粉末冶金压制方法
粉末冶金压制方法范文第1篇
[关键词]粉末冶金 热等静压
中图分类号：TF124.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）47-0054-02
1、概述
粉末冶金（Powder Metallurgy）是采用金属、金属间化合物、金属-非金属粉末通过成形-烧结制造工程材料、功能材料及其异型制件的工艺技术，粉末冶金能制造出传统熔铸和其它加工方法所不能制备的具有独特性能的材料和制件。而采用传统粉末冶金工艺生产的制件中存在大量的孔隙和缺陷，密度低，制件的强度比相同材料的铸件或锻件要低约20%-30%，极大限制了大规模推广和使用。热等静压是在高温高压下同时实现粉末的成型和烧结，一次制备成品。用热等静压制得的制件晶粒细小均匀，密度接近理论密度，并且组织分布均匀，且具有优异的机械性能和物理性能；克服了传统粉末冶金制件由于致密性低而导致使用上的技术障碍，使粉末冶金技术得以更加广泛的推广和应用。
2、热等静压技术及烧结致密化机理
热等静压技术是将封装包套放置到密闭的高压容器中，向包套施加各向均等静压力的同时施以高温，在高温高压作用下，使得包套软化并收缩，挤压内部粉末使其经历粒子靠近及重排、塑性变形、扩散蠕变三个阶段后，实现粉末体的烧结致密。
（1）粒子靠近及重排阶段
处理前，包套中粉末随机堆叠，存在大量孔隙，密度低。在处理时，包套在高温高压下软化收缩，粉末粒子受压力作用下发生平移或转动而相互靠近，同时某些粉末粒子被挤进临近空隙之中，而且一些较大的搭桥孔洞出现坍塌；这样一来，粒子的临近配位数明显增大，从而使得粉末体的空隙大大减少，相对密度迅速提高。
（2）塑性变形阶段
当第一阶段结束后，在高温高压继续作用下，粉末粒子接触面上的压应力增加、塑性流动的临界切应力降低，当粉末体承受的压应力超过其屈服切应力时，将以滑移方式产生塑性变形；粉末粒子发生大量塑性流动后，粉末体的相对密度迅速接近理论密度值，粉末粒子基本上连成一片整体，残留的气孔已经不再连通，而是弥散分布在粉末基体之中。
（3）扩散蠕变阶段
当塑性变形的机制不再起主要作用时，残存不规则的狭长气孔在高温高压继续作用下，将其球化成圆形，所占体积分数也将不断减小，直至消除；同时弥合界面存在着浓度梯度、温度梯度、高压所产生的压力梯度，致使在弥合界面处会进行扩散蠕变，粉末体最终得以烧结致密。
3、热等静压技术在粉末冶金领域中的应用及研究
热等静压工艺在粉末冶金成形工艺中占有十分重要的地位，在现代工业生产中得到广泛的应用。可以对难加工材料（如钛合金、高温合金、粉末钢、硬质合金、金属陶瓷等材料）成形和致密化；同时能生产基本不需要机加工的近终形部件，可提高原材料的使用率和机加工效率，常用于整体成形许多常规方法难以成形的零件，特别适合于航空航天、船舶、武器设备、核设施、发电设备等关系国计民生的重大应用领域。
3.1在粉末冶金钛及钛合金方面的应用研究
钛合金因具有高强度、高韧性、抗氧化及耐腐蚀的特性，广泛应用于航天航空、舰船和化工等领域。用热等静压技术制备的粉末钛合金，不仅简化了熔炼工艺和切削工序，而且合金组织更趋均匀，性能明显改善。钛合金的热等静压粉末冶金技术有如下优点： （1）与传统的锻材加工技术相比，二者材料性能接近，但粉末冶金技术易于制备形状复杂的部件，且所制备的部件基本为近净形，可节省大量原材料，减少机械加工，降低成本；视形状复杂程度，与传统方法相比，成本可降低20%-50%[1-3]。（2）与钛合金的铸造技术相比，二者都是近净形工艺，但粉末钛合金具有更优良的性能，热等静压固结的粉末钛合金可100 %致密，具有良好的微观结构，晶粒细小，组织均匀，无织构、偏析现象，性能可达到不低于锻件的水平[1，2]。（3）用钛合金粉末冶金技术可制备高性能钛基复合材料[3]。
