[發明專利]一種用于放電等離子燒結的校溫模具

有效

• 申請號: 201710889006.2
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107716926B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 陳豫增;單貴斌;宮明明;張文祥;董浩;劉峰
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/03
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發明公開了一種用于放電等離子燒結的校溫模具，由外模、內模、下外壓頭、上外壓頭、下墊塊、上墊塊和上下內壓頭組成；其中外模為上下兩端開口的中空腔體，內膜嵌入在外模內位于側壁擋塊上面。上內壓頭、上墊塊和上外壓頭位于內膜的上面，且上墊塊和上外壓頭中間有軸向通孔與上內壓頭上的中間凹槽相通；下內壓頭、下墊塊和下外壓頭位于內膜的下面，且下墊塊和下外壓頭中間有軸向通孔與下內壓頭上的中間凹槽相通，上下通孔用來作為紅外測溫的光路通道。外模壁上設有盲孔，用于安裝熱電偶實時監測溫度。采用紅外線測溫來對熱電偶的測溫進行校準，保證燒結式樣在燒結過程中處在同一燒結溫度，提高實驗精度，降低設備的運行風險。

技術領域

本發明涉及粉末冶金燒結設備技術領域，具體地說，涉及一種用于放電等離子燒結的校溫模具。

背景技術

在材料科學研究領域中，納米晶材料因其優異的性能在國內外引發了研究的熱潮，然而由于制備技術有限，目前很難制備出大型納米晶塊體材料。相對的，通過高能球磨方法制備納米晶粉末的技術已經比較成熟，因此采用粉末冶金方法將粉末制備成塊狀納米晶材料已成為當前研究的熱點。納米晶材料對溫度比較敏感，在一定的溫度下會發生自發長大，從而變成超細晶甚至粗晶材料，喪失其優異的性能。因此，燒結過程中溫度的精確控制對納米晶材料而言顯得極其重要。目前，主要通過熱等靜壓(HIP)、超高壓燒結(UPS)和放電等離子燒結(SPS)的方法來制備納米晶塊體材料。

放電等離子燒結方法是將金屬粉末裝入石墨材質制成的模具內，利用上模沖、下模沖及通電電極將脈沖電流和燒結壓力施加于燒結粉末，經放電活化、熱塑變形和冷卻制取高性能材料的一種新型粉末冶金燒結技術。其主要特點為脈沖直流電直接通過石墨模具從而產生大量的焦耳熱，并實現極快的升溫速率，可達200K/min。其與常規燒結技術相比，能在相對較低的燒結溫度下、較短的時間內實現接近理論值的密度；因此，這種燒結方法用來燒結納米晶材料具有先天的優勢。放電等離子燒結必須輔以專門配套的模具。傳統的放電等離子設備一般同時具備紅外線測溫和熱電偶測溫兩種方式。

發明專利CN203972863U中公開了一種放電等離子燒結模具，該模具包括壓頭、內模套、外模套、保溫套；所述外模套與內模套為圓環體，且外模套無間隙套接在內模套的外壁。內模套由至少兩個內模套組件無間隙連接而成，內模套組件相互獨立,可以拆分和替換；內模套的內壁包圍的空間形成內模腔；壓頭分為上壓頭和下壓頭，分別從內模套的兩端壓入所述內模腔；上壓頭和下壓頭與所述內膜腔之間所形成的空腔為燒結區；保溫套包裹在所述外模套的外側，所述保溫套與外模套在同一位置開設有熱電偶的測溫孔。雖然該模具的保溫套材料是由硅酸鋁陶瓷纖維制成，具有一定的保溫作用，但由于其壁厚大于相對于傳統的燒結模具的厚度，熱電偶測溫時會存在一定誤差，造成燒結過程中控溫不準，嚴重影響材料的精密制備。

在專利CN202571280U中公開了一種放電等離子燒結模具，該模具包括內外依次套接的壓頭、模具套和外模套,模具套的內壁包圍的空間形成模具腔。該模具既沒有留有熱電偶測溫位置，也沒有留有紅線測溫的孔，在具體實驗的過程中，只能根據測定模具表面的溫度來估計式樣的溫度；其式樣距離模具表面的距離遠遠大于一般的放電等離子燒結模具。所以其測溫存在相當大的誤差，嚴重影響了式樣的制備，并且當燒結低熔點的金屬時，也會造成樣品的熔化，進而損壞放電等離子燒結設備，造成不必要的損失，增加實驗成本。

發明內容

為了避免現有技術存在的不足，克服燒結過程中溫度控制不準的問題,本發明提出一種用于放電等離子燒結的校溫模具；該模具由高純石墨材料加工成形的零件和高強碳化鎢合金加工成形的零件組合而成，模具設有紅外測溫的光路通道和熱電偶測溫的測溫孔。采用紅外線測溫來校準熱電偶測溫，保證燒結式樣在燒結過程中處在同一燒結溫度，保證式樣的順利制備，提高實驗精度，降低設備的運行風險。