[发明专利]自润滑异质材料复合结构热锻模及其制备方法

权利要求书

1.一种自润滑异质材料复合结构热锻模，包括模套和模芯，其特征在于，所述模芯包括依次设置的基体、支撑层、强化隔热层以及自润滑层，其中，

所述基体采用H11钢或H13钢制成；

所述支撑层采用奥氏体耐热钢制成，所述支撑层通过堆焊的方式焊在基体之上；

所述强化隔热层采用金属陶瓷材料制成，所述强化隔热层通过等离子粉末喷焊在支撑层之上；

所述自润滑层为粘接相、硬质相以及润滑相组成的自润滑材料以粉末冶金的方式烧结在模腔表面。

2.如权利要求1所述的自润滑异质材料复合结构热锻模，其特征在于，所述粘接相为Ni、Mo和Al的混合物，所述硬质相为Cr₂O₃，所述润滑相为CaF₂和BaF₂的混合物。

3.如权利要求2所述的自润滑异质材料复合结构热锻模，其特征在于，所述粘接相的质量百分比为60-75%，硬质相的质量百分比为15-20%，润滑相的质量百分比为5-25%。

4.如权利要求1所述的自润滑异质材料复合结构热锻模，其特征在于，所述奥氏体耐热钢为Crl7Nil2Mo2或0Crl8Nil0Ti。

5.如权利要求1所述的自润滑异质材料复合结构热锻模，其特征在于，所述金属陶瓷材料为自熔合金粉末和WC、CrC或Al₂O₃三者中一种。

6.如权利要求5所述的自润滑异质材料复合结构热锻模，其特征在于，所述自熔合金粉末为钴基或者镍基的自熔合金粉末。

7.如权利要求5所述的自润滑异质材料复合结构热锻模，其特征在于，所述金属陶瓷材料中WC、CrC或Al₂O₃的质量百分比为10%-35%。

8.如权利要求1所述的自润滑异质材料复合结构热锻模，其特征在于，所述支撑层层厚为4-12mm；所述强化隔热层层厚为2-4mm；所述自润滑层层厚为2-4mm。

9.一种基于权利要求1所述的自润滑异质材料复合结构热锻模的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过有限元软件对模具在连续工作条件下的应力场进行热力耦合仿真分析，将应力场中的等压力线进行划分，结合热锻工艺要求，确定模芯的基体、支撑层、强化隔热层以及自润滑层的厚度；

确定基体、支撑层、强化隔热层与自润滑层选用的材料以及各自采用的加工工艺；

根据确定出模芯的各层厚度及加工工艺加工模芯。

10.如权利要求9所述的自润滑异质材料复合结构热锻模的制备方法，其特征在于，所述根据确定出模芯的各层厚度及加工工艺加工模芯的步骤具体包括：

制造模芯的基体并进行热处理以及表面处理；

在基体表面堆焊形成支撑层；

采用等离子粉末喷焊方法在支撑层表面形成强化隔热层；

在强化隔热层表面采用粉末冶金的方法，烧结制成自润滑层以获得模芯毛坯；

对模芯毛坯进行打磨以满足粗糙度要求。