專利名稱：一種真空熱動(dòng)態(tài)金屬粉末除氣包套方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于粉末冶金領(lǐng)域，涉及一種真空熱動(dòng)態(tài)金屬粉末除氣包套方法。
背景技術(shù)：
高速鋼自1900年問世以來，生產(chǎn)大多采用傳統(tǒng)冶金方法，即鑄錠-鍛軋工藝。由于鋼的合金量高，化學(xué)成分復(fù)雜，鑄錠尺寸大，冷卻速率緩慢等原因，因此在凝固時(shí)不可避免地產(chǎn)生粗大的萊氏體碳化物偏析組織，偏析的存在不僅給鋼的鍛、軋等熱加工造成困難， 而且還明顯地?fù)p害了鋼的各種性能，限制了高速鋼合金含量的增加，影響了高速鋼的發(fā)展。20世紀(jì)60年代以來，惰性氣體霧化粉末制備技術(shù)和冷、熱等靜壓機(jī)的問世和應(yīng)用，使粉末冶金工藝生產(chǎn)高性能合金材料成為可能。粉末冶金工藝不僅解決了傳統(tǒng)冶金工藝中存在的一次碳化物粗大和偏析問題，而且還開辟和一條一般鑄鍛工藝難于或不可能生產(chǎn)的超高合金含量的高速鋼的新途徑。粉末冶金高速鋼改變了傳統(tǒng)的高速鋼澆鑄與成錠工藝，采用了霧化制粉及壓力加工成形。國際上較先進(jìn)的粉末高速鋼制造基本工藝是將冶煉完、符合化學(xué)成分要求的鋼水經(jīng)強(qiáng)力高壓氮?dú)忪F化，細(xì)小液滴瞬間迅速凝固成合金粉末顆粒，形成了極快冷凝固制粉。霧化制粉完成后，合金粉末顆粒經(jīng)篩分、裝包套、搖實(shí)、抽真空脫氣等工序，再經(jīng)冷、熱等壓力加工成錠。與傳統(tǒng)的鑄鍛工藝相比，粉末冶金高速鋼具有無偏析，晶粒細(xì)小，組織均勻，熱處理變形小及良好的硬度均勻性，高韌性和良好的耐磨性等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此，粉末高速鋼作為一種新型鋼類在高速鋼中占有重要的地位。粉末冶金高速鋼廣泛用于制造難加工材料的切削工具，特別適合制作大型拉刀、 立銑刀、滾刀和剃齒刀。目前國外已發(fā)展第三代粉末冶金高速鋼，美國Crucible、瑞典B-U 集團(tuán)、法國Erasteel以及烏克蘭DSS等國外公司相繼實(shí)現(xiàn)了粉末冶金高速鋼的產(chǎn)業(yè)化。而我國在上世紀(jì)80年代初，已有幾個(gè)科研院所研制成功了粉末冶金高速鋼，但由于用戶認(rèn)識(shí)不夠，機(jī)械工業(yè)不夠景氣、價(jià)格昂貴和質(zhì)量不夠穩(wěn)定等原因，后來完全停頓下來。目前我國粉末冶金高速鋼刀具主要依賴進(jìn)口。目前粉末固結(jié)前主要包括粉末篩分、真空除氣和包套等工序。對于高速鋼等金屬粉末，在空氣等氣氛下，容易吸附氧、氮和水分。大氣下篩分目前的工藝在固結(jié)加熱時(shí)，吸附氣體可能會(huì)在顆粒邊界上發(fā)生反應(yīng)和生成氧化物或氮化物層，可能以孔隙狀保存下來，妨礙致密化，直接影響到粉末制品的力學(xué)性能。因此，粉末在包套之前一般采用真空除氣處理。粉末除氣分為冷靜態(tài)、冷動(dòng)態(tài)、熱靜態(tài)、熱動(dòng)態(tài)、電動(dòng)態(tài)除氣五種。目前高速鋼粉末多采用熱靜態(tài)除氣，即在大氣中邊裝粉邊振動(dòng)，使粉末在包套內(nèi)振實(shí)，然后加熱包套 400-50(TC，進(jìn)行抽真空，這種工藝除氣時(shí)間較長，而且除氣效果不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種除氣效果好的真空熱動(dòng)態(tài)金屬粉末除氣包套方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的
