粉冶稀土超磁致伸縮棒材及其制備技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種稀土功能材料【技術(shù)領(lǐng)域】中的粉冶稀土超磁致伸縮棒材及其制備技術(shù)，選擇采用在鐵（Fe）、鎳（Ni）、鈷（Co）3種鐵磁性金屬材料單質(zhì)粉末中直接大比例摻入鑭（La）、鈰（Ce）2種稀土材料單質(zhì)粉末的組料配比方法，通過采取超聲固相均質(zhì)混配、等靜壓壓制成形極化、連續(xù)逐次燒結(jié)定型等多項(xiàng)粉末冶金創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行加工制造預(yù)以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明充分利用稀土材料特有的長(zhǎng)大連鎖晶粒分子結(jié)構(gòu)和抗下垂性、蠕變性材質(zhì)特性，以較大比例與鐵磁性金屬材料組配化合后，可以發(fā)揮出較強(qiáng)的彌散強(qiáng)化作用和包埋效應(yīng)，使加工制成的粉冶稀土超磁致伸縮棒材制品獲得極高的磁致伸縮應(yīng)變系數(shù)和極好的機(jī)械物理性能，極大地拓展了棒材制品的應(yīng)用范圍。
【專利說明】粉冶稀土超磁致伸縮棒材及其制備技術(shù)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及稀土功能材料，具體說是涉及一種粉冶稀土超磁致伸縮棒材及其制備技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]稀土超磁致伸縮材料(GMM)，是美國(guó)海軍表面武器實(shí)驗(yàn)室Clark等人在上世紀(jì)七十年代開發(fā)研制成功的一種新材料，具有任何傳統(tǒng)磁致伸縮材料都無法比擬的磁致伸縮應(yīng)變系數(shù)高、能量密度強(qiáng)、適應(yīng)頻率范圍寬、反應(yīng)速度快、精度量級(jí)高、可靠性能好等優(yōu)異技術(shù)特性。稀土超磁致伸縮材料自問世以來，一直是新材料【技術(shù)領(lǐng)域】中的前沿?zé)狳c(diǎn)課題，是世界各國(guó)都在密切關(guān)注的技術(shù)研究領(lǐng)域。經(jīng)世界各國(guó)科技人員和生產(chǎn)企業(yè)共同努力，在短短四十多年時(shí)間內(nèi)得到了快速發(fā)展完善，現(xiàn)已成為生產(chǎn)制造電一聲換能器、電一機(jī)換能器、專業(yè)傳感器、特殊電子元器件等高端技術(shù)產(chǎn)品的必選原料，在世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)中的重要性和影響力日益凸顯。
[0003]目前以美國(guó)為代表的西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，在稀土超磁致伸縮材料的基礎(chǔ)理論研究方面已十分先進(jìn)完備，在制備工藝技術(shù)方面已基本成熟定型，在應(yīng)用器件開發(fā)生產(chǎn)方面已在多領(lǐng)域全面展開，成為左右世界各國(guó)稀土超磁致伸縮材料【技術(shù)領(lǐng)域】中生產(chǎn)科研的主導(dǎo)推動(dòng)力量。但是，稀土超磁致伸縮材料依然存在著一些不足和弱點(diǎn)；比如，在組料結(jié)構(gòu)成份方面，依然沿用Tb — Dy — Fe三元稀土合金的結(jié)構(gòu)成份，原料材質(zhì)自身存在的電阻率小、高頻特性差、脆性高、載荷能力低等缺陷沒有得到較好解決；在制備工藝技術(shù)方面，依然沿用熔融定向凝固法生產(chǎn)制造產(chǎn)品，制備技術(shù)中存在的配置設(shè)備多、工藝路線長(zhǎng)、操縱控制困難、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、成本費(fèi)用過高等缺陷也沒有得到較好改善。盡管如此，西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家依然憑借專利、商標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)等知識(shí)產(chǎn)權(quán)和跨國(guó)集團(tuán)公司實(shí)行的壟斷經(jīng)營(yíng)策略，在技術(shù)研究方向、產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、專用設(shè)備配置等諸多方面，甚至在產(chǎn)品銷售價(jià)格、產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境條件等方面，都依然發(fā)揮著十分重要的引導(dǎo)或規(guī)范作用。
[0004]我國(guó)稀土超磁致伸縮材料的開發(fā)研制起步較晚，基礎(chǔ)較差。隨著我國(guó)高端技術(shù)產(chǎn)品的品種數(shù)量不斷增加，我國(guó)對(duì)稀土超磁致伸縮材料的需求數(shù)量也越來越大。在市場(chǎng)需求強(qiáng)勁拉動(dòng)下，最近幾年直接參與稀土超磁致伸縮材料開發(fā)研制的高等院校、科研單位和生產(chǎn)企業(yè)越來越多，發(fā)展勢(shì)頭很猛，進(jìn)步較快。
[0005]本發(fā)明緊密跟蹤國(guó)內(nèi)外稀土超磁致伸縮材料【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)研究進(jìn)展、最新成果動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)，在認(rèn)真分析研究存在不足和弱點(diǎn)基礎(chǔ)上，從選擇組料結(jié)構(gòu)成份配比、研究制備工藝技術(shù)路線、設(shè)計(jì)配置專用技術(shù)裝備等涉及新材料開發(fā)研制的主要技術(shù)內(nèi)容入手，有針對(duì)性采用多種創(chuàng)新技術(shù)措施，形成一種能生產(chǎn)制造出圓棒形粉治稀土超磁致伸縮棒材及其制備技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題。[0007]本發(fā)明依據(jù)磁致伸縮效應(yīng)技術(shù)原理，采取多元組料配比、超聲固相均質(zhì)混配、等靜壓壓制成形極化、連續(xù)逐次燒結(jié)定型等創(chuàng)新技術(shù)措施，生產(chǎn)制造出一種具有磁致伸縮應(yīng)變系數(shù)大、能量密度強(qiáng)、組織結(jié)構(gòu)密度大、居里溫度點(diǎn)高、機(jī)械物理性能好等優(yōu)異技術(shù)性能特性的粉冶稀土超磁致伸縮棒材制品。
[0008]本發(fā)明解決技術(shù)問題采取的技術(shù)方案。
[0009]本發(fā)明解決的技術(shù)問題，通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):研究設(shè)計(jì)出在鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co) 3種磁性金屬材料單質(zhì)粉末中直接大比例摻入鑭(La)、鈰(Ce) 2種稀土材料單質(zhì)粉末的組料結(jié)構(gòu)成份，通過設(shè)置多元組料配比、超聲固相均質(zhì)混配、等靜壓壓制成形極化、連續(xù)逐次燒結(jié)定型、商品整理包裝等5個(gè)相對(duì)獨(dú)立的工藝技術(shù)作業(yè)單元，加工制成一種圓棒形粉冶稀土超磁致伸縮棒材制品。
[0010]所述的多元組料配比作業(yè)單元，是依據(jù)選擇的單質(zhì)材料都應(yīng)具有磁致伸縮特性、資源豐富、價(jià)格低廉等材料特色，組配化合后能發(fā)揮出較強(qiáng)的相互補(bǔ)償激勵(lì)作用等組料選材原則，選擇使用具有較強(qiáng)磁致伸縮效應(yīng)、極好機(jī)械物理性能、較高密度的鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co) 3種磁性金屬材料單質(zhì)金屬粉末，選擇使用具有極強(qiáng)磁致伸縮效應(yīng)、較高密度、較大電阻率等材質(zhì)特性，具有資源豐富、提純?nèi)菀?、價(jià)格較低等資源優(yōu)勢(shì)的鑭(La)、鈰(Ce) 2種稀土材料單質(zhì)粉末，做為組料結(jié)構(gòu)成份材料。各組料組份配比份額，按批次生產(chǎn)制造粉冶稀土超磁致伸縮棒材制品的總重量計(jì):鐵(Fe) 28~31份；鎳(Ni) 14~16份；鈷(Co) 9~8份；鑭(1^) 27~25份；.(Ce) 22~20份。各組料組份的單質(zhì)粉末粒度均需(35Mm ;各組料組份的單質(zhì)粉末純度均需≤99.99% ;全部雜質(zhì)合計(jì)總量需≤0.006%。
[0011]研究設(shè)計(jì)出在3種磁性金屬材料單質(zhì)粉末中直接大比例摻入2種稀土材料單質(zhì)粉末，是因?yàn)橄⊥猎氐?f層電子具有局域化特征，聚積在半徑僅有約0.6A~0.8A的內(nèi)殼層里，受到外層5s，5p和6s電子的屏蔽，使4f層電子軌道與自旋耦合作用，比稀土中心離子與周圍配位離子產(chǎn)生的晶體場(chǎng)作用大I~2個(gè)數(shù)量級(jí)，造成4f電子軌道具有強(qiáng)烈的各向異性；當(dāng)施加外磁場(chǎng)時(shí)，會(huì) 引起晶格沿特定的磁化方向發(fā)生較大的畸變，產(chǎn)生出極強(qiáng)的磁致伸縮效應(yīng)。同時(shí)，還因?yàn)橄?土元素的分子結(jié)構(gòu)一般都是沿軸向排列的長(zhǎng)大連鎖晶粒，再結(jié)晶后呈燕尾狀長(zhǎng)晶連鎖搭接結(jié)構(gòu)狀態(tài)，具有較強(qiáng)的抗下垂性和較好的蠕變性，以大比例與其他鐵磁性金屬材料組配化合后，具有極強(qiáng)的彌散強(qiáng)化作用，會(huì)在其晶粒表面形成薄膜，發(fā)揮“包埋效應(yīng)”，形成彌散質(zhì)點(diǎn)，能與鐵磁性金屬材料的內(nèi)部磁疇發(fā)生相互補(bǔ)償激勵(lì)作用，可以有效改善提高組料材質(zhì)性能，獲得極高的磁致伸縮應(yīng)變系數(shù)和良好的機(jī)械物理性能，能較好解決現(xiàn)有稀土超磁致伸縮材料在材質(zhì)質(zhì)量方面存在的種種性能缺陷。
[0012]所述的超聲固相均質(zhì)混配作業(yè)單元，采用一種把先進(jìn)的功率超聲分散均質(zhì)技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)械噴霧攪拌混合技術(shù)相結(jié)合的創(chuàng)新混配技術(shù)，是一種將多種單質(zhì)金屬粉末混配制成多元稀土合金粉末的超聲固相均質(zhì)混配工藝加工過程。超聲固相均質(zhì)混配工藝作業(yè)技術(shù)，由研究設(shè)計(jì)的多元金屬粉末超聲固相均質(zhì)混配器獨(dú)立完成。
