專利名稱：粉末材料制品的制造方法及所用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉末冶金領(lǐng)域，更確切地說，是涉及粉末材料制品的制造方法及所用設(shè)備。
本發(fā)明可以最成功地用來制造長尺寸的圓形截面粉末難熔無機(jī)材料制品，例如沖模的軸銷、切削刀具的桿坯等。
此外，本發(fā)明還可用來制造具有各種橫截面形狀的異形制品。
已知有用熱沖擊擠壓來制造耐熱粉末材料制品的方法，它是用標(biāo)準(zhǔn)的粉末冶金方法得到圓柱形的毛坯，將該毛坯在150～460MN/m2的壓力下進(jìn)行靜力液壓，在真空中高達(dá)1450℃的溫度下燒結(jié)1～6小時(shí)，并將該毛坯在玻璃質(zhì)潤滑劑中進(jìn)行熱動(dòng)態(tài)擠壓，然后在真空中退火1小時(shí)(文摘雜志，《冶金類》，1981年，1┏445;倫敦城工業(yè)大學(xué)，冶金及材料系;附

圖12，表1，參考文獻(xiàn)9，《某些鎳基耐熱合金的熱沖擊擠壓及其隨后處理》)。動(dòng)態(tài)擠壓可以加工難熔元素含量低于50%的鎳基耐熱合金，并且，在許多情況下還可提高熱硬度，降低孔隙度，并使第二相質(zhì)點(diǎn)在材料中均勻分布。
上述方法的主要缺點(diǎn)與它的多階段性有關(guān)，這導(dǎo)致能量消耗大，所用工藝設(shè)備復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，勞動(dòng)量大。此外，如所周知，難熔元素含量高于50%的復(fù)雜合金，不宜采用動(dòng)態(tài)擠壓法，因?yàn)檫@類合金在熱態(tài)下有高的脆性和硬度。
已知有獲得硬質(zhì)合金材料制品的方法，它是在粉末原料(金屬、非金屬和粘結(jié)材料)混合料中進(jìn)行燃燒反應(yīng)，然后在所有的面上壓縮，使其變形(Me＊aHoB A。T。，等人《基于燃燒的制造高溫材料新方法》，見《材料學(xué)的科學(xué)基礎(chǔ)》一書，莫斯科，科學(xué)出版社，1981，193～206頁)。該方法應(yīng)看作是熱擠壓法的一種方案，在此方法中，燃燒過程為材料變形準(zhǔn)備了組成部分(合成和加熱)。此法曾用于制造不含鎢、由Ti、C、Ni、Mo元素組成的硬質(zhì)合金混合料，是按要得到工業(yè)合金來配成的，即含有20%鎳和30%鉬作為粘結(jié)劑的碳化鈦。在一定條件下，得到了性能不錯(cuò)、接近于工業(yè)牌號(hào)的材料?，F(xiàn)在，帶有壓縮的自行擴(kuò)展高溫合成方法也用來制造含有某些難熔化合物的密實(shí)材料。
上述方法可在一個(gè)步驟短時(shí)間(約1分鐘)內(nèi)制得硬質(zhì)合金材料及其制品，而能量消耗最少。
這種方法的主要缺點(diǎn)是，所得到制品的形狀有限，即不可能得到長度與直徑之比大(h/d＞＞1)的長尺寸制品。在此方法中用的不均衡的三軸壓縮方法，導(dǎo)致材料中主要形成壓應(yīng)力。所以，用此方法制造h/d＞＞1的制品時(shí)，就失去最初所給定的形狀，并在材料中產(chǎn)生裂紋和壓不透的情況。
