一種金屬網布卷疊燒結壓力加工制造金屬結構材料的方法技術

本發明專利技術公開了一種金屬網布卷疊燒結壓力加工制造金屬結構材料的方法，首先，將金屬絲編織成金屬網布帶料，再將金屬網布帶料緊密卷疊，形成外層材料緊密包覆內層材料的層層包覆的卷疊坯體；然后燒結卷疊坯體；再通過塑性加工減小卷疊坯體材料內的空隙，最終達到要求的孔隙率后便可制造獲得所需的含孔隙的金屬結構材料，再通過機械加工的方法制造成機械結構零件。通過本發明專利技術方法可以制造獲得高孔隙率、高力學性能的多孔金屬結構材料，密度小于同種材料的致密金屬，加工成機械零件，可以實現機械結構的輕量化。總體工藝流程短，易于實現自動化及大規模生產，總體效率高，總體成本低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及金屬結構材料制造的
，尤其是指一種金屬網布卷疊燒結壓力加工制造金屬結構材料的方法。
技術介紹
日本專利早期公開文本第4-72004號公開了一種生產多孔鑄模的方法。該方法是將SUS434不銹鋼顆粒壓成一種壓實體，再經過燒結、氮化、爐冷卻并快速冷卻形成燒結多孔塊。日本專利早期公開文本第6-33112號公開了一種生產多孔模具材料的方法。該方法將由低C和低N-Cr不銹鋼顆粒構成的80％重量粉末與20％重量的不銹鋼纖維(纖維矩形橫截面的外接圓直徑為20μm至100μm，長度為0.4mm至3.0mm)混合體壓成壓實體，再將壓實體燒結成燒結體，在氮氣中加熱燒結體形成氮化體，然后冷卻和再加熱制備多孔模具材料。中國專利申請號：96112336.2公開了用于鑄造的多孔模具材料及其生產方法。該方法將SUS434不銹鋼顆粒(粒度主要為300μm至500μm)和采用借助轉刀銑床RCM400粉碎的SUS434不銹鋼長纖維(纖維矩形橫截面的外接圓直徑為60μm至80μm，長度為2.0mm至3.5mm)混合，不銹鋼顆粒與不銹鋼纖維的混合比在40wt％:60wt％至65wt％:35wt％，混合物經過加壓、燒結、進行氮氣噴射處理及冷卻和再加熱形成多孔模具材料。上述專利采用的不銹鋼顆粒或纖維為SUS434鐵素體不銹鋼材料，不能通過淬火、回火熱處理工藝強化。同時，由于具有矩形橫截面的SUS434不銹鋼長纖維由轉刀銑床RCM400粉碎加工而成，纖維上會留有加工后的微裂紋，轉刀銑床RCM400粉碎加工而成的長纖維作為生產多孔模具材料的纖維增強相會因為微裂紋等缺陷而影響增強效果，工藝流程長，成本高。中國專利申請號：200610037007.6公開了一種自透性金屬模具制造及應用方法，很難將纖維與粉末混勻，只能手工操作，難以實現自動化生產。中國專利201410440413.1一種金屬短纖維的制備方法及其短切裝置，本專利技術所提供的技術方案其金屬短纖維的制備方法為：首先，金屬長纖維絲材在夾送機構的作用下向前送進，經過導向管進入定刀刀模的貫通模孔內，其中，所述定刀刀模配套有與其配合剪斷金屬長纖維絲材的動刀刀模，且所述定刀刀模的貫通模孔的出口為刃口；之后該金屬長纖維絲材在夾送機構的作用下繼續向前送進，穿過定刀刀模的貫通模孔，當所述金屬長纖維絲材伸出貫通模孔預設長度后，所述動刀刀模做圓周運動，其直線刀刃貼近定刀刀模的模孔刃口經過，兩刃形成對剪運動，最終剪斷伸出貫通模孔的金屬長纖維絲材，制造獲得所需長度的短纖維。然后將短纖維壓制燒結制造出多孔隙金屬材料。