The invention relates to a high flux microfabrication method of thermo-isostatic pressure for composite materials and a wrapping die. The envelope mould (2) includes a honeycomb array envelope (3) and an upper cover (4); the inner of the honeycomb array envelope (3) is closely arranged with multiple single hive chambers (6), and the upper cover (4) is provided with a suction tube (5); the upper cover (4) is welded on the honeycomb array envelope (3) after filling the powder material in the single hive chamber (6); the honeycomb array envelope (3) and the upper cover (4) are printed and moulded by adding materials. The invention utilizes the powder metallurgy hot isostatic pressing process, which has the characteristics of fast sintering speed, high compaction density, good thermal diffusion, short production cycle and low material loss, and realizes one-time rapid preparation of small-size block composite materials with multiple discrete components. The invention solves the problems of single component combination, large amount of raw materials and high cost of the existing material preparation method.
【技术实现步骤摘要】
一种组合材料热等静压高通量微制造方法及其包套模具
本专利技术属于材料高通量制备
,涉及一种组合材料热等静压高通量微制造方法及其包套模具。
技术介绍
传统的新材料研发方法可归纳为“试错法”,它首先基于已有的理论或经验,对目标材料的组分配比提出预测或选择,接着对其进行小批量制备加工(一般金属材料需要几十公斤),然后根据对制备样品的表征结果进行组分调整优化,再一次进行制备和表征,经过多次循环,最终获得满足需求的材料。这种一次实验,制备一个样品的分立制样试错法效率低下,且研发成本昂贵,据统计全球新材料研发时间平均需要5-12年,成为现代新材料发展的瓶颈(材料基因组计划简介,自然杂志,2014,36(2):89-104)。现有材料制备方法(尤其是块体材料制备技术)一般为针对某种材料体系,每次制备一种组分的样品,其制备效率低下,且制备成本高,究其原因主要是存在以下两大主要缺陷:1、制备材料的组分组合单一。材料的成分对其性能起着主导性作用,以金属材料的冶炼制备方法为例,现有方法每次只能选取一种成分组合方式进行配料并冶炼,大大降低确定最优成分组合配比条件的效率。2、制备单体样品的原料使用量大导致成本较高。在研发阶段的新材料小批量试制在某种程度上其单体样品使用量也很大,如金属材料所试制的单体质量一般也在几十公斤,而且需反复多次试验,这是造成研发成本居高不下的主要原因。热等静压工艺是在高温和高压同时作用下使制品烧结和致密化成型,是粉末冶金的重要手段,也是不同合金表面扩散焊接的重要工艺,具有烧结速度快、压制致密度高、热扩散性好、生产周期短、材料损耗小等特点。材料高通量制备 ...
【技术保护点】
1.一种组合材料热等静压高通量微制造方法,其特征在于:该方法为多组分材料一次性的粉末冶金高通量制备,具体包括如下步骤:1)粉末制备和包套制造:称取一系列规定质量的母体材料粉末和欲添加元素或组分粉末,按设计配比关系混合均匀,以制取具有不同成分组合的粉体材料系列;采用增材制造方式将包套模具(2)一体打印成型;所述包套模具(2)包括蜂巢阵列包套(3)和上盖(4);所述蜂巢阵列包套(3)的内部紧密排列有多个单体蜂房室(6),所述上盖(4)上设有抽气管(5);2)粉末填充和脱气:将具有不同成分组合的粉体材料系列均匀且密实地分别装填至蜂巢阵列包套(3)的各单体蜂房室(6)内;将上盖(4)封焊在蜂巢阵列包套(3)上;在限定温度下通过抽气管(5)进行脱气,之后封闭抽气管(5)并检漏;3)热等静压处理:将步骤2)得到的包套模具(2)放入热等静压机(1)中,按预定的温度、压力和时间工艺参数进行热扩散压制成型;完成后取出包套模具(2)并剥去外包套,获得不同成分组合材料的块体样品系列,供后续分析表征使用。
【技术特征摘要】
1.一种组合材料热等静压高通量微制造方法,其特征在于:该方法为多组分材料一次性的粉末冶金高通量制备,具体包括如下步骤:1)粉末制备和包套制造:称取一系列规定质量的母体材料粉末和欲添加元素或组分粉末,按设计配比关系混合均匀,以制取具有不同成分组合的粉体材料系列;采用增材制造方式将包套模具(2)一体打印成型;所述包套模具(2)包括蜂巢阵列包套(3)和上盖(4);所述蜂巢阵列包套(3)的内部紧密排列有多个单体蜂房室(6),所述上盖(4)上设有抽气管(5);2)粉末填充和脱气:将具有不同成分组合的粉体材料系列均匀且密实地分别装填至蜂巢阵列包套(3)的各单体蜂房室(6)内;将上盖(4)封焊在蜂巢阵列包套(3)上;在限定温度下通过抽气管(5)进行脱气,之后封闭抽气管(5)并检漏;3)热等静压处理:将步骤2)得到的包套模具(2)放入热等静压机(1)中,按预定的温度、压力和时间工艺参数进行热扩散压制成型;完成后取出包套模具(2)并剥去外包套,获得不同成分组合材料的块体样品系列,供后续分析表征使用。2.根据权利要求1所述的组合材料热等静压高通量微制造方法,其特征在于:所述步骤2)中,在20~40℃下通过抽气管(5)抽真空至1×10-5~1×10-4Pa,保持真空并升温至500~600℃,通过抽气管(5)继续抽真空4~6小时,进行脱气,除去包套模具(...
【专利技术属性】
技术研发人员:王海舟,贾云海,赵雷,陈学斌,王辉,胡曼,冯光,李冬玲,王蓬,李小佳,
申请(专利权)人:钢铁研究总院,
类型:发明
国别省市:北京,11
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