已知有一種方法，在壓力下自行燃燒結(jié)陶瓷，這是在高壓下擴(kuò)展放熱合成反應(yīng)。這時(shí)在含有合成所需元素的預(yù)制先配好的粉末混合料中進(jìn)行燒結(jié)材料的合成和壓實(shí)(Miyamoto K.等人《陶瓷的高壓自燃燒結(jié)》，F(xiàn)untai oyobi Funmatsu Jakin1987。Vol。34，N3-P。101～106(gp)。CA107，N1，P.266(1981 1H)參考文獻(xiàn)，文摘雜志，《化學(xué)類》1988，T13，H11，7E 13M。)在此方法中，作為在壓力下燒結(jié)的能源乃是在合成反應(yīng)中放出的熱量。為了引發(fā)過程，必須對(duì)混合料施加熱脈沖(通入200～400安的電流，歷時(shí)3秒)，然后，燒結(jié)過程急速進(jìn)行(幾秒鐘)。采用這種同時(shí)進(jìn)行燒結(jié)和合成的方法，能夠得到諸如TiB2、ZrB2、NbB2、TiC、SiC的難熔材料以及復(fù)合材料和這些材料為基體的制品。
已知有實(shí)現(xiàn)上述方法所用的設(shè)備，它是一種放置在高壓室內(nèi)的反應(yīng)器，這種反應(yīng)器是帶有氮化硼襯墊、用葉蠟石做的六面體，混合原料裝到其中。從混合料的一點(diǎn)或從其所有側(cè)表面進(jìn)行點(diǎn)燃。
上述方法和設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是工藝過程的時(shí)間短，能量消耗不大。其缺點(diǎn)是工藝性差(對(duì)于制品的每種形狀，要配置專用的反應(yīng)器)、生產(chǎn)率不高(這與必須將反應(yīng)器放到高壓室中有關(guān))、制品的尺寸也有限制(這也是該設(shè)備的結(jié)構(gòu)所決定的)。
下面一種方法最接近所申請(qǐng)的發(fā)明，這種制造粉末材料制品的方法，粉末材料選用含有至少一種過渡金屬、至少一種非金屬和至少一種金屬基粘結(jié)料的一組材料，這種方法包括下列步驟制備上述材料的粉狀混合料;在混合料中引發(fā)燃燒反應(yīng)，在燃燒產(chǎn)物中形成由上述過渡金屬和非金屬組成的硬質(zhì)相;然后使燃燒產(chǎn)物變形再取出制成品。
已知有實(shí)施這種方法的設(shè)備，它包括帶有放置粉狀混合料擠壓筒的壓模;引發(fā)擠壓筒內(nèi)混合料燃燒反應(yīng)的引燃裝置;使擠壓筒內(nèi)燃燒產(chǎn)物變形的陽模;還有產(chǎn)生使燃燒產(chǎn)物變形所需壓力的壓力機(jī)，該壓力機(jī)有與陽模作運(yùn)動(dòng)上聯(lián)接的滑座，并裝有控制滑座移動(dòng)的操縱系統(tǒng)。〔Richardson G.Y.，等人《用自擴(kuò)散合成法熱壓陶瓷》(Ceram。Eng。Sci。Proc.1986。Vol.7，n7～8，P761～770)(文摘雜志，《化學(xué)類》，M.，1987，No.4，4n20)《用自擴(kuò)散合成的熱壓陶瓷》〕。
按照上述方法，將混合原料壓成塊狀，并裝到設(shè)備中去。
實(shí)施此法用的設(shè)備含有帶陰模的石墨壓模，它的擠壓筒用厚度為1.5cm的陶瓷纖維絕緣層覆蓋。因此，壓?？捎酶袘?yīng)方法加熱到1000℃高溫。在點(diǎn)燃之前，對(duì)壓模中的混料團(tuán)塊加34Mpa的壓力。其引發(fā)混合料燃燒反應(yīng)的裝置位于壓模的擠壓筒之外，燃燒波沿著置于壓模底部渠道內(nèi)的混合粉料擴(kuò)展到混料團(tuán)塊。當(dāng)反應(yīng)劑點(diǎn)燃后，壓力大大降低(約為初始?jí)毫Φ?0%)，然后，在大約2秒內(nèi)，壓力重新又提高到34MPa，之后，保持5～10分鐘。用帶有控制系統(tǒng)的熱壓壓力機(jī)將材料壓緊。
