[发明专利]一种致密构件的制备方法

说明书

本发明涉及一种致密构件的制备方法，它包括以下步骤：（A）制备喷涂构件；（B）制备预致密构件；（C）制备二次致密构件；（D）制备所需构件。它在预致密化处理过程中，利用石英玻璃在高温下软化流动的特点形成包套，即同时实现了包套的形成和构件的预致密化；在二次致密化处理过程中设置预留空间，使石英玻璃在高温下依靠重力脱落，同步实现构件的致密化与包套的去除，达到事半功倍的效果，且不受喷涂构件形状的影响，可用于任何形状的喷涂构件的制备，也不需单独将喷涂构件封进包套内，工艺简单，耗时少，减少资源的消耗，有助于推进等离子喷涂构件的工程应用。

本申请是针对申请号为201811072393.1、发明名称为“等离子喷涂构件的致密化方法及应用”的分案申请。

技术领域

本发明涉及等离子喷涂构件的处理技术，尤其涉及一种致密构件的制备方法。

背景技术

等离子喷涂作为一种新型成形技术，等离子体温度极高（大于10000℃），几乎可以熔化任何材料，因此在制备难熔金属、陶瓷构件等方面具有独特优势。但是，等离子喷涂由于其自身的沉积特性，导致沉积层中不可避免地存在微观孔洞、缝隙、裂纹等缺陷，致密度低（一般小于90%）；并且，沉积层粒子片层间以机械啮合为主，结合强度差，制约了喷涂成形件的进一步应用。热等静压技术是一种致密化的有效方法，但若直接采用热等静压技术对等离子喷涂成形件进行致密化处理，由于成形件的沉积层中孔隙较多，很难形成较好的内外压强差，无法达到理想的致密化效果，因此需要设计相应的包套。

包套是热等静压技术中非常必要的容器，它相当于一个封闭的成形模具，有利于提高喷涂制件的致密度。目前，包套制备主要是在高温、真空环境下将喷涂成形件封焊于包套内。该方法所获得的包套致密化效果良好，但工艺复杂、耗时多、浪费资源，并且该方法难以制备异形件包套，制约了等离子喷涂成形工艺的进一步发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种致密构件的制备方法，该制备方法工艺简单、耗时少，不受喷涂构件形状的影响，可用于任何形状的喷涂构件的制备，且能保证喷涂构件较高致密度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种致密构件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(A)采用等离子喷涂技术在制作的芯模的表面喷涂涂层材料，得到喷涂构件；其中，所述芯模的材质可以选择性能好且价廉的石墨芯模；芯模的形状为对称形状或非对称形状；优选地，对称形状包括：圆柱形、锥形或拉瓦尔形中的任意一种，非对称形状包括梯形；涂层材料包括：单组元材料或多组元复合材料；优选地，单组元材料包括：Mo或W，多组元复合材料包括：Mo-La₂O₃、W-Re、W-Ni-Fe或ZrO₂-Mo中的任意一种；所述涂层厚度为1-20mm；

(B)采用热等静压技术对混合有石英玻璃的喷涂构件进行预致密化处理，具体是将喷涂构件放入石墨坩埚中，随后将作为包套材料的碎石英玻璃或大块的石英玻璃敲碎后填满放有喷涂构件的石墨坩埚中，再将石墨坩埚放入热等静压设备中进行预致密化处理，完成预致密化过程后，需要锯开石墨坩埚，取出包覆石英玻璃的喷涂构件，用榔头轻轻敲除表面大部分的石英玻璃，最终得到表面被完整包覆有石英玻璃的预致密构件，热等静压工艺条件包括烧结温度为1000-1400℃，加载压力为10-100MPa，保压时间为1-4h，压力介质包括氩气和/或氮气；

(C)采用热等静压技术对底部留出供石英玻璃掉落的空间的预致密构件进行二次致密化处理，得到二次致密构件，热等静压的工艺条件包括烧结温度为1400-1600℃，加载压力为100-200MPa，保压时间是1-3h，压力介质包括氩气和/或氮气；

(D)根据所需制备构件的结构及尺寸，对步骤（C）得到的二次致密化构件进行精加工，除去芯模，制得所需构件；

其中，石英玻璃的纯度大于95％。