本發明是一種用(yong)于粉末高(gao)(gao)溫(wen)合金(jin)構件的階段加熱擠(ji)壓控形(xing)方法，屬于熱加工技術領域，涉(she)及粉末高(gao)(gao)溫(wen)合金(jin)構件制備工藝的改進(jin)。

背景技術：

粉末高(gao)溫合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)是(shi)為了解決鑄鍛(duan)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)高(gao)溫合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)高(gao)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)化造(zao)成(cheng)的(de)(de)凝固偏(pian)析和(he)變(bian)形困難(nan)而發(fa)展(zhan)起來的(de)(de)盤件材(cai)料。高(gao)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)化粉末高(gao)溫合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)具有耐(nai)高(gao)溫、高(gao)強(qiang)韌性和(he)低(di)裂紋擴展(zhan)速率等(deng)綜合(he)(he)性能(neng)優異(yi)的(de)(de)優點，是(shi)制造(zao)高(gao)性能(neng)、高(gao)可(ke)靠(kao)性、長壽命(ming)先(xian)進航(hang)空發(fa)動機用渦輪盤等(deng)耐(nai)高(gao)溫部件的(de)(de)首選材(cai)料。但是(shi)，高(gao)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)化粉末高(gao)溫合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)一般對溫度及其敏感(gan)，加工窗口窄，屬于難(nan)變(bian)形合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)，導致(zhi)在工藝(yi)執行和(he)組織控制過程中存在一定的(de)(de)困難(nan)。

國外粉末高(gao)溫合金主要用來制備(bei)高(gao)性能發動機渦輪盤等(deng)熱端部件(jian)(jian)，主要采用粉末熱等(deng)靜壓+擠壓+等(deng)溫鍛造的(de)(de)工(gong)藝方法(fa)制備(bei)，其工(gong)藝特點是工(gong)藝復(fu)雜，制備(bei)周(zhou)期(qi)長(chang)，成(cheng)本(ben)高(gao)，而(er)且，在不同的(de)(de)工(gong)序(xu)之間需(xu)要對(dui)構(gou)件(jian)(jian)坯(pi)料進行多次(ci)機械加工(gong)，以滿(man)足工(gong)序(xu)對(dui)構(gou)件(jian)(jian)坯(pi)料形狀和表面狀態的(de)(de)要求，造成(cheng)了材料利用率(lv)低。

技術實現要素：

本發明正(zheng)是針對上述現有國內現有技術(shu)中存在的(de)(de)(de)不足(zu)而設(she)計提供了一種用于粉(fen)末高溫合金(jin)構件的(de)(de)(de)階段加熱擠壓控(kong)形方法，其目的(de)(de)(de)是提高粉(fen)末高溫合金(jin)構件的(de)(de)(de)生產效率和材料利用率。

本發明的目(mu)的是通過以下(xia)技術方案來實現的：

該(gai)種(zhong)用于粉末(mo)高溫合金構(gou)件的階段加熱擠壓控形方法，其(qi)特征(zheng)在于：該(gai)方法的步驟是：

步驟一、粉末準備

根據(ju)構件(jian)尺寸計算并(bing)稱量(liang)(liang)霧化高溫合金粉末(mo)，稱量(liang)(liang)的(de)重(zhong)量(liang)(liang)按(an)以下公(gong)式計算：

m_裝載＝m_計算/0.8 公式1

式中：m_裝載為裝載到模具中的霧化高溫合金粉末重量，m_計算為根據構件的體積(ji)計算(suan)得到的霧化高溫合金粉末重量；

步驟二、擠壓模具制備

采用斷裂強度超過2000MPa的(de)鋼(gang)材料制備擠(ji)壓(ya)模(mo)(mo)(mo)(mo)具，該模(mo)(mo)(mo)(mo)具由(you)上(shang)(shang)(shang)環形(xing)(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)(1)和下(xia)環形(xing)(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)(2)構成擠(ji)壓(ya)模(mo)(mo)(mo)(mo)具型腔，其中(zhong)，下(xia)環形(xing)(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)(2)固定在(zai)壓(ya)機的(de)下(xia)工(gong)作臺上(shang)(shang)(shang)，上(shang)(shang)(shang)環形(xing)(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)(1)裝(zhuang)在(zai)下(xia)環形(xing)(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)(2)上(shang)(shang)(shang)，并與(yu)下(xia)環形(xing)(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)(2)緊密配合，上(shang)(shang)(shang)環形(xing)(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)(1)的(de)內徑(jing)比(bi)下(xia)環形(xing)(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)(2)的(de)內徑(jing)大(da)，上(shang)(shang)(shang)環形(xing)(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)(1)和下(xia)環形(xing)(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)(2)能夠(gou)沿軸向對開；