用這種方法得到了含有10～30(體積)%Ti作為粘結(jié)材料的TiC基材料，以及TiC-TiB2基材料。
上述方法及實(shí)施該方法所用設(shè)備的特點(diǎn)是，不可能得到長尺寸的制品(高度與直徑之比＞＞1)，因?yàn)樗捎昧藛屋S壓縮的方式，導(dǎo)致在材料中只產(chǎn)生壓應(yīng)力。在上述設(shè)備中制得的試件系圓盤狀，直徑為2.5cm，厚度為0.3cm。曾試圖在那樣的加載方式下制得具有h/d＞＞1的制品，結(jié)果以試件中出現(xiàn)裂紋而告終，并在其個(gè)別部位出現(xiàn)未壓透的情況。
此外，由于缺少對(duì)材料的溫度控制，可能導(dǎo)致制品體積內(nèi)材料組織和成分的不均勻性，這樣的不均勻性常常在材料變形時(shí)產(chǎn)生，其組分處于各種團(tuán)聚狀態(tài)，例如，堅(jiān)硬的基體處于固態(tài)，而金屬粘結(jié)劑處于液態(tài)。
本發(fā)明的任務(wù)是避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，而提供一種改進(jìn)的制造粉材料制品的方法，粉末材料選用含有至少一種過渡金屬、至少一種非金屬和至少一種金屬基粘結(jié)料的一組材料，該方法包括下列步驟預(yù)先制備由上述材料組成的粉狀混合料;在混合料中引發(fā)燃燒反應(yīng)，并在燃燒產(chǎn)物中形成由上述過渡金屬和非金屬組成的硬質(zhì)相;然后使燃燒產(chǎn)物變形并取出制成品。并提供實(shí)施此方法的設(shè)備，使得在其中燃燒產(chǎn)物經(jīng)過變形，獲得密實(shí)的長尺寸(h/d＞＞1)制品，并且在制品的整個(gè)體積內(nèi)具有均勻的組織和成分。
采用下列措施來解決所提出任務(wù)，提供一種用粉末材料制造制品的方法，這些材料選用含有至少一種過渡金屬、至少一種非金屬和至少一種以金屬為基的粘結(jié)料的一組材料，該方法包括下列步驟制備上述材料組成的粉狀混合料;在混合料中引發(fā)燃燒反應(yīng)，并在燃燒產(chǎn)物中形成由上述過渡金屬和非金屬組成的硬質(zhì)相;然后使燃燒產(chǎn)物變形并取出制成品，其中，按照本發(fā)明，燃燒產(chǎn)物的變形是通過擠壓來實(shí)現(xiàn)的，擠壓溫度T為0.3T1～T2(其中，T1為燃燒產(chǎn)物中硬質(zhì)相的熔化溫度，T2為粘結(jié)材料的熔化溫度)，擠壓壓力P為2000～5000kg/cm2。
本發(fā)明的實(shí)質(zhì)在于，擠壓時(shí)材料應(yīng)力狀態(tài)是同時(shí)承受壓縮和剪切應(yīng)力，由于這種有利的應(yīng)力狀態(tài)方式，獲得了具有長度與直徑之比不受限制(h/d＞＞1)的密實(shí)粉末材料制品。
在將燃燒產(chǎn)物保持在燃燒溫度至粘結(jié)材料熔化溫度的溫度范圍內(nèi)時(shí)，來得及進(jìn)行從經(jīng)過完全反應(yīng)的初始混合料的材料形成晶體結(jié)構(gòu)的過程，并且排出混合料中的夾雜氣體。這就導(dǎo)致氣孔率的降低，因而也降低了對(duì)初始混合料材料純度的要求。在粘結(jié)材料變硬后，對(duì)燃燒產(chǎn)物進(jìn)行的擠壓，保證了制品長度方向的組織和成分的均勻性。
