[发明专利]一种粉末冶金高强度难变形铝合金粉末的装料成型方法

说明书

本发明涉及一种粉末冶金高强度难变形铝合金粉末的装料成型方法，属于粉末冶金技术领域。将铝合金粉末进行机械球磨预处理；球磨粉末进行无水乙醇浸润处理；预处理后的粉末装入装粉装置，进行液压机压制；铝合金包套焊接上盖与除气铝管；加热去除包套内残留乙醇，得到粉坯。装粉装置由铝合金包套、套筒和压制压头组成。本发明压制的铝合金粉坯致密度达到70～75％，较传统工艺提高了28.6～31.6％；铝合金包套在外部压制力作用下不会发生鼓肚、开裂变形，并且套筒可多次重复使用，模具制作费用降低了1.5倍；可方便的对套筒进行组装与拆卸，并且省略了粉末冷等静压成型步骤，缩短了制备周期，生产时间缩短了0.9～1.1倍。

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金高强度难变形铝合金粉末的装料成型方法，具体为利用铝合金粉末预处理和优化装料工装模具的方法来提高高强难变形铝合金粉末致密度的方法，属于粉末冶金技术领域。

背景技术

高性能铝合金制品具有低密度、耐腐蚀、易加工、导电与导热性好、力学性能优异等综合性能，近年来在汽车交通、航空航天等领域获得了广泛的应用，如部分高强铝合金已经成熟应用于汽车空发动机活塞、空调压缩机叶片、飞机蒙皮等部件。目前制备高性能铝合金材料及制品的方法主要有铸造成型和粉末冶金成型工艺。相比于铸造成型工艺，粉末冶金工艺制备的铝合金材料成分偏析小、内部组织更均匀、强度和塑性等性能更高、并且缩孔、气泡和夹杂等缺陷少，得到了越来越广泛的应用。

采用粉末冶金工艺制备高性能铝合金材料的基本工序为：铝合金粉末制备(如气雾化制粉)—粉末冷等静压(或模压)—真空除气—热等静压成型(或热压、热塑性加工成型)。其中，在粉末冷等静压步骤中，需要将铝合金粉末装入专用橡胶包套内，并将粉末振动或捣实达到一定的致密度(50％左右)，然后进行冷等静压成型，使橡胶包套内的粉末相互机械结合，得到具有一定强度和外形的粉坯(致密度70％左右)，为后续真空除气和热等静压成型步骤准备坯料。如果粉坯致密度过低，例如50％左右的致密度，粉坯在后续真空除气或热等静压过程中包套尺寸收缩大，尺寸变形不均匀，而为得到外形均匀尺寸的坯料，需要对热等静压坯料进行大量机加工休整外形，原料浪费十分严重。然而，由于某些铝合金粉末具有很高的强度和硬度，塑性变形性差，在冷等静压过程中粉末与粉末之间难以通过塑性变形而结合在一起，无法成型粉坯，导致冷等静压失败。目前，为解决高强度难变形铝合金粉末难以冷等静压成型的技术难题，通过在粉末中添加石蜡、硬脂酸锌等润滑粘结剂可促进粉末的成型，但石蜡、硬脂酸锌等润滑粘结剂在之后的真空除气或热等静压过程中较难去除，会作为有害杂质存在于材料内部，影响材料使用性能。

发明内容

本发明针对高强难变形铝合金粉末难以冷等静压成型的难题，采用一种新型的粉末装料成型方法，可以省略冷等静压成型步骤，直接将粉末装入真空除气用的铝合金包套模具内，使粉末装填致密度达到与冷等静压粉坯相近的程度(70％左右)，用于后续真空除气步骤。本发明解决了高强难变形铝合金粉末无法冷等静压成形的技术难题，特别是将粉末冶金冷等静压与真空除气装料缩减为一个步骤，缩短了生产周期，大幅提高了生产效率。

一种粉末冶金高强难变形铝合金粉末的装料成型方法，包括以下步骤：

(1)铝合金粉末进行机械球磨预处理；

(2)球磨粉末进行无水乙醇浸润处理；

(3)预处理后的粉末装入装粉装置，进行液压机压制；

(4)铝合金包套焊接上盖与除气铝管；

(5)加热去除包套内残留乙醇，得到粉坯。

在步骤(1)中，所述的铝合金粉末为气雾化球形Al-Cu-Mg-Si、Al-Cu-Mg-Si-Fe、或其它高强难变形铝合金粉末；铝合金粉末的粒度为-500目～-100目；球磨设备为滚筒式球磨机，球磨机转速为100～300转/分钟，球磨介质为直径10mm的不锈钢球，球料比5:1～20:1，球磨时间2～10h。