本發(fā)明屬于膨脹合金生產(chǎn)，具體涉及一種膨脹合金及其觸變成形方法。

背景技術(shù)：

1、膨脹合金是一種具有特殊熱膨脹性能的金屬材料。作為精密合金的重要組成部分，主要用來制造電真空器件、精密儀器、儀表元件、自動(dòng)控制組元元件和用于大地測(cè)量方面等。

2、目前，膨脹合金的生產(chǎn)工藝流程包括冶煉、成型、后續(xù)冷熱加工等。最終產(chǎn)品為鍛造材、冷軋帶材、管材、絲材、冷拉棒和磨光棒，其中，鍛造材的工藝包括原材料準(zhǔn)備→冶煉(真空或非真空)→鑄錠→鋼錠扒皮、鋼錠修磨→鍛造或熱軋開坯→帶坯、管坯、棒絲坯；冷軋帶材的工藝包括帶坯→堿浸疏松→酸洗→修磨→熱軋→軟化處理→酸洗→修磨→四輥冷軋→中間熱處理→多輥冷軋→成品檢驗(yàn)→包裝入庫；管材的工藝包括管坯→堿浸、酸洗→修磨→熱穿孔→堿浸、酸洗→修磨→拉拔或軋制→中間熱處理→成品檢驗(yàn)→包裝入庫；絲材的工藝包括方坯→酸洗→修磨→熱軋→盤條→軟化熱處理→堿浸、酸洗→修磨→冷拉→中間熱處理→多模冷拉→連續(xù)爐退火→成品檢驗(yàn)→包裝入庫；冷拉棒及磨光棒的工藝包括棒坯→校直→磨光→成品檢驗(yàn)→包裝入庫；棒坯→軟化熱處理→堿浸、酸洗→修磨→冷拉→成品檢驗(yàn)→包裝入庫。

3、由此看出，膨脹合金無論最終產(chǎn)品是帶材、管材還是絲材，生產(chǎn)工藝流程都存在一些共性的問題：生產(chǎn)流程冗長(zhǎng)，并且，在鑄錠的緩慢凝固、冷卻以及鍛造、熱軋的重新加熱過程中，夾雜元素易偏聚至晶界并與從外表面擴(kuò)散進(jìn)來的氧結(jié)合，引起嚴(yán)重的晶界氧化和晶內(nèi)氧化，極大惡化膨脹合金的熱加工性，導(dǎo)致在鍛造和熱軋時(shí)發(fā)生嚴(yán)重的表面開裂、板形不平整、易銹蝕等，必須通過修磨徹底去除表面氧化層及裂紋，極大地降低了瓦合金的成材率和生產(chǎn)效率。因此，如何簡(jiǎn)化制備流程同時(shí)提高成材率成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)難題。

4、半固態(tài)成形工藝，泛指對(duì)溫度處于固相線溫度與液相線溫度之間的半固態(tài)金屬坯料進(jìn)行的成形工藝。該工藝的基本理念及工藝于20世紀(jì)70年代由美國(guó)麻省理工學(xué)院的弗萊明斯教授以及他的科研團(tuán)隊(duì)所提出和創(chuàng)立(spencer?d?b,mehrabian?r,flemings?mc.rheological?behavior?of?sn-15?pct?pb?in?the?crystalliza-tion?range[j].metallurgical&materials?transactions?b,1972,3(3):1925-1932；flemings?mc.behavior?of?metal?alloys?in?the?semisolid?state[j].met?trans,1991,22a:957-981.)。半固態(tài)成形利用了金屬?gòu)囊簯B(tài)向固態(tài)或從固態(tài)向液態(tài)過渡(即固液共存)時(shí)的特性，綜合了凝固加工和塑性加工的長(zhǎng)處，其工藝特征是對(duì)正在凝固的金屬進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌或通過控制凝固條件，抑制樹枝晶的生成或破碎所生成的樹枝晶，制備具有等軸、均勻、細(xì)小的初生相均勻分布于液相中的懸浮半固態(tài)漿料。此種漿料在外力的作用下，即使固相率達(dá)到60％，仍具有較好的觸變流動(dòng)性，可以利用壓鑄、擠壓、模鍛、鑄軋等工藝進(jìn)行加工成形(atkinson?h,rassili?a,atkinson?h,rassili?a(eds.),thixoforming?steelshakerverlag,aachen,germany,pp.13-18)。根據(jù)成形之前坯料不同的加熱流程，半固態(tài)成形又可以進(jìn)一步劃分為泥態(tài)成形、流變成形、觸變成形，如圖1所示。觸變成形是一種將半固態(tài)坯料加熱到有50％左右體積液相的半固態(tài)狀態(tài)，然后置放在具有略高預(yù)熱溫度的模具型槽內(nèi)進(jìn)行一次成形，獲得與所需成品零件接近尺寸產(chǎn)品的工藝(atkinson?h,rassili?a,atkinson?h,rassili?a(eds.),thixoforming?steel?shaker?verlag,aachen,germany,pp.13-18；kiuchi?m,kοpp?r.mushy/semi-solid?metal?forming?technology-presentand?future[j).cirp?annals-manufacturing?technology,2002,51(2):653-670.)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種微波加熱觸變成形生產(chǎn)膨脹合金的方法。本發(fā)明提供的制備方法簡(jiǎn)化了制備流程，縮短生產(chǎn)周期，提高了成材率和產(chǎn)品性能。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種膨脹合金的觸變成形方法，包括以下步驟：