擠壓過程的溫度范圍由下列相互可對(duì)比的原則確定-如果在T＜0.3T1的溫度保溫，那么，燃燒產(chǎn)物的變形將按照干摩擦(晶體滑移)規(guī)則進(jìn)行，這就需要大的機(jī)械作用力，而且，溫度梯度大，熱彈性應(yīng)力的松馳主要依靠形成裂紋來進(jìn)行。
-如果在T＞T2的溫度下保溫，那么，燃燒波穿過以后，熱過程就來不及形成晶體結(jié)構(gòu)，由于加入混合料的粘結(jié)材料在燃燒溫度下處于熔融狀態(tài)，就促使它在燃燒產(chǎn)物的硬質(zhì)相組織骨架中擴(kuò)展，并促使粘結(jié)劑在縱向或橫向都均勻分布。但是，如果擠壓是在T＞T2的溫度開始，那么，由于硬質(zhì)相和液態(tài)粘結(jié)材料的遷移性有明顯的差異，就會(huì)發(fā)生粘結(jié)劑沿樣件長度方向不均勻的體積再分配。
這樣，上述擠壓過程的溫度范圍(0.3T1～T2)可保證燃燒產(chǎn)物中硬質(zhì)相的塑性不變，而在T＜0.3T1的溫度下進(jìn)行擠壓，則會(huì)導(dǎo)致硬質(zhì)相的塑性降低，在T＞T2的溫度下進(jìn)行擠壓，就不能保證粘結(jié)材料在硬質(zhì)相的顆粒之間均勻分布的條件。
實(shí)施上述方法的設(shè)備包括如下部分帶有擠壓筒的壓模，該擠壓筒有放置粉狀混合料的腔室;引發(fā)擠壓筒腔室內(nèi)混合料燃燒反應(yīng)的引燃裝置;使擠壓筒腔室內(nèi)燃燒產(chǎn)物發(fā)生變形的陽模;產(chǎn)生壓力使燃燒產(chǎn)物變形的壓力機(jī)，它具有與陽模作運(yùn)動(dòng)上連接的滑座，并裝有控制滑座移動(dòng)的操縱系統(tǒng);該設(shè)備的特征在于，擠壓筒由直立式組件裝成，組件之間留有間隙，用以排除設(shè)備中的氣體，擠壓筒有帶開口的陰模，該陰模有連接陰模開口和擠壓筒腔室的圓錐形進(jìn)口部分，擠壓筒還有形成制品形狀的隔熱的定徑管，該定徑管的橫截面與陰模開口的形狀相適應(yīng)，同時(shí)，控制滑座移動(dòng)的操縱系統(tǒng)含有控制擠壓溫度規(guī)范的部件組，該部件組包括設(shè)置在陰模錐形進(jìn)口部分表面的溫度傳感器和在電路上與傳感器和陽模相連系的機(jī)構(gòu)。
所提出的任務(wù)還應(yīng)用實(shí)施上述方法的設(shè)備來完成，該設(shè)備包括帶有擠壓筒的壓模，該擠壓筒有一個(gè)放置粉狀混合料的腔室;引發(fā)擠壓筒腔室內(nèi)混合料燃燒反應(yīng)的引燃裝置;保證擠壓筒腔室內(nèi)的燃燒產(chǎn)物發(fā)生變形的陽模;產(chǎn)生壓力使燃燒產(chǎn)物變形的壓力機(jī)，它帶有與陽模作運(yùn)動(dòng)上連接的滑座，該壓力機(jī)還裝有控制滑座移動(dòng)的操縱系統(tǒng)，按照本發(fā)明，在該設(shè)備中的擠壓筒由直立式組件組成，組件之間留有間隙，用以排出設(shè)備中的氣體，擠壓筒還有帶開口的陰模，該陰模有連接其開口和擠壓筒腔室的圓錐形進(jìn)口部分，擠壓筒還有形成制品形狀的隔熱定徑管，該定徑管的橫截面與陰模開口的形狀相適應(yīng)，同時(shí)，控制滑座移動(dòng)的操縱系統(tǒng)有一個(gè)控制擠壓溫度規(guī)范的部件組，該部件組包括裝在陰模錐形進(jìn)口部分表面的溫度傳感器和在電路上與傳感器和壓力機(jī)相連系并對(duì)陽模發(fā)出移動(dòng)指令的機(jī)構(gòu)。