[0013]多元金屬粉末超聲固相均質(zhì)混配器，由混配罐、粉末噴霧加料器、板式超聲波換能器、真空抽氣泵、氬氣注氣器、攪拌分散器、自動(dòng)控制裝置等部件組成。混配罐，整體設(shè)計(jì)成全封閉錐型容器結(jié)構(gòu)，由混配罐罐體、混配罐罐蓋、安裝支架組成，通過連接法蘭盤實(shí)現(xiàn)快速開啟或封閉作業(yè)；在混配罐罐蓋上，安裝固定有粉末噴霧加料器、攪拌分散器、安全排氣閥等部件；在混配罐罐體上，安裝固定有真空抽氣泵，總接線盒、氬氣注氣器、出料口和板式超聲波換能器等部件；自動(dòng)控制裝置安裝在混配罐外適當(dāng)位置上。
[0014]粉末噴霧加料器，由金屬粉末儲(chǔ)存罐、粉末高壓噴霧泵、粉末分散頭等零部件組成，設(shè)計(jì)配置6臺(tái)，以同心圓60°等分角位置安裝固定在混配罐罐蓋上；按交替分布原則分別裝入等量均分成2份的鐵金屬粉末和4種其他組料組份的單質(zhì)金屬粉末。粉末噴霧加料器，可以將全部5種組料組份的單質(zhì)金屬粉末，按混配比例同時(shí)以粉霧狀態(tài)連續(xù)噴進(jìn)混配罐內(nèi)，使所有組料組份金屬粉末都能以粉霧狀態(tài)接受固相分散均質(zhì)攪拌混配作業(yè)處理。
[0015]板式超聲波換能器，設(shè)計(jì)配置3組，以120°等分角位置安裝固定在混配罐罐體的外壁上，通過總接線盒與設(shè)置在自動(dòng)控制裝置內(nèi)的他激式超聲波發(fā)生器相連接。板式超聲波換能器，可以把他激式超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲電能，轉(zhuǎn)換成具有42KHz頻率和4.2ff/cm2聲強(qiáng)的功率超聲波，同時(shí)從3個(gè)方向穿透混配罐罐壁，向混配罐內(nèi)的粉霧狀金屬粉末輻射傳導(dǎo)。由于超聲波具有極強(qiáng)的穿透能力和極好的傳導(dǎo)性，在粉霧狀固體粉末中傳導(dǎo)，可以引發(fā)固體微粒進(jìn)入高頻振動(dòng)狀態(tài)，產(chǎn)生并傳遞巨大能量，促使固體微粒反復(fù)不斷向波腹或波節(jié)進(jìn)行位移運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生出位移效應(yīng)；雖然固體微粒的位移距離不大，但與超聲波頻率平方成正比的加速度卻極大，甚至可以達(dá)到重力加速度的幾萬倍。如此巨大的加速能量，足以引發(fā)所有金屬粉末微粒發(fā)生強(qiáng)烈的移動(dòng)、碰撞、破裂等結(jié)構(gòu)性變化，產(chǎn)生出有效細(xì)化、分散、均質(zhì)作用。
[0016]攪拌分散器，由變頻電機(jī)、攪拌軸、齒爪型攪拌分散盤等零部件組成，安裝固定在混配罐罐蓋的中心位置上。齒爪型攪拌分散盤，安裝固定在攪拌軸上，呈2組上、下雙層結(jié)構(gòu)布置形式；每組各有2只呈反向安裝的碟型分散切割盤，在每只碟型分散切割盤的周邊和盤面上，都安裝固定有2排分散切割齒爪。攪拌分散器在進(jìn)行攪拌分散混配作業(yè)時(shí)，由于高速旋轉(zhuǎn)和特殊碟型結(jié)構(gòu) 形式的共同作用，在4只碟型分散切割盤的盤面上，都會(huì)產(chǎn)生出一股極強(qiáng)的軸向吸引力；噴進(jìn)混配罐內(nèi)粉霧狀金屬粉末，會(huì)分別被4只碟型分散切割盤的盤面從軸向相對(duì)方向快速吸入，在后續(xù)補(bǔ)充擠壓能量的連續(xù)作用下，粉霧狀金屬粉末會(huì)分別從碟型分散切割盤的盤背中間快速向四周流出，碰撞到混配罐罐壁后分別向上、下兩個(gè)方向流動(dòng)；由于混配罐罐體的結(jié)構(gòu)形狀和4只碟型分散切割盤的結(jié)構(gòu)布置形式共同作用，混配罐內(nèi)的所有粉霧狀金屬粉末，會(huì)分別被4只碟型分散切割盤吸入、流出，形成4條循環(huán)流動(dòng)路線；混配罐內(nèi)所有粉霧狀金屬粉末，會(huì)在不同的循環(huán)流動(dòng)路線中快速翻滾流動(dòng)，得到充分有效的分散、攪拌、均質(zhì)、混配作業(yè)處理。同時(shí)，由于攪拌分散器的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，設(shè)置在每只碟型分散切割盤周邊和盤面上的齒爪，都能獲得極高的線速度和切割撞擊金屬粉末顆粒的高頻率，產(chǎn)生出對(duì)金屬粉末顆粒極強(qiáng)的高速剪切力和離心擠壓力等動(dòng)態(tài)能量；這種極強(qiáng)的動(dòng)態(tài)勢(shì)能，足以引發(fā)金屬粉末顆粒發(fā)生移動(dòng)、碰撞、破裂等結(jié)構(gòu)性變化，產(chǎn)生出有效的細(xì)化、分散、均質(zhì)作用。
[0017]自動(dòng)控制裝置，由他激式超聲波發(fā)生器和自動(dòng)控制器兩部分組成，設(shè)計(jì)制成操縱控制柜形式，單獨(dú)安裝固定在混配器外部合適位置上；通過導(dǎo)線束與混配器總接線盒相連接。他激式超聲波發(fā)生器由信號(hào)源、功率放大、輸入輸出、控制等四個(gè)主要工作部分組成，采用基于單片機(jī)CAT89C51的數(shù)字波形電路器件，把超聲電能耦合到板式超聲波換能器上，達(dá)到隔離和阻抗匹配。自動(dòng)控制器，設(shè)計(jì)成具有工業(yè)控制單片機(jī)編程、信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)在線采集處理、數(shù)據(jù)計(jì)算存儲(chǔ)備份、鍵盤輸入、指令輸出、LED屏幕顯示等自動(dòng)控制功能；通過導(dǎo)線束與總接線盒相連接，再由總接線盒分別與各作業(yè)功能部件的電機(jī)、電動(dòng)蝶閥、變頻器、電磁開關(guān)等驅(qū)動(dòng)部件相連接。
[0018]研究設(shè)計(jì)的多元金屬粉末超聲固相均質(zhì)混配器專用技術(shù)裝備，具有噴射、霧化、振動(dòng)、細(xì)化、分散、均質(zhì)、攪拌、混合等多種作業(yè)功能,能獨(dú)立完成超聲固相均質(zhì)混配工藝加工作業(yè)全過程，可以一次性把多種單質(zhì)金屬粉末固相混配制成具有組份控制精確、分散均質(zhì)充分、組元分布均勻、粒度大小規(guī)范、顆粒松散適度等技術(shù)特性的多元稀土合金粉末。
[0019]所述的等靜壓壓制成形極化作業(yè)單元，采用一種把成形模具與加熱冷卻系統(tǒng)、柔性等靜壓液壓系統(tǒng)、強(qiáng)直流電場(chǎng)系統(tǒng)相結(jié)合的創(chuàng)新成形極化技術(shù)，是一種將多元稀土合金粉末壓制致密為成形坯體，同時(shí)完成靜態(tài)磁場(chǎng)高溫磁疇極化取向的等靜壓壓制成形極化工藝加工過程。等靜壓壓制成形極化工藝作業(yè)技術(shù)，由研究設(shè)計(jì)的雙向液壓成形極化機(jī)獨(dú)立完成。
[0020]雙向液壓成形極化機(jī)，由成形模具、加熱冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、強(qiáng)直流電場(chǎng)系統(tǒng)、自動(dòng)操縱控制裝置等部件組成。成形模具，由成形坯體型管、稀土合金粉末填料室、左右活動(dòng)壓板、左右封閉蓋板、安裝分隔套管、模具殼體、安裝固定基座、油缸行程限位裝置等零部件組成；通過安裝固定基座，安裝固定在機(jī)床床身上。由成形坯體型管內(nèi)腔形成的稀土合金粉末填料室，通過設(shè)計(jì)布置在左右兩端的活動(dòng)壓板，分別與左右油缸壓頭相連接，向多元稀土合金粉末施加雙向柔性等靜壓壓力，完成壓制致密成形作業(yè)；電加熱器件、冷卻水循環(huán)套管，安裝布置在安裝分隔套管與模具殼體之間形成的外層空腔里，向多元稀土合金粉末和成形坯體提供加熱升溫、冷卻降溫及對(duì)加熱溫度進(jìn)行有效調(diào)節(jié)控制作業(yè)；強(qiáng)直流線圈，安裝布置在安裝分隔套管與成形坯體型管之間形成的內(nèi)層空腔里，向成形坯體提供靜態(tài)磁場(chǎng)高溫磁疇極化取向作業(yè)。
[0021]加熱冷卻系統(tǒng)，是用于在對(duì)多元稀土合金粉末進(jìn)行低溫等靜壓壓制致密成形作業(yè)或?qū)Τ尚闻黧w進(jìn)行靜態(tài)磁場(chǎng)高溫磁疇極化取向作業(yè)時(shí)，提供加熱升溫、冷卻降溫及對(duì)加熱溫度進(jìn)行有效調(diào)節(jié)控制的技術(shù)作業(yè)系統(tǒng)。由電加熱器件、冷卻水循環(huán)套管、冷卻水循環(huán)泵、蓄水箱、溫度傳感器、計(jì)量監(jiān)測(cè)儀表等零部件組成。電加熱器件，以分組、間隔、交錯(cuò)的安裝布置形式，固定在模具 殼體上，通過導(dǎo)線束與自動(dòng)操縱控制裝置相連接；冷卻水循環(huán)套管，以環(huán)繞安裝布置形式，固定在安裝分隔套管的外壁上，通過進(jìn)、出水連接水管分別與冷卻水循環(huán)泵和蓄水箱相連接；溫度傳感器，固定在成形坯體型管的外壁上，通過導(dǎo)線束與自動(dòng)操縱控制裝置相連接；蓄水箱，單獨(dú)安裝布置在機(jī)床床身旁的合適位置上，冷卻水循環(huán)泵安裝固定在蓄水箱上，通過導(dǎo)線束與自動(dòng)操縱控制裝置相連接。應(yīng)用低溫壓制致密成形技術(shù)，對(duì)多元稀土合金粉末實(shí)施低溫等靜壓壓制致密成形作業(yè)時(shí)，通過電加熱器件將多元稀土合金粉末加熱到72~75°C，使多元稀土合金粉末能產(chǎn)生出一種激活能；有這種激活能，可以極大提高粉末顆粒之間的表面原子吸引力和機(jī)械嚙合力，使成形坯體的強(qiáng)度得到有效增加，也可以極大提高粉末顆粒的流動(dòng)性，使成形坯體的密度和均質(zhì)程度得到有效提高，從而能有效避免成形坯體內(nèi)產(chǎn)生出膨脹、縮松、裂紋、氣泡等組織結(jié)構(gòu)缺陷。應(yīng)用高溫磁疇極化取向技術(shù)，對(duì)成形還體實(shí)施靜態(tài)磁場(chǎng)高溫磁疇極化取向作業(yè)時(shí)，通過電加熱器件將成形還體加熱到高于居里溫度點(diǎn)的395~400°C后，穩(wěn)溫15min，以5°C / min的降溫速率，逐漸把成形坯體的加熱溫度調(diào)整到210~215°C后，穩(wěn)溫20min，再以3°C / min的降溫速率，逐漸把成形坯體的加熱溫度調(diào)整到100°C后，關(guān)閉強(qiáng)直流電場(chǎng)系統(tǒng)；這種溫度環(huán)境條件，可以使成形坯體內(nèi)磁疇易于接受強(qiáng)大靜態(tài)磁場(chǎng)的磁化作用，極大提高磁矩極化取向能力，有利于取得最佳極化取向效果。加熱冷卻系統(tǒng)，通過設(shè)計(jì)配置的自動(dòng)操縱控制裝置，采取調(diào)整控制電加熱器件的通電時(shí)間、啟動(dòng)數(shù)量，調(diào)整控制冷卻水在循環(huán)套管內(nèi)的流量、流速等工程技術(shù)手段，可以精確調(diào)整控制對(duì)多元稀土合金粉末或成形坯體的加熱溫度、穩(wěn)溫時(shí)間、升降溫速率等運(yùn)行技術(shù)參數(shù)，與同時(shí)實(shí)施作業(yè)的液壓系統(tǒng)、強(qiáng)直流電場(chǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行技術(shù)參數(shù)保持匹配同步。
