镁基复合材料真空吸渗挤压工艺故障模式分析.pdf

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1、RESEARCH学术论文镁基复合材料真空吸渗挤压工艺故障模式分析术卫新亮，齐乐华，周计明，关俊涛，马玉钦(西北工业大学机电学院，西安710072)【摘要】真空吸渗挤压工艺作为一种制备镁基复合材料的新方法，集合金熔化、预制体预热、镁液浇注和挤压浸渗为一体。通过该工艺实现过程及各系统功能的划分，将真空吸渗挤压工艺分为坩锅系统、加热系统、气路系统、成形系统、压力系统、监控系统等部分。根据工艺试验的运行状况，分析了各系统的故障模式及原因，并对故障多发部位的危害性进行了评估。结果表明，对试验系统危害最高的是加热系统，成为影响整个工艺系统的关键，然后是坩锅系统和气路系统。针对各系统

2、的故障特点，提出了改善真空吸渗挤压工艺系统可靠性、安全性的方法和手段。关键词：镁基复合材料；真空吸渗挤压工艺；故障模式；评估；可靠性FailureModeAnalysisOfExtrusionDirecUyFoUowingVhcuumPressureIn丘ltration，I'echniqueofMagnesiumMatrixCompositesWEIXinli狮g，QILehua'ZHOUJiIning，GUANJ咖，MAYuqiIl(schoolofMechanicalEnginee血g，NomlwestemPolytecllllical唧v懿蚵，)(i’an7t0

3、072，chilla)IABsTl认CT】E)msiondncnyfollowingVacuumpressurei曲№iontechniqueisakindofnew鼬ricationtecllniqueofmagnesiummatrixcomposites，Whichc伽【协insthemgnesiumaUoymeltiI坞，prefabricatedpartp聆heating，po嘶g，andex咖sioni血ltration．Thetechniquesystemc孤bediVidedascnlciblesys钯m，heatingsystem，pnel肛natics

4、ystem，Hlol血gsystem，pressuresystem，强dm伽itoringsystemaccordiIlgtothediVisionofⅡ1eimplem髓诅tionprocess锄dtllesystemfunction．Thefailuremode锄ditsre弱onoft11esystemareaIlalyzed，锄dtheha咖fhlnesseValuationiscompletedbasedontlleopemtionconditionoftheexpe渤entsystem．Theresultsshowthath掘嘲degrceof也eheati

5、ngsyst锄ishighestandafrectsthewholesystem，followedbythecmciblesystemandpne啪aticsystem．AimingatthefaultcharacteristicsofeachSystem，theiID【provedmethodsoftheVac删mi曲ltra【tionexmlsionprocesssystemreliabil时锄dsecllri够arepmposedandapplied．Keywords：Magnesiummatrixcomposite；Exmlsiondirectlyfollowi

6、ngvacuumpressurei血№tiontechnique；Fail_uremode；EVaIuation；Reliabili哆DoI：10．16080／i．issnl671-833x．2016．03．08l随着空间技术的发展，各种结构件的使用环境趋于恶劣，因此对材料性能的要求越来越高。连续碳纤维增强镁基复合材料是利用高性能碳纤维作为增强体，与相应的镁合金基体在高温高压环境中复合而成。由于碳纤维的加入，镁基复合材料展示出高比强度、高比模量，耐磨性强，耐高温性能好，导电、导热性好，抗老化等优良的综合性能，在航空航天等领域有着广阔的应用前景【11。镁基复合材料的最终性

7、能与其相应的制造工艺直接相关，制备过程在很大程度上决定了最终的性能与应}国家自然科学基金项目(51275417，5122l001)；国家863计划(2013AA80l1004B)资助。用。真空吸渗挤压工艺【2叫集液态模锻和真空压力浸渗于一体，在惰性气体的作用下将镁液平稳浇注到挤压筒，然后利用凸模的压力使镁液浸入碳纤维预制体内，完成挤压浸渗和保压凝固。该工艺实现了镁基复合材料制备过程中的均匀浸渗，具有提高致密性，减少甚至消除缺陷等诸多优势。实施过程依靠坩埚、挤压装置、液压机、监控系统等多要素整合后一体化完成，涉及镁液熔炼、浇注、挤压浸渗及保