上述設(shè)備的各種結(jié)構(gòu)元件的組合，可以保證實(shí)現(xiàn)制造長尺寸粉末材料制品的節(jié)能的方法，其途徑是將放熱的原始組分混合料的燃燒反應(yīng)和隨后利用該反應(yīng)的熱量對(duì)燃燒產(chǎn)物進(jìn)行的擠壓相結(jié)合。
有了帶圓錐形進(jìn)口部分的陰模和帶有與陰模開口相吻合的開口的絕熱導(dǎo)向定徑管，就可以制得具有所需形狀的、長度與直徑之比大的、沒有軸向彎曲和裂紋的、長尺寸制品。
擠壓筒由立式組件裝成的這種結(jié)構(gòu)，有助于最有效地沿整個(gè)毛坯高度，將燃燒過程中析出的混合氣體排到組件之間的間隙中去。這就使擠壓開始之前就得以進(jìn)行充分的除氣，從而獲得沒有氣孔和粗大孔隙的密實(shí)材料。
此外，擠壓筒的這種結(jié)構(gòu)也保證了它具有良好的抗循環(huán)負(fù)荷緊固性，這一點(diǎn)十分重要，因?yàn)榛旌狭系娜紵郎囟瓤蛇_(dá)1500～3000℃。
操縱壓力機(jī)的系統(tǒng)含有控制擠壓溫度規(guī)范的部件組，這就使得在該設(shè)備中可以制得整個(gè)體積都具有均勻組織和成分的優(yōu)質(zhì)制品。這是如此做到的裝在陰模的錐形進(jìn)口部分表面的溫度傳感器記錄下散熱最大區(qū)域的材料溫度，而從傳感器得到信息的裝置則被調(diào)到T＝0.3T1～T2范圍內(nèi)的完全確定的擠壓溫度，并在達(dá)到這一溫度值時(shí)發(fā)出使陽模移動(dòng)的指令。
在陽模內(nèi)部設(shè)置引發(fā)燃燒反應(yīng)的引燃裝置是頗為合理的。這簡化了設(shè)備的結(jié)構(gòu)，并保證了進(jìn)行過程的工藝性在經(jīng)過陰模開口擠壓材料時(shí)沒有干擾，而轉(zhuǎn)入下一工作循環(huán)的準(zhǔn)備工作則縮減為只是更換一下鎢絲。
下面結(jié)合附圖通過具體實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，附圖中圖1示出了制造粉末制品的設(shè)備總圖;
圖2示出了擠壓用壓模圖縱剖面;
圖3示出了沿圖2中Ⅲ-Ⅲ線的剖面。
所提出的制造粉末材料制品方法，按如下方式進(jìn)行取粉末原料，至少有一種元素周期表Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ族的過渡金屬，至少有一種在C、B、Si、S、Se中選取的非金屬，和至少有一種以元素周期表Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ族的金屬和Fe、Ni、Co、Cu為基的粘結(jié)材料。
將各種粉末的秤量置入球磨機(jī)，并按已知方法混合。
將制備好的粉狀混合料在預(yù)壓用的鋼壓模中形成毛坯，然后，從鋼壓模中取出毛坯，用石棉布包裹隔熱，并置入擠壓的壓模中，然后對(duì)在混合料中的鎢絲通電，引發(fā)燃燒反應(yīng)，燃燒結(jié)束后，將所得材料保溫。
在保溫過程中，進(jìn)行燃燒產(chǎn)物的除氣并形成晶體結(jié)構(gòu)，當(dāng)材料的溫度從燃燒溫度降到擠壓溫度后(擠壓溫度按公式T＝0.1T1～T2確定，式中T為燃燒產(chǎn)物的擠壓溫度，T1為燃燒產(chǎn)物中硬質(zhì)相的熔化溫度，T2為粘結(jié)材料的熔化溫度)，施加壓力P(2000～5000kg/cm2)，并經(jīng)過陰模對(duì)燃燒產(chǎn)物進(jìn)行擠壓。待做好的制品冷卻到室溫后，從壓模中將其取出。
