[發明專利]一種粉末冶金高強度難變形鋁合金粉末的裝料成型方法

有效

• 申請號: 201711423376.3
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN109954884B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 聶俊輝;樊建中;趙月紅;鄔小萍;楊必成;馬自力;魏少華;左濤;劉彥強;郝心想
• 申請（專利權）人: 有研金屬復材技術有限公司
• 主分類號: B22F9/04
• 分類號: B22F9/04;B22F3/02;B22F3/03
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉徐紅

本發明涉及一種粉末冶金高強度難變形鋁合金粉末的裝料成型方法，屬于粉末冶金技術領域。將鋁合金粉末進行機械球磨預處理；球磨粉末進行無水乙醇浸潤處理；預處理后的粉末裝入裝粉裝置，進行液壓機壓制；鋁合金包套焊接上蓋與除氣鋁管；加熱去除包套內殘留乙醇，得到粉坯。裝粉裝置由鋁合金包套、套筒和壓制壓頭組成。本發明壓制的鋁合金粉坯致密度達到70～75％，較傳統工藝提高了28.6～31.6％；鋁合金包套在外部壓制力作用下不會發生鼓肚、開裂變形，并且套筒可多次重復使用，模具制作費用降低了1.5倍；可方便的對套筒進行組裝與拆卸，并且省略了粉末冷等靜壓成型步驟，縮短了制備周期，生產時間縮短了0.9～1.1倍。

技術領域

本發明涉及一種粉末冶金高強度難變形鋁合金粉末的裝料成型方法，具體為利用鋁合金粉末預處理和優化裝料工裝模具的方法來提高高強難變形鋁合金粉末致密度的方法，屬于粉末冶金技術領域。

背景技術

高性能鋁合金制品具有低密度、耐腐蝕、易加工、導電與導熱性好、力學性能優異等綜合性能，近年來在汽車交通、航空航天等領域獲得了廣泛的應用，如部分高強鋁合金已經成熟應用于汽車空發動機活塞、空調壓縮機葉片、飛機蒙皮等部件。目前制備高性能鋁合金材料及制品的方法主要有鑄造成型和粉末冶金成型工藝。相比于鑄造成型工藝，粉末冶金工藝制備的鋁合金材料成分偏析小、內部組織更均勻、強度和塑性等性能更高、并且縮孔、氣泡和夾雜等缺陷少，得到了越來越廣泛的應用。

采用粉末冶金工藝制備高性能鋁合金材料的基本工序為：鋁合金粉末制備(如氣霧化制粉)—粉末冷等靜壓(或模壓)—真空除氣—熱等靜壓成型(或熱壓、熱塑性加工成型)。其中，在粉末冷等靜壓步驟中，需要將鋁合金粉末裝入專用橡膠包套內，并將粉末振動或搗實達到一定的致密度(50％左右)，然后進行冷等靜壓成型，使橡膠包套內的粉末相互機械結合，得到具有一定強度和外形的粉坯(致密度70％左右)，為后續真空除氣和熱等靜壓成型步驟準備坯料。如果粉坯致密度過低，例如50％左右的致密度，粉坯在后續真空除氣或熱等靜壓過程中包套尺寸收縮大，尺寸變形不均勻，而為得到外形均勻尺寸的坯料，需要對熱等靜壓坯料進行大量機加工休整外形，原料浪費十分嚴重。然而，由于某些鋁合金粉末具有很高的強度和硬度，塑性變形性差，在冷等靜壓過程中粉末與粉末之間難以通過塑性變形而結合在一起，無法成型粉坯，導致冷等靜壓失敗。目前，為解決高強度難變形鋁合金粉末難以冷等靜壓成型的技術難題，通過在粉末中添加石蠟、硬脂酸鋅等潤滑粘結劑可促進粉末的成型，但石蠟、硬脂酸鋅等潤滑粘結劑在之后的真空除氣或熱等靜壓過程中較難去除，會作為有害雜質存在于材料內部，影響材料使用性能。

發明內容

本發明針對高強難變形鋁合金粉末難以冷等靜壓成型的難題，采用一種新型的粉末裝料成型方法，可以省略冷等靜壓成型步驟，直接將粉末裝入真空除氣用的鋁合金包套模具內，使粉末裝填致密度達到與冷等靜壓粉坯相近的程度(70％左右)，用于后續真空除氣步驟。本發明解決了高強難變形鋁合金粉末無法冷等靜壓成形的技術難題，特別是將粉末冶金冷等靜壓與真空除氣裝料縮減為一個步驟，縮短了生產周期，大幅提高了生產效率。

一種粉末冶金高強難變形鋁合金粉末的裝料成型方法，包括以下步驟：

(1)鋁合金粉末進行機械球磨預處理；

(2)球磨粉末進行無水乙醇浸潤處理；

(3)預處理后的粉末裝入裝粉裝置，進行液壓機壓制；

(4)鋁合金包套焊接上蓋與除氣鋁管；

(5)加熱去除包套內殘留乙醇，得到粉坯。

在步驟(1)中，所述的鋁合金粉末為氣霧化球形Al-Cu-Mg-Si、Al-Cu-Mg-Si-Fe、或其它高強難變形鋁合金粉末；鋁合金粉末的粒度為-500目～-100目；球磨設備為滾筒式球磨機，球磨機轉速為100～300轉/分鐘，球磨介質為直徑10mm的不銹鋼球，球料比5:1～20:1，球磨時間2～10h。