【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及緊固件制備，尤其涉及一種耐高溫氧化鋯緊固件及其制造方法。
技術(shù)介紹
1、氧化鋯(zro2)作為一種高性能陶瓷材料，以其獨特的物理化學性質(zhì)，如極高的熔點(約2700℃)、出色的硬度和耐磨性、良好的化學惰性以及在高溫下的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，成為了眾多高溫、高壓及腐蝕性環(huán)境下的理想材料選擇。特別是在航空航天、汽車制造、石油化工等高端制造領(lǐng)域，對于能夠承受極端溫度變化的緊固件需求日益增長。氧化鋯緊固件因其優(yōu)異的耐高溫性能，被廣泛應(yīng)用于這些領(lǐng)域的發(fā)動機部件、熱交換器、催化轉(zhuǎn)化器等關(guān)鍵組件中，確保設(shè)備的安全可靠運行。
2、盡管氧化鋯材料具有諸多優(yōu)勢，但將其加工成高性能的緊固件卻面臨諸多挑戰(zhàn)，其中傳統(tǒng)的氧化鋯緊固件制造方法，如粉末冶金法、直接燒結(jié)法等，往往存在制備周期長、能耗高、成品率低等問題。
3、在高溫燒結(jié)過程中，由于氧化鋯從單斜相向四方相的轉(zhuǎn)變伴隨的體積變化的相變特性，容易導致緊固件內(nèi)部產(chǎn)生裂紋、變形或尺寸不穩(wěn)定，影響其力學性能和可靠性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種耐高溫氧化鋯緊固件及其制造方法，解決了在高溫燒結(jié)過程中，由于氧化鋯從單斜相向四方相的轉(zhuǎn)變伴隨的體積變化的相變特性，容易導致緊固件內(nèi)部產(chǎn)生裂紋、變形或尺寸不穩(wěn)定，影響其力學性能和可靠性的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了一種耐高溫氧化鋯緊固件制造方法，包括如下步驟：
3、選用高純度氧化鋯粉末作為原材料，對氧化鋯粉末進行預(yù)處理，獲得均勻細膩的粉末顆粒；
4、采用熱壓成型工藝將氧化鋯粉末壓制成所需形狀的緊固件坯體；
5、根據(jù)氧化鋯的相變特性和燒結(jié)動力學，采用電爐燒結(jié)工藝將緊固件坯體燒結(jié)成致密的氧化鋯緊固件；
6、對燒結(jié)后的氧化鋯緊固件進行拋光和噴砂的表面處理，直至氧化鋯表面光潔度達到要求。
7、其中，在“選用高純度氧化鋯粉末作為原材料，對氧化鋯粉末進行預(yù)處理，獲得均勻細膩的粉末顆粒”中，所述方法包括如下步驟：
8、根據(jù)緊固件的應(yīng)用環(huán)境和性能要求，選用純度不低于99.5％的氧化鋯粉末作為原材料；
9、根據(jù)緊固件的設(shè)計尺寸和形狀，確定所需的氧化鋯粉末粒度范圍，粉末的粒度在亞微米至幾微米之間；
10、將選定的氧化鋯粉末和添加劑混合均勻，將混合物放入球磨機中球磨處理，選擇氧化鋯球，調(diào)整球磨機的轉(zhuǎn)速和填充率；
11、使用振動篩對球磨后的粉末進行篩分和分級，去除過大的顆粒和團聚體，得到粒度分布均勻的粉末；
12、將篩分和分級后的粉末放入干燥設(shè)備中，進行熱風干燥后取出粉末，進行成型處理。
13、其中，在“使用振動篩對球磨后的粉末進行篩分和分級，去除過大的顆粒和團聚體，得到粒度分布均勻的粉末”中，所述方法還包括：
14、在篩分和分級過程中，根據(jù)所需的粒度范圍調(diào)整篩網(wǎng)的孔徑和分級設(shè)備的參數(shù)，確保篩分和分級后的粉末粒度分布均勻。
15、其中，在“采用熱壓成型工藝將氧化鋯粉末壓制成所需形狀的緊固件坯體”中，所述所述包括如下步驟：
16、根據(jù)緊固件的設(shè)計圖紙制造模具；
17、在熱壓成型前對模具進行預(yù)熱處理，消除模具內(nèi)部的溫差應(yīng)力；
