一种热压烧结粉末冶金高通量制备金属基复合材料的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107855531A(43)申请公布日2018.03.30(21)申请号201711340975.9(22)申请日2017.12.14(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人黄陆军安琦张芮姜山包洋王帅耿林崔喜平(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人贾泽纯(51)Int.Cl.B22F3/14(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种热压烧结粉末冶金高通量制备金属基复合材料的方法(57)摘要一种热压烧结粉末冶金高通量制备金属基复合材料的方法。本发明涉及一种热压烧结粉末冶金高通量制备金属基复合材料的方法。本发明是为了解决现有制备块体金属基复合材料技术存在研发周期长，制备成本高，不能满足高端装备对载体材料多品种、小批量、个性化、快速研制等需求的问题。本发明通过软隔断单元格和硬隔断层的工艺创新，可以实现同炉同步一次性制备多种甚至上百种钛基复合材料试样，同样也适用于铝基复合材料以及高温合金等材料的粉末冶金高通量制备。实现了材料研制与开发过程中成本减半、周期减半并且快速响应的目标，推动了金属基复合材料技术的跨越发展以及在航空航天、机械电子、交通运输等领域的工程应用。CN107855531ACN107855531A权利要求书1/1页1.一种热压烧结粉末冶金高通量制备金属基复合材料的方法，其特征在于热压烧结粉末冶金高通量制备金属基复合材料的方法能制备金属基复合材料，所述金属基复合材料为钛基复合材料、铝基复合材料和高温合金复合材料中的至少任意一种材料或任意多种材料，具体是按以下步骤进行的：一、初始原料准备：采用陶瓷粉末和金属粉末作为初始反应原料，根据设计的不同金属基复合材料的相关参数，确定其初始反应原料中陶瓷粉末和金属粉末的配比，在惰性气体环境下根据不同金属基复合材料得到的不同配比的陶瓷粉末和金属粉末分别进行球磨混粉，得到若干组混合原料粉体；二、根据设计的不同金属基复合材料的数量和工装模具的尺寸设计软隔断单元格的数量以及硬隔断层的层数，并且根据软隔断单元格的数量和工装模具尺寸计算软隔断单元格的尺寸；三、依据步骤二计算得到的软隔断单元格的尺寸对软隔断石墨纸进行裁剪，并纵向拼接成由若干软隔断单元格组成的单层软隔断组；所述单层软隔断组的底面尺寸与工装模具底面尺寸相同；将硬隔断层设置在两个竖直设置的单层软隔断组之间作为横向分隔挡板；四、先将步骤三得到的一个单层软隔断组置于模具中，然后将步骤一得到的若干组混合原料粉体分别装入单层软隔断组中的各个软隔断单元格内并保证各个软隔断单元格中松装混合原料粉体的高度一致，完成单层软隔断组的粉体填装；单层软隔断组装粉完成后，在其上表面放置硬隔断层后进行上一层单层软隔断组的粉体填装，以此类推，按照设计进行若干组混合原料粉体填装，得到填装好的粉体材料；五、根据设计的金属基复合材料的相关参数，采用真空热压烧结炉对填装好的粉体材料进行真空热压烧结制备得到块体材料；待热压烧结完成后取出块体材料，去除组成软隔断单元格的软隔断石墨纸即得到相应的系列块体材料，完成同炉同步一次性制备多种金属基复合材料试样。2.根据权利要求1所述的一种热压烧结粉末冶金高通量制备金属基复合材料的方法，其特征在于所述钛基复合材料为TiBw/Ti合金基复合材料。3.根据权利要求1所述的一种热压烧结粉末冶金高通量制备金属基复合材料的方法，其特征在于步骤一中所述球磨混粉的球料比为5:1，转速为180～230r/min，时间为5h。4.根据权利要求1所述的一种热压烧结粉末冶金高通量制备金属基复合材料的方法，其特征在于步骤一中在惰性气体环境下分别将不同配比的陶瓷粉末和金属粉末进行球磨混粉，得到六组混合原料粉体。5.根据权利要求1所述的一种热压烧结粉末冶金高通量制备金属基复合材料的方法，其特征在于步骤二中所述硬隔断层为硬质石墨垫片。6.根据权利要求1所述的一种热压烧结粉末冶金高通量制备金属基复合材料的方法，其特征在于步骤五中所述真空热压烧结的烧结温度为1200℃～1300℃，烧结时间为45min～60min，压力为20MPa～25MPa，升温速率为10℃/min。2CN107855531A说明书1/4页一种热压烧结粉末冶金高通量制备金属基复合材料的方法技术领域[0001]本发明涉及一种热压烧结粉末冶金高通量制备金属基复合材料的方法。背景技术[0002]我国航空航天技术的飞速发展对轻质、高强、多功能、高可靠新材料的研发提出了多品种化、高性能化和快速响应的新要求。金属基复合材料是将金属合金基体与具有优异性能的增强相通过外加或自生等方式进行物理化学复合而获得的新材料，具有高比强度、比刚度、可靠