具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种合金快速热压成型方法，合金包括一种主要元素与至少一种合金元素，快速热压成型方法包括以下内容：

S1、混粉：

将主要元素的粉末与低熔点粉末混合，得到混合粉末；此处低熔点粉末的熔点低于主要元素熔点30℃以上。

主要元素的粉末与低熔点粉末的混合配比根据合金成分确定。例如Al10Mg合金由纯铝粉和Al50Mg粉配制，设Al50Mg含量为x，则纯铝粉为1-x，则50％x＝10％，计算可得x＝0.2，所以纯铝粉：Al50Mg＝4：1。

若合金元素的熔点低于主要元素粉末的熔点，则低熔点粉末为各种单一的合金元素粉末；

若合金元素的熔点等于或高于主要元素粉末的熔点，则低熔点粉末为中间合金粉末，中间合金粉末由主要元素和至少一种的合金元素组成，中间合金粉末的合金元素含量高于合金中合金元素的含量；

S2、冷压：

对经S1得到的混合粉末进行冷压成形得到冷压坯体；冷压坯体的致密度≤85％；

S3、热压烧结：

S3.1、热压前期：将冷压坯体放入可快速加热的热压模具中，利用快速加热设备在3-5分钟内将冷压坯体的温度升温到预定的热压温度，热压温度高于低熔点粉末的熔点10-100℃，施加压力为3-10MPa；

S3.2、热压中期：冷压坯体温度达到预定的热压温度后，将施加压力降低到0.1-0.5MPa，并保持5分钟；

S3.3、热压后期：再将施加压力提高到5-20MPa，继续保温10-20分钟后停止加热，当温度降至低于低熔点粉末熔点100℃后卸载脱模；根据需要，可以对脱模后的热压坯进行均匀化处理或热处理，得到合金。

在一些实施例中，制备Al10Mg合金时，在步骤S1中，将纯铝粉和中间合金粉末混合得到混合粉末，中间合金粉末为Al50Mg或Al35Mg；其中，Al：Al50Mg的质量比为4：1，Al：Al35Mg的质量比为5:2。

合金Al10Mg可以由纯铝粉和Al50Mg配制而成，也可以由纯铝粉和Al35Mg配制而成，两种配方的混合粉末在后续的热压成型工艺是相同的，仅仅需要调节原料的配比不同。

铝硅类合金可以利用此方法，比如制备合金Al7Si：将纯铝粉和Al12Si粉以5：7的比例混合、冷压，在590℃-640℃范围内热压，保压15-30分钟，即可得到与铸铝101成分接近的粉末冶金Al7Si；也可以在原料中加入1.5％Al35Mg，而不需要改变上述成型工艺，即可得到与铸铝101成分相同的粉末冶金Al7SiMg，后续热处理即可按照铸铝101的工艺处理即可。

在一些实施例中，对混合粉末进行冷压得到冷压坯体，冷压压力为100MPa，保压3分钟后脱模；

将冷压坯体放入热压模具，施加5MPa预加压力，利用高频加热5分钟使冷压坯体升至预设温度460℃；然后将压力减小到0.1MPa，保持5分钟；再将压力逐渐升至20MPa，保持15分钟后停止加热，当冷压坯体温度降至350℃后，取出即得热压坯；

对热压坯进行均匀化处理或热处理，得到合金Al10Mg。

在一些实施例中，步骤S1中，将纯铝粉和Al33Cu粉末混合得到混合粉末，Al：Al33Cu的质量比为5:1；

将混合粉末经步骤S2-步骤S3处理后，制得Al5Cu合金；

其中，步骤S3中热热压前期的预定热压温度为600-640℃。

实施例：

S1、将纯铝粉和中间合金粉末混合得到混合粉末，中间合金粉末为Al50Mg或Al35Mg；其中，Al：Al50Mg的质量比为4：1，Al：Al35Mg的质量比为5:2；

S2、对混合粉末进行冷压得到冷压坯体，在钢制模具中冷压，冷压坯尺寸为φ20×10mm，冷压压力为100MPa，保压3分钟后脱模；

S3、将冷压坯体放入热压模具，施加5MPa预加压力，利用高频加热5分钟使冷压坯体升至预设温度460℃；然后将压力减小到0.1MPa，保持5分钟；再将压力逐渐升至20MPa，保持15分钟后停止加热，当冷压坯体温度降至350℃后，取出即得热压坯。如图1和图2所示，热压后组织比较致密，没有明显的孔洞。

S4、对热压坯进行均匀化处理或热处理，得到合金Al10Mg。

经测量，热压坯的致密度为97.8％，硬度为72.8HBW。

对比例：

S1、将纯铝粉和Al50Mg按质量比为4：1进行混合；

S2、对混合粉末进行冷压得到冷压坯体，在钢制模具中冷压，冷压坯尺寸为φ20×10mm，冷压压力为400MPa，保压3分钟后脱模；

S3、将冷压坯体放入热压模具，利用传统电阻炉加热，30分钟升温至460℃，施加200MPa压力，保压2小时，冷却后脱模即得所述合金Al10Mg。

经测量，热压坯的致密度为98.2％，硬度为73HBW。

根据图3本发明实施例与对比例在主要工艺参数与热压坯致密度上的对比图，从中可以看出，在成形效果相当大情况下，本发明实施例的技术工艺要求更低、工艺时间更短，这更有利于工业生产。本发明通过粉末原料中加入低熔点配方和采用快速加热工艺(升温至热压温度一般只需3-5分钟，传统加热所需时间一般30分钟以上)，突破传统粉末冶金工艺原理，使得热压时所需压力最高为20MPa(传统热压一般选用100-200MPa)，所需时间一般为15-30分钟(传统热压一般1-2小时)，而且将传统粉末冶金烧结和致密化(热压/热挤压)的工艺流程简化为快速热压成型，通过一次低压热压成型即可，所得到产品的致密度达到或超过98％。

本发明的一种合金快速热压成型方法具有以下优点：①工艺简化，减少一道主要的烧结工序；②热压压力低，为常规热压的1/10甚至更低，可以通过模具设计，在同等压力设备下，单次热压可以生产10个或更多产品；③热压时间短；④与热压相适应，冷压压力也降为常规粉末冶金的1/4-1/2，也可以通过模具设计提高效率2-4倍等四个方面提高生产效率。本发明技术生产的粉末冶金合金，因为冷压、热压压力低，可以大大降低模具损耗提高模具寿命，通过选择合适的材料和加工工艺也可以降低模具加工成本，即减少大规模生产中模具加工、维护成本，从而降低产品价格，提高产品竞争力。通过本发明技术开发的粉末冶金合金，可以极大丰富粉末冶金金属基复合材料的基体合金，从而可以根据实际工况需要，选择不同基体合金而得到优化金属基复合材料的性能，从而扩大金属基复合材料的应用范围，为提高我国产品国际竞争力做出贡献。