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1)根據(jù)不同的產(chǎn)品，篩分金屬粉末；2)連接除氣裝置裝置包括粉罐、真空球閥、真空計(jì)、真空機(jī)組、包套、環(huán)形加熱器、振動(dòng)器及輸送管道，粉罐依次通過輸送管道和第一真空球閥及第二真空球閥與包套連接，在兩個(gè)真空球閥之間用三通管道依次通過真空計(jì)和第三真空球閥與真空機(jī)組連接；包套置于振動(dòng)器上，并在包套周圍安裝環(huán)形加熱器，將篩分過的金屬粉末裝入粉罐中，并保證所有閥門處于關(guān)閉狀態(tài)；3)抽真空啟動(dòng)真空機(jī)組，打開第三真空球閥和第二真空球閥，對包套進(jìn)行抽真空操作，同時(shí)，啟動(dòng)環(huán)形加熱器進(jìn)行包套加熱；4)包套振動(dòng)當(dāng)真空壓力穩(wěn)定小于、環(huán)形加熱器溫度達(dá)到300 550°C，保溫時(shí)間為1小時(shí)后，開啟振動(dòng)器；5)粉末的輸送和除氣關(guān)閉第二真空球閥，開啟第一真空球閥1，間斷進(jìn)行粉末輸送，當(dāng)真空壓力大于10 時(shí)，停止粉末輸送；6)關(guān)閉第一真空球閥1，開啟第二真空球閥，再次對包套進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空壓力穩(wěn)定小于10-2 ，關(guān)閉第二真空球閥，開啟第一真空球閥，開始粉末輸送，當(dāng)真空壓力大于 101 時(shí)，停止粉末輸送；7)反復(fù)步驟6)的操作，直至將包套充滿粉末，關(guān)閉振動(dòng)器；8)當(dāng)包套充滿粉末后，將包套從環(huán)形加熱器中取出，進(jìn)行封焊密封；9)將封焊好的包套進(jìn)行熱等靜壓處理。所述的環(huán)形加熱器溫度為450 500°C，保溫時(shí)間為1小時(shí)。所述的環(huán)形加熱器，為電阻加熱，內(nèi)層為耐火材料爐襯，中間為加熱電爐絲，外層采用保溫棉和爐殼進(jìn)行保溫和絕緣。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，本發(fā)明是將金屬粉末在真空狀態(tài)下熱動(dòng)態(tài)除氣和包套封焊結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了粉末真空熱動(dòng)態(tài)除氣和振動(dòng)包套一步完成，經(jīng)熱等靜壓處理后可得到完全致密的粉末高速鋼錠坯。該工藝操作簡單，除氣效果好，避免二次污染，所得材料的致密度高、氣體含量低、碳化物細(xì)小均勻，可以顯著改善材料的性能。


圖1是本發(fā)明除氣裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施方式(參見附圖)的技術(shù)方案時(shí)通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的1)根據(jù)不同的產(chǎn)品，篩分金屬粉末；幻連接除氣裝置裝置包括粉罐4、真空球閥 1、2、3、真空計(jì)6、真空機(jī)組5、包套9、環(huán)形加熱器8、振動(dòng)器10及輸送管道，粉罐依次通過輸送管道和第一真空球閥1及第二真空球閥2與包套9連接，在兩個(gè)真空球閥之間用三通管道依次通過真空計(jì)6和第三真空球閥3與真空機(jī)組5連接；包套9置于振動(dòng)器10上，并在包套9周圍安裝環(huán)形加熱器8，將篩分過的金屬粉末裝入粉罐4中，并保證真空閥門1、2、3 處于關(guān)閉狀態(tài)；3)抽真空啟動(dòng)真空機(jī)組5，打開第三真空球閥3和第二真空球閥2，對包套 9進(jìn)行抽真空操作，同時(shí)，啟動(dòng)環(huán)形加熱器8加熱包套9 ;4)包套振動(dòng)當(dāng)真空壓力穩(wěn)定小于 10_2Pa、環(huán)形加熱器8溫度達(dá)到350 550°C，保溫時(shí)間為1小時(shí)后，開啟振動(dòng)器10 ；5)粉末的輸送和除氣關(guān)閉第二真空球閥2，開啟第一真空球閥1，間斷進(jìn)行粉末輸送，當(dāng)真空壓力大于10 