航天材料及工艺研究所王亮等人研究了热等静压技术制备Ti-6Al-4V 粉末钛合金材料；温度为900℃，氩气压力大于110MPa，保持时间为1h的工艺，制备的粉末钛合金性能已全面超过TC4锻棒的性能标准。抗拉强度最大为1040MPa，屈服强度最大为981MPa，延伸率最大为15.4%，断面收缩率最大为39.6%[4]。航天材料及工艺研究所郎泽保等人研究了热等静压技术制备Ti-Al系金属间化合物材料；温度为900-1000℃，氩气压力大于100MPa，保持时间为3-5h，制备的Ti3Al基合金（ Ti-23Al-17Nb）具有良好的综合性能，其抗拉强度达到815MPa，并且在900℃具备了良好的力学性能和出色的高温抗氧化性能[5]。北京航空材料研究院刘娜等人研究了热等静压技术制备粉末冶金TiAl合金的热变形行为；制备的粉末冶金TiAl合金的最终氧含量为720ppm，致密度为99.6%，具有良好的热加工性，在温度≥1050℃和应变速率≤0.1s-1 的范围下加工可以保证变形不开裂[6]。中国科学院金属研究所徐磊等人研究了热等静压技术制备粉末冶金Ti-5Al-2.5Sn合金；温度为940℃，氩气压力为150MPa，保持时间为30min，合金性能已接近锻造合金的水平，粉末冶金Ti-5Al-2.5Sn合金晶粒细小均匀，无孔隙缺陷[7]。中国科学院金属研究所王刚等人采用热等静压技术Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B 合金板材；温度为1260℃，氩气压力为150MPa，保持时间为4h，获得显微组织细小均匀、无宏观偏析和热加工性能得到改善的轧制坯，细小均匀的组织有利于降低韧性-脆性转变温度，从而降低板材的轧制温度；简化了采用铸态TiAl 基合金所需要的均匀化和锻造等加工步骤，节约成本和能源[8]。
3.2 在粉末高温合金方面的应用研究
作为高性能航空发动机的涡、压气机盘、鼓筒轴和环形件等热端转动部件的材料及其制造技术始终受到国内外航空工程界的特别关注。随着合金化程度的提高，合金的宏观组织偏析愈加严重，工艺性能恶化，传统工艺制造的高温合金在高推比发动机上的应用受到制约；一般说来，当合金中A1+Ti≥9%时是很难进行锻造的，用锻造方法生产强度更高的高温合金已不现实。粉末高温合金具有组织均匀、晶粒细小、屈服强度高、疲劳性能好等优点，已得到广泛应用。热等静压是粉末高温合金成形不可缺少的工序，是航空发动机用粉末涡研制中的一道关键工艺，对盘件最后的组织、性能具有重要的影响。
北京航空材料研究院王旭青等人研究了采用热等静压制备FGH96粉末高温合金时，热等静压温度对对其显微组织的影响；采用了四种温度分别为1150℃、1170℃、1190℃、1210℃，氩气压力为130MPa，保持时间为3h的工艺，经过实验，提高热等静压温度可以促进FGH96合金消除残余枝晶，促进再结晶及再结晶晶粒长大。到1190℃时，枝晶完全消除，再结晶组织较为均匀；可以促进一次γ′相溶解和二次γ′相形核和长大，获得良好的综合性能[9]。北京航空材料研究院何峰等人研究了热等静压技术制备粉末Udimet720合金；温度为1130℃，氩气压力为103MPa，保持时间为4h，合金的性能与变形（挤压加锻造）合金的相当，可用于发动机涡[10]。航天材料及工艺研究所常健等人研究了热等静压技术制备粉末镍基高温合FGH4586；温度为1200℃，氩气压力为140MPa，保持时间为3h，合金完全致密，密度达到8.38g/cm3，能够使碳化物在合金晶内和晶界均匀析出，获得均匀的组织和较佳综合力学性能[11]。钢铁研究总院国为民等人研究了热等静压技术制备FGH95合金；温度为1130℃，氩气压力为103MPa，保持时间为4h的工艺，合金具有良好的综合力学性能，其中拉伸、蠕变、持久和疲劳等主要力学性能指标都达到或超过了A 级技术标准的要求。抗拉强度最大为1673MPa，蠕变最小为0.037%，持久最长为140h，疲劳大于5000次[12]。
