專利名稱：：一種粉末注射成形制備鉬和鉬合金噴管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及粉末冶金領(lǐng)域，特別是采用粉末冶金近凈成形技術(shù)制備鉬或鉬合金噴管的方法。
背景技術(shù)：
：鉬是一種重要的金屬材料，它具有高熔點(diǎn)、低熱膨脹系數(shù)、低蒸汽壓、高耐磨性、高熱導(dǎo)率、高的高溫強(qiáng)度、良好的導(dǎo)電以及與熔融金屬優(yōu)良的相容性，因而在航空、航天和高溫結(jié)構(gòu)件等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。噴管是武器裝備和航空發(fā)動(dòng)機(jī)中一個(gè)重要的部件，對(duì)其運(yùn)行性能有著重要影響。鉬和鉬合金由于它的一系列優(yōu)異性能，因而成為一種重要的噴管材料。目前，制備鉬噴管的方法主要是采用鑄造法制備出鉬板坯，經(jīng)過(guò)中間處理(形變強(qiáng)化和熱處理)后，機(jī)加工成鉬噴管。該方法不但工藝周期長(zhǎng)，形變過(guò)程中容易造成板坯開裂，而且機(jī)加工過(guò)程中容易形成廢品和對(duì)材料浪費(fèi)率高。粉末注射成形是近些年來(lái)新興的一種粉末冶金近凈成形技術(shù)，具有一次成形為最終形狀、加工少或無(wú)加工、材料利用率高的特點(diǎn)，在生產(chǎn)形狀非常復(fù)雜的鉬噴管具有非常大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和較低的生產(chǎn)成本。但粉末注射成形用于制備鉬噴管時(shí)，由于引入了較多的粘結(jié)劑，體積含量為40%55%，使其熱脫脂過(guò)程中容易引起殘?zhí)蓟蛱嫉姆植疾痪鶆?，而殘?zhí)蓟蛱嫉姆植疾痪鶆驎?huì)對(duì)合金的性能產(chǎn)生不利影響。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于鉬合金的注射成形技術(shù)研究相對(duì)較少，再加上噴管的特殊形狀要求，因而還未有關(guān)于采用粉末注射成形技術(shù)制備鉬或鉬合金噴管的文獻(xiàn)資料。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明克服了傳統(tǒng)的鑄造法+機(jī)加工法制備鉬噴管的不足，采用粉末注射成型+溶劑脫脂+熱脫脂預(yù)燒和燒結(jié)技術(shù)制備鉬或鉬合金噴管。采用蠟和油，聚丙烯、聚乙烯、聚甲酰胺或乙烯-乙酸乙烯酯等共聚物，聚甲基丙烯酸甲脂、聚丙烯腈、硬脂酸、鄰苯二甲酸二正辛酯、鄰苯二甲酸二正丁酯或鄰苯二甲酸二異癸酯等有機(jī)物中的一種或多種，制備出石蠟+油+高分子聚合物+低分子耦合劑多組元粘結(jié)劑。粘結(jié)劑各組元構(gòu)成以及各組元的質(zhì)量百分含量為蠟為微晶蠟、石蠟或蜂蠟共占50-80%，油為植物油或花生油共占5-15%，高分子聚合物為聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯共占5-20%，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚甲基丙烯酸甲脂、聚甲酰胺或聚丙烯腈共聚物共占5-15%，低分子耦合劑為硬脂酸、鄰苯二甲酸二正辛酯、鄰苯二甲酸二正丁酯或鄰苯二甲酸二異癸酯共占1-15%。將粘結(jié)劑與鉬粉或鉬合金混合粉末在混煉機(jī)上混合制備均一喂料，將喂料在注射機(jī)上注射出噴管注射坯，然后將噴管注射坯在溶劑中進(jìn)行溶劑脫脂，溶劑脫脂后的樣品在熱脫脂爐中進(jìn)行脫脂預(yù)燒，最后將預(yù)燒后的樣品進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，通過(guò)控制工藝，制備出的鉬噴管形狀保持性好，性能穩(wěn)定。本發(fā)明所采用方案的具體步驟如下(1)采用石蠟和油，聚乙烯、聚丙烯或乙烯-乙酸乙烯酯中的一種或多種共聚物，聚甲基丙烯酸甲脂、聚甲酰胺、聚丙烯腈或氯乙烯-乙酸乙烯酯一種或多種共聚物，硬脂酸、鄰苯二甲酸二正辛酯或鄰苯二甲酸二異癸酯等有機(jī)物中的一種或多種，按上述質(zhì)量百分比制備出石蠟+油+高分子聚合物+低分子耦合劑多組元粘結(jié)劑；(2)將制備的粘結(jié)劑在混煉機(jī)中加熱直到熔融，然后加入高純鉬粉，或添加有0.051.2n/。