在上(shang)(shang)(shang)環(huan)(huan)(huan)(huan)形(xing)模(1)的(de)(de)(de)內腔中(zhong)(zhong)有上(shang)(shang)(shang)壓(ya)(ya)環(huan)(huan)(huan)(huan)(3)，上(shang)(shang)(shang)壓(ya)(ya)環(huan)(huan)(huan)(huan)(3)與(yu)上(shang)(shang)(shang)環(huan)(huan)(huan)(huan)形(xing)模(1)之間(jian)的(de)(de)(de)配(pei)合(he)(he)(he)為(wei)過度配(pei)合(he)(he)(he)，上(shang)(shang)(shang)壓(ya)(ya)環(huan)(huan)(huan)(huan)(3)的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)心孔(kong)中(zhong)(zhong)安(an)裝(zhuang)上(shang)(shang)(shang)壓(ya)(ya)頭(tou)(tou)(tou)(4)，上(shang)(shang)(shang)壓(ya)(ya)頭(tou)(tou)(tou)(4)與(yu)上(shang)(shang)(shang)壓(ya)(ya)環(huan)(huan)(huan)(huan)(3)之間(jian)的(de)(de)(de)配(pei)合(he)(he)(he)為(wei)過度配(pei)合(he)(he)(he)，在下(xia)(xia)(xia)(xia)環(huan)(huan)(huan)(huan)形(xing)模(2)的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)心孔(kong)中(zhong)(zhong)安(an)裝(zhuang)下(xia)(xia)(xia)(xia)壓(ya)(ya)頭(tou)(tou)(tou)(5)，下(xia)(xia)(xia)(xia)壓(ya)(ya)頭(tou)(tou)(tou)(5)與(yu)下(xia)(xia)(xia)(xia)環(huan)(huan)(huan)(huan)形(xing)模(2)之間(jian)的(de)(de)(de)配(pei)合(he)(he)(he)為(wei)過度配(pei)合(he)(he)(he)，從而實現上(shang)(shang)(shang)壓(ya)(ya)環(huan)(huan)(huan)(huan)(3)、上(shang)(shang)(shang)壓(ya)(ya)頭(tou)(tou)(tou)(4)和下(xia)(xia)(xia)(xia)壓(ya)(ya)頭(tou)(tou)(tou)(5)可以(yi)沿豎直方(fang)向自由上(shang)(shang)(shang)下(xia)(xia)(xia)(xia)移動且三者(zhe)的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)心線與(yu)上(shang)(shang)(shang)環(huan)(huan)(huan)(huan)形(xing)模(1)和下(xia)(xia)(xia)(xia)環(huan)(huan)(huan)(huan)形(xing)模(2)的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)心線同軸；

步驟三(san)、液壓系統和加熱系統就位

將擠壓(ya)(ya)模(mo)具內(nei)(nei)壁用酒精(jing)及丙酮清理干凈，并置于真(zhen)空(kong)室(shi)內(nei)(nei)，真(zhen)空(kong)室(shi)內(nei)(nei)設(she)置三套(tao)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)系(xi)(xi)統(tong)和加熱系(xi)(xi)統(tong)，三套(tao)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)系(xi)(xi)統(tong)分(fen)別對接上(shang)壓(ya)(ya)環(3)、上(shang)壓(ya)(ya)頭(4)和下(xia)壓(ya)(ya)頭(5)，在霧(wu)化高溫合金粉末裝載之前，下(xia)壓(ya)(ya)頭(5)的(de)上(shang)端和下(xia)環形模(mo)(2)的(de)上(shang)端平(ping)齊(qi)，上(shang)壓(ya)(ya)環(3)和上(shang)壓(ya)(ya)頭(4)的(de)下(xia)端平(ping)齊(qi)，并高出上(shang)環形模(mo)(1)頂端，加熱系(xi)(xi)統(tong)位于擠壓(ya)(ya)模(mo)具的(de)四周；

步驟四、粉末裝載

在真空室內將預先準備好的粉末高溫合金霧化(hua)粉末通過上壓環(3)和上壓頭(4)的下端與上環形(xing)模(mo)(1)之間的間隙倒入模(mo)具中；

步驟(zou)五、粉末(mo)及模具預(yu)加熱(re)

將模(mo)具及粉末加熱(re)到500-700℃，進行(xing)保(bao)溫，保(bao)溫時間按以下公式(shi)計算(suan)：

T_保溫時間＝(L_{上環形模內腔直徑}+L_{上環形模壁厚}×2)×1.7min/mm 公(gong)式2

步驟六、粉末固化

待保(bao)溫時間(jian)結束后，下壓頭(5)保(bao)持(chi)不同(tong)，上(shang)壓環(3)和(he)(he)上(shang)壓頭(4)同(tong)時向下運(yun)動，速度保(bao)持(chi)在17mm/s～20mm/s之間(jian)，直(zhi)至壓力(li)達到300-700MPa，此時，上(shang)壓環(3)和(he)(he)上(shang)壓頭(4)停止運(yun)動；