[0022]液壓系統(tǒng)，是用于在對(duì)多元稀土合金粉末進(jìn)行低溫等靜壓壓制致密成形作業(yè)或?qū)Τ尚闻黧w進(jìn)行靜態(tài)磁場(chǎng)高溫磁疇極化取向作業(yè)時(shí)，提供雙向柔性等靜壓壓力及對(duì)施壓壓力運(yùn)行進(jìn)行有效調(diào)節(jié)控制的技術(shù)作業(yè)系統(tǒng)。由左油缸壓頭、左油缸、左油管組成左方向壓制致密作業(yè)單元，通過左油缸安裝支座安裝固定在機(jī)床床身上，通過左油管與液壓控制器相連接，通過左油缸壓頭與成形模具的左活動(dòng)壓板相連接；由右油缸壓頭、右油缸、右油管組成右方向壓制致密作業(yè)單元，通過右油缸安裝支座安裝固定在機(jī)床床身上，通過右油管與液壓控制器相連接，通過右油缸壓頭與成形模具的右活動(dòng)壓板相連接；液壓控制器，由液壓油箱、齒輪油泵、操縱閥、分配閥、溢流閥、安全閥、監(jiān)測(cè)控制儀表等液壓元器件組成，單獨(dú)安裝固定在機(jī)床床身旁的合適位置上，通過導(dǎo)線束與自動(dòng)操縱控制裝置相連接。將多元稀土合金粉末壓制致密成為成形坯體，要求使用的壓力必須能使所有粉末顆粒都產(chǎn)生脆性斷裂后，再重新結(jié)成新形體；如果使用的壓力存在施壓壓力不足、施壓壓力不均、施壓時(shí)間不夠、解壓速率過快等運(yùn)行技術(shù)缺陷，就會(huì)有部分粉末顆粒僅僅發(fā)生彈性變形，或剛剛出現(xiàn)塑性形變，還未產(chǎn)生脆性斷裂，此時(shí)解除壓力，這些僅僅出現(xiàn)彈性變形或塑性形變的粉末顆粒就有可能產(chǎn)生反彈或恢復(fù)原狀，新形體內(nèi)部就有可能因此產(chǎn)生膨脹、縮松、裂紋、氣泡等嚴(yán)重材質(zhì)質(zhì)量隱患。因此對(duì)多元稀土合金粉末實(shí)施壓制致密成形作業(yè)，必須提供足夠強(qiáng)大的施壓壓力和等靜壓施壓方式，并能對(duì)壓力大小、施壓運(yùn)行速度、穩(wěn)壓時(shí)間、解壓速率等運(yùn)行技術(shù)參數(shù)進(jìn)行有效調(diào)節(jié)控制。液壓系統(tǒng)，依靠設(shè)計(jì)配置的左、右兩個(gè)油缸，都以SOMpa的強(qiáng)大等同工作壓力和都以12mm/min的均勻穩(wěn)定施壓運(yùn)行速度，從左、右兩個(gè)方向推動(dòng)成形模具的左、右兩個(gè)活動(dòng)壓 板，可以完成對(duì)多元稀土合金粉末從左、右兩個(gè)方向同時(shí)施加柔性等靜壓壓力；成形坯體型管內(nèi)腔的圓形管壁，在此壓力作用下會(huì)產(chǎn)生相等的反作用力，從圓周方向同時(shí)向多元稀土合金粉末施壓，可以保證各向施壓壓力均衡等量；隨著這種壓力的不斷增加，所有多元稀土合金粉末顆粒都會(huì)陸續(xù)發(fā)生較大幅度的位移和形變，并陸續(xù)發(fā)生從彈性變形向塑性形變演化，最終完成脆性斷裂。在此過程中，多元稀土合金粉末顆粒之間的聯(lián)結(jié)力得到極大增加，密度得到大幅度提高，體積得到大幅度縮?。划?dāng)成形模具的左、右活動(dòng)壓板被推進(jìn)到設(shè)置的油缸行程限位位置時(shí)，左、右油缸停止移動(dòng)，但依然保持SOMPa的原有施壓壓力繼續(xù)施加在成形坯體上，并保持較長(zhǎng)的穩(wěn)壓時(shí)間；在解壓作業(yè)階段，采取不同降壓速率、不同穩(wěn)壓時(shí)間的分段逐次解壓技術(shù)措施，完成等靜壓壓制致密成形作業(yè)全過程。液壓系統(tǒng)，通過配置的自動(dòng)操縱控制裝置，對(duì)施壓壓力技術(shù)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行精確有效調(diào)節(jié)控制，與同時(shí)實(shí)施作業(yè)的加熱冷卻系統(tǒng)技術(shù)運(yùn)行參數(shù)保持匹配同步，能一次性把多元稀土合金粉末壓制致密為具有規(guī)定形狀尺寸、受壓全面均衡、密度分布均勻、組織強(qiáng)度較大的粉冶稀土超磁致伸縮棒材成形坯體。
[0023]強(qiáng)直流電場(chǎng)系統(tǒng)，是用于對(duì)成形坯體進(jìn)行靜態(tài)磁場(chǎng)高溫磁疇極化取向作業(yè)時(shí)，提供較高靜態(tài)電場(chǎng)強(qiáng)度及對(duì)高溫磁疇極化取向作業(yè)技術(shù)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行有效調(diào)節(jié)控制的技術(shù)作業(yè)系統(tǒng)。強(qiáng)直流電場(chǎng)系統(tǒng)，由交直流變壓器、電子穩(wěn)壓器、直流電壓自動(dòng)調(diào)控器、強(qiáng)直流線圈、計(jì)量監(jiān)控儀表等零部件組成。強(qiáng)直流線圈，設(shè)計(jì)成直接環(huán)繞成形坯體型管的結(jié)構(gòu)布置形式，安裝固定在成形坯體型管與安裝分隔套管之間的內(nèi)層空腔中，通過導(dǎo)線束與直流電壓自動(dòng)調(diào)控器相連接；交直流變壓器與電子穩(wěn)壓器聯(lián)結(jié)固定，單獨(dú)安裝布置在機(jī)床床身旁合適位置上，通過導(dǎo)線束分別與交流電電源、直流電壓自動(dòng)調(diào)控器相連接；直流電壓自動(dòng)調(diào)控器，安裝布置在自動(dòng)操縱控制裝置內(nèi)。強(qiáng)直流電場(chǎng)系統(tǒng)，采取在成形坯體型管外壁上直接安裝布置強(qiáng)直流線圈，通過配置的交直流變壓穩(wěn)壓供電調(diào)控裝置，提供穩(wěn)定高壓直流電流，產(chǎn)生出較高靜態(tài)電場(chǎng)強(qiáng)度，在成形坯體保持足夠強(qiáng)大等靜壓壓力、高于居里溫度點(diǎn)加熱溫度的環(huán)境條件下，完成對(duì)成形坯體進(jìn)行靜態(tài)磁場(chǎng)高溫磁疇極化取向技術(shù)作業(yè)。根據(jù)靜態(tài)磁場(chǎng)高溫磁疇極化取向工藝技術(shù)要求，在成形坯體最高加熱溫度達(dá)到高于居里溫度點(diǎn)的395~400°C時(shí)，使靜態(tài)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到6kv/cm，并穩(wěn)壓保壓作業(yè)15min ;與成形坯體降溫速率保持同步，在成形坯體加熱溫度逐漸調(diào)整降溫到210~215°C的同時(shí)，將靜態(tài)電場(chǎng)強(qiáng)度同步逐漸調(diào)整提升到8kv/cm，再穩(wěn)壓保壓作業(yè)20min ;在成形坯體冷卻降溫作業(yè)過程中，靜態(tài)電場(chǎng)強(qiáng)度始終穩(wěn)壓保壓在8kv/cm，直至成形坯體加熱溫度降到100°C時(shí)關(guān)閉電場(chǎng)。強(qiáng)直流電場(chǎng)系統(tǒng)，通過調(diào)整直流電電壓、通電時(shí)間等工程技術(shù)措施，可以精確調(diào)整控制高溫磁疇極化取向作業(yè)運(yùn)行技術(shù)參數(shù)，與同時(shí)實(shí)施作業(yè)的加熱冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)參數(shù)保持匹配同步，能強(qiáng)制成形坯體磁疇中的磁矩都能沿靜態(tài)磁場(chǎng)方向進(jìn)行有序取向排列，可以取得靜態(tài)磁場(chǎng)高溫磁疇極化取向作業(yè)的最佳效果。
[0024]自動(dòng)操縱控制裝置，設(shè)計(jì)成操縱控制柜形式，單獨(dú)安裝固定在機(jī)床床身旁的合適位置上；自動(dòng)操縱控制裝置具有工業(yè)控制單片機(jī)編程、信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)在線采集處理、數(shù)據(jù)計(jì)算存儲(chǔ)備份、鍵盤輸入、指令輸出、LED屏幕顯示等自動(dòng)控制功能；通過導(dǎo)線束，一方面與設(shè)置在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的傳感器、計(jì)量監(jiān)控儀表等信息采集傳遞器件相連接，一方面與各作業(yè)裝置的電機(jī)、泵、電動(dòng)蝶閥、電磁開關(guān)等驅(qū)動(dòng)部器件相連接。
[0025]研究設(shè)計(jì)的雙向 液壓成形極化機(jī)專用技術(shù)裝備，可以一次性獨(dú)立完成對(duì)多元稀土合金粉末進(jìn)行低溫等靜壓壓制致密成形和對(duì)成形坯體進(jìn)行靜態(tài)磁場(chǎng)高溫磁疇極化取向工藝加工作業(yè)全過程，能極大提高粉冶稀土磁致伸縮棒材制品的磁致伸縮應(yīng)變系數(shù)和材料材質(zhì)技術(shù)性能，可以簡(jiǎn)化工藝加工技術(shù)過程，減少專用設(shè)備配置數(shù)量，降低生產(chǎn)制造成本。
[0026]所述的連續(xù)逐次燒結(jié)定型作業(yè)單元，采用一種對(duì)成形壞體依次連續(xù)進(jìn)行低溫烘烤、中溫預(yù)燒結(jié)、中頻高溫?zé)Y(jié)、退火處理的創(chuàng)新燒結(jié)定型技術(shù)，是一種將成形坯體制成圓棒形粉冶稀土超磁致伸縮棒材制品的工藝加工過程。連續(xù)逐次燒結(jié)定型工藝作業(yè)技術(shù)，分別由低溫烘烤爐、中溫?zé)Y(jié)爐、中頻高溫?zé)Y(jié)爐等專用技術(shù)裝備完成。
[0027]研究設(shè)計(jì)的連續(xù)逐次燒結(jié)定型工藝作業(yè)技術(shù)，可以使成形坯體在依次進(jìn)行的低溫烘烤、中溫預(yù)燒結(jié)、中頻高溫?zé)Y(jié)、退火處理等工藝加工作業(yè)過程中產(chǎn)生出一種激活能。成形坯體內(nèi)有這種激活能，就能促使成形坯體中粉末顆粒聯(lián)結(jié)面上的原子間引力增加，聯(lián)結(jié)能力提高，可以使粉末顆粒之間發(fā)生吸引粘結(jié)反應(yīng)，化解消除大部分彈性內(nèi)應(yīng)力，揮發(fā)排除大部分氣體和水份；就能促使成形坯體中粉末顆粒的原子振幅極大提高，讓足夠多的原子進(jìn)入到原子引力作用范圍內(nèi)，通過蒸發(fā)、擴(kuò)散、流動(dòng)、凝聚等多種遷移形式形成晶粒界面，并逐步向粉末顆粒內(nèi)部移動(dòng)，使粉末顆粒間的距離縮短，孔隙度減小，組織密度增大，結(jié)構(gòu)體積收縮，使內(nèi)應(yīng)力得到徹底消除化解，氣體和水份得到全部排除揮發(fā)；就能將成形坯體加工制造成為具有組織結(jié)構(gòu)沒有缺陷、材質(zhì)密度致密均勻、機(jī)械物理性能穩(wěn)定、磁致伸縮效應(yīng)最佳等突出技術(shù)性能特性的粉冶稀土超磁致伸縮棒材制品。