將纖維短切磨損刀具、消耗電能、耗費時間，而且分布在材料中的纖維不連續導致力學性能降低。中國專利申請號：201410225398.9公開了一種長纖維織構組織金屬材料的制造方法，首先，將金屬長纖維絲材進行緊密編織，形成編織體；然后通過塑性加工消除編織體內的空隙，并使絲材之間實現冶金結合，最終便可制造獲得所需的具有長纖維織構組織的致密金屬材料，即無孔隙金屬材料。編織體為繩索、管、型材、板狀或塊狀。只有采用三維編織機才能編織出相應的材料，設備復雜，效率低，成本很高。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的不足與缺陷，提供一種可靠、效率高、易于控制的金屬網布卷疊燒結壓力加工制造金屬結構材料的方法，總體工藝流程短，易于實現自動化及大規模生產，總體成本低。為實現上述目的，本專利技術所提供的技術方案為：一種金屬網布卷疊燒結壓力加工制造金屬結構材料的方法，首先，將金屬絲編織成金屬網布帶料，再將金屬網布帶料緊密卷疊，形成外層材料緊密包覆內層材料的層層包覆的卷疊坯體；然后燒結卷疊坯體；再通過塑性加工減小卷疊坯體材料內的空隙，最終達到要求的孔隙率后便可制造獲得所需的含孔隙的金屬結構材料，再通過機械加工的方法制造成機械結構零件。所述塑性加工可以在燒結前進行，塑性加工和燒結可以重復進行多次。所述金屬網布帶料緊密卷疊時，在金屬網布上均勻分布等厚度的金屬粉末，并將金屬粉末均勻地緊密卷疊在金屬網布層之間，燒結并塑性加工之后，制造獲得金屬網布增強的粉末冶金透氣金屬材料。所述粉末冶金透氣金屬材料為透氣鋼。將所述金屬粉末軋制在金屬網布帶料上并燒結后再卷疊成卷疊坯。將所述金屬粉末配制成混合漿料之后再均勻分布在金屬網布上，然后將金屬粉末均勻地緊密卷疊在金屬網布層之間，干燥之后再燒結。將所述金屬粉末配制成含粘接劑的混合料之后，再使金屬粉末均勻分布粘接在金屬網布上，然后將金屬粉末均勻地緊密卷疊在金屬網布層之間，加熱去除粘接劑之后再燒結。所述金屬網布帶料緊密卷疊是將金屬網布卷疊在芯子上，通過旋轉芯子使帶料圈繞在芯子上，帶料的轉繞堆積使材料的厚度增長，形成層層緊密包覆的卷疊坯體。所述芯子是桿狀芯、板狀芯或管狀芯。所述制造獲得的含孔隙的金屬結構材料為棒材、管材、型材、板材或塊體材料。本專利技術與現有技術相比，具有如下優點與有益效果：1、可以制造獲得高孔隙率、高力學性能的多孔金屬結構材料，密度小于同種材料的致密金屬，加工成機械零件，可以實現機械結構的輕量化。2、本專利技術方法制造的具有長纖維織構增強金屬結構材料，纖維沒有被切斷，是連續的，具有絲材高的抗拉強度和高的疲勞強度性能，可以像普通金屬材料一樣加工成機械結構零件使用，應用領域量大面廣，可以創造重大的經濟效益。3、透氣鋼可以用于制造模具，氣體可以透過模具材料排出，用于需要排除模具型腔中氣體的模具成形。4、材料顯微組織均勻，具有可重復性，材料加工工藝及性能可控。5、通過表面處理附著在絲材表面的物質隨著絲材均勻地分布到制備的材料中。6、滲氮滲碳可以滲透連通孔隙到材料內部，材料的抗腐蝕性能和力學性能得到大幅提高。7、本專利技術的多孔金屬結構材料阻尼因子大，可以吸振減振，采用本專利技術的多孔金屬結構材料制造機械零件，可以降低機械結構的振動。8、將金屬絲編織成金屬網布是二維編織效率高、成本低，卷疊工藝方法簡單、可靠、效率很高、成本很低，易于控制。