然后繼續升溫到(dao)1050-1150℃，進行保溫，保溫時間按(an)照公式2計算；

步驟七、粉末固(gu)化后(hou)的構件成形采用以下四種方式(shi)之一(yi)：

第一種：再次等到保溫(wen)時間結束后(hou)，下壓(ya)(ya)頭(5)依然保持不動(dong)，上壓(ya)(ya)環(huan)(3)和(he)上壓(ya)(ya)頭(4)繼(ji)續同(tong)時向(xiang)下運(yun)動(dong)，速度(du)保持在(zai)17mm/s～20mm/s之間，直至壓(ya)(ya)力達到1000-1400MPa，上壓(ya)(ya)頭(4)和(he)上壓(ya)(ya)環(huan)(3)停止運(yun)動(dong)，此時即可獲得圓(yuan)柱(zhu)形粉末高溫(wen)合金錠(ding)；

第二(er)種：再次等到保(bao)溫(wen)時間結束(shu)后，下(xia)壓(ya)(ya)(ya)頭(tou)(5)依(yi)然保(bao)持(chi)不動(dong)(dong)，上(shang)壓(ya)(ya)(ya)頭(tou)(4)和上(shang)壓(ya)(ya)(ya)環(huan)(3)繼續同(tong)時向下(xia)運(yun)動(dong)(dong)，速度保(bao)持(chi)在17mm/s～20mm/s之間，直至壓(ya)(ya)(ya)力達到1000-1400MPa，之后，上(shang)壓(ya)(ya)(ya)頭(tou)(4)繼續向下(xia)運(yun)動(dong)(dong)，同(tong)時上(shang)壓(ya)(ya)(ya)環(huan)(3)開始同(tong)速向上(shang)運(yun)動(dong)(dong)，上(shang)壓(ya)(ya)(ya)頭(tou)(4)的下(xia)端面(mian)不接(jie)觸(chu)下(xia)壓(ya)(ya)(ya)頭(tou)(5)的上(shang)端面(mian)時，上(shang)壓(ya)(ya)(ya)頭(tou)(4)和上(shang)壓(ya)(ya)(ya)環(huan)(3)停止運(yun)動(dong)(dong)，即(ji)可獲得杯形粉末高溫(wen)合金錠；

第三(san)種：再次等到(dao)保(bao)溫時間結束(shu)后(hou)，下壓(ya)(ya)頭(tou)(5)依然保(bao)持不動(dong)(dong)，上(shang)(shang)壓(ya)(ya)頭(tou)(4)和(he)上(shang)(shang)壓(ya)(ya)環(3)繼續同(tong)時向(xiang)下運(yun)動(dong)(dong)，速度保(bao)持在17mm/s～20mm/s之(zhi)(zhi)間，直至(zhi)壓(ya)(ya)力達到(dao)1000-1400MPa，之(zhi)(zhi)后(hou)，上(shang)(shang)壓(ya)(ya)頭(tou)(4)繼續向(xiang)下運(yun)動(dong)(dong)，同(tong)時上(shang)(shang)壓(ya)(ya)環(3)開始同(tong)速向(xiang)上(shang)(shang)運(yun)動(dong)(dong)，待(dai)上(shang)(shang)壓(ya)(ya)頭(tou)(4)的下端面(mian)接觸下壓(ya)(ya)頭(tou)(5)的上(shang)(shang)端面(mian)時，上(shang)(shang)壓(ya)(ya)頭(tou)(4)和(he)上(shang)(shang)壓(ya)(ya)環(3)停止運(yun)動(dong)(dong)，即可(ke)獲(huo)得管形(xing)粉末高溫合金錠；

第(di)四種：再(zai)次等(deng)到(dao)保(bao)(bao)溫時間結束后，下(xia)壓(ya)(ya)頭(5)依(yi)然(ran)保(bao)(bao)持不動，上(shang)壓(ya)(ya)頭(4)和(he)上(shang)壓(ya)(ya)環(3)繼續同(tong)時向下(xia)運(yun)動，速度保(bao)(bao)持在17mm/s～20mm/s之間，直至(zhi)壓(ya)(ya)力(li)達(da)到(dao)1000-1400MPa，之后，下(xia)壓(ya)(ya)頭(5)開始同(tong)速向下(xia)運(yun)動，待上(shang)壓(ya)(ya)頭(4)和(he)上(shang)壓(ya)(ya)環(3)的下(xia)端面接觸下(xia)環形模(mo)(2)的內腔的上(shang)端面時，即可獲得棒形粉末高(gao)溫合金錠；

