[發明專利]用于對雙重微結構部件的制造進行改進的方法

有效

• 申請號: 201880035115.0
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN110678283B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 塞巴斯蒂安·吉恩·理查德
• 申請（專利權）人: 賽峰集團
• 主分類號: B22F3/22
• 分類號: B22F3/22;B22F7/06
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 孟媛;李雪

用于借助于共燒結將被稱為生坯部件的至少兩個生坯材料的部件焊接在一起的方法，該方法包括以下步驟：?在所述部件的接合區域處對至少兩個生坯部件進行組裝以便形成生坯一件式組件，?對生坯一件式組件進行去粘合，以及?對一件式組件進行燒結以便獲得形成最終部件的致密的一件式組件，其特征在于，兩個生坯部件(10，12)各自具有不同的粉末組分，以便生產具有晶粒度不同的至少兩個部件的最終部件(1)。

技術領域

本發明涉及通過“先成形后去粘合”的方法、例如粉末注塑成型(PowderInjection Moulding，PIM)方法、特別是通過共燒結的焊接方法生產金屬或陶瓷部件的領域。

背景技術

以本身已知的傳統方式，通過“先成形后去粘合”類型的方法(特別是PIM方法)生產部件包括四個步驟：

-提供原料或“生坯(vert)”材料

-成形(獲得“生坯”部件)，

-去粘合，以及

-燒結(獲得致密部件)。

例如可以通過3D打印或者在PIM方法的特定情況下通過模制來實現成形。提供原料(生坯材料)的步驟主要包括將一種或多種金屬和/或陶瓷材料的粉末(形成待制造的部件)與具有聚合物基底的一種(或多種)熱塑性粘合劑進行混合。使用混合器和/或擠壓機在高剪切速率下執行該步驟，以便確保混合物的良好均勻性。必須在一種或多種粘合劑中摻入相對大量的粉末，以便確保將來部件的內聚力。如果混合物包含過多的粉末，則導致過高的粘度，這使得難以進行模制步驟并且有助于裂紋的出現。相反，如果混合物包含過多的粘合劑，則增加了待制造的部件在去粘合步驟期間的塌陷風險。

在PIM方法的情況下，模制步驟包括將原料(通常呈顆粒的形式)放入與塑料行業中的注塑壓機類似的注塑壓機中。在“先成形后去粘合”類型的其他方法的情況下，這尤其可以是3D打印。然后獲得被稱為生坯部件的部件，該部件已經基本上具有致密部件(最終)所需的形狀。

去粘合步驟包括經由適于一種或多種類型的方法去除一種或多種熱塑性粘合劑。如果該步驟控制不當，則可能是在制造期間由于出現缺陷(例如裂紋或化學污染)而對部件造成損壞的根源。在去粘合步驟結束時，部件是多孔的。

燒結步驟包括固結以及使去粘合的生坯部件致密化，以便獲得最終部件。因此，部件被加熱，并且這種固結和致密化伴隨著體積的收縮，這取決于原料的初始組分。該步驟在高溫下執行，然而，這樣會使得去粘合的生坯部件的材料并未完全熔化：在熱量的作用下，材料的晶粒被焊接在一起。固相燒結(部件的所有材料均呈固態)與液相燒結(部件的一部分材料已經達到其熔點)之間是有區別的。在燒結步驟結束時，獲得了致密部件，即最終部件。

此外并且獨立地，航空工業在過去幾年中已經取得了很大的進步，例如，使得能夠提高形成飛行器的發動機的部件或直升機的渦輪的部件的材料的溫度能力。然而，所獲得的溫度增益仍然有限，并且開始承認，給定材料的化學組分和微結構不能單獨地使其能夠滿足由規格和技術需求所設定的目標。

這是因為部件(由給定的材料形成)的性能在于其對于優化的均勻微結構在所需的各種機械性能之間實現最佳折中的能力。此外，這些性能通常是相矛盾的。

減少當前材料的限制的裝置是使發動機部件的微結構適應于所述部件的周圍環境在所述部件上的局部應力。

這相當于在同一部件上生產雙重微結構(具有部件的一部分不同于另一部分的化學組分或晶粒度)或具有梯度的微結構(具有沿著部件逐漸變化的晶粒度或化學組分)。例如，對于在渦輪發動機中受熱機械應力最大的部件之一的渦輪盤而言，該渦輪盤必須具有所謂的“細晶粒”結構作為盤孔，以在中等溫度下保持其牽引和疲勞特性，以及在相同盤的周緣中具有所謂的“大晶粒”結構，以便在高溫下具有最佳的蠕變和開裂性能。