的合金元素Ti、Zr、Hf、Y、La中的一種或多種的鉬合金粉，混合均勻，配制成粉末裝載量為47%60°%的均勻喂料；(3)將喂料在注射機(jī)上注射出噴管注射坯；(4)將噴管注射坯浸在正庚垸、環(huán)己垸、氯甲烷、汽油溶劑或其兩種或兩種以上的混合溶劑中進(jìn)行溶劑脫脂，溶劑溫度為25-48°C，脫脂率控制在45%65%之間；(5)將經(jīng)過(guò)溶劑脫脂過(guò)的噴管在熱脫脂爐中進(jìn)行脫脂預(yù)燒，在600°C以下采用兩步或三步保溫來(lái)全部脫除溶劑脫脂坯中剩余粘結(jié)劑，然后在800110(TC進(jìn)行預(yù)燒，得到預(yù)燒坯，保護(hù)氣氛為H2或H2+N2。(6)將預(yù)燒結(jié)坯在高溫?zé)Y(jié)前，先在12001600'C保溫0.54h，然后在高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為18002050°C，保溫時(shí)間為l5h，保護(hù)氣氛為H2，分解氨，惰性氣體或真空。對(duì)鉬或鉬合金噴管，步驟(5)采用的熱脫脂預(yù)燒過(guò)程采用H2或H2+N2混合氣氛，熱脫脂工藝步驟分三步，第一步在170250°C保溫30240min，第二步在300400。C保溫30240min，第三步在450650。C保溫30240min，然后在8001000。C預(yù)燒30120min。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果，體現(xiàn)在(1)相比傳統(tǒng)的鑄造+形變強(qiáng)化+熱處理+機(jī)加工方法制備鉬(或鉬合金)噴管，本發(fā)明工藝周期短、材料利用率和成品率高，生產(chǎn)成本低。(2)本發(fā)明所采用的粘結(jié)劑具有脫除快，脫除無(wú)殘留缺陷的特點(diǎn)，同時(shí)，通過(guò)控制脫脂工藝，使合金中生成了微量的碳，解決了鉬或鉬合金中碳添加困難和碳分布不均勻的問題。(3)本發(fā)明所制備的鉬或鉬合金噴管具有晶粒細(xì)小、氧含量低的特點(diǎn)，并且通過(guò)控制工藝，使產(chǎn)品的尺寸偏差小。(4)通過(guò)改變模具設(shè)計(jì)，本發(fā)明所采用的制備工藝也適合制備其它形狀的鉬合金產(chǎn)品。具體實(shí)施例方式實(shí)例1:(1)按質(zhì)量百分配比(以100g粘結(jié)劑為例)稱取各粘結(jié)劑組元質(zhì)量<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>將各組元在密煉機(jī)上混合成顏色均一的混合物，該混合物即為所用粘結(jié)劑；(2)根據(jù)粉末體積裝載量(如55%)稱取3000g鉬粉和234g粘結(jié)劑，將粉末和粘結(jié)劑在密煉機(jī)中混煉2.5h，制備出混合均勻的喂料;(3)將喂料在注射機(jī)上注射出噴管注射坯；(4)將注射坯在溶劑汽油中進(jìn)行溶劑脫脂，脫脂時(shí)間為30h;(5)將溶劑脫脂坯在脫脂爐中進(jìn)行脫脂預(yù)燒，脫脂氣氛采用H2保護(hù)，其工藝為從室溫以rC/min升溫到350°C(保溫120min)，然后以2°C/min升溫到450°C(保溫120min)，最后以2。C/min升溫到IOOO"C(保溫90min);(6)將熱脫脂預(yù)燒坯在鎢棒爐中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，升溫過(guò)程中在130(TC保溫90min，最后在190(TC燒結(jié)3h，燒結(jié)氣氛采用H2保護(hù)；(7)對(duì)燒結(jié)出來(lái)的樣品進(jìn)行尺寸測(cè)量和力學(xué)性能檢測(cè)。所制備的噴管尺寸偏差小于^±0.5%。實(shí)施例2:(1)按質(zhì)量百分配比(以100g粘結(jié)劑為例)稱取各粘結(jié)劑組元質(zhì)量組元蜂蠟聚乙烯植物油乙烯-乙酸乙烯鄰苯二甲酸酯共聚物二正辛酯硬脂酸質(zhì)量(g)5015201014將各組元在密煉機(jī)上混合成顏色均一的混合物，該混合物即為所用粘結(jié)劑；(2)根據(jù)粉末體積裝載量稱取3000g鉬合金粉(Mo-0.5%Ti)和266g粘結(jié)劑，將粉末和粘結(jié)劑在密煉機(jī)中混煉1.5h，制備出混合均勻的喂料；(3)將喂料在注射機(jī)上注射出噴管注射坯；(4)將注射坯在溶劑汽油中進(jìn)行溶劑脫脂，脫脂時(shí)間為40h;(5)將溶劑脫脂坯在脫脂爐中進(jìn)行脫脂預(yù)燒，脫脂氣氛采用H2保護(hù)，其工藝為從室溫以2°C/min升溫到300°C(保溫180min)，然后以l°C/min升溫到450°C(保溫120min)，最后以2°C/min升溫到900。