步驟(zou)八(ba)、粉末高溫合金錠的后處理

將(jiang)上壓環(3)和上壓頭(4)的(de)位(wei)置調整至(zhi)在霧化高溫合(he)金(jin)(jin)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)裝載之前的(de)狀態，將(jiang)上環形(xing)模(1)和下環形(xing)模(2)沿(yan)軸向打開，取出(chu)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)高溫合(he)金(jin)(jin)錠，冷卻至(zhi)室溫后進行吹砂，并采用機械加工的(de)方法去除表面污垢，即(ji)得(de)到粉(fen)(fen)末(mo)(mo)高溫合(he)金(jin)(jin)構件。

本發(fa)明技術方(fang)案(an)具有的特點和(he)有益(yi)效果是(shi)：

本(ben)發明(ming)主要(yao)針對采用(yong)熱(re)(re)等靜(jing)壓(ya)+擠壓(ya)+等溫(wen)鍛造(zao)工(gong)藝制備(bei)(bei)粉(fen)末高溫(wen)合金(jin)構件存(cun)在鍛件制備(bei)(bei)周(zhou)期長、制造(zao)成本(ben)高的(de)技術現狀，用(yong)粉(fen)末階段加熱(re)(re)擠壓(ya)控形的(de)方(fang)法(fa)以替(ti)代原(yuan)有的(de)粉(fen)末熱(re)(re)等靜(jing)壓(ya)+擠壓(ya)+等溫(wen)鍛造(zao)的(de)方(fang)式(shi)，解決(jue)了制備(bei)(bei)周(zhou)期長，制造(zao)成本(ben)高和(he)材料利用(yong)率低(di)的(de)問題。

本發(fa)明是一(yi)(yi)種(zhong)針對(dui)在粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)冶金高溫(wen)(wen)(wen)合(he)金構(gou)(gou)件的(de)(de)(de)(de)塑(su)性成(cheng)形技(ji)術研究，其基本原理是利用了(le)粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)材料良好的(de)(de)(de)(de)流(liu)動(dong)性，借助階(jie)段變(bian)化的(de)(de)(de)(de)變(bian)形溫(wen)(wen)(wen)度(du)和(he)壓(ya)(ya)力(li)(li)，使(shi)(shi)粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)材料在較(jiao)低(di)溫(wen)(wen)(wen)度(du)和(he)較(jiao)小壓(ya)(ya)力(li)(li)下達(da)到(dao)(dao)初步致密化，并(bing)保留粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)顆粒具有一(yi)(yi)定(ding)程(cheng)度(du)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面活性和(he)流(liu)動(dong)性，接(jie)下來，提高變(bian)形溫(wen)(wen)(wen)度(du)和(he)壓(ya)(ya)力(li)(li)，結合(he)模具運動(dong)方向和(he)變(bian)形速度(du)等(deng)塑(su)性變(bian)形參數，使(shi)(shi)高溫(wen)(wen)(wen)合(he)金粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)流(liu)動(dong)并(bing)達(da)到(dao)(dao)一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)形狀(zhuang)(圓柱形、杯形，棒形和(he)管形等(deng))，在這一(yi)(yi)過程(cheng)中，粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)顆粒之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)孔隙(xi)完全(quan)(quan)消失，達(da)到(dao)(dao)全(quan)(quan)致密化。與(yu)此(ci)同(tong)時，利用正(zheng)擠(ji)壓(ya)(ya)和(he)背擠(ji)壓(ya)(ya)的(de)(de)(de)(de)循(xun)環交替作用，對(dui)粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)顆粒施加一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)應變(bian)條件，粗大顆粒向細(xi)小晶(jing)(jing)粒晶(jing)(jing)粒轉變(bian)，并(bing)且完成(cheng)構(gou)(gou)件成(cheng)形，從而(er)制備出(chu)(chu)全(quan)(quan)致密的(de)(de)(de)(de)粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)構(gou)(gou)件，實(shi)現粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)構(gou)(gou)件固化-組(zu)織-成(cheng)形一(yi)(yi)體化。相比于熱等(deng)靜(jing)壓(ya)(ya)(一(yi)(yi)般為(wei)10％)，變(bian)形量大幅度(du)提高至50～70％，促使(shi)(shi)再結晶(jing)(jing)發(fa)生，粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)原始(shi)顆粒邊界得到(dao)(dao)破碎(sui)，從而(er)制備出(chu)(chu)組(zu)織致密且具有細(xi)小再結晶(jing)(jing)晶(jing)(jing)粒的(de)(de)(de)(de)粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)高溫(wen)(wen)(wen)合(he)金構(gou)(gou)件。

