[發(fā)明專利]一種碳氮化鈦基金屬陶瓷攪拌頭的一次性成型制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010161065.X
• 申請(qǐng)日: 2020-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN111250711B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉含蓮;楊金帥;黃傳真;朱洪濤;鄒斌;姚鵬;董豐波;李成伍;江國(guó)焱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F5/00
• 分類號(hào): B22F5/00;B22F3/14;B22F9/04;B22F3/03;C22C29/04;B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發(fā)明提供了一種碳氮化鈦基金屬陶瓷攪拌頭的一次性成型制備方法，具體包括處理混合粉末、制作壓模裝置、真空熱壓燒結(jié)和取出攪拌頭的步驟。所述壓模裝置包括壓頭、套筒、施壓墊塊、模具、成型墊塊、普通墊塊、托盤，套筒與模具過(guò)盈配合，端部平齊，成型墊塊是空心的圓環(huán)通孔結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部空腔與攪拌針的尺寸形狀相同，套筒內(nèi)部空腔與攪拌頭的軸肩部分尺寸形狀相同，施壓墊塊與粉末接觸端的中部為凸起結(jié)構(gòu)，該凸起為圓柱型，與成型墊塊內(nèi)部空腔的尺寸形狀相同，并在根部設(shè)置圓角過(guò)渡。本發(fā)明所得攪拌頭性能優(yōu)良，無(wú)二次加工帶來(lái)的應(yīng)力集中問題，且操作簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于攪拌摩擦焊和陶瓷材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳氮化鈦基金屬陶瓷攪拌頭的一次性成型制備方法。

背景技術(shù)

公開該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

攪拌摩擦焊是一種新興的固相連接技術(shù)，主要通過(guò)攪拌頭與被焊工件之間的攪拌生成摩擦熱，使被焊金屬處于熱塑性狀態(tài)，并在攪拌頭的壓力作用下從前端向后部塑性流動(dòng)，從而使待焊件壓焊為一個(gè)整體。由于攪拌摩擦焊的特殊連接機(jī)理，攪拌頭成為該焊接技術(shù)的核心，直接承受焊接過(guò)程的熱載、力載及摩擦磨損，因此要求用來(lái)制造攪拌頭的材料需具有高于被焊材料的熔點(diǎn)、強(qiáng)度、硬度和良好的抗磨損、耐高溫特性。高熔點(diǎn)材料在焊接時(shí)最高溫度可達(dá)1000℃以上，當(dāng)前用于高熔點(diǎn)材料焊接的攪拌頭主要以鎢基材料和立方氮化硼材料為主，鎢基材料價(jià)格昂貴，且成型困難，制作成本高。

碳氮化鈦基金屬陶瓷材料的性能介于陶瓷和硬質(zhì)合金之間，既保持了較高的硬度、耐磨性及良好的化學(xué)穩(wěn)定性，又具有較高的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌度，但其階梯形狀復(fù)雜結(jié)構(gòu)的攪拌頭的成型較為困難，多道工序的制作成本限制了在攪拌摩擦焊領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種碳氮化鈦基金屬陶瓷攪拌頭的一次性成型制備方法。采用模壓成型、一次燒結(jié)的方法制備金屬陶瓷攪拌頭，通過(guò)改進(jìn)壓模方式，解決致密化程度較差的問題，滿足加工精度的要求，直接減少攪拌頭的二次加工，大大提高攪拌頭的生產(chǎn)效率，同時(shí)降低制造成本。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

第一方面，一種碳氮化鈦基金屬陶瓷攪拌頭的一次性成型制備方法，所述方法為：

將碳氮化鈦(Ti(C_0.7,N_0.3))進(jìn)行濕磨、干燥處理；

將干燥處理后的Ti(C_0.7,N_0.3)與其它原料混合濕磨、干燥處理；

利用壓模裝置裝壓混合粉末；

將壓制好的壓模進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)；

從冷卻后的壓模中取料。

作為本發(fā)明的一些實(shí)施方式，碳氮化鈦進(jìn)行濕磨的球磨球?yàn)橛操|(zhì)合金，球磨介質(zhì)為酒精，濕磨的時(shí)間為65-80h。

作為本發(fā)明的一些實(shí)施方式，碳氮化鈦濕磨后干燥處理的條件：溫度為100～120℃，干燥后過(guò)篩處理，篩的規(guī)格為90-110目。

作為本發(fā)明的一些實(shí)施方式，混合粉末進(jìn)行濕磨的球磨球?yàn)橛操|(zhì)合金，球磨介質(zhì)為酒精，濕磨的時(shí)間為20-25h。

作為本發(fā)明的一些實(shí)施方式，混合粉末濕磨后干燥處理的條件：溫度為100～120℃，干燥后過(guò)篩處理，篩的規(guī)格為90-110目。本發(fā)明通過(guò)球磨處理，分別是碳氮化鈦和混合粉末的濕磨處理，具有細(xì)化粉末的作用，有助于減少攪拌頭的氣孔數(shù)量，提高攪拌頭的致密度和耐磨性。