[发明专利]气氛保护金属粉末烧结、挤镦一体化成形方法及其液压机

说明书

本发明公开一种气氛保护金属粉末烧结、挤镦一体化成形方法及其一体化成形液压机。本发明将烧结、原位反复挤压和镦粗成形一体化，成形制品微观组织更加细小和综合力学性能更优；本发明的一体化成形液压机包括机架、工作台、炉体、加热装置、冷却系统和液压系统。机架包括上横梁、下横梁、固定横梁和立柱，构成两侧封闭、前后开放的框架结构；工作台安装在固定横梁上，炉体固定在工作台上，并设有加热装置、保温装置和保护层，炉体内部有模具组；上压头、上凸模、下凸模、凹模与下压头同轴配合，并有液压系统控制加载和回程，冷却系统能够有效的保护液压装置。

技术领域

本发明涉及一种具有气氛保护的金属粉末烧结后原位挤压和镦粗一体化成形方法及其一体化成形液压机，尤其是气氛保护环境下金属粉末烧结和烧结坯连续原位反复挤压及镦粗成形一体化的液压设备，即涉及一种具有气氛保护的金属粉末一体化成形方法及其液压机。

背景技术

粉末冶金是利用粉末作为原材料，经过烧结和成形，制造各种类型制品的一种工艺。粉末冶金工艺可以最大限度地减少合金成分偏析，消除粗大不均匀的铸造组织，制备非晶、准晶、纳米晶、超饱和固溶体及复合材料等，制品具有独特的化学性能和物理性能，具有传统熔铸方法无法比拟的优势。粉末冶金工艺制备高性能制品的主要工艺流程为：粉末材料的制备、粉末预制坯料、坯块烧结、后续变形工艺、产品的后处理，在上述工艺过程中，坯料需要经过多次加热冷却、多次坯料的转移等，不仅造成能源浪费和时间成本提高，而且多次加热冷却易造成制品晶粒粗化，导致机械性能下降。原位反复挤压和镦粗成形工艺能够在保持坯料的初始形状不变的条件下有效地细化烧结试样的微观组织和显著改善烧结试样的综合力学性能，是一种优良的大塑性成形工艺。

随着粉末冶金技术和大塑性变形成形工艺的快速发展，特别是易氧化金属粉末的烧结和后续高温大塑性变形成形，对金属粉末的烧结设备和后续的大塑性变形成形设备提出了更高、更专业化要求。然而，传统液压机只能满足一般成形过程，不能够满足易氧化金属粉末材料的气氛保护、烧结和多道次高温大塑性变形的工艺要求；烧结设备可以实现金属粉末材料的烧结，但不能实现金属粉末材料烧结完成后的多道次高温大塑性变形工艺，且烧结坯料在后续多道次高温大塑性变形时需进行二次加热或多次加热，不利于材料的微观组织细化和综合力学性能的改善，且二次加热或多次加热造成能源浪费，费时费力。

目前，传统的液压设备或烧结设备，均不能同时满足易氧化金属粉末气氛保护条件下的烧结和烧结坯料气氛保护条件下的高温原位反复挤压和镦粗成形一体化的需求。

发明内容

本发明致力于解决易氧化金属粉末气氛保护条件下的烧结和气氛保护条件下的多道次高温大塑性变形成形不能一体化和工艺流程复杂的问题，防止易氧化金属粉末烧结坯料在后续多道次高温大塑性变形过程的二次或多次加热导致烧结材料的微观组织粗化和力学性能下降，发明一种具有气氛保护的金属粉末烧结-原位反复挤压和镦粗成形一体化的液压设备，从而细化材料的微观组织和改善材料的综合力学性能，缩短工艺流程、提高生产效率、节约能源。