[0028]低溫烘烤，是將具有室溫的成形坯體，放進(jìn)有氬氣氣體保護(hù)的低溫烘烤爐內(nèi)，使用較低溫度進(jìn)行烘烤工藝加工作業(yè)；運(yùn)行技術(shù)參數(shù)是:烘烤初始溫度為室溫，烘烤升溫速率為10°C /min，烘烤最高溫度為480°C ( ±5°C )，烘烤作業(yè)全部時(shí)間為IOOmin ( ± IOmin)，在低溫烘烤過程中保護(hù)氣體氬氣流量為> 0.8m3/h。當(dāng)?shù)蜏睾婵竟に嚰庸ぷ鳂I(yè)達(dá)到設(shè)計(jì)的全部烘烤作業(yè)時(shí)間后，采取斷電、斷氣、開啟爐門等措施，依靠成形坯體在爐內(nèi)自然冷卻方法進(jìn)行降溫；待爐內(nèi)溫度降到180°C時(shí)，立即將成形坯體轉(zhuǎn)移到中溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)進(jìn)行中溫預(yù)燒結(jié)工藝加工作業(yè)。
[0029]中溫預(yù)燒結(jié)，是將具有180°C余溫的成形坯體，放進(jìn)已經(jīng)預(yù)熱到同等溫度有氬氣氣體保護(hù)的中溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，使用足夠溫度進(jìn)行中溫預(yù)燒結(jié)工藝加工作業(yè)；運(yùn)行技術(shù)參數(shù)是:中溫預(yù)燒結(jié)起始溫度為180°C，預(yù)燒結(jié)升溫速率為15°C /min，預(yù)燒結(jié)最高溫度為980°C (±5°C )，預(yù)燒結(jié)作業(yè)全部時(shí)間為150min ( ±10min )，在中溫預(yù)燒結(jié)過程中保護(hù)氣體氬氣流量為> 1.5m3/h。當(dāng)中溫預(yù)燒結(jié)工藝加工作業(yè)達(dá)到設(shè)計(jì)的全部中溫預(yù)燒結(jié)作業(yè)時(shí)間后，采取斷電、斷氣、開啟爐門等措施，依靠成形坯體在爐內(nèi)自然冷卻方法進(jìn)行降溫；待爐內(nèi)溫度降到380°C時(shí)，立即將成形坯體轉(zhuǎn)移到中頻高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)進(jìn)行中頻高溫?zé)Y(jié)工藝加工作業(yè)。
[0030]中頻高溫?zé)Y(jié)，是將具有380°C余溫的成形坯體，放進(jìn)已經(jīng)預(yù)熱到同等溫度，有氬氣氣體保護(hù)的中頻高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，使用較高溫度進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的高溫?zé)Y(jié)工藝加工作業(yè)；運(yùn)行技術(shù)參數(shù)是:中頻高溫?zé)Y(jié)起始溫度為380°C ;中頻高溫?zé)Y(jié)升溫速率分成3個(gè)階段，第I階段:自380°C起，以17°C /min的升溫速率連續(xù)升溫lOmin，使?fàn)t溫達(dá)到550°C，穩(wěn)溫IOmin ?’第2階段:自550°C起，以10°C /min的升溫速率連續(xù)升溫30min，使?fàn)t溫達(dá)到850°C，穩(wěn)溫15min ?’第3階段:自850°C起，以15°C /min的升溫速率連續(xù)升溫25min，使?fàn)t溫達(dá)到中頻高溫?zé)Y(jié)的最高溫度控制值1225°C ( ±5°C );在此最高溫度控制值的溫控線上進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)溫?zé)Y(jié)，直到達(dá)到中頻高溫?zé)Y(jié)作業(yè)全部時(shí)間240min (±20min);在中頻高溫?zé)Y(jié)過程中保護(hù)氣體 氬氣流量> 2m3/h。當(dāng)中頻高溫?zé)Y(jié)工藝加工作業(yè)達(dá)到設(shè)計(jì)的全部中頻高溫?zé)Y(jié)作業(yè)時(shí)間后，采取斷電、斷氣、開啟爐門等措施，依靠成形坯體在爐內(nèi)自然冷卻方法進(jìn)行降溫；待爐內(nèi)溫度降到380°C時(shí)，立即重新關(guān)閉爐門，通氣、通電，開始對(duì)爐內(nèi)的成形坯體進(jìn)行退火處理工藝加工作業(yè)。
[0031]退火處理，是將具有380°C的中頻高溫?zé)Y(jié)成形坯體，在中頻高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，使用退火溫度進(jìn)行退火處理工藝加工作業(yè)；運(yùn)行技術(shù)參數(shù)是:自380 ( ±10°C)起，以15°C /min的升溫速率連續(xù)升溫到930°C ( ±5°C )后，停止升溫；在此溫度線上進(jìn)行穩(wěn)溫退火，直到達(dá)到退火處理工藝加工作業(yè)全部時(shí)間90min (±10 min)，在退火處理過程中保護(hù)氣體氬氣流量為>0.8m3/h;待達(dá)到退火處理作業(yè)全部時(shí)間后，采取斷電、斷氣、打開爐門等措施，依靠成形坯體在爐內(nèi)自然冷卻方法進(jìn)行降溫，至室溫后取出燒結(jié)定型制品。
[0032]所述的商品整理包裝作業(yè)單元，是一種對(duì)粉冶稀土超磁致伸縮棒材制品進(jìn)行商品化工藝技術(shù)加工過程。首先，通過設(shè)計(jì)配置的噴丸清理機(jī)，清除連續(xù)逐次燒結(jié)定型作業(yè)在制品表面留有的粘料、毛刺、燒皮等粘帶物；同時(shí)可以提聞制品表面硬度，避免運(yùn)輸、保管過程產(chǎn)生劃痕、壓跡等缺陷。其次，將經(jīng)過整潔清理后的制品送交質(zhì)量檢驗(yàn)部門，按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的項(xiàng)目、程序進(jìn)行產(chǎn)品出廠質(zhì)量檢驗(yàn)。最后，對(duì)經(jīng)過整潔清理和出廠質(zhì)量檢驗(yàn)的合格產(chǎn)品，按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行標(biāo)志、防腐、防碰撞、包裝等商品化處理后，入庫(kù)保管待銷。[0033]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)及達(dá)到的效果。
[0034](I)、充分利用我國(guó)稀土儲(chǔ)量巨大的資源優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮稀土元素特有的極強(qiáng)磁致伸縮效應(yīng)特性和彌散強(qiáng)化作用及包埋效應(yīng)，研究設(shè)計(jì)出在3種金屬材料單質(zhì)粉末中以較大比例直接摻入2種稀土材料單質(zhì)粉末的多元組料配比創(chuàng)新技術(shù)，可以有效改善組料材質(zhì)質(zhì)量，提高制品磁致伸縮應(yīng)變系數(shù)、抗拉強(qiáng)度等技術(shù)性能，較好地解決了現(xiàn)有材質(zhì)性能缺陷，拓展了制品應(yīng)用范圍。 [0035]( 2 )、充分利用功率超聲特有的高頻率、高強(qiáng)度、高能量產(chǎn)生出強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)和位移效應(yīng)，充分利用機(jī)械噴霧攪拌混合產(chǎn)生出極大的分散混合能力和高速撞擊、剪切動(dòng)態(tài)勢(shì)能，研究設(shè)計(jì)出超聲固相均質(zhì)混配創(chuàng)新技術(shù)，較好地解決了多元稀土合金粉末在固相混配中有效細(xì)化粉末顆粒粒度、強(qiáng)化分散均質(zhì)程度、破壞消解微細(xì)顆粒團(tuán)聚粘結(jié)能量等技術(shù)難題，簡(jiǎn)化了制備工藝過程，降低了生產(chǎn)制造成本，提高了生產(chǎn)效率。
[0036](3)、研究設(shè)計(jì)出將成形模具與加熱冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、強(qiáng)直流電場(chǎng)系統(tǒng)相結(jié)合的等靜壓壓制成形極化創(chuàng)新技術(shù)，能一次性將多元稀土合金粉末壓制致密成為具有一定形狀和密度的成形坯體，并使成形坯體同時(shí)接受靜態(tài)磁場(chǎng)高溫磁疇極化取向技術(shù)處理，強(qiáng)制成形坯體磁疇中的磁矩都能沿靜態(tài)磁場(chǎng)方向進(jìn)行有序取向排列，較好地解決了成形坯體內(nèi)極易存在的膨脹、縮松、裂紋等材質(zhì)隱患，可以極大提高磁致伸縮應(yīng)變系數(shù)和制品技術(shù)性能質(zhì)量。
[0037](4)、研究設(shè)計(jì)出對(duì)成形坯體依次連續(xù)進(jìn)行低溫烘烤、中溫預(yù)燒結(jié)、中頻高溫?zé)Y(jié)、退火處理的創(chuàng)新燒結(jié)定型技術(shù)，使成形坯體的體積得到充分收縮密實(shí)、組織強(qiáng)度得到有效提高、殘存內(nèi)應(yīng)力得到徹底化解消除、吸附的氣體和水份得到全部排除揮發(fā)、極化取向得到鞏固確定、磁致伸縮效應(yīng)和機(jī)械物理性能得到保持穩(wěn)定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]附圖1:粉冶稀土超磁致伸縮棒材制備技術(shù)路線示意圖。
[0039]附圖2:多元金屬粉末超聲固相均質(zhì)混配器結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0040]附圖3:雙向液壓成形極化機(jī)結(jié)構(gòu)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]制備技術(shù)及專用裝備結(jié)構(gòu)布置【具體實(shí)施方式】。
