法(PVD)、化学气相层积法(CVD)等等。
[0036](4)石墨覆上功能膜后，将石墨型芯固定在包套中，然后填装待成形零件的金属粉末并紧实。
[0037](5)抽真空并对金属包套与端盖连接处实施封焊，然后进行检漏，若金属包套有漏气现象，则需重新对金属包套与端盖连接处封焊，至不漏气为止。
[0038](6)对压坯进行热等静压处理。
[0039]根据成形材料的不同选择不同的工艺参数，如成形TC4粉末材料通常选用的工艺参数为930°C、120Mpa，成形Inconel625粉末材料通常选用的工艺参数为1200°C、120Mpa，
坐坐寸寸ο
[0040]在高温高压同时的作用下预涂层在化学成分、物理性能不变的前提下原位转移到正在成形的零件表面，与基体接触作用的功能层与成形件发生反应并扩散到成形件表面，使得功能层与成形零件紧密结合。
[0041](7)采用线切割或者化学腐蚀去除包套，然后用喷砂法去除石墨型芯，最终得到目标零件。
[0042]下面列举两个实例对本发明作进一步详细的说明，但本发明并不局限于此。本领域一般技术人员可以根据本发明公开的内容，采用其它材料和工艺参数实现本发明。
[0043]图5为需要碳化钨-镍涂层为耐磨功能涂层的机匣。
[0044]实例一:
[0045]图4所示为运用本发明制造航空航天中需要MCrAH(M = Fe, Co, Ni)为热障功能层的机匣，该功能层对于基底材料起到隔热和防腐的作用，降低基地温度，提高基地的耐腐蚀性，使得制成的零件能在高温下运行，并且可以提高零件的工作效率、延长零件寿命。具体如图4所示:
[0046](I)采用UG设计出圆筒的包套、石墨型芯的三维CAD模型；
[0047](2)用机加工制造一个外径为40mm,壁厚为3mm,高为60_的圆柱形包套,材料选用45钢，熔点为1350°C;用机加工的方法加工一个直径为18mm，高为54mm的圆柱体的石墨控形型芯。
[0048](3)采用热喷漆的方法将MCrALY沉积到石墨表面层。
[0049](4)将石墨型芯固定在包套中，然后填装待成形零件的TC4粉末并紧实，对金属包套与端盖连接处实施封焊，然后进行检漏，若金属包套有漏气现象，则需重新对金属包套与端盖连接处封焊，至不漏气为止，若不漏气，则直接进行下一步。
[0050](5)对压坯进行热等静压处理。
[0051]热等静压工艺过程为:
[0052]以10°C /min的速度，将温度从室温上升到930°C，保温20min ;接着以2MPa/min的速度将压力从OMPa升高到lOOMPa，在930°C和10MPa条件下保温保压3h ;降温卸压。
[0053]热等静压后得到整体件，如图4所示，7为石墨控形型芯，8为MCrAH功能层，9为MCrAlY与基地相结合的渗透层，10为以TC4为材料的成形机匣。
[0054]采用线切割或者化学腐蚀去除包套，用喷砂法去除石墨控形型芯，最终得到目标零件。
[0055]以上工艺成形出的机匣尺寸精确度高，致密度达99.6 %，其显微结构均匀，无气孔、裂纹等缺陷，并且功能层与基体结合紧密，性能一致。
[0056]实例二:
[0057]此为运用本发明制造航空航天中需要碳化铬-镍铬涂层为耐磨功能涂层的机匣，碳化钨-镍铬涂层利用碳具有很高硬度、耐高温，并有一定的润滑作用等性能，具有良好的抗冲击性、韧性、与基体结合性和致密性，能提高零件的抗热疲劳性和高温腐蚀的能力。具体如图5所示:
[0058](I)采用UG设计出圆筒的包套、石墨控形型芯的三维CAD模型；
[0059](2)用机加工制造一个外径为40mm,壁厚为3mm,高为60mm的圆柱形包套,材料选用45钢，熔点为1350°C;用机加工的方法加工一个直径为18mm，高为54mm的圆柱体的石墨控形型芯。
[0060](3)采用采用热喷涂的方法将碳化钨沉积在石墨型芯表面，然后采用电镀的方法将镍镀在碳化钨表面。
[0061](4)将石墨型芯固定在包套中，然后填装待成形零件的TC4粉末并紧实，对金属包套与端盖连接处实施封焊，然后进行检漏，若金属包套有漏气现象，则需重新对金属包套与端盖连接处封焊，至不漏气为止，若不漏气，则直接进行下一步。
[0062](5)对压坯进行热等静压处理。
[0063]热等静压工艺过程为:
[0064]以10°C /min的速度，将温度从室温上升到930°C，保温20min ;接着以2MPa/min的速度将压力从OMPa升高到lOOMPa，在930°C和10MPa条件下保温保压3h ;降温卸压。
[0065](5)热等静压后得到整体件，如图5所示，11为石墨控形型芯，12为碳化钨功能层，13为镍功能层，14为渗透层，15为以TC4粉末为材料的成形机匣。
[0066](6)采用线切割或者化学腐蚀去除包套，用喷砂法去除石墨控形型芯，最终得到目标零件，目标零件与设想中的一样，镍沉积在零件表面，而碳化钨则在最外层。
[0067]以上工艺成形出的机匣尺寸精确度高，致密度达99.6 %，其显微结构均匀，无气孔、裂纹等缺陷，并且功能层与功能层、功能层与基体结合紧密，性能一致。
[0068]以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
【主权项】
1.一种热等静压一体化成形方法，该方法采用石墨作为控形型芯，并在其表面预沉积一层或多层功能层，再进行热等静压，在热等静压成形零件的过程中，该功能层在高温高压的同时作用下原位转移、扩散到正在成形的零件表面，使得功能层与成形零件紧密结合；热等静压后利用线切割去掉包套，再将控形型芯除去，得到具有功能层的高性能零件。2.根据权利要求1所述的热等静压一体化成形方法，其特征在于，该方法具体步骤包括: (1)根据需要加工零件的形状和尺寸，设计出包套和控形型芯的模型； (2)按所设计的模型，采用金属做包套，用机加工的方法制造出石墨控形型芯； (3)在石墨控形型芯表面覆上一层或几层成型件工作环境所需要的功能层； (4)将石墨型芯固定在包套中，然后往金属包套内填装粉末，并震动摇实； (5)抽真空并封焊包套； (6)对包套进行热等静压处理； (7)采用机加工方法去除包套； (8)用喷砂法去除石墨控形型芯。
【专利摘要】本发明属于先进制造领域，具体涉及一种具有特殊功能层复杂零件的热等静压一体化成形方法。该方法利用热等静压工艺高温高压复合载荷结合模具控形技术实现金属粉末整体成形，通过在石墨控形型芯表面预沉积功能涂层，在热等静压成形零件的过程中，该预沉积涂层在高温高压的同时作用下可“原位”渗透、扩散到正在成形的零件表面，用喷砂的方法去除控形模具后得到具有功能层的高性能零件。这种成形和表面处理同时进行的“并行工艺”在成形高性能零件的同时获得与基体结合牢靠、性能均一的功能层，且控形型芯易除去无污染。
【IPC分类】B22F3/04, B22F3/03
【公开号】CN104972114
【申请号】CN201410170896
【发明人】史玉升, 薛鹏举, 蔡超, 魏青松, 黄 俊, 吴言
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年4月25日