18、將預(yù)處理后的氧化鋯粉末均勻裝填入預(yù)熱后的模具中，裝填過程中粉末填充緊密無空隙，裝填完成后使用壓實工具對粉末進行初步壓實；
19、將裝有壓實粉末的模具放入熱壓機中，根據(jù)預(yù)設(shè)的溫度、壓力和時間進行熱壓成型；
20、熱壓成型結(jié)束后，待模具和坯體冷卻至室溫后，進行坯體脫模，并去除表面的毛刺。
21、其中，在“將裝有壓實粉末的模具放入熱壓機中，根據(jù)預(yù)設(shè)的溫度、壓力和時間進行熱壓成型”中，所述方法還包括：
22、熱壓過程中，需監(jiān)測模具和坯體的溫度變化，以及壓力的穩(wěn)定性和均勻性，還需控制熱壓機的加熱速率和冷卻速率。
23、其中，在“根據(jù)氧化鋯的相變特性和燒結(jié)動力學，采用電爐燒結(jié)工藝將緊固件坯體燒結(jié)成致密的氧化鋯緊固件”中，所述方法包括如下步驟：
24、對緊固件坯體進行檢查后對坯體進行清洗，去除表面的污漬、油脂和雜質(zhì)；
25、對電爐進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度達到氧化鋯的相變特性要求的溫度值；
26、將緊固件坯體放置在電爐內(nèi)的燒結(jié)平臺上，設(shè)定電爐的升溫速率、燒結(jié)溫度、保溫時間和降溫速率的閾值；
27、燒結(jié)過程中通過電爐的控制系統(tǒng)實時監(jiān)控燒結(jié)溫度、升溫速率和保溫時間的數(shù)值，保持在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)；
28、燒結(jié)結(jié)束后，從電爐中取出緊固件，去除表面的燒結(jié)殘留物，對緊固件進行清洗和干燥平。
29、其中，在“燒結(jié)過程中通過電爐的控制系統(tǒng)實時監(jiān)控燒結(jié)溫度、升溫速率和保溫時間的數(shù)值，保持在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)”中，所述方法包括如下步驟：
30、觀察坯體的顏色變化、體積收縮和形狀穩(wěn)定性特征，調(diào)整燒結(jié)過程中的升溫速率、燒結(jié)溫度或保溫時間。
31、其中，在“對燒結(jié)后的氧化鋯緊固件進行拋光和噴砂的表面處理，直至氧化鋯表面光潔度達到要求”中，所述方法包括如下步驟：
32、使用粗粒度的拋光輪，配合拋光劑，對緊固件進行均勻拋光，在拋光過程中檢查拋光效果，直至達到初步平滑度；
33、經(jīng)過粗拋光后，使用細粒度的拋光工具和拋光劑進行精拋光處理，反復操作直至緊固件表面達到鏡面效果；
34、調(diào)整噴砂設(shè)備的磨料粒度、噴射壓力和噴射時間，使用細小的金剛砂磨料顆粒噴射到緊固件表面，對緊固件進行檢查和清理。
35、一種耐高溫氧化鋯緊固件，由所述耐高溫氧化鋯緊固件制造方法制備
36、本專利技術(shù)的一種耐高溫氧化鋯緊固件及其制造方法，包括如下步驟：選用高純度氧化鋯粉末作為原材料，對氧化鋯粉末進行預(yù)處理，獲得均勻細膩的粉末顆粒；采用熱壓成型工藝將氧化鋯粉末壓制成所需形狀的緊固件坯體；根據(jù)氧化鋯的相變特性和燒結(jié)動力學，采用電爐燒結(jié)工藝將緊固件坯體燒結(jié)成致密的氧化鋯緊固件；對燒結(jié)后的氧化鋯緊固件進行拋光和噴砂的表面處理，直至氧化鋯表面光潔度達到要求，本方案采用高質(zhì)量的氧化鋯粉末，并經(jīng)過嚴格的熱壓成型和燒結(jié)工藝，提高了緊固件的強度和硬度，通過精確控制燒結(jié)工藝參數(shù)，進一步優(yōu)化了緊固件的耐高溫特性，經(jīng)過拋光和噴砂等表面處理工藝，緊固件表面達到了極高的光潔度，通過精確控制燒結(jié)工藝參數(shù)(如升溫速率、燒結(jié)溫度、保溫時間和降溫速率)，并結(jié