[0042]如附圖1所示，本發(fā)明研究設(shè)計(jì)的粉冶稀土超磁致伸縮棒材及其制備技術(shù)，選擇采用按批次生產(chǎn)制造粉冶稀土超磁致伸縮棒材制品的總重量計(jì)，鐵(Fe) 28~31份，鎳(Ni) 14~16份，鈷(Co)9~8份，鑭(La)27~25份，鈰(Ce)22~20份的組料結(jié)構(gòu)成份；各組料組份的單質(zhì)粉末粒度均需< 35Mm，各組料組份的單質(zhì)粉末純度均需> 99.99%，全部雜質(zhì)合計(jì)總量需< 0.006% ;通過設(shè)置多元組料配比、超聲固相均質(zhì)混配、等靜壓壓制成形極化、連續(xù)逐次燒結(jié)定型、商品整理包裝等5個(gè)相對(duì)獨(dú)立的工藝技術(shù)作業(yè)單元，加工制成一種圓棒形粉冶稀土超磁致伸縮棒材制品。
[0043]如附圖2所示，所述的超聲固相均質(zhì)混配工藝技術(shù)作業(yè)單元，由多元金屬粉末超聲固相均質(zhì)混配器獨(dú)立完成；多兀金屬粉末超聲固相均質(zhì)混配器，由混配罐、粉末噴霧加料器(7)、板式超聲波換能器(5)、真空抽氣泵(6)、氬氣注氣器(13)、攪拌分散器(4)、自動(dòng)控制裝置(1)等部件組成。混配罐，整體設(shè)計(jì)成全封閉錐型容器結(jié)構(gòu)，由混配罐罐體(12)、混配罐罐蓋(9)、安裝支架(15)組成，通過連接法蘭盤(10)實(shí)現(xiàn)快速開啟或封閉作業(yè)。在混配罐罐蓋(9)上，安裝固定有粉末噴霧加料器(7)、攪拌分散器(4)、安全排氣閥(8)等部件；在混配罐罐體(12)上，安裝固定有真空抽氣泵(6)，總接線盒(3)、氬氣注氣器(13)、出料口
(14)和板式超聲波換能器(5)等部件；自動(dòng)控制裝置(1)安裝在混配罐外適當(dāng)位置上。
[0044]粉末噴霧加料器(7)，由金屬粉末儲(chǔ)存罐、粉末高壓噴霧泵、粉末分散頭等零部件組成，設(shè)計(jì)配置6臺(tái)，以同心圓60°等分角位置安裝固定在混配罐罐蓋(9)上；按交替分布原則分別裝入等量均分成2份的鐵金屬粉末和4種其他組料組份的單質(zhì)金屬粉末。
[0045]板式超聲波換能器(5)，設(shè)計(jì)配置3組，以120°等分角位置安裝固定在混配罐罐體(12)的外壁上，通過總接線盒(3)與設(shè)置在自動(dòng)控制裝置(1)內(nèi)的他激式超聲波發(fā)生器相連接。板式超聲波換能器(5)，可以把他激式超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲電能，轉(zhuǎn)換成具有42KHz頻率和4.2ff/cm2聲強(qiáng)的功率超聲波，同時(shí)從3個(gè)方向穿透混配罐罐壁，向混配罐內(nèi)的粉霧狀金屬粉末輻射傳導(dǎo)，引發(fā)粉末微粒進(jìn)入高頻振動(dòng)狀態(tài)，產(chǎn)生并傳遞巨大能量，促使粉末微粒反復(fù)不斷向波腹或波節(jié)進(jìn)行位移運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生出位移效應(yīng)；使所有金屬粉末微粒發(fā)生強(qiáng)烈的移動(dòng)、碰撞、破裂等結(jié)構(gòu)性變化，產(chǎn)生出有效細(xì)化、分散、均質(zhì)作用。
[0046]攪拌分散器(4)，由變頻電機(jī)、攪拌軸、齒爪型攪拌分散盤等零部件組成，安裝固定在混配罐罐蓋(9)的中心位置上。齒爪型攪拌分散盤，安裝固定在攪拌軸上，呈2組上、下雙層結(jié)構(gòu)布置形式；每組各有2只呈反向安裝的碟型分散切割盤(11)，在每只碟型分散切割盤(11)的周邊和盤面上，都安裝固定有2排分散切割齒爪。攪拌分散器在進(jìn)行攪拌分散混配作業(yè)時(shí)，由于高速旋轉(zhuǎn)和特殊碟型結(jié)構(gòu)形式的共同作用，在4只碟型分散切割盤(11)的盤面上，都會(huì)產(chǎn)生出一股極強(qiáng)的軸向吸引力；混配罐內(nèi)粉霧狀金屬粉末，會(huì)分別被碟型分散切割盤(11)的盤面從軸向相對(duì)方向快速吸入，在后續(xù)補(bǔ)充擠壓能量的連續(xù)作用下，粉霧狀金屬粉末會(huì)分別從碟型分散切割盤(11)的盤背中間快速向四周流出，碰撞到混配罐罐壁后分別向上、下兩個(gè)方向流動(dòng)；由于混配罐罐體(12)的結(jié)構(gòu)形狀和4只碟型分散切割盤(11)的結(jié)構(gòu)布置形式共同作用，混配罐內(nèi)的所有粉霧狀金屬粉末，會(huì)分別被4只碟型分散切割盤(11)吸入、流出，形成4條循環(huán)流動(dòng)路線；混配罐內(nèi)所有粉霧狀金屬粉末，會(huì)在不同的循環(huán)流動(dòng)路線中快速翻滾流動(dòng)，得到充分有效的分散、攪拌、均質(zhì)、混配作業(yè)處理。
[0047]如附圖3所示，所述等靜壓壓制成形極化工藝技術(shù)作業(yè)單元，由雙向液壓成形極化機(jī)完成；雙向液壓成形極化機(jī)，由機(jī)床床身(16)、成形模具、加熱冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、強(qiáng)直流電場(chǎng)系統(tǒng)、自動(dòng)操縱控制裝置(37)等部件組成。成形模具，由成形坯體型管(32)、稀土合金粉末填料室(26)、左右活動(dòng)壓板(30、22)、左右封閉蓋板(33、23)、安裝分隔套管(28)、模具殼體(25)、安裝固定基座(19)、油缸行程限位裝置等零部件組成；通過安裝固定基座
(19),安裝固定在機(jī)床床身(16)上。在安裝分隔套管(28)與模具殼體(25)之間形成的外層空腔里，安裝布置有電加熱器件(24)、冷卻水循環(huán)套管(27)，在安裝分隔套管(28)與成形坯體型管(32)之間形成的內(nèi)層空腔里，安裝布置有強(qiáng)直流線圈(29)。
[0048]加熱冷卻系統(tǒng)，由電加熱器件(24)、冷卻水循環(huán)套管(27)、冷卻水循環(huán)泵、蓄水箱、溫度傳感器、計(jì)量監(jiān)測(cè)儀表等零部件組成。電加熱器件(24)，以分組、間隔、交錯(cuò)的安裝布置形式，固定在模具殼體(25)上，通過導(dǎo)線束與自動(dòng)操縱控制裝置(37)相連接；冷卻水循環(huán)套管(27)，以環(huán)繞安裝布置形式，固定在安裝分隔套管(28)的外壁上，通過進(jìn)、出水連接管分別與冷卻水循環(huán)泵和蓄水箱相連接；溫度傳感器，安裝固定在成形坯體型管(32)的外壁上，通過導(dǎo)線束與自動(dòng)操縱控制裝置(37)相連接。蓄水箱，單獨(dú)安裝布置在機(jī)床床身
(16)旁的合適位置上，冷卻水循環(huán)泵安裝固定在蓄水箱上，通過導(dǎo)線束與自動(dòng)操縱控制裝置(37 )相連接。在對(duì)多元稀土合金粉末實(shí)施低溫等靜壓壓制致密成形作業(yè)時(shí)，通過電加熱器件(24)將裝填在稀土合金粉末填料室(26)中的多元稀土合金粉末加熱到72~75V，使多兀稀土合金粉末產(chǎn)生出一種激活能；在對(duì)成形還體實(shí)施靜態(tài)磁場(chǎng)高溫磁疇極化取向作業(yè)時(shí)，通過調(diào)整控制電加熱器件(24)的通電時(shí)間、啟動(dòng)數(shù)量和調(diào)整控制冷卻水在循環(huán)套管(27)內(nèi)的流量、流速等工程技術(shù)手段，精確調(diào)整控制對(duì)成形坯體的加熱溫度、穩(wěn)溫時(shí)間、升降溫速率等運(yùn)行技術(shù)參數(shù)，與實(shí)施作業(yè)強(qiáng)直流電場(chǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行技術(shù)參數(shù)保持匹配同步。
[0049]液壓系統(tǒng)，由左油缸壓頭(31)、左油缸(34)、左油管(36)組成左方向壓制致密作業(yè)單元，通過左油缸安裝支座(35)安裝固定在機(jī)床床身(16)上，通過左油管(36)與液壓控制器相連接，通過左油缸壓頭(31)與成形模具的左活動(dòng)壓板(30)相連接；由右油缸壓頭
(21)、右油缸(20)、右油管(18)組成右方向壓制致密作業(yè)單元，通過右油缸安裝支座(17)安裝固定在機(jī)床床(16)身上，通過右油管(18)與液壓控制器相連接，通過右油缸壓頭(21)與成形模具的右活動(dòng)壓板(22)相連接。液壓控制器，由液壓油箱、齒輪油泵、操縱閥、分配閥、溢流閥、安全閥、監(jiān)測(cè)控制儀表等液壓元器件組成，單獨(dú)安裝固定在機(jī)床床身(16)旁的合適位置上，通過導(dǎo)線束與自動(dòng)操縱控制裝置(37)相連接。在對(duì)多元稀土合金粉末實(shí)施低溫等靜壓壓制致密成形工藝技術(shù)作業(yè)過程中，依靠設(shè)計(jì)配置的左、右兩個(gè)油缸(34、20)，都以SOMpa的強(qiáng)大等同工作壓力和都以12mm/min的均勻穩(wěn)定施壓運(yùn)行速度，從左、右兩個(gè)方向推動(dòng)成形模具的左、右兩個(gè)活動(dòng)壓板(30、22)，對(duì)裝填在稀土合金粉末填料室(26)內(nèi)的多元稀土合金粉末，從左、右兩個(gè)方向同時(shí)施加柔性等靜壓壓力；成形坯體型管(32)內(nèi)腔的圓形管壁，在此壓力作用下會(huì)產(chǎn)生出相等的反作用力，從圓周方向同時(shí)向多元稀土合金粉末施壓，使各方向施壓壓力均衡等量；當(dāng)成形模具的左、右活動(dòng)壓板(30、22)被推進(jìn)到設(shè)置的油缸行程限位位置時(shí)，左、右油缸(34、20)停止移動(dòng)，但依然會(huì)保持SOMPa的原有施壓壓力繼續(xù)施加在成形坯體上，并保持較長(zhǎng)的穩(wěn)壓時(shí)間。在解壓作業(yè)階段，設(shè)計(jì)采取不同降壓速率、不同穩(wěn)壓時(shí)間的分段逐次解壓技術(shù)措施，完成等靜壓壓制致密成形作業(yè)全過程。
[0050]強(qiáng)直流電場(chǎng)系統(tǒng)，由交直流變壓器、電子穩(wěn)壓器、直流電壓自動(dòng)調(diào)控器、強(qiáng)直流線圈(29)、計(jì)量監(jiān)控儀表等零部件組成。強(qiáng)直流線圈(29)，設(shè)計(jì)成直接環(huán)繞成形坯體型管
(32)的結(jié)構(gòu)布置形式，安裝固定在成形坯體型管(32)與安裝分隔套管(28)之間的內(nèi)層空腔中，通過導(dǎo)線束與直流電壓自動(dòng)調(diào)控器相連接；交直流變壓器與電子穩(wěn)壓器聯(lián)結(jié)固定，單獨(dú)安裝布置在機(jī)床床身(16)旁合適位置上，通過導(dǎo)線束分別與交流電電源、直流電壓自動(dòng)調(diào)控器相連接；直流電壓自動(dòng)調(diào)控器，安裝布置在自動(dòng)操縱控制裝置(37)內(nèi)。在對(duì)成形坯體實(shí)施靜態(tài)磁場(chǎng)高溫磁疇極化取向工藝技術(shù)作業(yè)時(shí)，通過調(diào)整直流電電壓、通電時(shí)間等工程技術(shù)措施，可以精確調(diào)整控制靜態(tài)電場(chǎng)強(qiáng)度、保壓穩(wěn)壓作業(yè)時(shí)間等作業(yè)運(yùn)行技術(shù)參數(shù)，與實(shí)施作業(yè)的加熱冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)形成的加熱溫度、加熱穩(wěn)溫時(shí)間、升降溫速率、施壓壓力、穩(wěn)壓時(shí)間等環(huán)境條件因素保持匹配同步，強(qiáng)制成形坯體磁疇中的磁矩都能沿靜態(tài)磁場(chǎng)方向進(jìn)行有序取向排列。
