[发明专利]一种高温合金微型烧结件多能场烧结装置与方法

说明书

本发明公开了一种高温合金微型烧结件多能场烧结装置与方法，属于粉末冶金加工技术领域，以解决目前微型烧结件，特别是微型齿轮制造方法存在的工件定位困难、高温环境下摩擦阻力增大、脱模困难、材料微观组织改变引起力学完整性损失、模具磨损加剧、尺度效应等问题。本发明包括冲模组件、绝缘组件、内部绝缘烧结模、固定模、温度控制系统、导电压头组件和振动装置。在烧结时进行第二相粒子析出促进阶段、再结晶促进阶段、再结晶粒子均匀生长阶段、芯部韧化阶段和齿面硬化阶段的烧制。极大地提高微型烧结件的生产效率，并实现微型烧结件的成形成性一体化制造，并且使得获得的烧结件的围观组织性能得到极大的改善。

技术领域

本发明属于粉末冶金加工技术领域，具体涉及一种高温合金微型烧结件多能场烧结装置与方法。

背景技术

随着微型装备制造的不断发展，微型机械和微型机电系统中的重要传动装置对微型齿轮的需求量逐渐增大。高温合金微型齿轮以高温合金作为材料，具有强度高、韧性好、强耐磨、耐腐蚀、抗氧化、热稳定性高等优点，广泛应用于微型飞行器、微型水下装备和微型制造装备等重要领域。

相较于传统大型齿轮，微型齿轮由于尺寸小，加工精度要求高，尤其是轮齿部分，传统大型齿轮的加工刀具无法完成切割。另外，微型齿轮的加工还存在工件定位十分困难的问题，加之高温合金需要在较高温度下成形，高温环境下摩擦阻力增大导致脱模困难、材料微观组织改变引起力学完整性损失、模具磨损加剧、尺度效应等诸多问题的存在，严重影响产品质量，不能保证微型齿轮的成形成性一体化制造。

专利CN114653941A公开了一种镍钛合金齿轮的粉末冶金法，但是由于烧结模具装置不明确，且未普通尺寸齿轮烧结方法，无法保证微型齿轮的加工精度和力学性能。专利CN108411231A利用脉冲电流对镍基高温合金进行时效处理，改善了合金的微观组织结构，专利CN111809128A利用脉冲电流快速溶解变形镍基高温合金铸锭中低熔点Laves相，同时避免Laves相初熔阻碍偏析元素原子扩散。然而，上述专利在多能场辅助烧结高温合金时，烧结模具与粉末通电，由于烧结模具的电阻远小于粉末，通电后电流大部分通过模具，导致电流对粉末的作用十分有限。

发明内容

针对上述问题，发明提供了一种高温合金微型烧结件多能场烧结装置与方法，解决了现有技术中制造的高温合金微型烧结件尺寸精度低、微观组织不均匀、力学性能不佳以及一体化成形成性制造速度慢的技术问题。

一方面，本发明公开了一种高温合金微型烧结件多能场烧结装置，包括冲模组件、绝缘组件、内部绝缘烧结模、固定模、温度控制系统、导电压头组件和振动装置；冲模组件用于对高温合金粉末加压和传导电流；内部绝缘烧结模用于盛装高温合金粉末；固定模用于固定内部烧结模；温度控制系统用于控制加工高温合金烧结件时的温度；导电压头组件用于提供加工高温合金烧结件时的压力；振动装置用于提供加工高温合金烧结件时的振动；

冲模组件包括第一冲模和第二冲模；

内部烧结模包括第一烧结半模和第二烧结半模；

绝缘组件包括第一半绝缘架和第二半绝缘架；

导电压头组件包括第一导电压头和第二导电压头；

其中，绝缘组件设置于冲模组件和内部烧结模之间。

可选地，第一半绝缘架和第二半绝缘架均为片材。

可选地，内部烧结模、固定模和绝缘组件上分别设置有第一通孔、第二通孔和第三通孔。

可选地，还包括真空系统和压力控制系统。

另一方面，本发明还公开了一种高温合金微型烧结件多能场烧结的方法，使用前述高温合金微型烧结件多能场烧结装置，具体步骤包括：安装好烧结装置后，将粉末原料灌装入烧结装置内，使用冲模组件进行初压实；对烧结装置进行真空处理；