[发明专利]一种喷射成形过程中产生的粉末副产物的综合利用方法及产物的应用

说明书

本发明提供了一种喷射成形过程中产生的粉末副产物的综合利用方法，包括直接将粉末副产物的压制成形和烧结；所述粉末副产物主要来自于喷射成形制备成形坯过程中产生的额外的粉末，为了区别于喷射成形坯，所以称其为粉末副产物；所述的压制成形是采用单柱液压机或四柱液压机将粉末副产物装入钢模具中进行成形，制备生坯；所述烧结是采用真空热压炉进行烧结致密化，制备合金，从而实现对粉末副产物的综合利用。本发明提供的一种喷射成形过程中产生的粉末副产物的综合利用方法，其制备工艺流程短，成本低，操作简便、灵活，且所制备的材料具有晶粒细小，组织均匀，无偏析，且强度高等组织和性能方面的优势。通过该方法能有效实现粉末副产物的综合利用，提高材料利用率，并获得一定的经济效益。

技术领域

本发明涉及一种喷射成形过程中产生的粉末副产物的综合利用方法及产物的应用，属于材料制备技术领域。

背景技术

粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术。粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。

随着科技的快速发展，粉末冶金技术也在不断地更新。尤其是近年来新型粉末冶金技术层出不穷，比如放电等离子烧结、激光粉末沉积、喷射成形等。其中，喷射成形技术是把金属熔融、液态金属雾化、快速凝固、喷射沉积成形集成在一个冶金操作流程中制成金属材料产品的新工艺技术，对发展新材料、改革传统工艺、提升材料性能、节约能耗、减少环境污染都具有重大作用。而且，喷射成形技术过程中，由于快速凝固的作用，所获金属材料成分均匀、组织细化、无宏观偏析，且含氧量低。与传统的铸-锻工艺和粉末冶金工艺相比较，它流程短、工序简化、沉积效率高，不仅是一种先进的制取坯料技术，还正在发展成为直接制造金属零件的制程。现已成为世界新材料开发与应用的一个热点。

近年来，随着节能减排意识的增强，轻质结构材料受到各行业的追捧，尤其在汽车及航空领域，以铝合金为代表的轻质结构材料的应用量逐年递增。喷射成形铝合金因具有喷射成形技术的各种特点和铝合金轻质的优势，因而其得到了广泛的应用，且成为当前的研究焦点。

然而，在工业化生产过程中发现，由于喷射成形技术包括雾化制粉和沉积成坯两个主要过程，虽然其雾化的金属熔融液滴大部分沉积在基板上形成致密的坯料或零部件，但存在少量的金属熔融液滴为沉积在基板上，而是以凝固形成单个粉末颗粒。这种额外的粉末颗粒的产生不仅降低了喷射成形效率和材料利用率，而且随着日积月累，其量的增加，面临存放问题，并污染环境。所以，急需寻求一种高效的、可行的方法来消耗这些粉末，实现综合利用。这样既可以解决企业面临的存放问题，也可以获得经济效益。

发明内容

有鉴于此，本发明首次提供了一种喷射成形过程中产生的粉末副产物的综合利用方法，该方法是以喷射成形过程中产生的粉末副产物为原料低成本制备出高强度合金，通过该方法能够有效实现粉末副产物的综合利用，并获得高性能的材料。该方法具有工艺简便，操作方便、灵活，经济效益高，能快速批量生产高质量的材料。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：包括直接利用粉末副产物的压制成形，然后烧结；

所述的粉末副产物是在喷射成形制备成形坯过程中产生的；

所述的粉末副产物的压制成形是采用单柱液压机或四柱液压机进行成形，其压制压力和压制时间根据粉末坯料的直径和厚度来决定；

所述烧结是采用真空热压炉进行烧结；真空热压烧结时，对样品施加的压力大于等于2MPa。