[其他]均勻磁場燒結法及其燒結爐

在審

• 申請號: 101985000000351
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100351B
• 公開（公告）日: 1988-12-14
• 發明（設計）人: 張達明;周洛三
• 申請（專利權）人: 中南工業大學
• 代理公司: 中南工業大學專利事務所
• 代理人: 李展明

均勻磁場燒結法及其燒結爐、屬于粉末冶金燒結工藝及其裝備領域。均勻磁場燒結爐由加熱器、電磁線圈、保溫裝置、支承裝置和聯接導體等所組成，并構成“電熱－電磁”統一系統。當加熱器通以電流，在燒結區內便獲得單一頻率、強度大于１００（奧）的均勻磁場，用立式或臥式的磁場燒結真空爐燒結ＷＣ－Ｃｏ系合金，其物理機械性能得到明顯改善；用于燒結ＷＣ－ＴｉＣ－Ｃｏ系合金或燒結以Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ為粘結金屬制品以及Ｗ－Ｃｕ等合金制品同樣可取得改善性能的效果。

本發明屬于粉末冶金燒結工藝及其裝備領域。

“燒結”在粉末冶金工藝中，是決定合金產品最終性能階段。燒結方法及裝備一直是粉末冶金工作者極為關注的問題。為取代傳統的氫氣保護燒結，六十年代間，在國外推廣應用了真空燒結。目前，以電阻加熱真空爐和感應加熱真空爐成為合金生產中的主要燒結裝備。上述兩種真空爐各具長處，因此，它們的應用在相爭并存。1973年8月，蘇聯公布了RAICHENKO，A.I.等人的SU394163和SU394164兩項專利，即“用兩個電流產生交變磁場實現金屬陶瓷的燒結”和“用兩個電磁鐵建立交變磁場實現金屬陶瓷另件的燒結”。此兩項專利的實質是“磁場熱壓”其中前者屬模胎壓制，后者為無模胎壓制。1982年蘇聯YU.M.LLTVINENKO等人在《Powder Metallurgy》第一期發表了“松裝鈷粉、鎳粉和鐵粉在磁場中的燒結”的研究報告。此文論述了在氬氣保護下磁場對松裝鈷粉、鎳粉和鐵粉試樣作固相燒結過程及其效果。其燒結裝置是加熱器置于一對電磁鐵之間，并為臥式結構。綜上所述，現用于生產的真空爐并未實現磁場燒結，而在“磁場熱壓”兩項專利和“松裝粉末的磁場燒結”的研究中，雖利用了磁場的作用，但其裝置為非均勻磁場系統，又是“電熱-電磁”分立結構，因此在粉末冶金工藝中目前并未解決均勻磁場的燒結，更未應用于真空燒結爐中。

本發明在于實現粉末冶金制品的均勻磁場的燒結。具有均勻磁場的真空燒結爐的立式結構如附圖1。除利用常規真空系統外，它是由電極（1）和（6），支承座（2），電磁線圈（3），導電裝置（4），加熱器（5），保溫裝置（7）等部分所組成。其中以電磁線圈（3）、導電裝置（4）、加熱器（5）和保溫裝置（7）組成具有單一頻率特性、“電熱-電磁”綜合統一的系統。工作狀態下，燒結區內磁場強度為100-500（奧），其徑向波動小于±1%，軸向波動小于±5%，即為均勻磁場燒結區。

加熱器（5），以電阻系數小于10（歐·平方毫米/米）的碳制品為材料，加工制作成圓筒形或扁管形螺線管狀，其直徑和長（高）度由生產能力所確定;電磁線圈（3），以金屬（銅或鋁）管為材料，按允許電流3000（安培）設計，加工繞制成圓筒形或扁管形線圈，工作電源為50（赫），其漏磁通為主磁通的2%以下，其高（長）度與加熱器相當，表面作絕緣化處理并緊固成部件;加熱器的保溫裝置（7）選用導熱系數λ＝（4～5.83）×0.0001（卡/厘米·秒·℃）的保溫氈，直接包扎在加熱器外表面并用玻璃纖維帶捆扎成整體;支承裝置（2）以碳制品為材料加工成帶楔形槽的支座，借助于楔形塊將它與加熱器實現緊密接合;導電裝置（4）以厚度為（0.1～0.3）毫米的金屬片為材料，導體一端緊固于電磁線圈，另一端緊固于加熱器，并將加熱器與電磁線圈聯接成“串聯增助”，通過機外聯絡開關實現“串接”或“分接”，分接狀態時，由電磁線圈產生200-300（奧）的均勻磁場。用作磁場處理。

本發明按附圖2燒結制度所實施的含鈷（9.5～6.0）%（重量）的WC-Co系合金，在均勻磁場真空燒結爐中燒結，與在氫氣保護或無磁場真空爐中燒結相比，前者合金孔隙度更低，達（0.01～0.02）%，粘結相分布均勻，WC晶粒平均尺寸下降，硬度、密度提高，抗彎強度可提高（10～30）%，其提高的幅度隨磁場增強而增大。因此，為達到同一強度水平，可降低合金含鈷量（1.5～3.0）%，節約原料費10%以上;隨合金含鈷量降低，硬度提高，耐磨性提高。同時，可降低燒結電耗（30～50）%，通過實踐考核，證明本發明易于推廣應用，尤其有利于發展低鈷合金的生產。對于W-Fe、W-Fe-Ni和W-Cu等粉末冶金制品應用均勻磁場燒結也同樣可取得改善機械物理性能的效果。

附圖說明：

附圖1為均勻磁場燒結爐結構簡圖，其中：1、6-電極;2-電極座;3-電磁線圈;4-導電裝置;5-加熱器;7-保溫裝置。