C(保溫120min);(6)將熱脫脂預(yù)燒坯在鎢棒爐中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，升溫過(guò)程中在120(TC保溫120min，最終在1980。C燒結(jié)1.5h，燒結(jié)氣氛采用&保護(hù)；(7)對(duì)燒結(jié)出來(lái)的樣品進(jìn)行尺寸測(cè)量和力學(xué)性能檢測(cè)。所制備的噴管尺寸偏差小于S±0.5%。權(quán)利要求1.一種鉬或鉬合金噴管的制備方法，其特征在于(1)制備石蠟+油+高分子聚合物+低分子耦合劑多組元粘結(jié)劑，粘結(jié)劑各組元構(gòu)成以及各組元的質(zhì)量百分含量為蠟為微晶蠟、石蠟或蜂蠟共占50-80％，油為植物油或花生油共占5-15％，高分子聚合物為聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯共占5-20％，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚甲基丙烯酸甲脂、聚甲酰胺或聚丙烯腈共聚物共占5-15％，低分子耦合劑為硬脂酸、鄰苯二甲酸二正辛酯、鄰苯二甲酸二正丁酯或鄰苯二甲酸二異癸酯共占1-15％；(2)將所制備的粘結(jié)劑加熱直到熔融，然后加入鉬粉末或添加有合金元素Ti、Zr、Hf、Y、La中的一種或多種的鉬合金粉，合金元素的質(zhì)量百分含量為0.05～1.2％，混合均勻，配制成粉末裝載量為47％～60％的均勻喂料；(3)將喂料在注射機(jī)上注射，得到噴管注射坯；(4)將噴管注射坯浸在正庚烷、環(huán)己烷、氯甲烷、汽油溶劑或其兩種或兩種以上的混合溶劑中進(jìn)行溶劑脫脂，溶劑溫度為25-48℃，脫脂率控制在45％～65％之間；(5)將經(jīng)過(guò)溶劑脫脂過(guò)的噴管在熱脫脂爐中進(jìn)行脫脂預(yù)燒，在600℃以下采用兩步或三步保溫來(lái)全部脫除溶劑脫脂坯中剩余的粘結(jié)劑，然后在800～1100℃進(jìn)行預(yù)燒，得到具有一定強(qiáng)度的預(yù)燒坯，采用的保護(hù)氣氛為H2或H2+N2；(6)將預(yù)燒結(jié)坯先在1200～1600℃保溫0.5～4h，然后高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為1800～2050℃，保溫時(shí)間1～5h，保護(hù)氣氛為H2、分解氨、惰性氣體或真空，得到噴管尺寸偏差小于≤±0.5％的噴管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉬或鉬合金噴管的制備方法，其特征在于步驟(4)脫脂時(shí)間為1680h。3.根據(jù)要求1所述的鉬或鉬合金噴管的制備方法，其特征在于:步驟(5)中的熱脫脂預(yù)燒過(guò)程采用H2或H2+N2混合氣氛，熱脫脂工藝步驟分三步，第一步在17025(TC保溫30240min，第二步在300400。C保溫30240min，第三步在450650。C保溫30240min，然后在8001000。C預(yù)燒30120min。全文摘要一種用粉末注射成形方法制備形狀非常復(fù)雜的鉬、鉬合金噴管，本發(fā)明將鉬粉或鉬合金粉和一種由石蠟-油-低分子耦合劑-高分子聚合物組成的多組元粘結(jié)劑混合制備成均勻的喂料，將喂料在注射機(jī)上注射出鉬或鉬合金噴管注射坯，將注射坯進(jìn)行溶劑脫脂，控制溶劑脫脂率在50％～65％，溶劑脫脂坯然后在熱脫脂爐中進(jìn)行脫脂預(yù)燒，最后將熱脫脂預(yù)燒后的樣品進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，所制備的鉬噴管或鉬合金噴管無(wú)變形，且性能穩(wěn)定。文檔編號(hào)B22F3/00GK101254537SQ20081003104公開日2008年9月3日申請(qǐng)日期2008年4月11日優(yōu)先權(quán)日2008年4月11日發(fā)明者濤劉,盧明園,成會(huì)朝,田家敏,范景蓮,黃伯云申請(qǐng)人:中南大學(xué)