本發明技術方案與(yu)(yu)與(yu)(yu)國(guo)內外(wai)粉(fen)末(mo)高溫(wen)合金環形構件(jian)的制備技術相比，其優點主要體現(xian)在：

(1)利(li)用粉末(mo)(mo)良好(hao)的流動性，粉末(mo)(mo)成形(xing)過程(cheng)中，粉末(mo)(mo)構(gou)(gou)件(jian)的形(xing)狀一直在(zai)改變，實現(xian)了構(gou)(gou)件(jian)固化(hua)-組織-成形(xing)的一體(ti)化(hua)，減少了坯(pi)料(liao)加工余(yu)量，提高了鍛(duan)件(jian)材料(liao)利(li)用率；

(2)粉末材料從粉體到最后的(de)塊體成形，整(zheng)個(ge)過(guo)程并(bing)不(bu)(bu)是(shi)在同一個(ge)溫度下(xia)實(shi)現的(de)，變(bian)形溫度是(shi)階(jie)段變(bian)化的(de)，從而滿(man)足粉末顆(ke)粒(li)從界面(mian)結合到再結晶形核和長大整(zheng)個(ge)過(guo)程對于塑性(xing)成形條件(jian)的(de)不(bu)(bu)同需求；

(3)粉末(mo)顆粒在(zai)一定的(de)塑性變(bian)形條件下成(cheng)形，由于(yu)正(zheng)擠壓和背擠壓的(de)循環交替作用，便(bian)于(yu)調整構件不同區(qu)域的(de)應力(li)和應變(bian)狀態；

(4)簡(jian)化了(le)工藝流程，縮短了(le)研制周期，提高材料利用率，降低(di)構件制造成(cheng)本。

附圖說明

圖1為本(ben)發明技術(shu)方案中擠(ji)壓(ya)模具(ju)的結構(gou)示(shi)意圖

圖(tu)2為本發明技術方案實(shi)施例1的(de)高溫(wen)合計構件的(de)微觀組織(zhi)形貌

圖3為本發明(ming)技術方(fang)案(an)實施(shi)例2的(de)高溫(wen)合計(ji)構(gou)件的(de)微觀組織(zhi)形貌(mao)

具體實施方式

以下將結合實施例(li)對本發明技術(shu)方案作進(jin)一(yi)步地詳述：

實施例1

該種用于(yu)粉末高溫合(he)金(jin)構件的階段加熱擠壓控形方法，其特(te)征在于(yu)：該方法的步驟是：

步驟一、粉末準備

根據構件尺寸計(ji)算并稱(cheng)(cheng)量霧(wu)化高溫合金粉末7kg，稱(cheng)(cheng)量的重量按以(yi)下(xia)公(gong)式計(ji)算：

m_裝載＝m_計算/0.8 公式1

式中：m_裝載為裝載到模具中的霧化高溫合金粉末重量，m_計算為根據構件的體(ti)積計算(suan)得(de)到的霧化(hua)高溫合(he)金粉末(mo)重量；

步驟二、擠(ji)壓模具制備(bei)

采用斷裂強度超過2000MPa的(de)(de)鋼材料制備擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)(mo)具，該模(mo)(mo)具由上環形模(mo)(mo)1和下(xia)環形模(mo)(mo)2構成擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)(mo)具型腔，其中，下(xia)環形模(mo)(mo)2固(gu)定在壓(ya)機的(de)(de)下(xia)工作臺上，上環形模(mo)(mo)1裝在下(xia)環形模(mo)(mo)2上，并(bing)與下(xia)環形模(mo)(mo)2緊密配合(he)，上環形模(mo)(mo)1的(de)(de)內(nei)徑比(bi)下(xia)環形模(mo)(mo)2的(de)(de)內(nei)徑大，上環形模(mo)(mo)1和下(xia)環形模(mo)(mo)2能夠沿(yan)軸向(xiang)對開(kai)；

