一种用于放电等离子快速熔炼或真空热处理的模具及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种用于放电等离子快速熔炼或真空热处理模具及其使用方法，本发明专利技术利用放电等离子烧结炉放电快速升温的特性设计封闭石墨发热腔体和保温模套，通过石墨的热电效应对石墨腔体内的坩埚进行快速加热至设定温度，使得坩埚内的生料快速熔化，以进行特定合金的熔炼，或在特定温度保温对金属块状样进行保温热处理。该石墨发热腔体模具采用石墨缸体和封装盖两部分组成，便于置放坩埚并调整其位置，并在石墨缸体设置有温度监测装置，可以实时监控熔炼模具内部熔炼坩埚的温度变化。该模具使用时在石墨腔体内层和坩埚内接触面涂覆耐火阻断剂，防止石墨与坩埚之间以及合金与坩埚之间发生反应，提高模具的使用寿命。提高模具的使用寿命。提高模具的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种用于放电等离子快速熔炼或真空热处理的模具及其使用方法


[0001]本专利技术属于热压烧结模具
，尤其涉及一种用于放电等离子快速熔炼或真空热处理的模具及其使用方法。

技术介绍

[0002]金属在高温以及熔化固结过程极易与空气接触产生反应；尤其对于铝、镁、钛等活泼金属，在高温条件下易氧化或与其他金属反应生成金属间化合物，因此金属的铸造成型过程一般是在真空或气氛保护下进行，这极大的限制了合金成型工艺的可选成型工艺范围，并降低了合金生成效率。放电等离子烧结是一种常用的粉末冶金真空快速成型烧结工艺，其原理是在真空条件下通过上下电极压头施加脉冲高能电流束流，通过热电效应急速升温；因此，其高的真空度(>0.1Pa)适于制备较为活泼的钛及钛铝合金。但粉末冶金工艺适用于近固态热压成型工艺，其轴向加压条件很难适用于液相成型方式和热处理过程。
[0003]中国专利，公开号为CN202010482082.3，公开了一种基于热爆反应的钛铝基高温合金块体的制备方法，该方法一Ti和Al混合粉末为原料，并添加适量的钛合金粉末进行合金化，通过热爆反应和热压烧结制备新型钛合金材料。该方法属于粉末冶金近固态成型工艺，只适用于微米级粉末，无熔炼效果。
[0004]中国专利，公开号为CN102312111A，公开了采用真空自耗电弧炉熔炼TiAl合金的方法，该工艺采用高能束流工艺快速熔炼TiAl合金，能量输入高，导致无法对熔炼温度进行控制，容易造成合金元素Al的烧损，造成合金元素成分的不稳定，切升温和降温速率无法控制，无法保证产品质量的稳定性。
[0005]中国专利，公开号为CN201510028165.4，公开了一种放电等离子烧结及包套热轧制备TiAl合金板材的方法，该工艺属于传统的粉末冶金固相成型方法，只能针对粉末近固相成型，无法达到熔炼铸造效果和热处理过程，极大的限制了原料类型。

