一种金属网布卷叠烧结压力加工制造金属结构材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种金属网布卷叠烧结压力加工制造金属结构材料的方法，首先，将金属丝编织成金属网布带料，再将金属网布带料紧密卷叠，形成外层材料紧密包覆内层材料的层层包覆的卷叠坯体；然后烧结卷叠坯体；再通过塑性加工减小卷叠坯体材料内的空隙，最终达到要求的孔隙率后便可制造获得所需的含孔隙的金属结构材料，再通过机械加工的方法制造成机械结构零件。通过本发明专利技术方法可以制造获得高孔隙率、高力学性能的多孔金属结构材料，密度小于同种材料的致密金属，加工成机械零件，可以实现机械结构的轻量化。总体工艺流程短，易于实现自动化及大规模生产，总体效率高，总体成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属结构材料制造的
，尤其是指一种金属网布卷叠烧结压力加工制造金属结构材料的方法。
技术介绍
日本专利早期公开文本第4-72004号公开了一种生产多孔铸模的方法。该方法是将SUS434不锈钢颗粒压成一种压实体，再经过烧结、氮化、炉冷却并快速冷却形成烧结多孔块。日本专利早期公开文本第6-33112号公开了一种生产多孔模具材料的方法。该方法将由低C和低N-Cr不锈钢颗粒构成的80％重量粉末与20％重量的不锈钢纤维(纤维矩形横截面的外接圆直径为20μm至100μm，长度为0.4mm至3.0mm)混合体压成压实体，再将压实体烧结成烧结体，在氮气中加热烧结体形成氮化体，然后冷却和再加热制备多孔模具材料。中国专利申请号：96112336.2公开了用于铸造的多孔模具材料及其生产方法。该方法将SUS434不锈钢颗粒(粒度主要为300μm至500μm)和采用借助转刀铣床RCM400粉碎的SUS434不锈钢长纤维(纤维矩形横截面的外接圆直径为60μm至80μm，长度为2.0mm至3.5mm)混合，不锈钢颗粒与不锈钢纤维的混合比在40wt％:60wt％至65wt％:35wt％，混合物经过加压、烧结、进行氮气喷射处理及冷却和再加热形成多孔模具材料。上述专利采用的不锈钢颗粒或纤维为SUS434铁素体不锈钢材料，不能通过淬火、回火热处理工艺强化。同时，由于具有矩形横截面的SUS434不锈钢长纤维由转刀铣床RCM400粉碎加工而成，纤维上会留有加工后的微裂纹，转刀铣床RCM400粉碎加工而成的长纤维作为生产多孔模具材料的纤维增强相会因为微裂纹等缺陷而影响增强效果，工艺流程长，成本高。中国专利申请号：200610037007.6公开了一种自透性金属模具制造及应用方法，很难将纤维与粉末混匀，只能手工操作，难以实现自动化生产。中国专利201410440413.1一种金属短纤维的制备方法及其短切装置，本专利技术所提供的技术方案其金属短纤维的制备方法为：首先，金属长纤维丝材在夹送机构的作用下向前送进，经过导向管进入定刀刀模的贯通模孔内，其中，所述定刀刀模配套有与其配合剪断金属长纤维丝材的动刀刀模，且所述定刀刀模的贯通模孔的出口为刃口；之后该金属长纤维丝材在夹送机构的作用下继续向前送进，穿过定刀刀模的贯通模孔，当所述金属长纤维丝材伸出贯通模孔预设长度后，所述动刀刀模做圆周运动，其直线刀刃贴近定刀刀模的模孔刃口经过，两刃形成对剪运动，最终剪断伸出贯通模孔的金属长纤维丝材，制造获得所需长度的短纤维。然后将短纤维压制烧结制造出多孔隙金属材料。将纤维短切磨损刀具、消耗电能、耗费时间，而且分布在材料中的纤维不连续导致力学性能降低。中国专利申请号：201410225398.9公开了一种长纤维织构组织金属材料的制造方法，首先，将金属长纤维丝材进行紧密编织，形成编织体；然后通过塑性加工消除编织体内的空隙，并使丝材之间实现冶金结合，最终便可制造获得所需的具有长纤维织构组织的致密金属材料，即无孔隙金属材料。编织体为绳索、管、型材、板状或块状。只有采用三维编织机才能编织出相应的材料，设备复杂，效率低，成本很高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提供一种可靠、效率高、易于控制的金属网布卷叠烧结压力加工制造金属结构材料的方法，总体工艺流程短，易于实现自动化及大规模生产，总体成本低。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种金属网布卷叠烧结压力加工制造金属结构材料的方法，首先，将金属丝编织成金属网布带料，再将金属网布带料紧密卷叠，形成外层材料紧密包覆内层材料的层层包覆的卷叠坯体；然后烧结卷叠坯体；再通过塑性加工减小卷叠坯体材料内的空隙，最终达到要求的孔隙率后便可制造获得所需的含孔隙的金属结构材料，再通过机械加工的方法制造成机械结构零件。所述塑性加工可以在烧结前进行，塑性加工和烧结可以重复进行多次。所述金属网布带料紧密卷叠时，在金属网布上均匀分布等厚度的金属粉末，并将金属粉末均匀地紧密卷叠在金属网布层之间，烧结并塑性加工之后，制造获得金属网布增强的粉末冶金透气金属材料。所述粉末冶金透气金属材料为透气钢。