【技術實現步驟摘要】
本專利技術是一種提高強度及獲得內聚力微觀結構的粉末冶金方法，屬于散熱構件加工制造。
技術介紹
1、tial系粉末冶金塊體材料由于其高強度等力學性能優勢，廣泛用于航空航天領域構件的制造，但是該材料具有脆性且易損壞，因此，如何提高tial系粉末冶金塊體材料的韌性，改善脆性，是研究人員的研究熱點。目前，國內外正在探索一系列制造方法，通常通過摻入其余增韌相的方式改善其脆性。但是這些方法往往需要預制很多合金相，調整方式也不靈活，此外，研究發現，合金相強化在應力和高溫條件下的變化情況，合金在長時加熱加載條件下的失效原因是合金中抵御位錯的強化元素大幅減少。
技術實現思路
1、本專利技術正是針對上述現有技術狀況而設計提供了一種提高強度及獲得內聚力微觀結構的粉末冶金方法，該方法通過粉末鋪層的順序設計,使各組分表現出各向異性，使材料沿著的特定方向實現更高強度。
2、本專利技術的目的是通過以下技術方案來實現的：
3、該種提高強度及獲得內聚力微觀結構的粉末冶金方法首先使金屬粉末或金屬液滴在機械受力和低溫冷卻的作用下發生塑性變形，之后該塑性變形不會回復及再結晶而得以保留，金屬粉末或金屬液滴經過上述處理并冷卻后的產物經鋪層、堆疊后進行熱壓燒結，冷卻后即可獲得內聚力微觀結構材料。
4、在實施時，該冶金方法中實現機械受力和低溫冷卻作用的裝置包括冷卻盤1、冷卻套2和熱壓室3，冷卻盤1能夠繞其中心軸線自轉且邊緣處安裝有扇形葉片，在冷卻盤1的周圍設置有內部盛裝液氮的冷卻套2，在冷卻套
5、另外，所述扇形葉片沿冷卻盤1自轉圓周的徑向分布。
6、另外，所述冷卻套2和熱壓室3由不銹鋼構成制成。
7、在實施時，采用所述裝置制備mg-al-ti-cu化合物的步驟如下：
8、步驟一、準備粉末粒度為-300～-400目的mg粉、al粉、ti粉和cu粉，其中，mg粉、cu粉的體積百分含量分別為20％、10％，ti粉、al粉的體積百分含量均為35％；
9、步驟二、啟動冷卻盤1，自轉速度50-200rad/s，從冷卻盤1的上方撒落ti粉，使ti粉通過冷卻盤1和冷卻室2進入熱壓室3形成鋪層，此過程中，ti粉受冷卻盤1的扇形葉片擊打并與冷卻室2內壁的碰撞發生塑性變形，但由于冷卻套2內液氮的冷卻作用，并未發生回復及再結晶；
10、步驟三、將熔化后的al粉液滴通過冷卻盤1和冷卻室2進入熱壓室3形成鋪層，此過程中，鋁粉液滴受冷卻盤1的扇形葉片擊打并與冷卻室2內壁的碰撞成為板片形，但由于冷卻套2內液氮的冷卻作用，并未發生回復及再結晶；
11、步驟四、將上述兩層金屬鋪層在熱壓室3內進行熱壓燒結，燒結溫度為600℃，壓力為800～1000mpa，保溫保壓30min，此過程中，ti、al金屬形態發生回復，使al金屬軟化并包裹ti金屬；
12、步驟五、重復步驟二，在熱壓室3內對ti粉進行鋪層；
13、步驟六、重復步驟三兩次，分別將mg粉、al粉鋪層在熱壓室3內；
14、步驟七、對熱壓室3內的整體鋪層進行熱壓燒結，燒結溫度為600℃，壓力為800～1000mpa，保溫保壓30min，此過程中，ti、mg、al金屬形態發生回復，使al金屬、mg金屬軟化并包裹ti金屬；
15、步驟八、重復步驟二，在熱壓室3內對ti粉進行鋪層；
16、步驟九、重復步驟三叁次，分別將mg粉、cu粉、al粉鋪層在熱壓室3內；
17、步驟十、重復步驟二，在熱壓室3內對ti粉進行鋪層；
18、步驟十一、對熱壓室3內的整體鋪層進行熱壓燒結，燒結溫度為600℃，壓力為800～1000mpa，保溫保壓30min，然后將溫度提高至1000-1100℃，壓力提高至1500～1700mpa，保溫保壓30min，冷卻至室溫后，即可獲得高強度和內聚力微觀結構的粉末塊體材料。
