一种提高单元系粉末烧结致密度的方法技术

技术编号：40471497 阅读：6 留言：0更新日期：2024-02-26 19:09

本申请涉及一种提高单元系粉末烧结致密度的方法，属于粉末冶金技术领域；方法包括：把单元系粉末和粘结剂进行混合，得到混合料；把所述混合料制成生坯；对所述生坯进行脱脂处理，以去除所述生坯中的粘结剂形成连通孔隙，得到中间坯；对所述中间坯进行预烧结，以使所述中间坯中的单元系粉末的边界处生成反应物颗粒；对预烧结后的所述中间坯进行致密化烧结，以使消除中间坯孔隙；对致密化烧结后的所述中间坯进行烧结，以减少所述中间坯中的反应物颗粒，完成烧结；然后通过连续三步烧结工艺，在粉末间形成少量的反应产物，来抑制烧结过程中晶界与孔隙的脱除，孔隙借助原子的晶界扩散消除，从而提高最终烧结样品的致密度。

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【技术实现步骤摘要】

本申请涉及粉末冶金，尤其涉及一种提高单元系粉末烧结致密度的方法。

技术介绍

1、粉末冶金是一种加工效率高、一次净成形的绿色制造技术，广泛应用于复杂零件的大规模生产。孔隙的存在会显著影响粉末冶金零件的性能，孔隙消除主要发生在烧结过程。因此，通过调控烧结过程成形高致密度的粉末冶金零件具有十分重要的意义。

2、单元系粉末烧结时，孔隙借助原子的扩散运动消除，原子扩散可分为：表面扩散、晶界扩散和体积扩散。其中，晶界扩散系数最高，维持原子的晶界扩散有利于实现高致密化程度。但在烧结后期，晶粒快速长大，孔隙与晶界的脱离引起晶界扩散减弱，孔隙消除受阻，从而导致单元系粉末烧结零件致密度较低，性能无法满足部分特殊应用构件的要求。因此，可通过调控烧结制度以抑制晶界与孔隙的脱离，借助原子晶界扩散来提高单元系粉末烧结的致密度。现有技术中，中国专利技术专利申请cn103769589b一种高强韧高导电纯铜烧结块材的制备方法，其采用热等静压方法，通过在烧结过程中保持205～210mpa中压来获得高致密度的铜烧结零件，但热等静压设备昂贵，且对于复杂结构零件的适用性较低。

技术实现思路

1、本申请提供了一种提高单元系粉末烧结致密度的方法，以改善粉末冶金制备高致密度金属零件工艺难度高、成本昂贵的问题。

2、第一方面，本申请提供了一种提高单元系粉末烧结致密度的方法，其特征在于，所述方法包括：

3、把单元系粉末和粘结剂进行混合，得到混合料；

4、把所述混合料制成生坯；

<p>5、对所述生坯进行脱脂处理，以去除所述生坯中的粘结剂形成连通孔隙，得到中间坯；

6、对所述中间坯进行预烧结，以使所述中间坯中的单元系粉末的边界处生成反应物颗粒；

7、对预烧结后的所述中间坯进行致密化烧结，以使消除中间坯孔隙；

8、对致密化烧结后的所述中间坯进行烧结，以减少所述中间坯中的反应物颗粒，完成烧结。

9、作为一种可选的实施方式，所述预烧结的温度为所述单元系粉末熔点的60％～80％。

10、作为一种可选的实施方式，所述预烧结的气氛包括氧化性气体和惰性气体；和/或

11、所述氧化性气体包括但不局限于氧气、水蒸气和一氧化氮。

12、作为一种可选的实施方式，所述致密化烧结的温度为所述单元系粉末熔点的80％～95％。

13、作为一种可选的实施方式，所述致密化烧结的气氛包括惰性气体。

14、作为一种可选的实施方式，所述烧结的温度为所述单元系粉末熔点的80％～95％。

15、作为一种可选的实施方式，所述烧结的气氛包括还原性气体和惰性气体；和/或

16、所述还原性气体包括但不局限于一氧化碳、甲酸和氢气。

17、作为一种可选的实施方式，所述生坯中，所述单元系粉末和粘结剂的质量比为(70～85)：(15～30)；和/或

18、所述把所述混合料制成生坯的方式包括压制成型或间接增材制造；和/或

19、所述压制成型的压强为5～10mpa；和/或

20、所述间接增材制造包括材料挤出式增材制造、粘结剂喷射增材制造或光固化增材制造。

21、作为一种可选的实施方式，所述脱脂处理的峰值温度为200～500℃。

22、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

23、本申请实施例提供的该方法，制备出由单元系粉末与粘结剂构成的生坯，通过脱脂处理去除粘结剂，以在生坯内部形成均匀的连通孔隙，然后通过连续三步烧结工艺，在粉末间形成少量的反应产物，来抑制烧结过程中晶界与孔隙的脱除，孔隙借助原子的晶界扩散消除，从而提高最终烧结样品的致密度。

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【技术保护点】

1.一种提高单元系粉末烧结致密度的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的提高单元系粉末烧结致密度的方法，其特征在于，所述预烧结的温度为所述单元系粉末熔点的60％～80％。

3.根据权利要求1所述的提高单元系粉末烧结致密度的方法，其特征在于，所述预烧结的气氛包括氧化性气体和惰性气体；和/或

4.根据权利要求1所述的提高单元系粉末烧结致密度的方法，其特征在于，所述致密化烧结的温度为所述单元系粉末熔点的80％～95％。

5.根据权利要求1所述的提高单元系粉末烧结致密度的方法，其特征在于，所述致密化烧结的气氛包括惰性气体。

6.根据权利要求1所述的提高单元系粉末烧结致密度的方法，其特征在于，所述烧结的温度为所述单元系粉末熔点的80％～95％。

7.根据权利要求1所述的提高单元系粉末烧结致密度的方法，其特征在于，所述烧结的气氛包括还原性气体和惰性气体；和/或

8.根据权利要求1所述的提高单元系粉末烧结致密度的方法，其特征在于，所述生坯中，所述单元系粉末和粘结剂的质量比为(70～85)：(15～30)；和/或

9.根据权利要求1所述的提高单元系粉末烧结致密度的方法，其特征在于，所述脱脂处理的峰值温度为200～500℃。

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【技术特征摘要】

1.一种提高单元系粉末烧结致密度的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的提高单元系粉末烧结致密度的方法，其特征在于，所述预烧结的温度为所述单元系粉末熔点的60％～80％。

3.根据权利要求1所述的提高单元系粉末烧结致密度的方法，其特征在于，所述预烧结的气氛包括氧化性气体和惰性气体；和/或

4.根据权利要求1所述的提高单元系粉末烧结致密度的方法，其特征在于，所述致密化烧结的温度为所述单元系粉末熔点的80％～95％。

5.根据权利要求1所述的提高单元系粉末烧结致密度的方法，其特征在于，所述致密化烧结的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王泽敏，邓涵文，李祥友，赵玉婷，李树寒，贺兵，
申请(专利权)人：华中科技大学鄂州工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：

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