[0051]如附圖1所示，所述的連續(xù)逐次燒結(jié)定型工藝技術(shù)作業(yè)單元，采取對(duì)成形坯體依次連續(xù)進(jìn)行低溫烘烤、中溫預(yù)燒結(jié)、中頻高溫?zé)Y(jié)、退火處理的燒結(jié)定型工藝加工作業(yè)，由設(shè)計(jì)配置有氬氣氣體保護(hù)的低溫烘烤爐、中溫?zé)Y(jié)爐、中頻高溫?zé)Y(jié)爐等專用技術(shù)裝備完成。
[0052]低溫烘烤，是將具有室溫的成形坯體，放進(jìn)有氬氣氣體保護(hù)的低溫烘烤爐內(nèi)，使用較低溫度進(jìn)行烘烤工藝加工作業(yè)過程；運(yùn)行技術(shù)參數(shù)是:低溫烘烤初始溫度為室溫，烘烤升溫速率為10°c /min，烘烤最高溫度為480°C ( ±5°C )，烘烤作業(yè)全部時(shí)間為IOOmin (±10min )，在低溫烘烤過程中保護(hù)氣體氬氣流量為>0.8m3/h。當(dāng)?shù)蜏睾婵竟に嚰庸ぷ鳂I(yè)達(dá)到設(shè)計(jì)的全部烘烤作業(yè)時(shí)間后，采取斷電、斷氣、開啟爐門等措施，依靠成形坯體在爐內(nèi)自然冷卻方法進(jìn)行降溫；待爐內(nèi)溫度降到180°C時(shí)，立即將成形坯體轉(zhuǎn)移到中溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)進(jìn)行中溫預(yù)燒結(jié)工藝加工作業(yè)。
[0053]中溫預(yù)燒結(jié)，是將具有180°C余溫的成形坯體，放進(jìn)已經(jīng)預(yù)熱到同等溫度有氬氣氣體保護(hù)的中溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，使用足夠溫度進(jìn)行中溫預(yù)燒結(jié)工藝加工作業(yè)過程；運(yùn)行技術(shù)參數(shù)是:中溫預(yù)燒結(jié)起始溫度為180°C，預(yù)燒結(jié)升溫速率為15°C /min，預(yù)燒結(jié)最高溫度為980°C(±5°C )，預(yù)燒結(jié)作業(yè)全部時(shí)間為150min ( ± IOmin )，在中溫預(yù)燒結(jié)過程中保護(hù)氣體
氬氣流量為> 1.5m3/h。當(dāng)中溫預(yù)燒結(jié)工藝加工作業(yè)達(dá)到設(shè)計(jì)的全部中溫預(yù)燒結(jié)作業(yè)時(shí)間后，采取斷電、斷氣、開啟爐門等措施，依靠成形坯體在爐內(nèi)自然冷卻方法進(jìn)行降溫；待爐內(nèi)溫度降到380°C時(shí)，立即將成形坯體轉(zhuǎn)移到中頻高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)進(jìn)行中頻高溫?zé)Y(jié)工藝加工作業(yè)。
[0054]中頻高溫?zé)Y(jié)，是將具有380°C余溫的成形坯體，放進(jìn)已經(jīng)預(yù)熱到同等溫度、有氬氣氣體保護(hù)的中頻高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，使用較高溫度進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的高溫?zé)Y(jié)工藝加工作業(yè)過程；運(yùn)行技術(shù)參數(shù)是:中頻高溫?zé)Y(jié)起始溫度為380°C ;中頻高溫?zé)Y(jié)升溫速率分成3個(gè)階段，第I階段:自380°C起 ，以17°C /min的升溫速率連續(xù)升溫lOmin，使?fàn)t溫達(dá)到550°C，穩(wěn)溫IOmin ?’第2階段:自550°C起，以10°C /min的升溫速率連續(xù)升溫30min，使?fàn)t溫達(dá)到850°C，穩(wěn)溫15min ?’第3階段:自850°C起，以15°C /min的升溫速率連續(xù)升溫25min，使?fàn)t溫達(dá)到中頻高溫?zé)Y(jié)的最高溫度控制值1225°C ( ±5°C );在此最高溫度控制值的溫控線上，進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)溫?zé)Y(jié)，直到達(dá)到中頻高溫?zé)Y(jié)作業(yè)全部時(shí)間240min (±20min);在中頻高溫?zé)Y(jié)過程中保護(hù)氣體氬氣流量> 2m3/h。當(dāng)中頻高溫?zé)Y(jié)工藝加工作業(yè)達(dá)到設(shè)計(jì)的全部中頻高溫?zé)Y(jié)作業(yè)時(shí)間后，采取斷電、斷氣、開啟爐門等措施，依靠成形坯體在爐內(nèi)自然冷卻方法進(jìn)行降溫；待爐內(nèi)溫度降到380°C時(shí)，立即重新關(guān)閉爐門，通氣、通電，開始對(duì)爐內(nèi)的成形坯體進(jìn)行退火處理工藝加工作業(yè)。
[0055]退火處理，是將具有380°C的中頻高溫?zé)Y(jié)成形坯體，在中頻高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，使用退火溫度進(jìn)行退火處理工藝加工作業(yè)過程；運(yùn)行技術(shù)參數(shù)是:退火處理起始溫度為380(±10°C)，以15°C /min的升溫速率連續(xù)升溫到930°C ( ±5°C )后，停止升溫；在此溫度線上進(jìn)行穩(wěn)溫退火，直到完成退火處理工藝加工作業(yè)全部時(shí)間90min (±10 min),在退火過程中保護(hù)氣體氬氣流量> 0.8m3/h。待退火工藝加工作業(yè)達(dá)到設(shè)計(jì)的退火處理作業(yè)全部時(shí)間后，再采取斷電、斷氣、打開爐門等措施，依靠成形坯體在爐內(nèi)自然冷卻方法進(jìn)行降溫；直至降到室溫后，取出燒結(jié)定型的粉冶稀土超磁致伸縮棒材制品。
[0056]如附圖1所示，所述的商品整理包裝工藝技術(shù)作業(yè)單元，是對(duì)粉冶稀土超磁致伸縮棒材制品進(jìn)行整潔清理、標(biāo)志、防腐、防碰撞、包裝等商品化工藝加工過程。
[0057]工藝技術(shù)作業(yè)【具體實(shí)施方式】。[0058]本發(fā)明研究設(shè)計(jì)的粉冶稀土超磁致伸縮棒材及其制備技術(shù)，通過設(shè)置多元組料配t匕、超聲固相均質(zhì)混配、等靜壓壓制成形極化、連續(xù)逐次燒結(jié)定型、商品整理包裝等5個(gè)相對(duì)獨(dú)立的工藝技術(shù)作業(yè)單元，加工制成一種圓棒形粉冶稀土超磁致伸縮棒材制品。各工藝技術(shù)作業(yè)單元的【具體實(shí)施方式】是:
多元組料配比作業(yè)單元。
[0059]—根據(jù)生產(chǎn)制造粉冶稀土超磁致伸縮棒材制品生產(chǎn)工藝文件對(duì)多元組料配比的技術(shù)要求，根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃安排，按比例準(zhǔn)備充足的符合粒度、純度、等級(jí)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的各組料組份單質(zhì)粉 末備用。
[0060]超聲固相均質(zhì)混配作業(yè)單元。
[0061]——根據(jù)多元組料配比技術(shù)要求，以批次生產(chǎn)制造粉冶稀土超磁致伸縮棒材制品的總重量為基數(shù)，充分考慮制備過程中的燒損、消耗等因素，按配置的多元金屬粉末超聲固相均質(zhì)混配器有效容積< 58%的裝填率，精確計(jì)算出各組料組份單質(zhì)粉末在本批次生產(chǎn)制造中投料的具體重量。
[0062]——根據(jù)計(jì)算結(jié)果，通過配置的電子自動(dòng)稱重器，對(duì)各組料組份單質(zhì)粉末分別進(jìn)行稱重計(jì)量，具體重量計(jì)量均精確到克；將鐵金屬粉末等量均分成2份，與其他4種金屬粉末按交替分布原則，分別裝入設(shè)置在多元金屬粉末超聲固相均質(zhì)混配器上的6臺(tái)粉末噴霧加料器(X)中。
[0063]—啟動(dòng)多元金屬粉末超聲固相均質(zhì)混配器上的真空抽氣泵出)，抽出混配罐內(nèi)的空氣；待罐內(nèi)真空度達(dá)到12 X KT3Pa時(shí)，關(guān)閉真空抽氣泵(6)。
[0064]——隨即啟動(dòng)氬氣注氣器(13)，向混配罐內(nèi)注入隋性保護(hù)氣體氬氣；待罐內(nèi)氬氣注氣量達(dá)到0.12m3/ m3時(shí)，關(guān)閉氬氣注氣器(13)。
[0065]—隨即同時(shí)啟動(dòng)6臺(tái)粉末噴霧加料器(7)，把5種單質(zhì)粉末按混配比例同時(shí)以粉霧狀態(tài)均勻連續(xù)噴射進(jìn)混配罐內(nèi)；全部噴料時(shí)間控制在40~50min內(nèi)完成,完成作業(yè)后關(guān)閉粉末噴霧加料器(7)。
[0066]——在啟動(dòng)粉末噴霧加料器(7)的同時(shí)啟動(dòng)攪拌分散器(4);使其以1200r/min的轉(zhuǎn)速高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)噴射進(jìn)混配罐內(nèi)的粉霧狀粉末連續(xù)快速翻滾流動(dòng)，同時(shí)接受碟型分散切割盤(11)齒爪的撞擊切割和分散攪拌混配作業(yè)。
[0067]—在關(guān)閉粉末噴霧加料器(7)10~12min后，將攪拌分散器(4)的轉(zhuǎn)速調(diào)整為800r/min ;與此同時(shí)啟動(dòng)超聲波發(fā)生器，把超聲電能耦合到3組板式超聲波換能器(5)上，發(fā)出具有42KHZ頻率和4.2w/cm2聲強(qiáng)的功率超聲波，同時(shí)從3個(gè)方向向混配罐內(nèi)的粉霧狀粉末輻射傳導(dǎo)，引發(fā)粉末顆粒進(jìn)入高頻振動(dòng)狀態(tài)，使粉末顆粒產(chǎn)生位移、碰撞、破裂等結(jié)構(gòu)性變化；超聲輻射時(shí)間達(dá)到25~28min后,關(guān)閉超聲波發(fā)生器。
[0068]-超聲福射停止后，攪拌分散器(7)繼續(xù)以800r/min的轉(zhuǎn)速連續(xù)運(yùn)行30min后
關(guān)閉攪拌分散器(7)，停止作業(yè)。待停止作業(yè)15min后，打開出料口(14)，取出制成的多元稀土合金粉末；裝入盛料筒密封，暫存待用。