上述方法在所提出的制造粉末材料制品的設(shè)備上實(shí)施，該設(shè)備有一臺(tái)產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物變形所需壓力的壓力機(jī)1(圖1)，該壓力機(jī)1具有滑座2，并裝有控制滑座2移動(dòng)的操縱系統(tǒng)3和帶有擠壓筒5(圖2)的擠壓壓模4，擠壓筒5有放置粉狀混合料的腔室6(圖3)。該設(shè)備還有引發(fā)擠壓筒5的腔室6內(nèi)的混合料燃燒反應(yīng)的引燃裝置7(圖2)，后者具有鎢絲8和導(dǎo)線9，以及帶有孔道11的陽模10，該陽模使擠壓筒5的腔室6內(nèi)的燃燒產(chǎn)物產(chǎn)生變形，并與壓力機(jī)1的滑座2作運(yùn)動(dòng)上的連接。
按照本發(fā)明，擠壓筒5由直立式組件12(圖3)裝成，這些組件之間留有間隙13，用以排出設(shè)備內(nèi)的氣體。擠壓筒5包括帶有開口15的陰模14(圖2)，該陰模有連接陰模14的開口15和擠壓筒5的腔室6的圓錐形進(jìn)口部分16。此外，擠壓筒5還有橫截面與陰模14的開口15的形狀相適應(yīng)的隔熱的定徑管17，用以形成制品的形狀，該定徑管用絕熱層18覆蓋，裝在壓力機(jī)1的工作臺(tái)19內(nèi)。
陰模14的開口15用塞子20堵住。
控制滑座2移動(dòng)的操縱系統(tǒng)3有一個(gè)控制擠壓溫度規(guī)范的部件組21(圖1)，該部件組21具有裝在陰模14的圓錐形進(jìn)口部分16表面上的溫度傳感器22(圖2)和從傳感器22獲得信息并發(fā)出使陰模10移動(dòng)的指令的機(jī)構(gòu)23，該機(jī)構(gòu)是電子裝置，在電路上與傳感器22和壓力機(jī)1相連系。
用粉狀混合料做成的毛坯24放在擠壓筒5的腔室6內(nèi)，它與擠壓筒5的內(nèi)壁用石棉布25隔熱，與陽模10用擠壓墊26隔熱。
引發(fā)混合料燃燒反應(yīng)的引燃裝置7裝在陽模10的孔道11內(nèi)。
制造粉末材料制品的設(shè)備按下述方式工作。預(yù)先用粉狀混合料制成毛坯24，該混合料含有至少一種元素周期表Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ族的過渡金屬、至少一種從C、B、Si、S、Se組中選取的非金屬和至少一種以元素周期表的Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ族的金屬和Fe、Co、Ni、Cu為基的粘結(jié)材料。
做成的毛坯24用石棉布25做的絕熱物包住其側(cè)表面，放入擠壓筒5的腔室6內(nèi)，經(jīng)過擠壓墊26的開口將鎢絲8插入引燃裝置7內(nèi)，將與壓力機(jī)1的滑座2作運(yùn)動(dòng)上連接的陽模10降下，直到鎢絲8與毛坯24接觸，然后，開動(dòng)在電氣上與引燃裝置7和控制擠壓溫度規(guī)范的部件組21相連系的操縱系統(tǒng)3，系統(tǒng)3對(duì)引燃裝置7發(fā)出指令，在0.5～2秒的期間內(nèi)供給20～50伏電壓的電流，結(jié)果，加熱了鎢絲8，并由它在混合料制的毛坯24內(nèi)引發(fā)燃燒反應(yīng)。燃燒時(shí)析出的混合氣體向位于擠壓筒5的組件12之間、沿整個(gè)毛坯24高度的間隙13排出去。
