利用喷射成形铝硅铜镁合金粉末热压烧结方法技术

本发明专利技术提供利用喷射成形铝硅铜镁合金粉末热压烧结方法,包括如下步骤：粉末收集；粉末筛分；粉末混合；模具准备；热压烧结；脱模；热处理，本发明专利技术具有如下有益效果：降低能源消耗，减少了环境污染；增加喷射成形粉末的应用领域，高效利用合金粉末，降低喷射成形制备锭坯的成本；普通粉末冶金的原料多为几种粉末混合而成，存在混合不均的风险，而采用喷射成形技术可制备出成分均匀的合金粉末，无需进行原料的配比混合。

Hot Pressing Sintering of Al-Si-Cu-Mg Alloy Powder by Spray Forming

【技术实现步骤摘要】
利用喷射成形铝硅铜镁合金粉末热压烧结方法
本专利技术属于铝合金处理工艺，尤其涉及利用喷射成形铝硅铜镁合金粉末热压烧结方法。
技术介绍
近些年来，由于能源与环境问题的日益突出，轻量化已经是汽车、空调压缩机等领域的主要发展趋势，这为轻质、高比强度、耐磨及耐腐蚀的铝合金材料的应用提供了工业化前景。铝硅铜镁铝合金作具有密度低、热膨胀系数低、强度高、耐磨性高及热导率高等特点，可用于制备带轮、轴承、气缸套、滑片、转子等零部件，可以显著提升设备性能，延长使用寿命，且能减少能源消耗，环境效应明显。而传统铸造方式制备的铝硅合金存在宏观偏析严重、组织粗大及抗拉强度低等问题，已不能满足产品的高性能指标要求。快速凝固技术中的喷射成形目前已经可以进行工业化生产应用，其工艺特点介于铸造和粉末冶金之间。采用该技术制备的铝硅铜镁铝合金材料全面优化了初晶硅的形态和分布，弱化了氧的不良效果，具有成分均匀、无宏观偏析、组织细小以及第二相细小等优势，可使合金获得优异得综合性能。但是在喷射成形制备铝硅铜镁铝合金锭坯材料的过程中，不可避免的会产生大量尺寸在10-80μm范围内的合金粉末产品。且该合金粉末存在表面氧化、粒径分布广以及颗粒硬度较大的问题，目前对粉末的处理方式是作为回炉料，该方法使得本已凝固成形的粉末重新被融化成铝液，不仅造成能源的大量浪费与环境的污染，还增加了生产成本。随着喷射成形产业近几年的迅速发展，产业规模也越来越大，必然导致粉末的产量继续增高，因此迫切需要一种新工艺来合理利用喷射成形过程中所产生的粉末，适应节能减排降本的要求。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种利用喷射成形铝硅铜镁合金粉末热压烧结方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。本专利技术采用如下技术方案：在一些可选的实施例中，提供一种利用喷射成形铝硅铜镁合金粉末热压烧结方法,包括如下步骤：S1：粉末收集；S2：粉末筛分；S3：粉末混合；S4：模具准备；S5：热压烧结；S6：脱模；S7：热处理；粉末为喷射成形过程中所产生的铝硅铜镁合金粉末。其中，所述步骤S1粉末收集为：将喷射成形过程中所产生的铝硅铜镁合金粉末在氮气保护的条件下降温至室温，真空储存。其中，所述步骤S2粉末筛分为：在氮气的保护下，采用防爆筛分机将所述步骤S1收集的粉末筛分成第一类粉末、第二类粉末、第三类粉末和第四类粉末；所述第一类粉末的粒径小于20μm；所述第二类粉末的粒径大于等于20μm，小于50μm；所述第三类粉末的粒径大于等于50μm，小于等于80μm；所述第四类粉末的粒径大于80μm。其中，所述步骤S3粉末混合为：将第一类粉末、第二类粉末和第三类粉末按质量比为3:2:1的比例放置于V型混料器中混合5-6小时。其中，所述S4模具准备为：在石墨模具的内表面及上下石墨垫片表层涂覆TiN层，放置3-7分钟待用。其中，所述步骤S5热压烧结为：将步骤S3混合后的粉末装入石墨模具内，形成胚料，使用真空烧结炉进行烧结；烧结过程为：当炉内真空度达到0.7Pa时，以10℃/min的升温速率升温到预烧温度300-400℃，同时对坯料双向施加10-15MPa的压力，保温30-60min，再以升温速率为10℃/min升温至烧结温度580-650℃，同时对坯料双向施加20-35MPa的压力，烧结30-60min。其中，所述步骤S6脱模为：烧结完成后真空烧结炉的炉内温度冷却至200℃，将石墨模具取出，空冷至室温后脱模，获得铝硅铜镁圆棒初品。其中，所述步骤S7热处理为：将步骤S6脱模获得的铝硅铜镁圆棒进行T6热处理。其中，所述T6热处理为：固溶处理470-500℃，保温2-4h，时效处理210-150℃，保温20-24h，获得成品。本专利技术：降低能源消耗，减少了环境污染；增加喷射成形粉末的应用领域，高效利用合金粉末，降低喷射成形制备锭坯的成本；普通粉末冶金的原料多为几种粉末混合而成，存在混合不均的风险，而采用喷射成形技术可制备出成分均匀的合金粉末，无需进行原料的配比混合。为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。具体实施方式以下描述充分地示出本专利技术的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本专利技术的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在一些说明性的实施例中，提供一种利用喷射成形铝硅铜镁合金粉末热压烧结方法,包括如下步骤：S1：粉末收集；将喷射成形过程中所产生的铝硅铜镁合金粉末在氮气保护的条件下降温至室温，真空储存，避免氧化。S2：粉末筛分；在氮气的保护下，采用防爆筛分机将所述步骤S1收集的粉末筛分成第一类粉末、第二类粉末、第三类粉末和第四类粉末；所述第一类粉末的粒径小于20μm；所述第二类粉末的粒径大于等于20μm，小于50μm；所述第三类粉末的粒径大于等于50μm，小于等于80μm；所述第四类粉末的粒径大于80μm。由于所述第四类粉末中含有尺寸较大的颗粒或片状物质，无法用于后续生产。S3：粉末混合；将第一类粉末、第二类粉末和第三类粉末按质量比为3:2:1的比例放置于V型混料器中混合5-6小时。S4：模具准备；在φ85mm石墨模具的内表面及上下石墨垫片表层涂覆TiN层，放置3-7分钟待用。S5：热压烧结；将步骤S3混合后的粉末装入石墨模具内，形成胚料，使用真空烧结炉进行烧结；烧结过程为：当炉内真空度达到0.7Pa时，以10℃/min的升温速率升温到预烧温度300-400℃，同时对坯料双向施加10-15MPa的压力，保温30-60min，再以升温速率为10℃/min升温至烧结温度580-650℃，同时对坯料双向施加20-35MPa的压力，烧结30-60min。S6：脱模；烧结完成后真空烧结炉的炉内温度冷却至200℃，将石墨模具取出，空冷至室温后脱模，获得铝硅铜镁圆棒初品。S7：热处理；将步骤S6脱模获得的铝硅铜镁圆棒进行T6热处理。其中，所述T6热处理为：固溶处理470-500℃，保温2-4h，时效处理210-150℃，保温20-24h，获得成品粉末为喷射成形过程中所产生的铝硅铜镁合金粉末，铝硅铜镁合金粉末的产生工艺过程为：S001：配料：所用原材料主要包括工业纯铝、铝硅中间合金、纯镁、纯铜。按质量百分比计，将其按23％-27％Si、3％-5％Cu、1％-2.5％Mg，余量为Al的比例混合。S002：熔炼：采用中频感应电炉进行熔炼，熔炼温度控制在750℃-1000℃，待原材料完全溶化后，保温静置20-30min。S003：溶体需经过除气除渣后，方能进行喷射处理。喷射时以氮气作为雾化气体与保护气，喷嘴斜喷角为30°-40°，雾化温度800℃-1000℃，雾化压力为0.5MPa-0.9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用喷射成形铝硅铜镁合金粉末热压烧结方法,其特征在于，包括如下步骤：S1：粉末收集；S2：粉末筛分；S3：粉末混合；S4：模具准备；S5：热压烧结；S6：脱模；S7：热处理；粉末为喷射成形过程中所产生的铝硅铜镁合金粉末。