[0069]等靜壓壓制成形極化作業(yè)單元。
[0070]——根據(jù)生產(chǎn)制造粉冶稀土超磁致伸縮棒材制品的密度、凈重、形狀、尺寸等具體技術(shù)條件，充分考慮多元稀土合金粉末在壓制成形和燒結(jié)定型過程中的消耗、燒損、成形孔隙度、燒結(jié)收縮率等因素，精確計(jì)算出本次進(jìn)行等靜壓壓制成形極化作業(yè)應(yīng)填裝的多元稀土合金粉末具體重量。
[0071]——根據(jù)計(jì)算結(jié)果，通過設(shè)計(jì)配置的電子自動(dòng)稱重器，對(duì)多元稀土合金粉末進(jìn)行稱重計(jì)量；然后裝入配置的雙向液壓成形極化機(jī)上成形模具中的稀土合金粉末填料室
(26)內(nèi)；裝填完畢后，封閉成形模具。
[0072]——啟動(dòng)雙向液壓成形極化機(jī)上加熱冷卻系統(tǒng)中的電加熱器件(24)，將已裝入成形模具中的多元稀土合金粉末加熱到72~75°C，并將此溫度穩(wěn)定保持至壓制致密為成形坯體。
[0073]—隨后啟動(dòng)雙向液壓成形極化機(jī)的液壓系統(tǒng)，使左、右兩個(gè)油缸(34、20)都能以12mm/min的穩(wěn)定均勻工作速度和80MPa的工作壓力，從左、右兩個(gè)方向以等同的壓力和速度，均勻穩(wěn)定地推動(dòng)成形模具的左、右活動(dòng)壓板(30、22)，對(duì)多元稀土合金粉末施加雙向柔性等靜壓壓力；形成稀土合金粉末填料室(26)的成形坯體型管(32)內(nèi)腔圓形管壁，在此壓力作用下產(chǎn)生出相等的反作用力，同時(shí)在圓周方向向多元稀土合金粉末施壓，使多元稀土合金粉末接受來自各個(gè)方向的壓制致密成形壓力全面均衡。
[0074]——成形模具的左、右活動(dòng)壓板(30、22)被推進(jìn)到設(shè)計(jì)的油缸行程限位位置后，停止移動(dòng)；但左、右油缸(34、20)依然保持80MPa原有的工作壓力，繼續(xù)施加在多元稀土合金粉末上。此時(shí)，裝填在稀土合金粉末填料室(26)內(nèi)的多元稀土合金粉末都有了較大幅度的位移和形變，所有粉末顆粒都逐步完成從彈性變形向塑性形變演變，最終實(shí)現(xiàn)脆性斷裂；在此過程中，粉末顆粒之間的聯(lián)結(jié)能力逐步增強(qiáng)，體積逐步縮小，形成具有一定規(guī)格尺寸、一定密度、一定強(qiáng)度的成形還體。
[0075]——雙向液壓成 形極化機(jī)在此壓力下保持穩(wěn)壓40min后，調(diào)整加熱冷卻系統(tǒng)的加熱溫度，將稀土合金粉末填料室(26)內(nèi)的成形坯體加熱到高于居里溫度點(diǎn)的395~400°C后，隨即啟動(dòng)強(qiáng)直流電場(chǎng)系統(tǒng)，開始對(duì)成形坯體進(jìn)行靜態(tài)磁場(chǎng)高溫磁疇極化取向工藝技術(shù)作業(yè):
首先，通過強(qiáng)直電場(chǎng)系統(tǒng)，將靜態(tài)電場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)整到6kV/Cm(±10V/Cm)，開始對(duì)成形坯體進(jìn)行極化取向作業(yè)，在此電場(chǎng)強(qiáng)度條件下，作業(yè)時(shí)間保持15min (±2min)。然后，通過加熱冷卻系統(tǒng)，將對(duì)成形坯體的加熱溫度以5°C /min的降溫速率，逐漸調(diào)整到210~215°C ;與調(diào)整加熱溫度同步，通過強(qiáng)直流電場(chǎng)系統(tǒng)，將靜態(tài)電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸調(diào)整到8kV/Cm(±15V/Cm);在加熱溫度和電場(chǎng)強(qiáng)度都調(diào)整到位后，在此加熱溫度和電場(chǎng)強(qiáng)度環(huán)境條件下，對(duì)成形坯體進(jìn)行極化取向的作業(yè)時(shí)間，保持20min (±2min)。最后，通過加熱冷卻系統(tǒng)，將對(duì)成形坯體的加熱溫度以3°C /min的降溫速率，進(jìn)行降溫冷卻；在此過程中，電場(chǎng)強(qiáng)度始終保持穩(wěn)定在8kv/cm(± 15v/cm);當(dāng)成形還體降溫冷卻到100°C時(shí),關(guān)閉強(qiáng)直流電場(chǎng)系統(tǒng),撤出外加磁場(chǎng)。此后，對(duì)成形壞體的降溫速率扔保持在3°C / min,直至降到室溫。
[0076]—成形坯體降溫冷卻到室溫后，通過液壓系統(tǒng)開始進(jìn)行分段逐次解壓出料作業(yè):
第一次，以0.5MPa/min的降壓速率，從80MPa減壓至60MPa ;在此壓力下穩(wěn)壓20min。第二次，以0.8MPa/min的降壓速率，從60MPa減壓至20MPa ;在此壓力下穩(wěn)壓15min。第三次，以IMPa/min的降壓速率，從20MPa直接減至解除全部壓力。
[0077]—在解除全部壓力IOmin后，開啟成形模具，取出完成等靜壓壓制成形極化作業(yè)的粉冶稀土超磁致伸縮棒材成形坯體；臨時(shí)包裝處理后，暫存待用。[0078]連續(xù)逐次燒結(jié)定型作業(yè)單元。
[0079]——將粉冶稀土超磁致伸縮棒材成形坯體，放進(jìn)具有氬氣氣氛保護(hù)的低溫烘烤爐中，使用較低溫度對(duì)成形坯體進(jìn)行低溫烘烤作業(yè)。低溫烘烤的初始溫度為室溫，升溫速率保持在10°C/min，最高烘烤溫度控制在480°C (±5°C );全部烘烤時(shí)間控制在100min(±10min)，烘烤過程中保護(hù)氣體氬氣流量保持在> 0.8m3/h。當(dāng)?shù)蜏睾婵具_(dá)到全部烘烤時(shí)間后，采取斷電、斷氣、打開爐門措施，靠成形坯體在爐內(nèi)自然冷卻方法進(jìn)行降溫；待爐內(nèi)溫度降至180°C時(shí)，立即將成形坯體轉(zhuǎn)移到中溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行中溫預(yù)燒結(jié)作業(yè)。[0080]——將具有180°C余溫的成形坯體，放進(jìn)預(yù)熱到同等溫度具有氬氣氣氛保護(hù)的中溫?zé)Y(jié)爐中，使用足夠溫度進(jìn)行中溫預(yù)燒結(jié)作業(yè)。中溫預(yù)燒結(jié)升溫速率保持在15°C /min,最高中溫預(yù)燒結(jié)溫度控制在980°C (±5°C )，全部中溫預(yù)燒結(jié)時(shí)間控制在150min(±10min)，中溫預(yù)燒結(jié)過程中保護(hù)氣體氬氣流量保持在> 1.5m3/h。當(dāng)中溫預(yù)燒結(jié)達(dá)到全部預(yù)燒結(jié)時(shí)間后，采取斷電、斷氣、打開爐門措施，靠成形坯體在爐內(nèi)自然冷卻方法進(jìn)行降溫；待爐內(nèi)溫度降至380°C時(shí)，立即將中溫預(yù)燒結(jié)成形坯體轉(zhuǎn)移到中頻高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)進(jìn)行中頻高溫?zé)Y(jié)作業(yè)。
[0081]—將具有380°C余溫的成形坯體，放進(jìn)已經(jīng)預(yù)熱到同等溫度具有氬氣氣氛保護(hù)的中頻高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)，使用較高溫度進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的中頻高溫?zé)Y(jié)作業(yè)。中頻高溫?zé)Y(jié)作業(yè)的升溫速率分成3個(gè)階段--第I階段，自380°C起，以17°C /min的升溫速率連續(xù)升溫lOmin，使?fàn)t溫達(dá)到550°C，穩(wěn)溫10 min ;第2階段，自550°C起，以10°C / min的升溫速率連續(xù)升溫30 min，使?fàn)t溫達(dá)到850°C，穩(wěn)溫15 min ;第3階段，自850°C起，以15°C / min的升溫速率連續(xù)升溫25 min，使?fàn)t溫達(dá)到中頻高溫?zé)Y(jié)作業(yè)的最高溫度控制值1225°C (±5°C)，在此最高溫度控制值溫控線上，進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)溫?zé)Y(jié)，使中頻高溫?zé)Y(jié)作業(yè)的全部燒結(jié)時(shí)間達(dá)到240min(±20 min);中頻高溫?zé)Y(jié)過程中保護(hù)氣體IS氣流量保持在> 2m3/h。當(dāng)中頻高溫?zé)Y(jié)作業(yè)達(dá)到全部中頻高溫?zé)Y(jié)時(shí)間后，采取斷電、斷氣、開啟爐門措施，靠成形坯體在爐內(nèi)自然冷卻方法進(jìn)行降溫。
[0082]——待爐內(nèi)溫度降至380°C (±10°C)時(shí)，重新關(guān)閉爐門，通電、通氣，開始對(duì)成形坯體進(jìn)行退火處理作業(yè)。首先，自380°C起，以15°C/ min的升溫速率連續(xù)升溫到9300C (±5°C)后停止升溫；在此溫控線上進(jìn)行穩(wěn)溫退火90 min (±10 min);在退火處理過程中保護(hù)氣體氬氣流量保持在> 0.8m3/h。待爐內(nèi)退火溫控時(shí)間達(dá)到規(guī)定穩(wěn)溫退火時(shí)間后，采取斷電、斷氣、打開爐門措施，靠成形坯體在爐內(nèi)自然冷卻方法進(jìn)行降溫。
[0083]——待爐內(nèi)溫度降至常溫后，取出燒結(jié)定型的粉冶稀土超磁致伸縮棒材制品。
[0084]商品整理包裝作業(yè)單元。
[0085]——通過設(shè)計(jì)配置的噴丸清理機(jī)，清除粉冶稀土超磁致伸縮棒材制品表面的粘料、毛刺、燒皮等粘帶物；同時(shí)提高產(chǎn)品表面硬度，避免運(yùn)輸、保管過程產(chǎn)生劃痕、壓跡等缺陷。
[0086]—將經(jīng)過整潔清理后的制品送交質(zhì)量檢驗(yàn)部門，按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的項(xiàng)目、程序進(jìn)行制品出廠質(zhì)量檢驗(yàn)。
[0087]—對(duì)經(jīng)過整潔清理和出廠質(zhì)量檢驗(yàn)的合格產(chǎn)品，按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行標(biāo)志、防腐、防碰撞、包裝等商品化處理后，入庫(kù)保管待銷。
【權(quán)利要求】