裝在陰模14的圓錐形進(jìn)口部分16表面的溫度傳感器(即鎢-錸熱電偶)22記錄下毛坯24燃燒完結(jié)的時(shí)刻，它的信號(hào)傳至制成電子裝置的機(jī)構(gòu)23，該機(jī)構(gòu)在溫度達(dá)到預(yù)定值時(shí)發(fā)出使滑座2及與其作運(yùn)動(dòng)上連接的陽模10移動(dòng)的指令。機(jī)構(gòu)23事先調(diào)到的溫度選在0.3T1～T2的范圍內(nèi)，其中，T1為燃燒產(chǎn)物中硬質(zhì)相的熔化溫度，T2為粘結(jié)材料的熔化溫度。
壓力機(jī)1通過陰模10在壓模4內(nèi)產(chǎn)生2000～5000kg/cm2的壓力。
當(dāng)壓力達(dá)到塞子20材料變形所需的值時(shí)，它被壓出，并經(jīng)過陰模14的開口15開始向?qū)虻亩◤焦?7擠壓材料。壓力達(dá)到上述給定的范圍值時(shí)，操縱系統(tǒng)3就發(fā)出使壓力機(jī)1的滑座2升高的指令，于是，滑座2又回到原來的位置。冷卻后，從壓模4取出所得到的制品。
所申請(qǐng)的方法和設(shè)備可以通過已用各種材料制成、直徑為8mm的制品的實(shí)例來說明。
實(shí)例1取鈦、碳和鎳的粉料，混合比例(重量%)為Ti-56，C-14，Ni-30。將這些粉末置于球磨機(jī)內(nèi)混合。用混好的粉料做成重50克、直徑25mm的毛坯，用厚度為1.5mm的石棉布將毛坯包住隔熱，然后置入擠壓筒腔室直徑為30mm和陰模開口直徑為8mm的擠壓壓模內(nèi)，在陰模的進(jìn)口部分表面裝一個(gè)溫度傳感器(鎢-錸熱電偶)。在裝在陽模內(nèi)的引燃裝置的電路中，插入鎢絲。陽模與引燃裝置一起裝入擠壓筒的腔室內(nèi)，直到鎢絲與毛坯接觸。在1秒的時(shí)間內(nèi)對(duì)鎢絲供給電壓為50伏的電流，引發(fā)混合料的燃燒反應(yīng)。上述混合料的燃燒溫度為2000℃。燃燒的結(jié)果得到復(fù)合材料TiC-Ni，其硬質(zhì)相(Tic)的熔化溫度Ti＝3200℃，而粘結(jié)材料(Ni)的熔化溫度T2＝1456℃。溫度傳感器連續(xù)記錄下合成材料的溫度。在燃燒波穿過后，將材料放置，讓其達(dá)到預(yù)定的溫度(本實(shí)例為約1400℃，即T＝0.44T1)，當(dāng)達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，從溫度傳感器得到信息的控制機(jī)構(gòu)便發(fā)出使壓力機(jī)滑座及與其作運(yùn)動(dòng)上連接的陽模移動(dòng)的指令。通過陽模在擠壓筒的腔室內(nèi)產(chǎn)生5000kg/cm2的壓力，此時(shí)，合成材料被壓實(shí)，然后經(jīng)過陰模的開口向隔熱的定徑管擠壓出去。
冷卻之后，取出所得的制品。該制品是一種棒材，其直徑為8mm，長度為120mm，帶有平整而光潔的表面。
該棒材有在橫截面上缺陷層0.1mm。研究了棒材各段的定量相成分，結(jié)果(重量%)如下起始段TiC-70，Ni-30未段TiC-70，Ni-30關(guān)于其他實(shí)例的數(shù)據(jù)，全部列在表1。
