專利名稱：Al-Ti-C粉末冶金零件的激光點燃燃燒擠壓合成方法
技術領域：
本發明涉及一種Al-Ti-C粉末冶金零件的激光點燃燃燒擠壓合成方法，所述的Al-Ti-C粉末冶金零件指汽車發動機中的凸輪軸軸承蓋，該方法采用壓制模具壓制零件毛坯，然后用激光點火發生自蔓延高溫合成反應，隨后熱壓成型，屬于粉末冶金零件制造技術領域。
背景技術：
汽車發動機凸輪軸軸承蓋是一種鑄件1，形狀復雜，上凸下凹呈橋狀，見圖I所示。其現有的制造方法有重力鑄造成型和壓力鑄造成型。重力鑄造成型方法其特征是金屬液在自身重力作用下注入鑄型型腔中的方法，該方法生產效率低、產品合格率低，且價格昂貴，難以大批量生產。壓力鑄造成型方法簡稱壓鑄成型，是在較大的壓力作用下，使液態或半液 態金屬以較高的速度充填壓鑄型型腔中，并在壓力作用下成型和凝固，獲得鑄件。該方法相對于重力鑄造成型方法其生產效率有所提高，產品質量如氣孔率有所降低。但是，采用壓鑄成型獲得的鑄件依然存在氣孔，成為質量隱患，而且，對于像汽車發動機凸輪軸軸承蓋這樣的內凹復雜鑄件來說壓鑄成型不易實現。另外，所述兩種方法均不屬于熱擠壓成型。自蔓延高溫合成也被稱作燃燒合成，其特征是利用反應物之間的化學反應所產生的化學反應熱通過自傳導來自加熱，最終合成所需材料，進一步說利用物質反應熱的自傳導作用，使物質之間化學反應擴散，在極短的時間內產生高溫，這種合成方式被用于制備高熔點化合物。激光點燃燃燒合成是一種現有技術，該技術采用激光點燃自蔓延高溫合成反應，用來制造陶瓷件。激光點燃后繼續照射反應物能夠彌補反應中向環境散熱而導致的反應熱量損失，通過分光能夠實現多點同時點火，點燃能量密度能夠方便地調節，能夠遠程點火。然而，激光點燃燃燒合成技術尚未用于金屬零件的制造。
發明內容
本發明的目的在于，應用激光點燃燃燒合成技術制造Al-Ti-C粉末冶金零件，在提高制造效率的同時，消除零件中的氣孔，為此，我們發明了一種Al-Ti-C粉末冶金零件的激光點燃燃燒擠壓合成方法，該方法采用激光點燃Al-Ti-C復合材料，通過自蔓延高溫合成及熱擠壓成型制造出無氣孔Al-Ti-C粉末冶金汽車發動機凸輪軸軸承蓋。本發明之Al-Ti-C粉末冶金零件的激光點燃燃燒擠壓合成方法通過激光點燃反應物發生自蔓延高溫合成反應，其特征在于，反應物為由Al、Ti和C粉末混合而成的Al-Ti-C復合材料，將該復合材料放入鑄型型腔中并壓鑄成鑄件型坯，型坯密度達到設計密度的8(Γ85% ;由激光點燃該型坯并發生自蔓延高溫合成反應，反應結束獲得鑄件后再進行擠壓，密度達到設計密度。本發明其技術效果在于，應用激光點燃燃燒合成技術制造Al-Ti-C粉末冶金零件，提高了制造效率，通過自蔓延高溫合成及其后的熱擠壓成型，使鑄件中殘留氣體逸出，幾乎消除鑄件中的氣孔，全面實現了發明目的。
圖I是汽車發動機凸輪軸軸承蓋形狀的立體示意圖。圖2是本發明之方法壓鑄及擠壓工況示意圖，該圖同時作為摘要附圖。
