高熔点合金伪半固态触变成形方法技术

把一种高熔点细粉末材料与另一种低熔点粗粉末材料，按照一定的体积比（一般可取７∶３，６∶４）均匀混合，并进行冷、热压实成半固态坯，然后再将坯加热至高于低熔点材料而低于高熔点材料的融化温度，使坯料处于伪半固态温度下，或置于压铸机压室实现伪半固态触变压铸，或置于闭式模具内，实现伪半固态触变模锻。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

材料加工工程
技术介绍
粉末成形方法很多，主要有三类一类致密化过程主要依靠烧结，包括热压烧结(hot presssintering)；热等静压烧结(hot isostatic press sintering)；活化烧结(activated sintering)；微波少杰(microwave sintering)。另一种类型，致密主要依靠挤压塑性变形，其中亦伴随有烧结，包括热静液挤压成形(hot hydrostatic extrusion)，粉末包覆成形(surface coasting forging)。第三种类型，主要依靠快速凝固，自熔性作用下聚积成形，如粉末喷射成形(osprey method)。申请者在研究已有方法基础上，提出一种崭新的成形方法，即高熔点合金伪半固态触变成形法。它兼有塑性变形、液相少结和快速凝固等特征，工艺最大特点工艺简便，可以直接成形复杂的陶瓷或者高温合金、金属间化合物制件，特别是纳米陶瓷或纳米高温合金、金属间化合物制件。
技术实现思路
i)专利技术原理本专利技术是从半固态成形机制研究延伸而来的。在半固态温度下，半固态浆料存在初生相(即高熔点相——固相)，和分布在晶界的低熔点相(即共晶相)，附1所示为7A04(LC4)合金的半固态组织初生相为α及分布在α相周围的共晶相。在力作用下，共晶相裹着初生相α，流动充填，高压凝固和塑性变形。本专利技术基于这一思路，假如高熔点相为一种陶瓷细粉末(如Al2O3，SiC，AlN，Si3N4等)，或高温合金粉末(如Fe，Ni，Cr等)，或金属间化合物粉末(如TiAl，Ti3Al等)。低熔点为一种金属粗粉末(如Sn，Zn，Al等)，按一定体分率(入8∶2，7∶3，6∶4)，均匀混合在一起，呈现高熔点粉末周围分布低熔点粉末，当加热至低熔点粉末熔化温度，均匀粉末便呈现出半固态浆料特征，在压力作用下，产生触变流动、高压凝固和塑性变形(如附2所示)。ii)工艺过程工艺过程用附3框图表示。iii)工艺参数①混粉工艺参数混粉在滚筒式混粉机上进行，并使用镀铬钢球，工艺参数如表所示(以SiCp) ②冷压工艺参数采用单向施压(或者双向施压)进行冷压实，工艺参数压力P＝100MPa，保压时间τ＝10min。③真空除气真空度可按需要选取10-1～10-5毫米汞柱。④热压工艺热压可采用单向施压(或者双向施压)进行。热压温度低于低熔点粉末的熔化温度；加热采用气体保护电阻炉或电感加热；润滑剂选取，视制件材质而定。⑤二次重熔工艺重熔温度应是高于低熔点合金粉末液相线温度，其保温时间依坯料大小可按最短尺寸10sec/mm计算选取。其重熔温度见下表 ⑥触变成形伪半固态模锻工艺参数● 模具温度＞400℃。● 比压＞100MPa。● 保压时间＞0.5～1.5sec/mm。● 润滑油剂胶体石墨。伪半固态压铸工艺参数● 模具温度200～300℃。● 比压60～100MPa。● 压射速度0.5～1.0m/sec。● 充填速度25～40m/sec。● 持压时间5～10sec。● 润滑油剂胶体石墨。