時(shí)，停止粉末輸送；6)關(guān)閉第一真空球閥1，開啟第二真空球閥2，再次對包套9進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空壓力穩(wěn)定小于10’a，關(guān)閉第二真空球閥2，開啟第一真空球閥1，開始粉末輸送，當(dāng)真空壓力大于10 時(shí)，停止粉末輸送；7)反復(fù)步驟6)的操作，直至將包套9充滿粉末，關(guān)閉振動(dòng)器10 ；8)當(dāng)包套9充滿粉末后，從環(huán)形加熱器8中取出，進(jìn)行封焊密封；9) 將封焊好的包套9進(jìn)行熱等靜壓處理。實(shí)施例一1)高速鋼粉末，篩分后使粉末顆粒尺寸小于150微米；2)連接除氣裝置裝置包括粉罐、真空球閥、真空計(jì)、真空機(jī)組、包套、環(huán)形加熱器、振動(dòng)器及輸送管道，粉罐依次通過輸送管道和第一真空球閥及第二真空球閥與包套連接，在兩個(gè)真空球閥之間用三通管道依次通過真空計(jì)和第三真空球閥與真空機(jī)組連接；包套置于振動(dòng)器上，并在包套周圍安裝環(huán)形加熱器，將篩分過的金屬粉末裝入粉罐中，并保證所有閥門處于關(guān)閉狀態(tài)；3)抽真空 啟動(dòng)真空機(jī)組，打開第三真空球閥和第二真空球閥，對包套進(jìn)行抽真空操作，同時(shí)，啟動(dòng)環(huán)形加熱器進(jìn)行包套加熱；4)包套振動(dòng)當(dāng)真空壓力穩(wěn)定小于10-2 、環(huán)形加熱器溫度達(dá)到 480°C，保溫時(shí)間為1小時(shí)后，開啟振動(dòng)器；5)粉末的輸送和除氣關(guān)閉第二真空球閥，開啟第一真空球閥1，間斷進(jìn)行粉末輸送，當(dāng)真空壓力大于10 時(shí)，停止粉末輸送；6)關(guān)閉第一真空球閥1，開啟第二真空球閥，再次對包套進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空壓力穩(wěn)定小于10-2 ，關(guān)閉第二真空球閥，開啟第一真空球閥，開始粉末輸送，當(dāng)真空壓力大于10 時(shí)，停止粉末輸送；7)反復(fù)步驟6)的操作，直至將包套充滿粉末，關(guān)閉振動(dòng)器；8)當(dāng)包套充滿粉末后，將包套從環(huán)形加熱器中取出，進(jìn)行封焊密封；9)將封焊好的包套進(jìn)行熱等靜壓處理。實(shí)施例二1)鈦合金粉末，篩分后使粉末顆粒尺寸小于250微米；2)連接裝置將高速鋼粉末裝入粉罐中，按附圖連接裝置，保證所有閥門處于關(guān)閉狀態(tài)；3)抽真空啟動(dòng)真空機(jī)組， 打開真空球閥2和3，對包套進(jìn)行抽真空操作；4)包套加熱啟動(dòng)環(huán)形加熱爐對包套進(jìn)行加熱；5)包套振動(dòng)當(dāng)真空度小于10_2Pa，在500°C保溫1小時(shí)后，開啟振動(dòng)器；6)粉末的輸送和除氣關(guān)閉真空球閥3，開啟真空球閥1，進(jìn)行輸送粉末，每次根據(jù)時(shí)間控制送粉量；然后對包套進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度再次穩(wěn)定小于10-2 ，重復(fù)輸送粉末；7)當(dāng)包套充滿粉末后， 將其取出進(jìn)行氬弧焊封焊密封?；脤⒎夂负玫陌走M(jìn)行熱等靜壓處理。實(shí)施例三1)鎳基高溫合金粉末，篩分后使粉末顆粒尺寸小于75微米；幻連接裝置將高速鋼粉末裝入粉罐中，按附圖連接裝置，保證所有閥門處于關(guān)閉狀態(tài)；3)抽真空啟動(dòng)真空機(jī)組，打開真空球閥2和3，對包套進(jìn)行抽真空操作；4)包套加熱啟動(dòng)環(huán)形加熱爐對包套進(jìn)行加熱；5)包套振動(dòng)當(dāng)真空度小于10_2Pa，在450°C保溫1小時(shí)后，開啟振動(dòng)器；6)粉末的輸送和除氣關(guān)閉真空球閥3，開啟真空球閥1，進(jìn)行輸送粉末，每次根據(jù)時(shí)間控制送粉量； 然后對包套進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度再次穩(wěn)定小于10_2Pa，重復(fù)輸送粉末；7)當(dāng)包套充滿粉末后，將其取出進(jìn)行氬弧焊封焊密封。8)將封焊好的包套進(jìn)行熱等靜壓處理。