19、該實施方案中，ti和al作為基體材料，mg和cu作為強化劑，在低溫燒結階段，促使al和mg軟化包裹ti，使得ti始終保持著一定的“邊界”，而cu在燒結階段沒有熔化，始終保持著板片形，插嵌在微觀組織中，在高溫燒結階段，al和mg一方面熔化，像“砂漿”一樣填補微觀組織空隙，此時cu只存在輕微熔化，借助表面張力，提高了內部強度。
20、所制備的mg-al-ti-cu化合物為塊體材料，該材料主要由ti，al，mg和cu構成，其中微觀結構中各組分形態不同，ti呈近圓球形，外面包裹著al和mg，cu呈板片性，體積小且嵌入了ti、al和mg中，彌散分布在微觀組織中，這種微觀結構類似于“磚塊和砂漿”的設計，實現了微觀組織的高強度和高內聚力，并且可抑制裂紋的擴展；另外，粉末冶金材料熱壓燒結前，ti，al，mg和cu粉末分別以顆粒形態和板片形態出現在微觀組織中，并且熱壓燒結前顆粒形態和板片形態的粉末內部充斥著位錯等缺陷，這些缺陷在后續熱壓燒結過程中，更容易使得晶粒細化，提高材料整體強度30％；
21、該實施裝置中，通過冷卻盤和冷卻室的設計，實現了粉末原材料迅速改變形態的同時凍結了粉末內部缺陷，利用ti，al，mg和cu的耐熱特性，在后續熱處理過程中，形成了薄片插嵌微觀組織的現象，從而阻擋位錯移動，提高合金的抗應力能力。
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1.一種提高強度及獲得內聚力微觀結構的粉末冶金方法，其特征在于：該冶金方法首先使金屬粉末或金屬液滴在機械受力和低溫冷卻的作用下發生塑性變形，之后該塑性變形不會回復及再結晶而得以保留，金屬粉末或金屬液滴經過上述處理并冷卻后的產物經鋪層、堆疊后進行熱壓燒結，冷卻后即可獲得內聚力微觀結構材料。
2.根據權利要求1所述的提高強度及獲得內聚力微觀結構的粉末冶金方法，其特征在于：該冶金方法中實現機械受力和低溫冷卻作用的裝置包括冷卻盤(1)、冷卻套(2)和熱壓室(3)，冷卻盤(1)能夠繞其中心軸線自轉且邊緣處安裝有扇形葉片，在冷卻盤(1)的周圍設置有內部盛裝液氮的冷卻套(2)，在冷卻套(2)的下方設置有熱壓室(3)。
3.根據權利要求2所述的提高強度及獲得內聚力微觀結構的粉末冶金方法，其特征在于：所述扇形葉片沿冷卻盤(1)自轉圓周的徑向分布。
4.根據權利要求2所述的提高強度及獲得內聚力微觀結構的粉末冶金方法，其特征在于：所述冷卻套(2)和熱壓室(3)由不銹鋼構成制成。
5.根據權利要求2所述的提高強度及獲得內聚力微觀結構的粉末冶金方法，其特征在
...【技術特征摘要】
1.一種提高強度及獲得內聚力微觀結構的粉末冶金方法，其特征在于：該冶金方法首先使金屬粉末或金屬液滴在機械受力和低溫冷卻的作用下發生塑性變形，之后該塑性變形不會回復及再結晶而得以保留，金屬粉末或金屬液滴經過上述處理并冷卻后的產物經鋪層、堆疊后進行熱壓燒結，冷卻后即可獲得內聚力微觀結構材料。
2.根據權利要求1所述的提高強度及獲得內聚力微觀結構的粉末冶金方法，其特征在于：該冶金方法中實現機械受力和低溫冷卻作用的裝置包括冷卻盤(1)、冷卻套(2)和熱壓室(3)，冷卻盤(1)能夠繞其中心軸線自轉且邊緣處安裝有扇形葉片，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙嘉琪，方爽，馬星宇，唐林，蘭博，姜濤，
申請(專利權)人：中國航發北京航空材料研究院，
類型：發明
國別省市：
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