[发明专利]一种高通量研究制备铁基粉末冶金制品的装置和方法

说明书

本发明属于粉末冶金制品制备技术领域，涉及一种高通量研究制备铁基粉末冶金制品的方法。设计一种高通量研究装备，在计算机的控制下将有机物组元储存罐内的高分子组元加注到粘结剂溶液储存罐内。粘结剂通过雾化喷嘴进入锥形混料器内，并与金属原料粉末混合和干燥。粘结化粉末通过不同的检测通道，采用粉末扬尘性采集单元、粉末流动性和松装密度采集单元、压坯尺寸采集单元和压坯重量采集单元对粉末的物理特性和压坯密度进行自动采集。该方法能够针对定制化的产品设计特殊的成分，缩短了研制周期，提高了铁基粉末冶金制品设计的精准性。

技术领域

本发明属于粉末冶金制备技术领域，涉及一种高通量研究制备铁基粉末冶金制品的方法。

背景技术

铁基粉末冶金制品在汽车、机械装备、国防军工等领域具有广泛的应用。铁基粉末冶金制品中含有多种合金元素组元，包括Cu、Ni、Mo、Cr、Mn、P、C 等合金元素。同时，铁基粉末需要进行粘结化处理，各种细小的合金元素粉末借助粘结剂的粘附作用，通过粘结化工艺将其粘附在大的铁粉颗粒表面，从而获得具有良好流动性和高压缩性的粘结化铁基粉末，旨在提高铁基粉末冶金制品显微组织和力学性能的均匀性、尺寸精度、以及不同批次间的尺寸和性能一致性。这是铁基粉末冶金制品制备技术的关键。粘结剂是由多种不同分子量、不同属性的有机物组元所组成的一种共混聚合物体系。

铁基粉末冶金制品的应用范围广，不同的应用需求对铁基粉末冶金制品的性能要求不同。在“够用”的前提下设法减少合金元素的含量，降低压制压力，降低生产成本是铁基粉末冶金制品研制的重要方面。设法降低粘结剂的添加量，改进粘结剂在铁粉表面的形态，降低合金元素的偏析，是提高铁基粉末冶金制品致密度和最终制品综合力学性能的关键。铁基粉末冶金制品的性能受很多因素的影响，包括合金成分、粉末特性(粉末的制备方法、形貌、粉末的粒径和粒度组成、以及粉末的预处理)、粘结剂性质(粘结剂的含量及组成)、粘结化方式(混合时间、混合器的结构、混合料的添加顺序以及粘结化温度)以及压制工艺(压制方式、压制压力、模壁润滑)等重要因素。可见，影响铁基粉末冶金制品性能的变量多，影响因素复杂。传统的铁基粉末冶金制品通常采用单次混合、单次压制的材料制备方法，研究周期长，效率低，能够优化的变量的数量有限，试验参数的变量间隔较大，实验优化数据不够精准。

为此，在铁基粉末冶金制品的研制过程中引入高通量研究方法，旨在为铁基粉末冶金制品合金成分的设计、粘结剂的筛选以及粘结化和压制工艺参数的优化提供一种便捷、快速的方法，提高研发的效率，缩短研制周期。高通量研究方法基于并行处理的粘结化处理装备，以及粉末和压坯的快速检测分析手段，缩小变量间隔，增加试验样品的数量和试验次数，快速筛选最优的合金成分、粘结剂配方和工艺参数。

发明内容

本发明目的在于提供一种高通量研究制备铁基粉末冶金制品的方法，旨在针对不同的应用需求，快速优化铁基粉末冶金制品的合金成分、粘结剂组成及粘结化和压制工艺参数，从而缩短铁基合金制品的研制周期，提高设计的精准性。

一种高通量研究制备铁基粉末冶金制品的装置，其特征在于：

高通量研究装置如图1所示，包括有机物组元储存罐、蠕动泵、计算机、粘结剂组元输送通道、粘结剂混合溶液储存罐、高压气体、雾化喷嘴通道、锥形混料器、控温装置、气力输送装置、原料粉末储存罐、收粉装置、分料器、粉末扬尘性采集单元、粉末流动性和松装密度采集单元、传动带、粉末回收罐、中间料靴、全自动压机、尺寸采集单元和重量采集单元。

有机物组元储存罐通过蠕动泵经粘结剂组元输送通道与粘结剂混合溶液储存罐相连；原料粉末储存罐经雾化喷嘴通道连接锥形混料器，粘结剂溶液储存罐通过蠕动泵连接锥形混料器。每一锥形混料器均装有电热套加热模块、控温装置、入气通道、气体调控装置；锥形混料器下端与收粉装置连接。收粉装置通过下端连接的分料器与粉末扬尘性采集单元、粉末流动性和松装密度采集单元、中间料靴相连。中间料靴与全自动压机相连。全自动压机通过传送带与尺寸采集单元和重量采集单元相连。