專利名稱：燃燒合成金屬陶瓷材料致密化用模具的制作方法
技術領域：
燃燒合成金屬陶瓷材料致密化用模具技術領域本發明涉及一種燃燒合成金屬陶瓷材料用模具。
技術背景金屬陶瓷是由金屬相和陶瓷相組成的一種復合材料。其既具有金屬的韌 性、高導熱和高導電性能，又具有陶瓷的高硬度、耐腐蝕和耐熱性能。因此 金屬陶瓷在機械制造，石油化工，航空航天，礦山冶金等領域有著廣泛的應 用前景。金屬陶瓷的常規制備方法是高溫熱壓燒結。但高溫熱壓燒結的缺點是高 耗能，生產效率低，生產成本高。近來，燃燒合成技術被引入金屬陶瓷制備 燃燒合成領域。燃燒合成，又名自蔓延高溫合成，是利用化學反應自身放熱， 來合成材料的一種新技術。除去點火以外，基本上不需要外部熱源。因此， 燃燒合成具有耗能低、設備簡單、操作方便、生產周期短、金屬和陶瓷的界 面無污染和結合好、生產成本低等特點。但是現有的燃燒合成工藝是在一個 開放的模具中進行，由于燃燒合成過程時間很短，毛坯(粉末間隙)所含的 氣體難以有效的排除。這就造成燃燒合成技術通常難以制備出高致密度的產 品，從而阻礙了燃燒合成技術在金屬陶瓷制備領域的實際應用。 發明內容本發明的目的是提供一種燃燒合成金屬陶瓷材料用模具，該模具可以快 速、有效地實現封閉的真空環境，從而有效地提高燃燒合成金屬陶瓷材料致 密度。本發明燃燒合成金屬陶瓷材料用模具是這樣設計的該模具主要由模體、 透氣壓頭導向板和壓頭組成。其主要特點是模體的內腔呈階梯狀，在內腔階 梯上放置一透氣承力板，透氣承力板將模體內腔分為兩個部分，上部分放置 試樣，下部分腔壁上開有一個螺紋孔，通過這個螺紋孔接抽真空的管道和閥 門，模體中間的壁上設兩個小的光孔，通過兩個光孔置入一電極于模體內， 模體的上部的壁上設有一個螺紋孔，以連接抽真空的管道和閥門，模體的上端還連接有波紋管，波紋管下端與模體的上端采用密封形式連接，再用連桿 將波紋管的下端與模體底座連接，波紋管上端連接一蓋板，在蓋板和波紋管 上端法蘭之間采用密封形式連接，這樣模體、波紋管和蓋板就形成一個密閉 腔體。本模具可以構成一個密閉的腔體，很容易實現真空環境。由于此模具采 用波紋管，使得該模具可以在真空條件下，外力可通過壓頭，向試樣傳遞壓 力和位移，從而可以促使試樣達到致密的效果。其可傳遞的位移受波紋管的 長度和其可壓縮的比例控制。該模具可以大大提高燃燒合成和原位反應(內 生)合成金屬陶瓷的致密化的程度，達到完全致密。
圖1是本實用新型燃燒合成金屬陶瓷材料致密化用模具組裝剖視圖。圖2是波紋管示的主視圖。 圖3是波紋管示的側視圖。 圖4是蓋板的主視圖。 圖5是蓋板的側視圖。 圖6是透氣承力板的主視圖。 圖7是透氣承力板的側視圖。. 圖8是透氣壓頭導向板的主視圖。 圖9是透氣壓頭導向板的俯視圖。 圖IO是本實用新型三段分模體的模具組裝剖視圖。
具體實施方式
從圖1可以看出， 一種燃燒合成金屬陶瓷材料用模具主要由模體5，波紋 管2，蓋板l，透氣承力板7，透氣壓頭導向板4和壓頭3組成。模體5的內 腔呈階梯狀。這個內腔階梯上放置透氣承力板7，承力板將基座內腔分為兩個 部分，上部放置試樣6，下部的腔壁上，開一個螺紋孔，這個螺紋孔接抽真空 的管道和閥門。模體5的底板上焊接兩對鉸接座，這兩個鉸接座與連桿9下 端相鉸接。在主模中間的壁上設兩個小的光孔，這兩個光孔便于插入電極， 用于點火。在電極與中模壁之間應可用塑料或陶瓷絕緣，然后用膠密封。在 模體5上部的壁上設有一個螺紋孔，以連接抽真空的管道和閥門。模體5的 上端接頭是法蘭式，與波紋管2相連。波紋管2下接模體5，上接蓋板l。波 紋管2的兩端焊有法蘭，下端法蘭與模體5的法蘭相合，兩個法蘭之間采用0型密封圈8密封。蓋板1以螺栓連接波紋管2上端法蘭，在蓋板1和波紋管2 上端法蘭之間采用0型密封圈密封。這樣模體5,波紋管2和蓋板1就形成一 個密閉腔體。用連桿9將波紋管2的下端法蘭與模體5底座連接，連桿9下 端有孔，與模體底座的鉸座銷接，連桿9上端有螺紋。當連桿9插入波紋管 2的下端法蘭的開孔后，可以用螺母將模體5和波紋管2固定在一起。透氣壓 頭導向板4可導引壓頭3，沿著模壁運動，透氣壓頭導向板4是由圓筒內焊接 一個(部分)球殼而成的，在這部分球殼上，也鉆一系列透氣光孔。壓頭兩 端呈球型，中間呈柱狀，兩端球型和中間柱狀之間采用兩次球面過渡設計。