[发明专利]多区域异质材料复合结构温热挤压模及其制备方法

权利要求书

1.一种多区域异质材料复合结构温热挤压模，其特征在于，在模具轴向的方向上，将模具分为截面积不变区域和截面积减小圆角过渡处区域，其中，

所述截面积不变区域和截面积减小圆角过渡处区域均为合金粉末通过增材制造技术制备而成；

所述截面积不变区域用热作模具钢粉末通过增材制造技术制成；

所述截面积减小圆角过渡处区域采用碳化钨和自熔性合金粉末、或碳化铬和自熔性合金粉末混合制备的复合材料粉末制成。

2.如权利要求1所述的多区域异质材料复合结构温热挤压模，其特征在于，当截面积减小圆角过渡处区域设置有多个区域时，尺寸较小区域的复合材料粉末其高温下耐磨性能优于或等于尺寸较大区域的复合材料粉末。

3.如权利要求2所述的多区域异质材料复合结构温热挤压模，其特征在于，当截面积减小圆角过渡处区域分为第一截面积减小圆角过渡处区域和第二截面积减小圆角过渡处区域时，

第一截面积减小圆角过渡处区域采用碳化钨和铁基自熔性合金粉末、或碳化铬和铁基自熔性合金粉末混合制备的复合材料粉末制成；

第二截面积减小圆角过渡处区域采用碳化钨和镍基自熔性合金粉末、或碳化铬和镍基自熔性合金粉末混合制备的复合材料粉末制成。

4.如权利要求3所述的多区域异质材料复合结构温热挤压模，其特征在于，当截面积减小圆角过渡处区域分为第一截面积减小圆角过渡处区域、第二截面积减小圆角过渡处区域和第三截面积减小圆角过渡处区域时，

第三截面积减小圆角过渡处区域采用碳化钨和钴基自熔性合金粉末、或碳化铬和钴基自熔性合金粉末混合制备的复合材料粉末制成。

5.如权利要求4所述的多区域异质材料复合结构温热挤压模，其特征在于，所述第一截面积减小圆角过渡处区域中，碳化钨或碳化铬粉末的质量分数为10％-15％，铁基自熔性合金粉末的质量分数为85％-90％；所述第二截面积减小圆角过渡处区域中，碳化钨或碳化铬粉末的质量分数为15％-25％，镍基自熔性合金粉末的质量分数为75％-85％；所述第三截面积减小圆角过渡处区域中，碳化钨或碳化铬质量分数为25％-35％，钴基自熔性合金粉末的质量分数为65％-75％。

6.如权利要求1所述的多区域异质材料复合结构温热挤压模，其特征在于，所述热作模具钢粉末为H11钢、H13钢、4Cr5MoSiV1钢或W18Cr4V钢合金粉末。

7.如权利要求1所述的多区域异质材料复合结构温热挤压模，其特征在于，所述截面积减小圆角过渡处区域包括变径过渡段以及位于其上下两端的截面不变过渡段，截面不变过渡段的高度为h，

D1为靠近该截面积减小圆角过渡处区域较大端处截面积不变区域的内径，D2为靠近该截面积减小圆角过渡处区域较小端处截面积不变区域的内径。

8.如权利要求1至7中任意一项所述的多区域异质材料复合结构温热挤压模，其特征在于，所述增材制造技术包括直接金属激光烧结、选择性激光融化成型或选择性激光烧结。

9.一种基于权利要求1至8中任意一项的多区域异质材料复合结构温热挤压模的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据具体的工件设计出温热挤压工艺与模具图；

通过有限元软件对挤压件成形过程中模具的应力场以及模具磨损和工件的塑性变形量进行模拟与评估，根据磨损程度对模具进行区域划分，确定每个区域的高度；

确定出每个区域所选用的材料以及各自采用的加工工艺；

根据确定出每个区域的高度，利用增材制造技术加工温热挤压模具。

10.如权利要求9所述的多区域异质材料复合结构温热挤压模的制备方法，其特征在于，所述根据确定出每个区域的高度，利用增材制造技术加工温热挤压模具的步骤具体包括：

根据确定出的每个区域的高度，在三维实体模型中按所分区域进行切层处理，得到二维切片；

将二维切片的数据导入快速成型机中，根据不同区域确定的合金粉末制备出具有不同区域不同材料的多区域异质材料复合结构的温热挤压模具毛坯；

对温热挤压模具毛坯进行打磨以满足粗糙度的要求。