[發明專利]一種鈦纖維韌化冷鐓模具及其制備方法

有效

• 申請號: 202010577688.5
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111893405B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 鐘黎聲;崔鵬杰;盧正欣;梁淑華;鄒軍濤;朱建雷;白海強
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C22C49/02
• 分類號: C22C49/02;C22C49/14;C22C47/12;C22C47/06;B22F5/00;B22F3/22;B22F3/10;B21J13/02;C22C111/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王丹

1.一種鈦纖維韌化冷鐓模具，其特征在于，冷鐓模具內部含有Ti纖維網狀骨架，組成Ti纖維網狀骨架的Ti纖維上覆蓋有TiC層，TiC層由亞微米級TiC顆粒堆積組成，Ti纖維網狀骨架之間彌散分布有微米級WC顆粒和Fe粘結相；所述Ti纖維網狀骨架由多個橫向Ti纖維和縱向Ti纖維連接組成，橫向Ti纖維為螺旋線狀纖維，橫向Ti纖維從內到外均連接有縱向Ti纖維。

2.根據權利要求1所述的一種鈦纖維韌化冷鐓模具，其特征在于，所述冷鐓模具中微米級WC顆粒的體積百分比為45％～55％，亞微米級TiC顆粒的體積百分比為15％～20％，Fe粘結相的體積百分比為10％～15％，Ti纖維網狀骨架的體積百分比為10％～25％，以上各組分的體積百分比之和為100％。

3.一種鈦纖維韌化冷鐓模具的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，分別稱取以下組分，WC粉末、Fe粉末、Ti纖維和石墨粉；

步驟2，將步驟1稱取的WC粉末、Fe粉末和石墨粉混合均勻，形成混合粉料，將混合粉料和粘結劑加入到混煉機中，在混煉機中加熱固態混合粉料，待粘結劑受熱熔化后浸濕粉體，并充分包裹在粉體顆粒外表面，然后停止加熱，待冷卻后進行造粒，形成喂料；

步驟3，將步驟1稱取的Ti纖維預制成Ti纖維網狀骨架，然后放置于模箱內；Ti纖維網狀骨架由多個橫向Ti纖維和縱向Ti纖維連接組成，橫向Ti纖維為螺旋線狀纖維，縱向Ti纖維為平直纖維；

步驟4，注射成型，將喂料加入到注射成型機的料筒中受熱熔化，然后將喂料注射到放置有Ti纖維網狀骨架的模具內，待冷卻硬化后進行脫模，獲得樣品；

步驟5，脫脂燒結，將樣品放于真空燒結爐中進行加熱脫脂，脫脂溫度為600-800℃，待脫脂完全后對樣品進行高溫燒結，將爐溫升高至1100-1200℃保溫一段時間，最后隨爐冷卻至室溫，即制得鈦纖維韌化冷鐓模具。

4.根據權利要求3所述的一種鈦纖維韌化冷鐓模具的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，WC粉末的粒度為3μm-10μm，Fe粉末的粒度為8μm-12μm，Ti纖維的直徑為200μm-1000μm。

5.根據權利要求3所述的一種鈦纖維韌化冷鐓模具的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，混合粉料和粘結劑的質量比為96-98:2-4，所述粘結劑按照質量百分比由以下組分組成，石蠟65％-80％，聚乙烯10％-15％和硬脂酸10％-20％。

6.根據權利要求3所述的一種鈦纖維韌化冷鐓模具的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，采用球磨機將步驟1稱取的WC粉末、Fe粉末和石墨粉混合均勻，混料過程中，球磨機轉速為80-120r/min，球磨時間為2h-10h。

7.根據權利要求3所述的一種鈦纖維韌化冷鐓模具的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，混煉機轉速為30-50r/min，混煉時間為30min-120min，在混煉機中加熱固態混合粉料，加熱溫度為130℃-150℃。

8.根據權利要求3所述的一種鈦纖維韌化冷鐓模具的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，橫向Ti纖維為等速螺旋線狀纖維，橫向Ti纖維相鄰臂之間的距離相等，橫向Ti纖維的直徑為200μm-400μm，縱向Ti纖維的直徑為800μm-1000μm。

9.根據權利要求3所述的一種鈦纖維韌化冷鐓模具的制備方法，其特征在于，所述步驟4中，將喂料加入到注射成型機的料筒中受熱熔化，對料筒的加熱溫度為80℃-120℃，將喂料注射到放置有Ti纖維網狀骨架的模具內，注射壓力為120-180MPa，注射過程中，模具溫度為50±5℃。

10.根據權利要求3所述的一種鈦纖維韌化冷鐓模具的制備方法，其特征在于，所述步驟5中，脫脂時間為6h-8h，對樣品進行高溫燒結的時間為2h-10h，真空燒結爐的升溫速度為5±2℃/min。