[发明专利]一种复合结构增强的双材质粉末冶金锻造零部件及其制备方法

权利要求书

1.一种复合结构增强的双材质粉末冶金锻造零部件，其特征在于，包括功能层(1)和支撑层(2)，支撑层(2)套装于功能层(1)中；功能层(1)根据服役条件对零部件的材料性能要求选取材料，支撑层(2)根据服役条件对零部件的强度要求选取材料。

2.根据权利要求1所述的一种复合结构增强的双材质粉末冶金锻造零部件，其特征在于，服役环境对功能层(1)要求的材料性能包括强度/比强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性、导电性能及导热性能。

3.根据权利要求1中所述的一种复合结构增强的双材质粉末冶金锻造零部件，其特征在于，功能层(1)和支撑层(2)之间的联接通过内结构上的嵌套实现锁紧和加固，各层邻接内结构的边角处圆滑过渡。

4.根据权利要求1或2所述的一种复合结构增强的双材质粉末冶金锻造零部件，其特征在于，功能层(1)选用机加工成品、粉末注塑成型方法或粉末冶金锻造方法制备；支撑层(2)使用粉末冶金锻造方法制备；其中粉末冶金锻造方法使用原材料的粉末粒度≤200目，且氧含量≤0.1wt.％。

5.一种复合结构增强的双材质粉末冶金锻造零部件的制备方法，其特征在于，双材质粉末冶金锻造零部件包括功能层(1)和支撑层(2)，支撑层(2)套装于功能层(1)中，其制备方法包括以下步骤：

1)选取零部件功能层(1)的原料；若直接选用市售成品，则执行步骤2)；否则执行步骤3)；

2)按照设计图纸将原料机加工成需要的形状和内部结构，得到功能层(1)，再将其装配于冷压模具型腔内，然后执行步骤6)；

3)分别按照功能层(1)和支撑层(2)选用的材料成分进行配料，然后分别单独在混料机中充分搅拌，混合均匀，得到功能层(1)粉末备用；

4)制作功能层(1)时，若采用粉末注塑方法，则执行步骤5)；否则执行步骤7)；

5)在注塑模具型腔内按照设计图纸，利用步骤3)中混合好的功能层(1)粉末注塑成设计的形状和尺寸的功能层(1)，再将其装配于冷压模具型腔内；

6)在冷压模具型腔内功能层(1)的内侧铺设支撑层(2)粉末，得到功能层(1)和支撑层(2)的初步组装件，然后执行步骤8)；

7)按照设计图纸，在冷压模具型腔内部分别铺设功能层(1)粉末和支撑层(2)粉末，最终得到功能层(1)和支撑层(2)的初步组装件，然后执行步骤8)；

8)对初步组装件的粉体部分进行冷压，形成复合结构的预制件；

9)将预制件保温脱脂后进行预烧结，然后将预烧结后的零部件放入热锻模具腔内于热锻温度下进行热锻，锻造后对零部件进行喷丸处理，最终得到复合结构的双材质粉末冶金锻造零部件。

6.根据权利要求5所述的一种复合结构增强的双材质粉末冶金锻造零部件的制备方法，其特征在于，步骤2)、5)和7)中设计图纸的具体尺寸和原材料使用量均结合成品尺寸与制造工艺通过Deform有限元软件模拟确定。

7.根据权利要求5所述的一种复合结构增强的双材质粉末冶金锻造零部件的制备方法，其特征在于，粉末冶金锻造方法生产使用原材料的粉末粒度≤200目，且氧含量≤0.1wt.％。

8.根据权利要求5所述的一种复合结构增强的双材质粉末冶金锻造零部件的制备方法，其特征在于，步骤8)冷压的压力为650MPa；步骤9)中预制件在400-500℃，真空或还原性气氛中，保温10分钟脱脂；步骤9)中根据《MPIF Standard 35-2012》标准确定预烧结温度和粉末冶金锻造温度，然后在预烧结温度下，在真空或还原性气氛中预烧结40分钟。

9.根据权利要求5-8任意一项所述的一种复合结构增强的双材质粉末冶金锻造零部件的制备方法，其特征在于，通过步骤8)和9)中冷压、保温脱脂、预烧结和锻造时功能层(1)和支撑层(2)的胀紧，两层形成过盈配合，进而形成嵌套结构。

10.根据权利要求5所述的一种复合结构增强的双材质粉末冶金锻造零部件的制备方法，其特征在于，步骤9)中通过喷丸除去表面氧化层并机加工精修去除结构余量。