)合熱壓成型工藝的預(yù)處理，本專利方案成功減少了氧化鋯在相變過程中的體積變化，從而有效抑制了緊固件內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生和整體變形，如此，通過精確控制燒結(jié)工藝參數(shù)，并結(jié)合熱壓成型工藝的預(yù)處理，本專利方案成功減少了氧化鋯在相變過程中的體積變化，從而有效抑制了緊固件內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生和整體變形。
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1.一種耐高溫氧化鋯緊固件制造方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的耐高溫氧化鋯緊固件制造方法，其特征在于，在“選用高純度氧化鋯粉末作為原材料，對氧化鋯粉末進行預(yù)處理，獲得均勻細膩的粉末顆粒”中，所述方法包括如下步驟：
3.如權(quán)利要求2所述的耐高溫氧化鋯緊固件制造方法，其特征在于，在“使用振動篩對球磨后的粉末進行篩分和分級，去除過大的顆粒和團聚體，得到粒度分布均勻的粉末”中，所述方法還包括：
4.如權(quán)利要求1所述的耐高溫氧化鋯緊固件制造方法，其特征在于，在“采用熱壓成型工藝將氧化鋯粉末壓制成所需形狀的緊固件坯體”中，所述所述包括如下步驟：
5.如權(quán)利要求4所述的耐高溫氧化鋯緊固件制造方法，其特征在于，在“將裝有壓實粉末的模具放入熱壓機中，根據(jù)預(yù)設(shè)的溫度、壓力和時間進行熱壓成型”中，所述方法還包括：
6.如權(quán)利要求1所述的耐高溫氧化鋯緊固件制造方法，其特征在于，在“根據(jù)氧化鋯的相變特性和燒結(jié)動力學，采用電爐燒結(jié)工藝將緊固件坯體燒結(jié)成致密的氧化鋯緊固件”中，所述方法包括如下步驟：
7.如權(quán)利要求
8.如權(quán)利要求1所述的耐高溫氧化鋯緊固件制造方法，其特征在于，在“對燒結(jié)后的氧化鋯緊固件進行拋光和噴砂的表面處理，直至氧化鋯表面光潔度達到要求”中，所述方法包括如下步驟：
9.一種耐高溫氧化鋯緊固件，其特征在于，由權(quán)利要求1至8任一所述的耐高溫氧化鋯緊固件制造方法制備。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種耐高溫氧化鋯緊固件制造方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的耐高溫氧化鋯緊固件制造方法，其特征在于，在“選用高純度氧化鋯粉末作為原材料，對氧化鋯粉末進行預(yù)處理，獲得均勻細膩的粉末顆粒”中，所述方法包括如下步驟：
3.如權(quán)利要求2所述的耐高溫氧化鋯緊固件制造方法，其特征在于，在“使用振動篩對球磨后的粉末進行篩分和分級，去除過大的顆粒和團聚體，得到粒度分布均勻的粉末”中，所述方法還包括：
4.如權(quán)利要求1所述的耐高溫氧化鋯緊固件制造方法，其特征在于，在“采用熱壓成型工藝將氧化鋯粉末壓制成所需形狀的緊固件坯體”中，所述所述包括如下步驟：
5.如權(quán)利要求4所述的耐高溫氧化鋯緊固件制造方法，其特征在于，在“將裝有壓實粉末的模具放入熱壓機中，根據(jù)預(yù)設(shè)的溫度、壓...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：唐伯成，張琦，徐小潤，
申請(專利權(quán))人：博科絲特工業(yè)技術(shù)江蘇有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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