4、(1)將高純凈度合金粉末依次進(jìn)行混合和冷壓成形，得到生坯；

5、(2)將所述步驟(1)得到的生坯進(jìn)行微波加熱成型，所述微波加熱成型系統(tǒng)包括依次進(jìn)行的第一加熱保溫段、第二加熱保溫段、第一加壓段、第三加熱保溫段、第二加壓段和第四加熱保溫段，在加熱過程中對(duì)生坯進(jìn)行壓力加工，得到高溫坯料；

6、(3)將所述步驟(2)得到的高溫坯料進(jìn)行熱變形，得到膨脹合金產(chǎn)品。

7、優(yōu)選地，所述步驟(1)中的混合在保護(hù)氣氛中進(jìn)行。

8、優(yōu)選地，所述步驟(1)中冷壓成形的壓力≥150mpa，冷壓成形的時(shí)間≥15min。

9、優(yōu)選地，所述步驟(2)中第一加熱保溫段的恒定溫度為300～600℃，第一加熱保溫段的保溫時(shí)間為10～45min，從室溫升溫至第一加熱保溫段恒定溫度的速度為10～15℃/min。

10、優(yōu)選地，所述步驟(2)中第二加熱保溫段的恒定溫度為700～950℃，第二加熱保溫段的保溫時(shí)間為5～45min，從第一加熱保溫段恒定溫度升溫至第二加熱保溫段恒定溫度的速度為12～28℃/min。

11、優(yōu)選地，所述步驟(2)中第三加熱保溫段的恒定溫度為900～1080℃，第三加熱保溫段的保溫時(shí)間為10～50min，從第二加熱保溫段的恒定溫度升溫至第三加熱保溫段恒定溫度的速度為10～35℃/min。

12、優(yōu)選地，所述步驟(2)中第四加熱保溫段的恒定溫度為1050～1190℃，第四加熱保溫段的保溫時(shí)間為10～60min，從第三加熱保溫段的恒定溫度升溫至第四加熱保溫段恒定溫度的速度為12～28℃/min。

13、優(yōu)選地，所述步驟(2)中第一加壓的壓下率為5～12％。

14、優(yōu)選地，所述步驟(2)中第二加壓的壓下率為8～15％。

15、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述觸變成形方法制備得到的膨脹合金產(chǎn)品。

16、本發(fā)明提供了一種膨脹合金的觸變成形方法，包括以下步驟：將高純凈度合金粉末依次進(jìn)行混合和冷壓成形，得到生坯；將所述生坯進(jìn)行微波加熱成型，所述微波加熱成型系統(tǒng)包括依次進(jìn)行的第一加熱保溫段、第二加熱保溫段、第一加壓段、第三加熱保溫段、第二加壓段和第四加熱保溫段，在加熱過程中對(duì)生坯進(jìn)行壓力加工，得到高溫坯料；將所述高溫坯料進(jìn)行熱變形，得到膨脹合金產(chǎn)品。本發(fā)明采用觸變成形技術(shù)，以合金粉末為原料，然后進(jìn)行冷壓成形、微波加熱和動(dòng)態(tài)壓制，將快速凝固技術(shù)、動(dòng)態(tài)回復(fù)再結(jié)晶技術(shù)與粉末冶金技術(shù)相結(jié)合，極大縮短了膨脹合金的生產(chǎn)流程，提高了產(chǎn)品純凈度和成材率，縮短了生產(chǎn)周期。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明制備得到的膨脹合金產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度為483～549mpa，屈服強(qiáng)度為302～372mpa，斷后延伸率為23.5～29.6％，膨脹系數(shù)為(0.82～8.4)×10-6/℃。