在上(shang)(shang)環(huan)(huan)形(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)1的(de)(de)內腔中(zhong)(zhong)有上(shang)(shang)壓(ya)(ya)(ya)環(huan)(huan)3，上(shang)(shang)壓(ya)(ya)(ya)環(huan)(huan)3與上(shang)(shang)環(huan)(huan)形(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)1之(zhi)(zhi)間的(de)(de)配(pei)(pei)(pei)合(he)為過度配(pei)(pei)(pei)合(he)，上(shang)(shang)壓(ya)(ya)(ya)環(huan)(huan)3的(de)(de)中(zhong)(zhong)心孔中(zhong)(zhong)安裝上(shang)(shang)壓(ya)(ya)(ya)頭(tou)(tou)4，上(shang)(shang)壓(ya)(ya)(ya)頭(tou)(tou)4與上(shang)(shang)壓(ya)(ya)(ya)環(huan)(huan)3之(zhi)(zhi)間的(de)(de)配(pei)(pei)(pei)合(he)為過度配(pei)(pei)(pei)合(he)，在下(xia)(xia)(xia)環(huan)(huan)形(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)2的(de)(de)中(zhong)(zhong)心孔中(zhong)(zhong)安裝下(xia)(xia)(xia)壓(ya)(ya)(ya)頭(tou)(tou)5，下(xia)(xia)(xia)壓(ya)(ya)(ya)頭(tou)(tou)5與下(xia)(xia)(xia)環(huan)(huan)形(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)2之(zhi)(zhi)間的(de)(de)配(pei)(pei)(pei)合(he)為過度配(pei)(pei)(pei)合(he)，從而(er)實現(xian)上(shang)(shang)壓(ya)(ya)(ya)環(huan)(huan)3、上(shang)(shang)壓(ya)(ya)(ya)頭(tou)(tou)4和(he)下(xia)(xia)(xia)壓(ya)(ya)(ya)頭(tou)(tou)5可以(yi)沿豎直方(fang)向自由上(shang)(shang)下(xia)(xia)(xia)移動且三者的(de)(de)中(zhong)(zhong)心線與上(shang)(shang)環(huan)(huan)形(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)1和(he)下(xia)(xia)(xia)環(huan)(huan)形(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)2的(de)(de)中(zhong)(zhong)心線同(tong)軸；

步(bu)驟三、液壓系統和加熱系統就位

將擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)模具內(nei)壁(bi)用酒精及(ji)丙酮清(qing)理干凈，并(bing)置于真空室內(nei)，真空室內(nei)設置三套液壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)系(xi)統和(he)加(jia)熱(re)系(xi)統，三套液壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)系(xi)統分別(bie)對接上(shang)(shang)(shang)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)環3、上(shang)(shang)(shang)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)頭4和(he)下(xia)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)頭5，在霧化高(gao)溫合金粉末裝載(zai)之前，下(xia)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)頭5的上(shang)(shang)(shang)端和(he)下(xia)環形模2的上(shang)(shang)(shang)端平(ping)齊，上(shang)(shang)(shang)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)環3和(he)上(shang)(shang)(shang)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)頭4的下(xia)端平(ping)齊，并(bing)高(gao)出上(shang)(shang)(shang)環形模1頂端，加(jia)熱(re)系(xi)統位(wei)于擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)模具的四周；

步驟四、粉末裝載

在(zai)真(zhen)空(kong)室內將(jiang)預先準備好的高溫合金霧化粉末6通過(guo)上(shang)壓環3和上(shang)壓頭(tou)4的下端與(yu)上(shang)環形模(mo)(mo)1之間(jian)的間(jian)隙倒入模(mo)(mo)具(ju)中；

步驟五、粉(fen)末及模具(ju)預(yu)加熱

將模(mo)具及高(gao)溫合金霧化粉末6加(jia)熱到700℃，進行保溫，保溫時間(jian)按以下公式計算：

T_保溫時間＝(L_{上環形模內腔直徑}+L_{上環形模壁厚}×2)×1.7min/mm 公式2

步驟六、粉末固化

待保溫時(shi)間結束后，下(xia)壓(ya)(ya)頭(tou)5保持不同(tong)，上壓(ya)(ya)環3和(he)上壓(ya)(ya)頭(tou)4同(tong)時(shi)向下(xia)運(yun)動(dong)，速度(du)保持在17mm/s之間，直至壓(ya)(ya)力達到500MPa，此(ci)時(shi)，上壓(ya)(ya)環3和(he)上壓(ya)(ya)頭(tou)4停止(zhi)運(yun)動(dong)；

然后繼續升溫(wen)(wen)到1070℃，進行保溫(wen)(wen)，保溫(wen)(wen)時(shi)間按照(zhao)公式2計(ji)算；

步驟七、圓(yuan)柱形粉末構件(jian)成形

再次(ci)等到保溫時(shi)間結束后(hou)，下(xia)壓(ya)頭5依然保持不動，上壓(ya)環3和(he)上壓(ya)頭4繼續同(tong)時(shi)向(xiang)下(xia)運(yun)動，速度保持在17mm/s之間，直(zhi)至壓(ya)力達到1400MPa，上壓(ya)頭4和(he)上壓(ya)環3停(ting)止運(yun)動，此時(shi)即可獲得圓柱形粉末高溫合(he)金(jin)錠(ding)；