權(quán)利要求
1.一種真空熱動(dòng)態(tài)金屬粉末除氣包套方法，其特征在于，1)根據(jù)不同的產(chǎn)品，篩分金屬粉末；2)連接除氣裝置裝置包括粉罐、真空球閥、真空計(jì)、真空機(jī)組、包套、環(huán)形加熱器、振動(dòng)器及輸送管道，粉罐依次通過輸送管道和第一真空球閥及第二真空球閥與包套連接，在兩個(gè)真空球閥之間用三通管道依次通過真空計(jì)和第三真空球閥與真空機(jī)組連接；包套置于振動(dòng)器上，并在包套周圍安裝環(huán)形加熱器，將篩分過的金屬粉末裝入粉罐中，并保證所有閥門處于關(guān)閉狀態(tài)；3)抽真空啟動(dòng)真空機(jī)組，打開第三真空球閥和第二真空球閥，對包套進(jìn)行抽真空操作，同時(shí)，啟動(dòng)環(huán)形加熱器進(jìn)行包套加熱；4)包套振動(dòng)當(dāng)真空壓力穩(wěn)定小于10-2 、環(huán)形加熱器溫度達(dá)到300 550°C，保溫時(shí)間為1小時(shí)后，開啟振動(dòng)器；5)粉末的輸送和除氣關(guān)閉第二真空球閥，開啟第一真空球閥1，間斷進(jìn)行粉末輸送， 當(dāng)真空壓力大于10 時(shí)，停止粉末輸送；6)關(guān)閉第一真空球閥1，開啟第二真空球閥，再次對包套進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空壓力穩(wěn)定小于10_2Pa，關(guān)閉第二真空球閥，開啟第一真空球閥，開始粉末輸送，當(dāng)真空壓力大于10 時(shí)，停止粉末輸送；7)反復(fù)步驟6)的操作，直至將包套充滿粉末，關(guān)閉振動(dòng)器；8)當(dāng)包套充滿粉末后，將包套從環(huán)形加熱器中取出，進(jìn)行封焊密封；9)將封焊好的包套進(jìn)行熱等靜壓處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空熱動(dòng)態(tài)金屬粉末除氣包套方法，其特征是所述的環(huán)形加熱器溫度為450 500°C，保溫時(shí)間為1小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空熱動(dòng)態(tài)金屬粉末除氣包套方法，其特征是所述的環(huán)形加熱器，為電阻加熱，內(nèi)層為耐火材料爐襯，中間為加熱電爐絲，外層采用保溫棉和爐殼進(jìn)行保溫和絕緣。
全文摘要
本發(fā)明屬于粉末冶金領(lǐng)域，涉及一種真空熱動(dòng)態(tài)金屬粉末除氣包套方法。本發(fā)明是將粉末除氣和包套的兩個(gè)工序結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了粉末真空熱動(dòng)態(tài)除氣和振動(dòng)包套一步完成，所得包套經(jīng)熱等靜壓處理后可得到致密的粉末冶金錠坯。該工藝操作簡單，除氣效果好，避免二次污染，所得材料致密度高、氣體含量低、碳化物細(xì)小均勻，可以顯著改善材料的性能。
文檔編號(hào)B22F1/00GK102398028SQ201110362140
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者劉娜, 張國慶, 李周, 袁華, 許文勇 申請人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院