[发明专利]一种防止钛铝系合金药型罩压坯烧结开裂的支撑方法

说明书

本发明提供了一种防止钛铝系合金药型罩压坯烧结开裂的支撑方法，属于烧结控制技术领域。本发明通过对钛铝系合金材料的烧结收缩率进行计算，能够对刚性支撑体结构进行合理设计，所得刚性支撑体尺寸与药型罩压坯烧结后所得烧结坯理论内部尺寸一致，能够对药型罩压坯起到足够的支撑作用，避免烧结过程中药型罩压坯因重力作用发生过度变形导致的开裂以及因软化、坍塌导致的烧结开裂，显著提高压坯烧结合格率。本发明通过埋砂能够对药型罩压坯施加向内的压力，从而促进烧结过程中压坯底部的向内收缩，进而抑制压坯内部因为烧结收缩不同步产生的裂纹。实施例表明，本发明方法能够避免钛铝系合金药型罩压坯烧结开裂，压坯烧结合格率可达99％以上。

技术领域

本发明涉及烧结控制技术领域，特别涉及一种防止钛铝系合金药型罩压坯烧结开裂的支撑方法。

背景技术

石油射孔弹是一种用来打通套管与产层之间混凝土与岩土等，为油气提供流通通道的装置。目前，石油射孔弹多采用聚能装药结构，而药型罩是聚能装药结构的关键部件，药型罩生产质量直接决定了射孔弹的效果。传统药型罩制备多采用熔炼铸造、热等静压烧结的工艺，熔炼铸造+精加工方法生产成本较高，且原料利用率低；热等静压烧结需要制备相应的钢制包套，生产效率低的同时也提高了生产成本。因此，现多采用粉末冶金近净成型的方法制备钛铝系合金薄壁空心锥形件。该方法包括冷等静压近净成型和常压烧结，通过冷等静压制备出稍大于薄壁空心锥形件的压坯，之后通过常压烧结制备出烧结坯，对烧结坯进行精加工得到最终的产品。该法生产成本低、效率高、工艺简单，可用于薄壁空心锥形件大规模生产。但在烧结过程中会出现压坯坍塌变形最终导致开裂的现象，影响了产品的加工尺寸，降低了产品的合格率。

钛铝系合金所用原料中钛粉和铝粉质量百分含量之和大于70％，该合金的烧结制备温度为1300～1600℃，铝的熔点为660℃，这使得铝会在烧结过程中发生熔化，在一段时间内以液态的形式存在于整个坯体中，从而导致压坯发生软化，若不采用支撑或采用的支撑过小，坯体在自身重力的影响下向下坍塌变形，同时，由于压坯底部与炉台之间的摩擦力使得烧结过程中坯体底部向内的收缩难以顺利进行，导致压坯底部的收缩与顶部收缩不同步，导致坯体内壁发生开裂；若采用的支撑过大，使得烧结完成后的坯体悬空在支撑体上，则坯体会在自身重力的影响下外表面发生拉裂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种防止钛铝系合金药型罩压坯烧结开裂的支撑方法。使用本发明方法能够避免钛铝系合金药型罩压坯在烧结过程中因为形变、软化、坍塌导致的压坯烧结开裂问题，提高压坯烧结合格率。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种防止钛铝系合金药型罩压坯烧结开裂的支撑方法，包括以下步骤：

(1)测定钛铝系合金材料的烧结收缩率σ；

(2)根据式a、式b和式c分别计算钛铝系合金烧结坯的理论尺寸，所述理论尺寸包括理论底部内径尺寸、理论内部顶端平台直径和理论内部高度：

D_烧结坯＝D_压坯×(1-σ)+σδ/cosθ 式a；

式a中，D_烧结坯为药型罩烧结坯的理论底部内径，mm；

D_压坯为药型罩压坯的底部内径，mm；

σ为钛铝系合金材料的烧结收缩率，％；

δ为药型罩压坯壁厚，mm；

θ为药型罩压坯锥角的1/2，°；

d_烧结坯＝d_压坯×(1-σ)+σδ/cosθ 式b；

式b中，d_烧结坯为药型罩烧结坯的理论内部顶端平台直径，mm；