用所申請(qǐng)的方法及其實(shí)施設(shè)備，可以制得具有各種橫截面形狀、高度與直徑之比沒有限制的許多種產(chǎn)品。
用本方法制得的產(chǎn)品，在整個(gè)體積內(nèi)有均勻的組織和成分，其表面質(zhì)量好，隨后需要很少量的機(jī)加工。
權(quán)利要求
1.制造粉末材料制品的方法，該粉末材料選用含有至少一種過渡金屬、至少一種非金屬和至少一種以金屬為基的粘結(jié)料的一組材料，該方法包括如下步驟制備由上述材料組成的粉狀混合料；在混合料中引發(fā)燃燒反應(yīng)，并在燃燒產(chǎn)物中形成由上述過渡金屬和非金屬組成的硬質(zhì)相；然后使燃燒產(chǎn)物變形；并取出制成品；該方法的特征在于，燃燒產(chǎn)物的變形是通過擠壓實(shí)現(xiàn)的，燃燒產(chǎn)物的擠壓溫度T為0.3T1～T2，(其中，T1為燃燒產(chǎn)物中硬質(zhì)相的熔化溫度，T2為粘結(jié)材料的熔化溫度)，擠壓壓力P為2000～5000kg/cm2。
2.實(shí)施上述方法的設(shè)備，包括如下部分帶有擠壓筒(5)的壓模(4)，該擠壓筒有放置粉狀混合料的腔室(6);引發(fā)擠壓筒(5)的腔室(6)內(nèi)的混合料燃燒反應(yīng)的引燃裝置(7);保證使擠壓筒(5)的腔室內(nèi)的燃燒產(chǎn)物產(chǎn)生變形的陽模(10);產(chǎn)生使燃燒產(chǎn)物變形所需壓力并帶有滑座(2)的壓力機(jī)(1)，該壓力機(jī)還帶有控制滑座(2)移動(dòng)的操縱系統(tǒng)(3);該設(shè)備的特征在于，它的擠壓筒(5)由直立式組件(12)裝成，在該組件之間有間隙，用以排除設(shè)備中的氣體，擠壓筒(5)還有帶開口(15)的陰模(14)，該陰模有連接其開口(15)和擠壓筒(5)的腔室(6)的圓錐形進(jìn)口部分(16)，擠壓筒(5)還有形成制品形狀的隔熱的定徑管(17)，該定徑管的橫截面與陰模(14)的開口(15)的形狀相適應(yīng)，同時(shí)，控制滑座(2)移動(dòng)的操縱系統(tǒng)(3)含有控制擠壓溫度規(guī)范的部件組(21)，該部件組(21)包括裝在陰模(14)的圓錐形進(jìn)口部分(16)表面的溫度傳感器(22)和與傳感器(22)和壓力機(jī)(1)在電路上相連系并對(duì)陽模(10)發(fā)出移動(dòng)指令的控制機(jī)構(gòu)(23)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征在于，引發(fā)混合料燃燒反應(yīng)的引燃裝置(7)安裝在陽模(10)內(nèi)部。
全文摘要
本發(fā)明涉及粉末冶金領(lǐng)域。在本發(fā)明中，燃燒產(chǎn)物的變形是通過在擠壓筒5內(nèi)在0.3T
文檔編號(hào)C22C1/05GK1050694SQ89107648
公開日1991年4月17日 申請(qǐng)日期1989年10月5日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月20日
發(fā)明者亞歷山大·格里高里維奇·墨札羅瓦, 亞歷山大·莫賽維奇·斯托林, 瓦狄母·溫尼米羅維奇·普德爾斯瓦, 萊尼得·米哈依羅維奇·布切特斯克, 塔特耶·尼克萊瓦·史克蘭 申請(qǐng)人:蘇聯(lián)科學(xué)院宏觀動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)研究所