具體實施例方式本發明之Al-Ti-C粉末冶金零件的激光點燃燃燒擠壓合成方法通過激光點燃反應物發生自蔓延高溫合成反應。反應物為由Al、Ti和C粉末混合而成的Al-Ti-C復合材料，Al粉、Ti粉、C粉的混合比例為A1粉35wt. %，Ti粉及C粉共65wt. %，且C與Ti的原子比為O. 6。將該復合材料放入鑄型型腔2中并壓鑄成鑄件型坯，壓力為6(T80MPa，由上沖模3、下沖模4同時壓鑄，使型坯密度達到設計密度的8(Γ85%。撤出上沖模3，激光光閘開啟，激光輻照在該型坯上點燃Al-Ti-C復合材料，激光功率密度為4(T60W/mm2，發生自蔓延高溫合成反應，持續輻照5 10 S，反應結束，獲得鑄件1，再由上沖模3、下沖模4同時以8(T90MPa 的壓力擠壓，使鑄件I密度達到設計密度。
權利要求
1.一種Al-Ti-C粉末冶金零件的激光點燃燃燒擠壓合成方法，通過激光點燃反應物發生自蔓延高溫合成反應，其特征在于，反應物為由Al、Ti和C粉末混合而成的Al-Ti-C復合材料，將該復合材料放入鑄型型腔中并壓鑄成鑄件型坯，型坯密度達到設計密度的8(Γ85% ；由激光點燃該型坯并發生自蔓延高溫合成反應，反應結束獲得鑄件后再進行擠壓，密度達到設計密度。
2.根據權利要求I所述的Al-Ti-C粉末冶金零件的激光點燃燃燒擠壓合成方法，其特征在于，所述Al粉、Ti粉、C粉的混合比例為A1粉35wt. %，Ti粉及C粉共65wt. %，且C與Ti的原子比為0.6。
3.根據權利要求I所述的Al-Ti-C粉末冶金零件的激光點燃燃燒擠壓合成方法，其特征在于，鑄件型坯的壓鑄壓力為6(T80MPa，由上沖模(3)、下沖模(4)同時壓鑄。
4.根據權利要求I所述的Al-Ti-C粉末冶金零件的激光點燃燃燒擠壓合成方法，其特征在于，壓鑄鑄件型坯后，撤出上沖模(3)，激光光閘開啟，激光輻照在所述型坯上點燃 Al-Ti-C復合材料，激光功率密度為4(T60W/mm2，持續輻照5 10 S。
5.根據權利要求I所述的Al-Ti-C粉末冶金零件的激光點燃燃燒擠壓合成方法，其特征在于，自蔓延高溫合成反應結束后獲得鑄件(1)，再由上沖模(3)、下沖模(4)同時以80 90MPa的壓力擠壓鑄件(I)。
全文摘要
一種Al-Ti-C粉末冶金零件的激光點燃燃燒擠壓合成方法，所述的Al-Ti-C粉末冶金零件指汽車發動機中的凸輪軸軸承蓋，該方法采用壓制模具壓制零件毛坯，然后用激光點火發生自蔓延高溫合成反應，隨后熱壓成型，屬于粉末冶金零件制造技術領域。現有重力鑄造成型和壓力鑄造成型生產效率低、產品合格率低。本發明通過激光點燃反應物發生自蔓延高溫合成反應，其特征在于，反應物為由Al、Ti和C粉末混合而成的Al-Ti-C復合材料，將該復合材料放入鑄型型腔中并壓鑄成鑄件型坯，型坯密度達到設計密度的80~85%；由激光點燃該型坯并發生自蔓延高溫合成反應，反應結束獲得鑄件后再進行擠壓，密度達到設計密度。該方法幾乎消除鑄件中的氣孔，用于制造Al-Ti-C粉末冶金汽車發動機凸輪軸軸承蓋。
文檔編號B22F3/23GK102825253SQ20121030833
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月27日 優先權日2012年8月27日
發明者劉雙宇, 張宏, 宗士帥, 石巖, 劉佳, 劉鳳德, 徐春鷹 申請人:長春理工大學