【技术特征摘要】
1.利用喷射成形铝硅铜镁合金粉末热压烧结方法,其特征在于，包括如下步骤：S1：粉末收集；S2：粉末筛分；S3：粉末混合；S4：模具准备；S5：热压烧结；S6：脱模；S7：热处理；粉末为喷射成形过程中所产生的铝硅铜镁合金粉末。2.根据权利要求1所述的利用喷射成形铝硅铜镁合金粉末热压烧结方法,其特征在于，所述步骤S1粉末收集为：将喷射成形过程中所产生的铝硅铜镁合金粉末在氮气保护的条件下降温至室温，真空储存。3.根据权利要求2所述的利用喷射成形铝硅铜镁合金粉末热压烧结方法,其特征在于，所述步骤S2粉末筛分为：在氮气的保护下，采用防爆筛分机将所述步骤S1收集的粉末筛分成第一类粉末、第二类粉末、第三类粉末和第四类粉末；所述第一类粉末的粒径小于20μm；所述第二类粉末的粒径大于等于20μm，小于50μm；所述第三类粉末的粒径大于等于50μm，小于等于80μm；所述第四类粉末的粒径大于80μm。4.根据权利要求3所述的利用喷射成形铝硅铜镁合金粉末热压烧结方法,其特征在于，所述步骤S3粉末混合为：将第一类粉末、第二类粉末和第三类粉末按质量比为3:2:1的比例放置于V型混料器中混合5-6小时。5.根据权利要求4所述的利用喷射成形铝硅铜镁合金粉末热压烧结方法,其特征在于，所述S4模...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建党，张豪，张捷，马万太，范曦，张学杰，
申请(专利权)人：江苏豪然新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32