[发明专利]一种粉末高温合金构件阶段加热挤压控形方法

摘要

本发明是一种粉末高温合金构件阶段加热挤压控形方法，该方法是利用了粉末材料良好的流动性，借助阶段变化的变形温度和压力，使粉末材料在较低温度和较小压力下达到初步致密化，并保留粉末颗粒具有一定程度的表面活性和流动性，然后提高变形温度和压力，结合模具运动方向和变形速度等塑性变形参数，使高温合金粉末流动并达到一定的形状，在这一过程中，粉末颗粒之间的孔隙完全消失，达到全致密化。与此同时，利用正挤压和背挤压的循环交替作用，对粉末颗粒施加一定的应变条件，粗大颗粒向细小晶粒晶粒转变，并且完成构件成形，制备出全致密的粉末构件，实现粉末构件固化‑组织‑成形一体化。能够得到组织致密，晶粒均匀、细小的粉末高温合金锻坯。

主权项

1.一种粉末高温合金构件阶段加热挤压控形方法，其特征在于：该方法的步骤是：步骤一、粉末准备根据构件尺寸计算并称量雾化高温合金粉末，称量的重量按以下公式计算：m装载＝m计算/0.8                公式1式中：m装载为装载到模具中的雾化高温合金粉末重量，m计算为根据构件的体积计算得到的雾化高温合金粉末重量；步骤二、挤压模具制备采用断裂强度超过2000MPa的钢材料制备挤压模具，该模具由上环形模(1)和下环形模(2)构成挤压模具型腔，其中，下环形模(2)固定在压机的下工作台上，上环形模(1)装在下环形模(2)上，并与下环形模(2)紧密配合，上环形模(1)的内径比下环形模(2)的内径大，上环形模(1)和下环形模(2)能够沿轴向对开；在上环形模(1)的内腔中有上压环(3)，上压环(3)与上环形模(1)之间的配合为过度配合，上压环(3)的中心孔中安装上压头(4)，上压头(4)与上压环(3)之间的配合为过度配合，在下环形模(2)的中心孔中安装下压头(5)，下压头(5)与下环形模(2)之间的配合为过度配合，从而实现上压环(3)、上压头(4)和下压头(5)可以沿竖直方向自由上下移动且三者的中心线与上环形模(1)和下环形模(2)的中心线同轴；步骤三、液压系统和加热系统就位将挤压模具内壁用酒精及丙酮清理干净，并置于真空室内，真空室内设置三套液压系统和加热系统，三套液压系统分别对接上压环(3)、上压头(4)和下压头(5)，在雾化高温合金粉末装载之前，下压头(5)的上端和下环形模(2)的上端平齐，上压环(3)和上压头(4)的下端平齐，并高出上环形模(1)顶端，加热系统位于挤压模具的四周；步骤四、粉末装载在真空室内将预先准备好的粉末高温合金雾化粉末通过上压环(3)和上压头(4)的下端与上环形模(1)之间的间隙倒入模具中；步骤五、粉末及模具预加热将模具及粉末加热到500‑700℃，进行保温，保温时间按以下公式计算：T保温时间＝(L上环形模内腔直径+L上环形模壁厚×2)×1.7min/mm         公式2步骤六、粉末固化待保温时间结束后，下压头(5)保持不动，上压环(3)和上压头(4)同时向下运动，速度保持在17mm/s～20mm/s之间，直至压力达到300‑700MPa，此时，上压环(3)和上压头(4)停止运动；然后继续升温到1050‑1150℃，进行保温，保温时间按照公式2计算；步骤七、粉末固化后的构件成形采用以下四种方式之一：第一种：再次等到保温时间结束后，下压头(5)依然保持不动，上压环(3)和上压头(4)继续同时向下运动，速度保持在17mm/s～20mm/s之间，直至压力达到1000‑1400MPa，上压头(4)和上压环(3)停止运动，此时即可获得圆柱形粉末高温合金锭；第二种：再次等到保温时间结束后，下压头(5)依然保持不动，上压头(4)和上压环(3)继续同时向下运动，速度保持在17mm/s～20mm/s之间，直至压力达到1000‑1400MPa，之后，上压头(4)继续向下运动，同时上压环(3)开始同速向上运动，上压头(4)的下端面不接触下压头(5)的上端面时，上压头(4)和上压环(3)停止运动，即可获得杯形粉末高温合金锭；第三种：再次等到保温时间结束后，下压头(5)依然保持不动，上压头(4)和上压环(3)继续同时向下运动，速度保持在17mm/s～20mm/s之间，直至压力达到1000‑1400MPa，之后，上压头(4)继续向下运动，同时上压环(3)开始同速向上运动，待上压头(4)的下端面接触下压头(5)的上端面时，上压头(4)和上压环(3)停止运动，即可获得管形粉末高温合金锭；第四种：再次等到保温时间结束后，下压头(5)依然保持不动，上压头(4)和上压环(3)继续同时向下运动，速度保持在17mm/s～20mm/s之间，直至压力达到1000‑1400MPa，之后，下压头(5)开始同速向下运动，待上压头(4)和上压环(3)的下端面接触下环形模(2)的内腔的上端面时，即可获得棒形粉末高温合金锭；步骤八、粉末高温合金锭的后处理将上压环(3)和上压头(4)的位置调整至在雾化高温合金粉末装载之前的状态，将上环形模(1)和下环形模(2)沿轴向打开，取出粉末高温合金锭，冷却至室温后进行吹砂，并采用机械加工的方法去除表面污垢，即得到粉末高温合金构件。