[其他]均匀磁场烧结法及其烧结炉

说明书

均匀磁场烧结法及其烧结炉、属于粉末冶金烧结工艺及其装备领域。均匀磁场烧结炉由加热器、电磁线圈、保温装置、支承装置和联接导体等所组成，并构成“电热－电磁”统一系统。当加热器通以电流，在烧结区内便获得单一频率、强度大于１００（奥）的均匀磁场，用立式或卧式的磁场烧结真空炉烧结ＷＣ－Ｃｏ系合金，其物理机械性能得到明显改善；用于烧结ＷＣ－ＴｉＣ－Ｃｏ系合金或烧结以Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ为粘结金属制品以及Ｗ－Ｃｕ等合金制品同样可取得改善性能的效果。

本发明属于粉末冶金烧结工艺及其装备领域。

“烧结”在粉末冶金工艺中，是决定合金产品最终性能阶段。烧结方法及装备一直是粉末冶金工作者极为关注的问题。为取代传统的氢气保护烧结，六十年代间，在国外推广应用了真空烧结。目前，以电阻加热真空炉和感应加热真空炉成为合金生产中的主要烧结装备。上述两种真空炉各具长处，因此，它们的应用在相争并存。1973年8月，苏联公布了RAICHENKO，A.I.等人的SU394163和SU394164两项专利，即“用两个电流产生交变磁场实现金属陶瓷的烧结”和“用两个电磁铁建立交变磁场实现金属陶瓷另件的烧结”。此两项专利的实质是“磁场热压”其中前者属模胎压制，后者为无模胎压制。1982年苏联YU.M.LLTVINENKO等人在《Powder Metallurgy》第一期发表了“松装钴粉、镍粉和铁粉在磁场中的烧结”的研究报告。此文论述了在氩气保护下磁场对松装钴粉、镍粉和铁粉试样作固相烧结过程及其效果。其烧结装置是加热器置于一对电磁铁之间，并为卧式结构。综上所述，现用于生产的真空炉并未实现磁场烧结，而在“磁场热压”两项专利和“松装粉末的磁场烧结”的研究中，虽利用了磁场的作用，但其装置为非均匀磁场系统，又是“电热-电磁”分立结构，因此在粉末冶金工艺中目前并未解决均匀磁场的烧结，更未应用于真空烧结炉中。

本发明在于实现粉末冶金制品的均匀磁场的烧结。具有均匀磁场的真空烧结炉的立式结构如附图1。除利用常规真空系统外，它是由电极（1）和（6），支承座（2），电磁线圈（3），导电装置（4），加热器（5），保温装置（7）等部分所组成。其中以电磁线圈（3）、导电装置（4）、加热器（5）和保温装置（7）组成具有单一频率特性、“电热-电磁”综合统一的系统。工作状态下，烧结区内磁场强度为100-500（奥），其径向波动小于±1%，轴向波动小于±5%，即为均匀磁场烧结区。

加热器（5），以电阻系数小于10（欧·平方毫米/米）的碳制品为材料，加工制作成圆筒形或扁管形螺线管状，其直径和长（高）度由生产能力所确定;电磁线圈（3），以金属（铜或铝）管为材料，按允许电流3000（安培）设计，加工绕制成圆筒形或扁管形线圈，工作电源为50（赫），其漏磁通为主磁通的2%以下，其高（长）度与加热器相当，表面作绝缘化处理并紧固成部件;加热器的保温装置（7）选用导热系数λ＝（4～5.83）×0.0001（卡/厘米·秒·℃）的保温毡，直接包扎在加热器外表面并用玻璃纤维带捆扎成整体;支承装置（2）以碳制品为材料加工成带楔形槽的支座，借助于楔形块将它与加热器实现紧密接合;导电装置（4）以厚度为（0.1～0.3）毫米的金属片为材料，导体一端紧固于电磁线圈，另一端紧固于加热器，并将加热器与电磁线圈联接成“串联增助”，通过机外联络开关实现“串接”或“分接”，分接状态时，由电磁线圈产生200-300（奥）的均匀磁场。用作磁场处理。

本发明按附图2烧结制度所实施的含钴（9.5～6.0）%（重量）的WC-Co系合金，在均匀磁场真空烧结炉中烧结，与在氢气保护或无磁场真空炉中烧结相比，前者合金孔隙度更低，达（0.01～0.02）%，粘结相分布均匀，WC晶粒平均尺寸下降，硬度、密度提高，抗弯强度可提高（10～30）%，其提高的幅度随磁场增强而增大。因此，为达到同一强度水平，可降低合金含钴量（1.5～3.0）%，节约原料费10%以上;随合金含钴量降低，硬度提高，耐磨性提高。同时，可降低烧结电耗（30～50）%，通过实践考核，证明本发明易于推广应用，尤其有利于发展低钴合金的生产。对于W-Fe、W-Fe-Ni和W-Cu等粉末冶金制品应用均匀磁场烧结也同样可取得改善机械物理性能的效果。

附图说明：

附图1为均匀磁场烧结炉结构简图，其中：1、6-电极;2-电极座;3-电磁线圈;4-导电装置;5-加热器;7-保温装置。