⑦专利技术的积极效果专利技术积极效果表现在i)与传统的粉末成形烧结相比，它能成形较复杂的粉末制件；ii)与粉末注射成形相比，粉末伪半固态压铸没有添加粘结剂，成形后也无需脱脂、烧结，工序流程短；iii)粉末伪半固态模锻与粉末锻造相比，不仅变形温度低，而且变形力也低；iv)粉末伪半固态成形，低熔点(液相)能很好填充在高熔点颗粒间空隙，经塑性变形后，两种粉末紧密融合在一起，其制件比传统粉末成形、粉末注射性能高，质量稳定性好；v)由于成形温度远远低于纳米粉的晶粒长大温度，为高熔点纳米材料成形开辟一条新途径。4、附图书明下面结合附图来说明本专利技术主要内容。附图说明图1是7A04二次重熔(t＝615℃，τ＝5min)下的显微组织图。附图中，1.α(Al)相，2.共晶相。图2是高熔点粉末颗粒和低熔点粉末颗粒在压力作用下，产生触变流动、高压凝固和塑性变形下的显微结构图。附图中，1.高熔点粉末颗粒，2.低熔点粉末。图3是该成形方法的工艺过程图。图4是螺杆挤压机结构图。附图中，1.制件，2.模具，3.加热器，4.粉末，5.料斗，6.供料口，7.旋转驱动装置，8.高速压模装置，9.剪切螺旋，10.喷口图5是半固态触变模锻模具图。附图中，1.螺栓，2.上模板，3.凸模垫板，4.凸模，5.凸模压板，6.销轴，7.滑板，8.导柱，9.转轴销，10.钩板，11.钩销，12.凹模，13.导套，14.凹模压板，15.定位销，16.下模板，17.液锻件，18.垫板，19.顶杆，20.螺栓，21.上凹模板5、应用实例实例1、V2O5(nm)+Sn合金(μm)，按照6∶4混合后，装入附图4中的漏斗2中，并送入高温螺旋混合机加热到Sn合金熔点，以混料螺旋为活塞，通过喷嘴高速射入压铸模内。本实例特点，可用现成的设备，温度控制不严格，成形容易控制。实例2、Al2O3(μm)+2Al2铝粉(μm)，按照6∶4混合，经冷压、真空除气、热压后成坯、二次加热重熔、进行半固态触变模锻，模具图如附5所示。工艺参数二次加热温度＞700℃。模具预热温度＞400℃。比压＞100MPa。保压时间按1sec/mm选择。润滑油基石墨。制件形状为带法兰的杯形件。6、专利技术创造的目的及任务寻找一种简便、低廉、快捷成形复杂的陶瓷制件、高温合金和金属间化合物制件、纳米材料制件，扩大其在工程中应用。权利要求本专利技术要求法律保护范围1.高熔点细粉末材料与低熔点粗粉末材料，按8∶2，7∶3，6∶4，5∶5混合，冷压+热压成半固态坯。2.用(1)制备的半固态坯，进行伪半固态压铸、或者伪半固态模锻生产的制件。3.用高熔点纳米粉末材料与低熔点微米粉末，按照8∶2，7∶3，6∶4，5∶5混合，冷压+热压成形纳米半固态坯。4.用(3)制备的半固态坯，进行伪半固态压铸，或伪半固态模锻生产的制件。全文摘要把一种高熔点细粉末材料与另一种低熔点粗粉末材料，按照一定的体积比(一般可取7∶3，6∶4)均匀混合，并进行冷、热压实成半固态坯，然后再将坯加热至高于低熔点材料而低于高熔点材料的融化温度，使坯料处于伪半固态温度下，或置于压铸机压室实现伪半固态触变压铸，或置于闭式模具内，实现伪半固态触变模锻。文档编号B22F3/00GK1603030SQ0313265公开日2005年4月6日 申请日期2003年9月30日 优先权日2003年9月30日专利技术者罗守靖, 程远胜 申请人:哈尔滨工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术要求法律保护范围：高熔点细粉末材料与低熔点粗粉末材料，按８∶２，７∶３，６∶４，５∶５混合，冷压＋热压成半固态坯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗守靖，程远胜，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]