[发明专利]Al-Ti-C粉末冶金零件的激光点燃燃烧挤压合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Al-Ti-C粉末冶金零件的激光点燃燃烧挤压合成方法，所述的Al-Ti-C粉末冶金零件指汽车发动机中的凸轮轴轴承盖，该方法采用压制模具压制零件毛坯，然后用激光点火发生自蔓延高温合成反应，随后热压成型，属于粉末冶金零件制造技术领域。

背景技术

汽车发动机凸轮轴轴承盖是一种铸件1，形状复杂，上凸下凹呈桥状，见图1所示。其现有的制造方法有重力铸造成型和压力铸造成型。重力铸造成型方法其特征是金属液在自身重力作用下注入铸型型腔中的方法，该方法生产效率低、产品合格率低，且价格昂贵，难以大批量生产。压力铸造成型方法简称压铸成型，是在较大的压力作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸型型腔中，并在压力作用下成型和凝固，获得铸件。该方法相对于重力铸造成型方法其生产效率有所提高，产品质量如气孔率有所降低。但是，采用压铸成型获得的铸件依然存在气孔，成为质量隐患，而且，对于像汽车发动机凸轮轴轴承盖这样的内凹复杂铸件来说压铸成型不易实现。另外，所述两种方法均不属于热挤压成型。

自蔓延高温合成也被称作燃烧合成，其特征是利用反应物之间的化学反应所产生的化学反应热通过自传导来自加热，最终合成所需材料，进一步说利用物质反应热的自传导作用，使物质之间化学反应扩散，在极短的时间内产生高温，这种合成方式被用于制备高熔点化合物。

激光点燃燃烧合成是一种现有技术，该技术采用激光点燃自蔓延高温合成反应，用来制造陶瓷件。激光点燃后继续照射反应物能够弥补反应中向环境散热而导致的反应热量损失，通过分光能够实现多点同时点火，点燃能量密度能够方便地调节，能够远程点火。然而，激光点燃燃烧合成技术尚未用于金属零件的制造。

发明内容

本发明的目的在于，应用激光点燃燃烧合成技术制造Al-Ti-C粉末冶金零件，在提高制造效率的同时，消除零件中的气孔，为此，我们发明了一种Al-Ti-C粉末冶金零件的激光点燃燃烧挤压合成方法，该方法采用激光点燃Al-Ti-C复合材料，通过自蔓延高温合成及热挤压成型制造出无气孔Al-Ti-C粉末冶金汽车发动机凸轮轴轴承盖。

本发明之Al-Ti-C粉末冶金零件的激光点燃燃烧挤压合成方法通过激光点燃反应物发生自蔓延高温合成反应，其特征在于，反应物为由Al、Ti和C粉末混合而成的Al-Ti-C复合材料，将该复合材料放入铸型型腔中并压铸成铸件型坯，型坯密度达到设计密度的80~85%；由激光点燃该型坯并发生自蔓延高温合成反应，反应结束获得铸件后再进行挤压，密度达到设计密度。

本发明其技术效果在于，应用激光点燃燃烧合成技术制造Al-Ti-C粉末冶金零件，提高了制造效率，通过自蔓延高温合成及其后的热挤压成型，使铸件中残留气体逸出，几乎消除铸件中的气孔，全面实现了发明目的。

附图说明

图1是汽车发动机凸轮轴轴承盖形状的立体示意图。图2是本发明之方法压铸及挤压工况示意图，该图同时作为摘要附图。

具体实施方式

本发明之Al-Ti-C粉末冶金零件的激光点燃燃烧挤压合成方法通过激光点燃反应物发生自蔓延高温合成反应。反应物为由Al、Ti和C粉末混合而成的Al-Ti-C复合材料，Al粉、Ti粉、C粉的混合比例为：Al粉35wt.%，Ti粉及C粉共65wt.%，且C与Ti的原子比为0.6。将该复合材料放入铸型型腔2中并压铸成铸件型坯，压力为60~80MPa，由上冲模3、下冲模4同时压铸，使型坯密度达到设计密度的80~85%。撤出上冲模3，激光光闸开启，激光辐照在该型坯上点燃Al-Ti-C复合材料，激光功率密度为40~60W/mm²，发生自蔓延高温合成反应，持续辐照5~10 s，反应结束，获得铸件1，再由上冲模3、下冲模4同时以80~90MPa的压力挤压，使铸件1密度达到设计密度。