步驟八、粉(fen)末(mo)高溫合金錠(ding)的后處理

將(jiang)上(shang)壓環3和上(shang)壓頭4的位置調整(zheng)至在霧化(hua)高溫(wen)合金粉末裝(zhuang)載之(zhi)前的狀態，將(jiang)上(shang)環形模1和下環形模2沿軸向打(da)開，取出粉末高溫(wen)合金錠(ding)，冷卻至室(shi)溫(wen)后進行吹(chui)砂(sha)，并采用(yong)機(ji)械加工的方法去除表面(mian)污(wu)垢，即得到粉末高溫(wen)合金構件。

參見(jian)附圖2所示，粉末高溫(wen)合金構件的微觀組(zu)織均勻，看不(bu)到明顯的原(yuan)始顆粒邊(bian)界。

實施例2

該(gai)種用(yong)于粉末高溫合金構件的階段加熱擠壓(ya)控形方法，其特征在(zai)于：該(gai)方法的步(bu)驟是：

步驟一、粉末準備

根據構件尺寸(cun)計算并稱(cheng)量霧(wu)化高(gao)溫合金(jin)粉末5kg，稱(cheng)量的重量按以下公式計算：

m_裝載＝m_計算/0.8 公式1

式中：m_裝載為裝載到模具中的霧化高溫合金粉末重量，m_計算為根據構(gou)件的體積計(ji)算得(de)到(dao)的霧化(hua)高溫合金粉末重量；

步驟二、擠壓模具制備

采用斷裂強度超過2000MPa的(de)鋼材料制(zhi)備擠壓模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)具，該模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)具由上環(huan)形(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)1和下(xia)(xia)環(huan)形(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)2構(gou)成(cheng)擠壓模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)具型腔，其(qi)中，下(xia)(xia)環(huan)形(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)2固(gu)定在壓機的(de)下(xia)(xia)工作(zuo)臺上，上環(huan)形(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)1裝在下(xia)(xia)環(huan)形(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)2上，并與(yu)下(xia)(xia)環(huan)形(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)2緊密(mi)配合(he)，上環(huan)形(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)1的(de)內徑比下(xia)(xia)環(huan)形(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)2的(de)內徑大，上環(huan)形(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)1和下(xia)(xia)環(huan)形(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)2能夠(gou)沿軸向(xiang)對開；

在(zai)上(shang)(shang)(shang)環(huan)(huan)形(xing)(xing)(xing)模1的(de)(de)內腔中(zhong)(zhong)(zhong)有上(shang)(shang)(shang)壓(ya)(ya)環(huan)(huan)3，上(shang)(shang)(shang)壓(ya)(ya)環(huan)(huan)3與(yu)上(shang)(shang)(shang)環(huan)(huan)形(xing)(xing)(xing)模1之間(jian)的(de)(de)配(pei)(pei)(pei)合(he)為過(guo)(guo)度配(pei)(pei)(pei)合(he)，上(shang)(shang)(shang)壓(ya)(ya)環(huan)(huan)3的(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)心孔中(zhong)(zhong)(zhong)安(an)裝(zhuang)上(shang)(shang)(shang)壓(ya)(ya)頭(tou)4，上(shang)(shang)(shang)壓(ya)(ya)頭(tou)4與(yu)上(shang)(shang)(shang)壓(ya)(ya)環(huan)(huan)3之間(jian)的(de)(de)配(pei)(pei)(pei)合(he)為過(guo)(guo)度配(pei)(pei)(pei)合(he)，在(zai)下(xia)環(huan)(huan)形(xing)(xing)(xing)模2的(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)心孔中(zhong)(zhong)(zhong)安(an)裝(zhuang)下(xia)壓(ya)(ya)頭(tou)5，下(xia)壓(ya)(ya)頭(tou)5與(yu)下(xia)環(huan)(huan)形(xing)(xing)(xing)模2之間(jian)的(de)(de)配(pei)(pei)(pei)合(he)為過(guo)(guo)度配(pei)(pei)(pei)合(he)，從而實現上(shang)(shang)(shang)壓(ya)(ya)環(huan)(huan)3、上(shang)(shang)(shang)壓(ya)(ya)頭(tou)4和下(xia)壓(ya)(ya)頭(tou)5可以(yi)沿豎直方向自由(you)上(shang)(shang)(shang)下(xia)移(yi)動且三者的(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)心線(xian)與(yu)上(shang)(shang)(shang)環(huan)(huan)形(xing)(xing)(xing)模1和下(xia)環(huan)(huan)形(xing)(xing)(xing)模2的(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)心線(xian)同軸；