9、總體工藝流程短，易于實現自動化及大規模生產，總體效率高，總體成本低。具體實施方式下面結合多個具體實施例對本專利技術作進一步說明。實施例1本專利技術所述的金屬網布卷疊燒結壓力加工制造金屬結構材料的方法，其情況為：首先，將金屬絲編織成金屬網布帶料，再將金屬網布帶料緊密卷疊，形成外層材料緊密包覆內層材料的層層包覆的卷疊坯體；然后燒結卷疊坯體，使材料之間實現冶金結合；再通過塑性加工(鍛壓、擠壓、拉拔或軋制等)減小卷疊坯體材料內的空隙，最終達到要求的孔隙率后便可制造獲得所需的含孔隙的金屬結構材料(可以為棒材、管材、型材、板材或塊體材料)，再通過機械加工的方法制造成機械結構零件。而在本實施例中，是采用直徑35微米的1Cr18Ni9不銹鋼絲材，通過編織機緊密編織成寬度為1米的不銹鋼金屬布，再將不銹鋼網帶的一端固定在直徑為20毫米的不銹鋼圓桿芯軸上，電機驅動機構旋轉圓桿芯軸，將不銹鋼網帶緊密卷疊在圓桿芯軸上，并保持端部對齊，形成外層材料緊密包覆內層材料的層層包覆的不銹鋼網帶圓棒形卷疊坯體；外形尺寸達到要求的直徑200毫米后，剪短不銹鋼網帶，并用鋼絲捆住不銹鋼網帶卷疊坯體，保持卷疊坯體不會松散，然后將不銹鋼網帶卷疊坯體放入真空燒結爐中，加熱達到1320攝氏度，保溫兩小時，燒結不銹鋼網帶卷疊坯體本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種金屬網布卷疊燒結壓力加工制造金屬結構材料的方法，其特征在于：首先，將金屬絲編織成金屬網布帶料，再將金屬網布帶料緊密卷疊，形成外層材料緊密包覆內層材料的層層包覆的卷疊坯體；然后燒結卷疊坯體；再通過塑性加工減小卷疊坯體材料內的空隙，最終達到要求的孔隙率后便可制造獲得所需的含孔隙的金屬結構材料，再通過機械加工的方法制造成機械結構零件。

【技術特征摘要】
1.一種金屬網布卷疊燒結壓力加工制造金屬結構材料的方法，其特征在于：首先，將金屬絲編織成金屬網布帶料，再將金屬網布帶料緊密卷疊，形成外層材料緊密包覆內層材料的層層包覆的卷疊坯體；然后燒結卷疊坯體；再通過塑性加工減小卷疊坯體材料內的空隙，最終達到要求的孔隙率后便可制造獲得所需的含孔隙的金屬結構材料，再通過機械加工的方法制造成機械結構零件。2.根據權利要求1所述的一種金屬網布卷疊燒結壓力加工制造金屬結構材料的方法，其特征在于：所述塑性加工能夠在燒結前進行，塑性加工和燒結能夠重復進行多次。3.根據權利要求1所述的一種金屬網布卷疊燒結壓力加工制造金屬結構材料的方法，其特征在于：所述金屬網布帶料緊密卷疊時，在金屬網布上均勻分布等厚度的金屬粉末，并將金屬粉末均勻地緊密卷疊在金屬網布層之間，燒結并塑性加工之后，制造獲得金屬網布增強的粉末冶金透氣金屬材料。4.根據權利要求3所述的一種金屬網布卷疊燒結壓力加工制造金屬結構材料的方法，其特征在于：所述粉末冶金透氣金屬材料為透氣鋼。5.根據權利要求3所述的一種金屬網布卷疊燒結壓力加工制造金屬結構材料的方法，其特征在于：將所述金屬粉末軋制在金屬網布...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周照耀，吳菲，段留洋，姚碧波，秦杰，曹小兵，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44