[发明专利]金属粉末烧结与原位挤压一体设备及烧结挤压复合工艺

说明书

本发明公开一种金属粉末烧结与原位挤压一体设备，包括烧结炉体、挤压模具和挤压驱动系统，挤压模具设置于炉腔内，包括凹模组件和与凹模组件匹配的凸模组件；凹模组件内用于装填金属粉末，以使金属粉末在炉腔内热压烧结形成烧结坯料，凸模组件用于对烧结坯料进行多道次累积反向挤压或累积复合挤压，挤压驱动系统用于驱动凸模组件。通过将挤压模具集成设置在烧结炉体内，使烧结工艺与原位累积反向挤压或原位累积复合挤压工艺有效结合，解决传统压力机上开展相关工作还需将烧结金属材料冷却后转运以及二次加热或多次加热，从而造成材料的氧化、晶粒粗化和能源浪费的问题。另外，本发明提出一种烧结挤压复合工艺。

技术领域

本发明属于金属挤压成形技术领域，特别是涉及一种金属粉末烧结与原位挤压一体设备及烧结挤压复合工艺。

背景技术

金属材料的大塑性变形工艺是细化材料晶粒尺寸和优化显微组织状态的有效工艺方法之一，可有效提高材料的综合性能。目前，金属材料大塑性变形工艺多见于锻造、轧制、挤压、旋压、扭转等。其中，金属材料的挤压变形工艺利用外加压力使材料在模具的作用下产生大塑性变形，可有效改善材料的性能，生产效率和材料利用率高。金属材料挤压变形可按力的施加方向与材料流动方向的关系分为正挤压变形、反挤压变形和复合挤压变形等。实际生产中，为了获得足够的塑性变形程度和充分细化金属材料的显微组织，往往采用多道次累积挤压变形工艺。

热压烧结是制备粉末冶金新金属材料的一种烧结工艺方法，但由于该工艺方法往往需要在较高的温度下保持较长时间的烧结压力，烧结金属材料往往晶粒粗大，限制了材料综合性能的提高。因此，需对烧结金属材料进行多道次大塑性变形以期改善其综合性能，多道次累积挤压变形工艺也受到了越来越多的重视。

而在传统压力机上进行热压烧结金属材料的多道次累积挤压变形，需要经历烧结金属材料在烧结设备中的冷却、取出以及向传统压力机的转运环节，变形前要进行二次加热或多次加热，二次加热或多次加热不仅极大地浪费了能源消耗，也不利于细化材料的晶粒尺寸和改善材料的综合性能，同时也很难满足易氧化金属材料的惰性气体气氛保护。因此，提出一种金属粉末烧结与原位挤压一体设备及烧结挤压复合工艺，来克服上述现有技术问题，显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属粉末烧结与原位挤压一体设备及烧结挤压复合工艺，以解决传统压力机上开展相关工作还需将烧结金属材料冷却后转运以及二次加热或多次加热，从而造成材料的氧化、晶粒粗化和能源浪费的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种金属粉末烧结与原位挤压一体设备，主要包括：

烧结炉体，包括具有前开口的炉腔，所述前开口处设置有炉门；

挤压模具，所述挤压模具设置于所述炉腔内，包括凹模组件和与所述凹模组件匹配的凸模组件；所述凹模组件内用于装填金属粉末，以使所述金属粉末在所述炉腔内热压烧结形成烧结坯料，所述凸模组件用于对所述烧结坯料进行原位多道次累积反向挤压或累积复合挤压；

挤压驱动系统，所述挤压驱动系统与所述凸模组件连接，用于驱动所述凸模组件移动。

可选的，所述凹模组件包括：

模套，所述模套通过下模座安装于所述炉腔底部；

凹模，所述凹模装配于所述模套内，所述凹模上开设有贯穿所述凹模上下两端的内孔。

可选的，所述凸模组件包括：

上第一凸模，所述上第一凸模用于与所述内孔的上端配合；

上第二凸模，所述上第二凸模用于与所述内孔的上端配合，且所述上第二凸模套设于所述上第一凸模的外周；所述上第二凸模用于和所述上第一凸模共同挤压或交替挤压所述烧结坯料的上端面；