如果從工藝操作簡便和便于工藝操作的角度，模體5也可設計成基座10， 中模11和上模12三段(如圖10所示)。基座10以階梯式接頭與中模11的 相應的階梯式接頭相銜接。為了密封，采用了兩個與階梯面相適應的O型密 封圈。基座10的內腔也呈階梯狀。中模11下接基座10，上接上模12，中模 11的兩端也是階梯式接頭。下端與基座10的階梯狀接頭相合。與基座10和 中模ll密封一樣，中模11與上模12的密封也采用兩個0型密封圈。在中模 11的壁上設兩個小的光孔。這兩個光孔便于插入電極，用于點火。在電極與 中模壁之間應可用塑料或陶瓷絕緣，然后用膠密封。上模12下接中模11，上 接波紋管2。上模12的下端與中模11的階梯狀接頭相合，上端與波紋管2是 法蘭式連接。在上模12的壁上設有一個螺紋孔，以連接抽真空的管道和閥 門。實施例一試樣淺色部分為砂粒，用于傳遞致密化所需的力和位移，砂 在受到壓頭的作用力后，可以對試樣黑色部分(反應物壓坯)形成一種類似 于等靜壓的環境。當反應物壓坯被點燃，并完全燃燒后，試樣還處于半熔化 狀態時，通過壓頭施壓。由于沒有空氣，完全致密的金屬陶瓷就可獲得。實施例二為了方便操作，模體被分成基座，中模和上模設計成，模具 和試樣布置如圖1所示。試樣淺色部分為砂粒，用于傳遞致密化所需的力和 位移。砂在受到壓頭的作用力后，可以對試樣黑色部分(反應物壓坯)形成 一種類似于等靜壓的環境。當反應物壓坯被點燃，并完全燃燒后，試樣還處 于半熔化狀態時，通過壓頭施壓。由于沒有空氣，完全致密的金屬陶瓷就可 獲得。
權利要求1、一種燃燒合成金屬陶瓷材料用模具，該模具包括模體、透氣壓頭導向板和壓頭，其特征是模體的內腔呈階梯狀，在內腔階梯上放置一透氣承力板，透氣承力板將模體內腔分為兩個部分，上部分放置試樣，下部分腔壁上開有一個螺紋孔，通過這個螺紋孔接抽真空的管道和閥門，模體中間的壁上設兩個小的光孔，通過兩個光孔置入一電極于模體內，模體的上部的壁上設有一個螺紋孔，以連接抽真空的管道和閥門，模體的上端還連接有波紋管，波紋管下端與模體的上端采用密封形式連接，再用連桿將波紋管的下端與模體底座連接，波紋管上端連接一蓋板，在蓋板和波紋管上端法蘭之間采用密封形式連接，這樣模體、波紋管和蓋板就形成一個密閉得腔體。
2、 根據權利要求1的燃燒合成金屬陶瓷材料用模具，其特征是波紋管的 兩端焊有法蘭，下端法蘭與模體的法蘭相合，兩個法蘭之間采用0型密封圈 密封，蓋板以螺栓連接波紋管上端法蘭，在蓋板和波紋管上端法蘭之間采用0 型密封圈密封。
3、 根據權利要求1的燃燒合成金屬陶瓷材料用模具，其特征是透氣壓頭 導向板可導引壓頭，沿著模壁運動，透氣壓頭導向板是由圓筒內焊接一個(部 分)球殼而成的，在這部分球殼上，也鉆一系列透氣光孔。
4、 根據權利要求1的燃燒合成金屬陶瓷材料用模具，其特征是壓頭兩端 呈球型，中間呈柱狀，兩端球型和中間柱狀之間采用兩次球面過渡設計。
5、 根據權利要求1的燃燒合成金屬陶瓷材料用模具，其特征是模體也可 設計成基座，中模和上模三段，基座以階梯式接頭與中模的相應的階梯式接 頭相銜接，采用了兩個與階梯面相適應的0型密封圈，基座的內腔也呈階梯狀；中模下接基座，上接上模，中模的兩端也是階梯式接頭，下端與基座的 階梯狀接頭相合，中模與上模的密封也采用兩個0型密封圈。
6、根據權利要求5的燃燒合成金屬陶瓷材料用模具，其特征是連桿下端有 孔，與模體底座的鉸座銷接，連桿上端有螺紋并可插入波紋管的下端法蘭的 開孔，通過螺母將基座，中模，上模和波紋管固定在一起。
專利摘要本實用新型公開了一種燃燒合成金屬陶瓷材料用模具。該模具包括模體、透氣壓頭導向板和壓頭，主要特點是透氣承力板將模體內腔分為兩個部分，模體的上端還連接有波紋管，波紋管上端連接一蓋板，在蓋板和波紋管、模體和波紋管之間采用密封形式連接，這樣模體、波紋管和蓋板就形成一個密閉得腔體。該模具可有效和快速地實現真空環境，并能夠完成燃燒合成金屬陶瓷材料致密化所需的動態加壓。該模具的特點是結構簡單，操作方便，并能夠有效地提高燃燒合成金屬陶瓷材料致密度。
文檔編號C22C1/05GK201217679SQ200820038209
公開日2009年4月8日 申請日期2008年7月11日 優先權日2008年7月11日
發明者王華彬 申請人:王華彬