步驟三(san)、液(ye)壓(ya)系(xi)統和加(jia)熱系(xi)統就位

將擠壓(ya)模具(ju)內壁用酒精及丙酮清理(li)干凈，并置(zhi)于(yu)(yu)真空室內，真空室內設置(zhi)三套液壓(ya)系(xi)統(tong)和(he)加(jia)熱(re)系(xi)統(tong)，三套液壓(ya)系(xi)統(tong)分別對(dui)接上(shang)(shang)(shang)壓(ya)環3、上(shang)(shang)(shang)壓(ya)頭4和(he)下(xia)(xia)壓(ya)頭5，在霧化高(gao)(gao)溫合(he)金粉末裝載(zai)之前，下(xia)(xia)壓(ya)頭5的(de)上(shang)(shang)(shang)端(duan)(duan)(duan)和(he)下(xia)(xia)環形(xing)(xing)模2的(de)上(shang)(shang)(shang)端(duan)(duan)(duan)平齊，上(shang)(shang)(shang)壓(ya)環3和(he)上(shang)(shang)(shang)壓(ya)頭4的(de)下(xia)(xia)端(duan)(duan)(duan)平齊，并高(gao)(gao)出上(shang)(shang)(shang)環形(xing)(xing)模1頂端(duan)(duan)(duan)，加(jia)熱(re)系(xi)統(tong)位于(yu)(yu)擠壓(ya)模具(ju)的(de)四周；

步驟四、粉末裝載

在(zai)真空(kong)室內將預(yu)先準備(bei)好的(de)高溫合金(jin)霧(wu)化粉末(mo)6通過上(shang)壓環(huan)3和上(shang)壓頭4的(de)下端(duan)與(yu)上(shang)環(huan)形(xing)模(mo)(mo)1之間的(de)間隙倒(dao)入模(mo)(mo)具中；

步(bu)驟五、粉(fen)末及模具預加(jia)熱

將模(mo)具(ju)及高(gao)溫合金(jin)霧(wu)化粉末6加熱到500-700℃，進行保溫，保溫時間按以(yi)下公式計(ji)算：

T_保溫時間＝(L_{上環形模內腔直徑}+L_{上環形模壁厚}×2)×1.7min/mm 公式2

步驟六、粉末固化

待保(bao)溫時(shi)間(jian)結束后，下壓(ya)頭(tou)(tou)5保(bao)持不同，上(shang)壓(ya)環(huan)3和(he)上(shang)壓(ya)頭(tou)(tou)4同時(shi)向下運動(dong)，速度保(bao)持在20mm/s之間(jian)，直至壓(ya)力達到700MPa，此時(shi)，上(shang)壓(ya)環(huan)3和(he)上(shang)壓(ya)頭(tou)(tou)4停止運動(dong)；

然后繼續升(sheng)溫到(dao)1100℃，進行保溫，保溫時間按(an)照(zhao)公(gong)式(shi)2計算(suan)；

步驟七、杯(bei)形(xing)(xing)粉末構件成形(xing)(xing)

再次等到保溫(wen)(wen)時(shi)(shi)(shi)間(jian)結(jie)束后(hou)，下壓(ya)(ya)頭(tou)(tou)5依然保持不動(dong)，上(shang)(shang)壓(ya)(ya)頭(tou)(tou)4和上(shang)(shang)壓(ya)(ya)環3繼續同時(shi)(shi)(shi)向(xiang)下運(yun)動(dong)，速度保持在20mm/s之間(jian)，直至壓(ya)(ya)力(li)達到1100MPa，之后(hou)，上(shang)(shang)壓(ya)(ya)頭(tou)(tou)4繼續向(xiang)下運(yun)動(dong)，同時(shi)(shi)(shi)上(shang)(shang)壓(ya)(ya)環3開(kai)始同速向(xiang)上(shang)(shang)運(yun)動(dong)，上(shang)(shang)壓(ya)(ya)頭(tou)(tou)4的下端(duan)面不接觸下壓(ya)(ya)頭(tou)(tou)5的上(shang)(shang)端(duan)面時(shi)(shi)(shi)，上(shang)(shang)壓(ya)(ya)頭(tou)(tou)4和上(shang)(shang)壓(ya)(ya)環3停(ting)止運(yun)動(dong)，即可獲得杯形(xing)粉末高溫(wen)(wen)合金錠；

步驟八、粉(fen)末(mo)高溫(wen)合金(jin)錠(ding)的后(hou)處理

將上壓(ya)環(huan)3和上壓(ya)頭4的位(wei)置(zhi)調(diao)整至(zhi)在霧化高(gao)溫合金粉末(mo)裝載(zai)之前的狀態，將上環(huan)形(xing)模1和下環(huan)形(xing)模2沿軸向(xiang)打開，取出粉末(mo)高(gao)溫合金錠，冷卻至(zhi)室溫后進行吹砂，并采用機械加工的方(fang)法去除表面污(wu)垢，即(ji)得到(dao)粉末(mo)高(gao)溫合金構件。

參見(jian)附圖3所示(shi)，粉末高溫(wen)合(he)金(jin)構件的微(wei)觀(guan)組織均勻，看不到明顯的原始顆粒邊(bian)界。