力机上进行往复式 挤压的要求，而且在翻转机构上翻转模具就能够进行不同道次的往复挤 压，降低了劳动强度，也可以节约能源，降低生产成本；
(4)本往复挤压模具自带电阻加热体，同时在挤压变形和镦粗变形最大的半环 形凹模中心区设计有测温热电偶孔，不仅可以满足热挤压对温度的要求， 热挤压的温度可以在室温至650℃控制，而且可以监测挤压过程中大变形 区域的温度变化。
(5)可以制备不同颗粒增强细晶粒铝(合金)复合材料。
附图说明
图1是往复挤压晶粒细化装置的示意图。图中1——上挤压桶、2——上挤压 桶的加热体、3——半环形凹模(左)、4——半环形凹模所带的控温热电偶、5— —被往复挤压材料、6——下挤压桶、7——下挤压桶的加热体、8——模具连接导 向杆、9——模具连接翻转横梁、10——模具翻转机构支架、11——挤压垫、12— —下阳模、13——模具翻转连接件、14——模具翻转机构弹性支撑件、15——半 环形凹模(右)、16——上阳模、17——模具连接导向杆螺母、18——U型挤压杆。
图2是铝粉粒度分布图。
图3是工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的利用往复式挤压来制备颗粒增强铝基复合材料的装置包 括由模具翻转机构、通过铰接方式与模具翻转机构相结合的模具连接装置、以及 放置在模具连接装置中的挤压模具；
其中，所述模具翻转机构包括模具翻转机构支架(10)、设置在模具翻转机构支 架的左右支撑件上端的用于连接模具连接装置的弹性支撑件(14)；
所述模具连接装置包括：上、下模具连接翻转横梁(9)和用于连接上、下模具 连接翻转横梁的模具连接导向杆(8)，以及安装在下模具连接翻转横梁上方中心 部位、且其上端向上延伸并与挤压模具中空腔相配合的下阳模(12)，和安装在上 模具连接翻转横梁下方中心部位、且其下端向下延伸并与挤压模具中空腔相配合 的的上阳模(16)；在模具连接装置的左右两侧对称设置有模具翻转连接件(13)， 左、右模具翻转连接件分别通过设置在其外侧中间部位的铰接部件与模具翻转机 构中的弹性支撑件(14)相结合；
所述挤压模具是由同轴线设置的上、下挤压桶(1、6)扣合组成，且在上、 下挤压桶相互扣合端的内壁上加工有用于嵌装左、右半环形凹模(3、15)环形卡 槽，并由嵌装在所述环形卡槽内的左、右半环形凹模(3、15)构成可拆卸的挤压 内腔。
进一步包括用于挤压的挤压垫(11)，其位于下模具连接翻转横梁的下方；所述 上、下挤压桶(1、6)的外环面上均设置有加热体(2、7)；左、右半环形凹模(3、 15)中的一个半环形凹模上设置有控温热电偶(4)；且所述上挤压桶的外径大于 下挤压桶的外径；在上模具连接翻转横梁加工有用于插装U型挤压杆(18)的两 个插装孔，且所述两个插装孔的位置与位于安装在上模具连接翻转横梁下方的上 阳模(16)两侧。
利用本发明的装置来制备颗粒增强铝基复合材料的工艺包括如下步骤：
a.将半环形凹模(3)和半环形凹模(15)相对扣合成环形挤压凹模并压放入 上挤压桶(1)下端内壁上加工出的用于嵌装左、右半环形凹模(3、15)环形卡 槽中；将下挤压桶(6)通过上端内壁上加工出的用于嵌装左、右半环形凹模(3、 15)环形卡槽与挤压凹模连接，组装成挤压模具，并在模具中装入被挤压材料(5)； 之后，通过压力设备在上阳模(16)和下阳模(12)的两端加压，将被挤压粉体 材料(5)预变形，实现材料与模具型腔等体积往复挤压；
b.分别将上阳模(16)的上端和下阳模(12)的下端固定于模具连接装置的上、 下模具连接装置连接横梁(9)的相应位置处，然后将模具连接装置固定于模具翻 转机构上，并在模具连接装置中的下模具连接装置连接横梁下部放上挤压垫(11)， 之后，将在U型挤压杆(18)通过设置在上模具连接翻转横梁上加工出的用于插 装U型挤压杆(18)的两个插装孔安装在挤压桶上方，准备挤压；
c.当压力机压下U型挤压杆(18)时，模具翻转机构弹性支撑件(14)被压缩， 模具连接翻转横梁(9)与挤压垫(11)接触，此过程中上挤压桶(1)带动半环 形凹模(3)和半环形凹模(15)及下挤压桶(6)向下运动，在半环形凹模(3) 和半环形凹模(15)下部的被挤压材料(5)是以一定挤压比被挤压变细的过程， 而上部的被挤压材料(5)是被同时镦粗的过程；
d.当压力机压头抬起后，模具翻转机构弹性支撑件(14)中的两根弹簧向上托 起整个模具，取下U型挤压杆(18)，将模具翻转，然后再放入U型挤压杆(18)， 重复步骤c，实现对被挤压材料同时挤压和镦粗的往复挤压过程。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述方法进一步包括下述步骤： 当达到希望的挤压道次后，可采用一个钢管套在下挤压桶(6)上，并通过钢管套 的上端撑住上挤压桶(1)，继续压阳模，直到挤压桶与半环形凹模脱离，然后取 下两个半环形凹模，经往复挤压后的材料可用于后续其他加工。
所述方法进一步包括下述步骤：如果需要热挤压，将上、下挤压桶的加热体 (2、7)与电源连接，并将控温热电偶(4)插入半环形凹模中，监测加热温度及 监控变形最大处的温度变化，挤压的温度可以在室温至600℃控制；如果进行冷挤 压，也可以将热电偶插入半环形凹模中，监测变形最大处在挤压过程中的温度变 化。