1.一種粉冶稀土超磁致伸縮棒材及其制備技術(shù),其特征在于:該粉冶稀土超磁致伸縮棒材及其制備技術(shù)，采用的組料結(jié)構(gòu)成份，是按批次生產(chǎn)制造粉冶稀土超磁致伸縮棒材制品的總重量計(jì)，鐵(Fe) 28~31份，鎳(Ni) 14~16份，鈷(Co) 9~8份，鑭(La) 27~25份，鈰(Ce) 22~20份；通過設(shè)置多元組料配比、超聲固相均質(zhì)混配、等靜壓壓制成形極化、連續(xù)逐次燒結(jié)定型、商品整理包裝等5個(gè)相對(duì)獨(dú)立的工藝技術(shù)作業(yè)單元加工制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉冶稀土超磁致伸縮棒材及其制備技術(shù)，其特征在于:所述的超聲固相均質(zhì)混配工藝技術(shù)作業(yè)單元，由多元金屬粉末超聲固相均質(zhì)混配器獨(dú)立完成；多元金屬粉末超聲固相均質(zhì)混配器，包括混配罐、粉末噴霧加料器(7)、板式超聲波換能器(5)、真空抽氣泵(6)、氬氣注氣器(13)、攪拌分散器(4)、自動(dòng)控制裝置(I);所述的混配罐,整體設(shè)計(jì)成全封閉錐型容器結(jié)構(gòu)，由混配罐罐體(12)、混配罐罐蓋(9)、安裝支架(15)、連接法蘭盤(10)組成；在混配罐罐蓋(9)上，安裝固定有粉末噴霧加料器(7)、攪拌分散器(4)、安全排氣閥(8)，在混配罐罐體(12)上，安裝固定有真空抽氣泵(6)、總接線盒(3)、氬氣注氣器(13)、出料口(14)、板式超聲波換能器(5)，自動(dòng)控制裝置(I)安裝在混配罐外適當(dāng)位置上；所述的粉末噴霧加料器(7)，由金屬粉末儲(chǔ)存罐、粉末高壓噴霧泵、粉末分散頭組成，設(shè)計(jì)配置6臺(tái)，以同心圓60°等分角位置安裝固定在混配罐罐蓋(9)上，按交替分布原則分別裝入等量均分成2份的鐵金屬粉末和4種組料組份的單質(zhì)粉末；所述的板式超聲波換能器(5)，設(shè)計(jì)配置3組，以120°等分角位置安裝固定在混配罐罐體(12)的外壁上，通過總接線盒(3)與設(shè)置在自動(dòng)控制裝置(I)內(nèi)的他激式超聲波發(fā)生器相連接；所述的攪拌分散器(4)，由變頻電機(jī)、攪拌軸、齒爪型攪拌分散盤組成，安裝固定在混配罐罐蓋(9)的中心位置上；齒爪型攪拌分散盤，安裝固定在攪拌軸上，呈2組上、下雙層結(jié)構(gòu)布置形式，每組各有2只呈反向安裝的碟型分散切割盤(11)，在每只碟型分散切割盤(11)的周邊和盤面上，均安裝固定有2排分散切割齒爪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉冶稀土超磁致伸縮棒材及其制備技術(shù)，其特征在于:所述的等靜壓壓制成形極化工藝技術(shù)作業(yè)單元，由雙向液壓成形極化機(jī)完成；雙向液壓成形極化機(jī)，包括機(jī)床床身(16)、成形模具、加熱冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、強(qiáng)直流電場(chǎng)系統(tǒng)、自動(dòng)操縱控制裝置(37);所述的成形模具，由成形坯體型管(32)、稀土合金粉末填料室(26)、左右活動(dòng)壓板(30、22)、左右封閉蓋板(33、23)、安裝分隔套管(28)、模具殼體(25)、安裝固定基座(19)、油缸行程限位裝置組成，通過安裝固定基座(19)，安裝固定在機(jī)床床身(16)上；在安裝分隔套管(28)與模具殼體(25)之間形成的外層空腔里，安裝布置有電加熱器件(24)、冷卻水循環(huán)套管(27)，在安裝分隔套管(28)與成形坯體型管(32)之間形成的內(nèi)層空腔里，安裝布置有強(qiáng)直流線圈(29);所述的加熱冷卻系統(tǒng)，由電加熱器件(24)、冷卻水循環(huán)套管(27)、冷卻水循環(huán)泵、蓄水箱、溫度傳感器、計(jì)量監(jiān)測(cè)儀表組成；電加熱器件(24)，以分組、間隔、交錯(cuò)安裝布置形式，固定在模具殼體(25)上，通過導(dǎo)線束與自動(dòng)操縱控制裝置(37)相連接；冷卻水循環(huán)套管(27)，以環(huán)繞安裝布置形式，固定在安裝分隔套管(28)的外壁上，通過進(jìn)、出水連接水管分別與冷卻水循環(huán)泵和蓄水箱相連接；溫度傳感器，安裝固定在成形坯體型管(32)的外壁上，通過導(dǎo)線束與自動(dòng)操縱控制裝置(37)相連接；蓄水箱，單獨(dú)安裝布置在機(jī)床床身(16)旁的合適位置上，冷卻水循環(huán)泵安裝固定在蓄水箱上，通過導(dǎo)線束與自動(dòng)操縱控制裝置(37)相連接；所述的液壓系統(tǒng)，由左油缸壓頭(31)、左油缸(34)、左油管(36)組成左方向壓制致密作業(yè)單元，通過左油缸安裝支座(35)安裝固定在機(jī)床床身(16)上，通過左油管(36)與液壓控制器相連接，通過左油缸壓頭(31)與成形模具的左活動(dòng)壓板(30)相連接；由右油缸壓頭(21)、右油缸(20)、右油管(18)組成右方向壓制致密作業(yè)單元，通過右油缸安裝支座(17)安裝固定在機(jī)床床(16)身上，通過右油管(18)與液壓控制器相連接，通過右油缸壓頭(21)與成形模具的右活動(dòng)壓板(22)相連接；液壓控制器，由液壓油箱、齒輪油泵、操縱閥、分配閥、溢流閥、安全閥、監(jiān)測(cè)控制儀表組成，單獨(dú)安裝固定在機(jī)床床身(16)旁的合適位置上，通過導(dǎo)線束與自動(dòng)操縱控制裝置(37)相連接；所述的強(qiáng)直流電場(chǎng)系統(tǒng)，由交直流變壓器、電子穩(wěn)壓器、直流電壓自動(dòng)調(diào)控器、強(qiáng)直流線圈(29)、計(jì)量監(jiān)控儀表組成；強(qiáng)直流線圈(29)，設(shè)計(jì)成直接環(huán)繞成形坯體型管(32)的結(jié)構(gòu)布置形式，安裝固定在成形坯體型管(32)與安裝分隔套管(28)之間的內(nèi)層空腔中，通過導(dǎo)線束與直流電壓自動(dòng)調(diào)控器相連接；交直流變壓器與電子穩(wěn)壓器聯(lián)結(jié)固定，單獨(dú)安裝布置在機(jī)床床身(16)旁合適位置上，通過導(dǎo)線束分別與交流電電源、直流電壓自動(dòng)調(diào)控器相連接；直流電壓自動(dòng)調(diào)控器，安裝布置在自動(dòng)操縱控制裝置(37)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉冶稀土超磁致伸縮棒材及其制備技術(shù)，其特征在于:所述的連續(xù)逐次燒結(jié)定型工藝技術(shù)作業(yè)單元，由有氬氣氣體保護(hù)的低溫烘烤爐、中溫?zé)Y(jié)爐、中頻高溫?zé)Y(jié)爐完成；低溫烘烤工藝加工作業(yè)的運(yùn)行技術(shù)參數(shù)是:烘烤初始溫度為室溫，烘烤升溫速率為10°C /min，烘烤最高溫度為480°C ( ±5°C )，烘烤作業(yè)全部時(shí)間為100min ( ±10min )，在低溫烘烤過程中保護(hù)氣體氬氣流量為≥0.8m3/h ;當(dāng)?shù)蜏睾婵竟に嚰庸ぷ鳂I(yè)達(dá)到設(shè)計(jì)的全部烘烤作業(yè)時(shí)間后，采取斷電、斷氣、開啟爐門等措施，依靠成形坯體在爐內(nèi)自然冷卻方法進(jìn)行降溫；待爐內(nèi)溫度降到180°C時(shí)，立即將成形坯體轉(zhuǎn)移到中溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)進(jìn)行中溫預(yù)燒結(jié)工藝加工作業(yè)；中溫預(yù)燒結(jié)工藝加工作業(yè)的運(yùn)行技術(shù)參數(shù)是:中溫預(yù)燒結(jié)起始溫度為180°C，預(yù)燒結(jié)升溫速率為15°C /min，預(yù)燒結(jié)最高溫度為980°C (±5°C )，預(yù)燒結(jié)作業(yè)全部時(shí)間為150min ( ± IOmin )，在中溫預(yù)燒結(jié)過程中保護(hù)氣體氬氣流量為> 1.5m3/h ;當(dāng)中溫預(yù)燒結(jié)工藝加工作業(yè)達(dá)到設(shè)計(jì)的全部中溫預(yù)燒結(jié)作業(yè)時(shí)間后，采取斷電、斷氣、開啟爐門等措施，依靠成形坯體在爐內(nèi)自然冷卻方法進(jìn)行降溫；待爐內(nèi)溫度降到380°C時(shí)，立即將成形坯體轉(zhuǎn)移到中頻高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)進(jìn)行中頻高溫?zé)Y(jié)工藝加工作業(yè)；中頻高溫?zé)Y(jié)工藝加工作業(yè)的運(yùn)行技術(shù)參數(shù)是:中頻高溫?zé)Y(jié)起始溫度為380°C ;中頻高溫?zé)Y(jié)升溫速率分成3個(gè)階段--第1階段，自380°C起，以17°C /min的升溫速率連續(xù)升溫lOmin，使?fàn)t溫達(dá)到550°C，穩(wěn)溫10min ;第2階段，自550°C起，以10°C /min的升溫速率連續(xù)升溫30min，使?fàn)t溫達(dá)到850°C，穩(wěn)溫15min ;第3階段，自850°C起，以15°C /min的升溫速率連續(xù)升溫25min，使?fàn)t溫達(dá)到中頻高溫?zé)Y(jié)的最高溫度控制值1225°C ( ±5°C )，在此最高溫度控制值的溫控線上進(jìn)行穩(wěn)溫?zé)Y(jié)，直到達(dá)到中頻高溫?zé)Y(jié)作業(yè)全部時(shí)間240min(±20min)，在中頻高溫?zé)Y(jié)過程中保護(hù)氣體氬氣流量> 2m3/h ;當(dāng)中頻高溫?zé)Y(jié)工藝加工作業(yè)達(dá)到設(shè)計(jì)的全部中頻高溫?zé)Y(jié)作業(yè)時(shí)間后，采取斷電、斷氣、開啟爐門等措施，依靠成形坯體在爐內(nèi)自然冷卻方法進(jìn)行降溫；待爐內(nèi)溫度降到380°C時(shí)，立即重新關(guān)閉爐門，通氣、通電，開始對(duì)爐內(nèi)的成形坯體進(jìn)行退火處理工藝加工作業(yè)；退火處理工藝加工作業(yè)的運(yùn)行技術(shù)參數(shù)是:退火處理起始溫度為380°C，以15°C /min的升溫速率連續(xù)升溫到930°C (±5°C )后，停止升溫；在此溫度線上進(jìn)行穩(wěn)溫退火，直到完成退火處理工藝加工作業(yè)全部時(shí)間90min (±10 min)，在退火處理過程中保護(hù)氣體氬氣流量> 0.8m3/h ;待退火工藝加工作業(yè)達(dá)到設(shè)計(jì)的退火處理作業(yè)全部時(shí)間后，采取斷電、斷氣、打開爐門等措施，依靠成形坯體在爐內(nèi)自然冷卻方法進(jìn)行降溫，直至降到室溫后，取出燒結(jié)定型的粉冶稀土超磁致伸縮棒材制品。`
【文檔編號(hào)】C22C30/00GK103627944SQ201210311700
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月29日
【發(fā)明者】孫彥波, 韓冬, 劉朋 申請(qǐng)人:四平興大密封件有限公司