技术实现思路

[0006]本专利技术中采用耐高温导电石墨发热腔体的和腔体内熔炼坩埚的新型配合方式，扩宽了合金成型工艺和热处理方法，提高了活泼金属成型效率，并解决了放电等离子烧结过程中轴向加压问题，实现熔炼过程中控制升温和冷却速率控制组织。
[0007]本专利技术具体通过以下技术方案来实现：
[0008]第一方面提供一种用于放电等离子快速熔炼或真空热处理的模具，包括耐高温导电石墨发热腔体；所述耐高温导电石墨发热腔体采用石墨缸体和石墨封装盖配合组成，所述石墨封装盖顶部设有第一压柱电极配合凹槽，所述石墨缸体底部设有第二压柱电极配合凹槽。
[0009]作为本专利技术的进一步说明，所述石墨缸体内部放置有熔炼坩埚，所述熔炼坩埚呈开口杯状。
[0010]作为本专利技术的进一步说明，所述耐高温导电石墨发热腔体内壁和所述熔炼坩埚内壁均涂覆有耐火阻断剂，且所述耐火阻断剂厚度>0.5mm。
[0011]作为本专利技术的进一步说明，所述耐火阻断剂的名义成分为99.97％的氧化钇和阻燃型粘结剂，所述氧化钇和所述阻燃型粘结剂采用10～20:1的质量配比混合并充分搅拌。
[0012]作为本专利技术的进一步说明，使用时在所述熔炼坩埚内部的合金原料不超过所述熔炼坩埚体积的2/3。
[0013]作为本专利技术的进一步说明，所述石墨缸体侧壁或底部设置有红外温度监测孔和热电偶温度监测孔。
[0014]作为本专利技术的进一步说明，所述模具外部设有保温石墨毛毡。
[0015]作为本专利技术的进一步说明，所述石墨封装盖的封装配合面上设置有石墨封装限位结构。
[0016]第二方面提供一种上述的用于放电等离子快速熔炼或真空热处理的模具的使用方法，包括：
[0017]配制耐火阻断剂，将耐火阻断剂均匀涂覆在石墨缸体的底部壁上和熔炼坩埚内壁上，待耐火阻断剂固结后重复涂抹，直至耐火阻断剂的厚度>0.5mm；
[0018]将生料置入所述熔炼坩埚内，其中所述生料体积不超过所述熔炼坩埚体积的2/3，然后将所述熔炼坩埚置于所述石墨缸体内部并封装石墨封装盖；
[0019]将保温石墨毛毡套在所述模具外部，装入放电等离子烧结炉中进行抽真空，达到指定真空度后进行升温熔炼或热处理。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0021](1)本专利技术实现了合金在控温条件下进行真空熔炼或热处理，热处理过程过程中可以实现升温速率和降温速率的调控，可以控制合金组织，有利于产品质量的稳定性；且熔炼可以实现程序化控制，降低人力成本。
[0022](2)本专利技术接触面使用阻断剂，保护模具的同时能够解决熔炼后试样的脱膜问题，以利于提高坩埚的使用寿命，提高生产效率。
[0023](3)本专利技术中的熔炼模具扩宽了放电等离子烧结炉的使用范围，使得液相成型方式也适用于放电等离子烧结炉。
[0024](4)本专利技术中采用耐高温导电石墨发热腔体的和腔体内熔炼坩埚的新型配合方式，解决了放电等离子烧结过程中轴向加压问题。
附图说明
[0025]图1是本专利技术提供的用于放电等离子快速熔炼或真空热处理的模具的装配图；
[0026]图2是本专利技术中石墨封装盖和石墨缸体的剖面图；
[0027]图3是本专利技术提供的用于放电等离子快速熔炼或真空热处理的模具的实物图；
[0028]图4是本专利技术实施例1中经热处理后铝粉末结块的实物图；
[0029]图5是本专利技术实施例1中的Al粉末的XRD图。
[0030]附图标记：
[0031]1‑
石墨渐上变径压头；2
‑
石墨压柱；3
‑
石墨封装盖；4
‑
石墨缸体；5
‑
耐高温导电石墨发热腔体；6
‑
熔炼坩埚；7
‑
石墨封装限位结构；8石墨下渐变压头；9
‑
第一压柱电极配合凹
槽；10
‑
封装配合面；11
‑
红外温度监测孔；12
‑
第二压柱电极配合凹槽；13热电偶温度监测孔。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0033]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0035]在本专利技术的描述中，还需要说明的是，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于放电等离子快速熔炼或真空热处理的模具，其特征在于，包括耐高温导电石墨发热腔体(5)；所述耐高温导电石墨发热腔体(5)采用石墨缸体(4)和石墨封装盖(3)配合组成，所述石墨封装盖(3)顶部设有第一压柱电极配合凹槽(9)，所述石墨缸体(4)底部设有第二压柱电极配合凹槽(12)。2.根据权利要求1所述的用于放电等离子快速熔炼或真空热处理的模具，其特征在于，所述石墨缸体(4)内部放置有熔炼坩埚(6)，所述熔炼坩埚(6)呈开口杯状。3.根据权利要求2所述的用于放电等离子快速熔炼或真空热处理的模具，其特征在于，所述耐高温导电石墨发热腔体(5)内壁和所述熔炼坩埚(6)内壁均涂覆有耐火阻断剂，且所述耐火阻断剂厚度>0.5mm。4.根据权利要求3所述的用于放电等离子快速熔炼或真空热处理的模具，其特征在于，所述耐火阻断剂的名义成分为99.97％的氧化钇和阻燃型粘结剂，所述氧化钇和所述阻燃型粘结剂采用10～20:1的质量配比混合并充分搅拌。5.根据权利要求2所述的用于放电等离子快速熔炼或真空热处理的模具，其特征在于，使用时在所述熔炼坩埚(6)内部的合金原料不超过所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彪，晏琪，贾振东，李金山，
申请(专利权)人：重庆三航新材料技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：