本发明可通过更换不同小径尺寸的半环形凹模，可以方便地调整往复挤压的 挤压比，从而实现不同挤压比及不同道次的往复挤压。
本发明可通过改变被挤压材料的基体粉体材料，如纯铝、不同成分的铝合金 粉体，或改变基体粉体材料的粒度，或改变增强相种类和颗粒尺寸，可以获得不 同增强体/基体复合材料；所述基体材料包括粒度40～150μm的纯铝粉、粒度40～ 150μm的铝合金粉体和粒度为25～150μm的增强相α-Al2O3p、石墨粉和SiC。
对于铝或铝合金基复合材料的制备方法包括下述步骤：
(1)将粒度为40～150μm的铝或铝合金粉和5vol.％～25vol.％、粒度为25～ 150μm的增强相α-Al2O3p、石墨粉和SiC放入混料机或球磨机中机械混合，直到完 全均匀；
(2)干混时不加任何溶剂，湿混时加入2vol％无水酒精和1wt％聚乙二醇；
(3)将混合好的被挤压混合粉体装入由上、下挤压筒组成的挤压模具中，装 入量为上、下挤压筒容积的各50％；对于湿混法所得到的粉料应先在烘箱内烘干， 温度控制在60℃；利用两个阳模在两端加压，对混合粉体进行预压，令粉体充满 挤压桶与阳模之间的空腔，实现材料与模具型腔等体积；
(4)根据材料不同，加热到预定挤压温度200℃～500℃；
(5)进行不同道次往复挤压；
(6)达到挤压预定道次后，开模并取出被挤压后的复合材料，混合粉体经往 复挤压后生成的复合材料组织均匀、致密，无缺陷，增强体和基体之间焊 合良好的复合材料；
(7)根据性能要求，对往复挤压材料进行时效、退火或固溶等热处理。
利用本发明的装置来制备颗粒增强铝基复合材料的具体实施例如下步骤：
实施例1 10％SiCp/Al复合材料
按照上面论述的工艺，往复挤压2道次，制备的10％SiCp/Al复合材料的抗拉 强度>120MPa，延伸率达到26％，与纯铝相比抗拉强度提高了近一倍，而延伸率 却没有明显的下降。
实施例2 5vol.％石墨-10vol.％Al2O3/Al复合材料
按照上面论述的工艺，往复挤压2道次，制备的5vol.％石墨-10vol.％Al2O3/Al 复合材料密度可以达到理论密度。
实施例3 5vol.％～20vol.％Al2O3/Al复合材料
按照上面论述的工艺，往复挤压复合材料的性能为：
(1)2道次往复挤压5vol.％Al2O3/Al复合材料：σb为106MPa，δ为31％，HB34；
(2)1道次往复挤压10vol.％Al2O3/Al复合材料：σb为115MPa，δ为27％，HB37；
(3)2道次往复挤压10vol.％Al2O3/Al复合材料：σb为110MPa，δ为26％，HB34；
(4)2道次往复挤压20vol.％Al2O3/Al复合材料：σb为132MPa，δ为14％，HB46。
本发明在工业纯铝粉中加入Al2O3颗粒，用往复挤压方法制备出含不同体积百 分含量的Al2O3颗粒增强纯铝基复合材料。纯铝粉粒度～30μm，密度～2.71g/cm3， 由陕西长虹化工厂精细材料有限责任公司制备，具体化学成分如表2-1，粒度分布 如图2，Al2O3颗粒粒度～45μm，密度为3.9g/cm3。
表2 化学成分表
本发明的混粉方法如下：
(1)首先将Al2O3粉300℃保温3小时，然后降温到100℃保温24小时。目 的是使Al2O3粉中的水分尽可能去掉，这是因为氧化铝在大气中易于吸水，在室温 下以三水氧化铝(Al2O3·3H2O)形式存在。在150℃以下，Al2O3·3H2O是稳定的。
(2)将烘干后的Al2O3粉分别按照0、5％vol、10％vol、20％vol装入预混粉装 置中搅拌10min，接着将预混后的粉料装入PVC瓶中混合10min，再将装有混合 粉末的PVC瓶放在球磨机上混粉24h，球磨机转速120r/min。
本发明的模具清理方法如下：
模具一定要用NaOH稀溶液清理干净，一方面是为了防止模壁上的杂质在挤 压过程中进入Al2O3/Al复合材料中，杂质的引入影响对Al2O3/Al复合材料组织判 断；另一方面杂质粘在模壁上，加大了Al2O3/Al复合材料在卸料的摩擦力，不利 于试样表面成型。
工艺参数制定如表2，挤压比λ＝D2/d2＝502/142＝12.755。
表2 挤压工艺参数
注：RE-n-中，RE代表往复挤压，n＝1，2，3，…，表示往复挤压道次。
采用阿基米德排水法测量复合材料的实际密度。实验前先将复合材料放在盛 有蒸馏水的烧杯中，用超声波清洗干净，并在电烘箱中充分干燥，待冷却至室温 后用电光分析天平分别称得复合材料在空气和蒸馏水中的重量Wa和W1。如果忽略 空气的浮力，已知蒸馏水的密度为ρl(1g/cm3)，该复合材料的密度为：
仪器型号：ESJ200-4电子分析天平，精度0.0mg。实际测试的密度见表3。
表3 实验实际测试的材料的密度
表4 Al/Al203复合材料力学性能值
注：C为靠近中心取样，B为靠近边缘取样。
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