将所述金属粉末轧制在金属网布带料上并烧结后再卷叠成卷叠坯。将所述金属粉末配制成混合浆料之后再均匀分布在金属网布上，然后将金属粉末均匀地紧密卷叠在金属网布层之间，干燥之后再烧结。将所述金属粉末配制成含粘接剂的混合料之后，再使金属粉末均匀分布粘接在金属网布上，然后将金属粉末均匀地紧密卷叠在金属网布层之间，加热去除粘接剂之后再烧结。所述金属网布带料紧密卷叠是将金属网布卷叠在芯子上，通过旋转芯子使带料圈绕在芯子上，带料的转绕堆积使材料的厚度增长，形成层层紧密包覆的卷叠坯体。所述芯子是杆状芯、板状芯或管状芯。所述制造获得的含孔隙的金属结构材料为棒材、管材、型材、板材或块体材料。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：1、可以制造获得高孔隙率、高力学性能的多孔金属结构材料，密度小于同种材料的致密金属，加工成机械零件，可以实现机械结构的轻量化。2、本专利技术方法制造的具有长纤维织构增强金属结构材料，纤维没有被切断，是连续的，具有丝材高的抗拉强度和高的疲劳强度性能，可以像普通金属材料一样加工成机械结构零件使用，应用领域量大面广，可以创造重大的经济效益。3、透气钢可以用于制造模具，气体可以透过模具材料排出，用于需要排除模具型腔中气体的模具成形。4、材料显微组织均匀，具有可重复性，材料加工工艺及性能可控。5、通过表面处理附着在丝材表面的物质随着丝材均匀地分布到制备的材料中。6、渗氮渗碳可以渗透连通孔隙到材料内部，材料的抗腐蚀性能和力学性能得到大幅提高。7、本专利技术的多孔金属结构材料阻尼因子大，可以吸振减振，采用本专利技术的多孔金属结构材料制造机械零件，可以降低机械结构的振动。8、将金属丝编织成金属网布是二维编织效率高、成本低，卷叠工艺方法简单、可靠、效率很高、成本很低，易于控制。9、总体工艺流程短，易于实现自动化及大规模生产，总体效率高，总体成本低。具体实施方式下面结合多个具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1本专利技术所述的金属网布卷叠烧结压力加工制造金属结构材料的方法，其情况为：首先，将金属丝编织成金属网布带料，再将金属网布带料紧密卷叠，形成外层材料紧密包覆内层材料的层层包覆的卷叠坯体；然后烧结卷叠坯体，使材料之间实现冶金结合；再通过塑性加工(锻压、挤压、拉拔或轧制等)减小卷叠坯体材料内的空隙，最终达到要求的孔隙率后便可制造获得所需的含孔隙的金属结构材料(可以为棒材、管材、型材、板材或块体材料)，再通过机械加工的方法制造成机械结构零件。而在本实施例中，是采用直径35微米的1Cr18Ni9不锈钢丝材，通过编织机紧密编织成宽度为1米的不锈钢金属布，再将不锈钢网带的一端固定在直径为20毫米的不锈钢圆杆芯轴上，电机驱动机构旋转圆杆芯轴，将不锈钢网带紧密卷叠在圆杆芯轴上，并保持端部对齐，形成外层材料紧密包覆内层材料的层层包覆的不锈钢网带圆棒形卷叠坯体；外形尺寸达到要求的直径200毫米后，剪短不锈钢网带，并用钢丝捆住不锈钢网带卷叠坯体，保持卷叠坯体不会松散，然后将不锈钢网带卷叠坯体放入真空烧结炉中，加热达到1320摄氏度，保温两小时，烧结不锈钢网带卷叠坯体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属网布卷叠烧结压力加工制造金属结构材料的方法，其特征在于：首先，将金属丝编织成金属网布带料，再将金属网布带料紧密卷叠，形成外层材料紧密包覆内层材料的层层包覆的卷叠坯体；然后烧结卷叠坯体；再通过塑性加工减小卷叠坯体材料内的空隙，最终达到要求的孔隙率后便可制造获得所需的含孔隙的金属结构材料，再通过机械加工的方法制造成机械结构零件。

【技术特征摘要】
1.一种金属网布卷叠烧结压力加工制造金属结构材料的方法，其特征在于：首先，将金属丝编织成金属网布带料，再将金属网布带料紧密卷叠，形成外层材料紧密包覆内层材料的层层包覆的卷叠坯体；然后烧结卷叠坯体；再通过塑性加工减小卷叠坯体材料内的空隙，最终达到要求的孔隙率后便可制造获得所需的含孔隙的金属结构材料，再通过机械加工的方法制造成机械结构零件。2.根据权利要求1所述的一种金属网布卷叠烧结压力加工制造金属结构材料的方法，其特征在于：所述塑性加工能够在烧结前进行，塑性加工和烧结能够重复进行多次。3.根据权利要求1所述的一种金属网布卷叠烧结压力加工制造金属结构材料的方法，其特征在于：所述金属网布带料紧密卷叠时，在金属网布上均匀分布等厚度的金属粉末，并将金属粉末均匀地紧密卷叠在金属网布层之间，烧结并塑性加工之后，制造获得金属网布增强的粉末冶金透气金属材料。4.根据权利要求3所述的一种金属网布卷叠烧结压力加工制造金属结构材料的方法，其特征在于：所述粉末冶金透气金属材料为透气钢。5.根据权利要求3所述的一种金属网布卷叠烧结压力加工制造金属结构材料的方法，其特征在于：将所述金属粉末轧制在金属网布...

【专利技术属性】
技术研发人员：周照耀，吴菲，段留洋，姚碧波，秦杰，曹小兵，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44