3.3 在粉末钢方面的应用研究
热等静压制备粉末冶金钢在国外已经非常广泛，已经有大量专业制备粉末钢的国际知名的企业，如奥地利的Bohler、美国的Carpenter、法国Erasteel以及瑞典的Uddeholm等，产品涉及到工具钢、模具钢、双相不锈钢等多种牌号，每年有2万吨左右的产量。而国内发展较慢，只有少数专业机构在对其进行研究和小批量的生产。
钢铁研究总院况春江等人研究了热等静压技术制备粉末高氮无镍不锈钢；温度为1150℃，氩气压力为130MPa，保持时间为3h的工艺，所得制件抗拉强度高于850 MPa，屈服强度在500到580 MPa之间，延伸率为40%-50%，显示出优异的耐蚀性能，性能远高于304和316L不锈钢[13]。安泰科技股份有限公司卢广锋等人研究了热等静压技术制备粉末高速钢T15合金材料；温度为1100-1150℃，压力为110MPa，保持时间为3h的工艺，制得无疏松、孔洞等缺陷，碳化物均匀细小，致密度达到100%的坯料；通过有效工艺控制，获得了氧含量小于150×10-6，晶粒度大于1l级，碳化物尺寸2-4μm，硬度67 HRC，抗弯强度4400 MPa的性能[14]。安泰科技股份有限公司李小明等人通过气雾化制粉-热等静压工艺成功制备了含钒9.75%冷作模具钢；温度大于1100℃，压力大于110MPa，保持时间为3h的工艺，制备的样品相对密度达到100%[15]。上海日硝保温瓶胆有限公司王恩权等人研究热等静压技术制备AISI304不锈钢；温度为1100℃，压力为196MPa，保持时间为1h的工艺，制备的样品具备良好塑性，伸长率达到了75%-85%[16]。
3.4 在WC-Co硬质合金的应用研究
硬质合金是以高硬度、耐高温、耐磨的碳化钨为主要成分，用抗机械冲击和热冲击好的金属作粘结剂，经粉末冶金方法烧结而成的一种多相复合材料。传统的制备工艺是低压烧结方法，但碳化物颗粒易长大，且内部存在孔隙和缺陷。近年来热等静压应用于WC-Co硬质合金的制备中，可有效降低烧结温度，致使碳化物颗粒细小，同时对大尺寸硬质合金制件的制备中大大降低了制件内部缺陷和孔隙，近年来研究也非常活跃。
辽宁科技大学齐志宇等人采用高压热等静压法对超细 WC-10Co复合粉烧结体进行烧结实验研究。实验结果表明 ，在1360℃的温度，压力140MPa，其抗弯强度较真空烧结的提高19.95 %，致密度最高达到了97.92% ，同时细化了碳化物晶粒，提高了合金的机械性能[17]。钢铁研究总院陈飞雄等人研究了热等静压法制取大尺寸复合硬质合金轧辊，温度为1200℃， 压力为100 MPa， 保持时间为2h的工艺，所制备的复合辊中硬质合金层致密度达到100%，无明显孔洞和缺陷，且硬质合金外层与铁基复合材料内层获得良好的冶金结合，结合强度达900MPa[18]。安泰科技股份有限公司贾佐诚等人研究了热等静压技术制备WC-15Co、WC-22Co 硬质合金；温度1350℃，保温30 min ，氩气气氛，压力5MPa ，保压60min的工艺，所得制品几乎没有孔隙，相对密度接近100%，抗弯强度分别为3200 MPa、3300 MPa，比传统工艺分别提高了7%、30%[19]。
3.5 在其它粉末冶金材料方面的应用研究
除了上述方面的应用，热等静压技术还在粉末冶金工艺制备的难熔金属、金属铍、高性能陶瓷和金属陶瓷复合材料等方面也得到广泛应用。
北京航空航天大学机械工程及自动化学院郎利辉等人研究了热等静压技术制备高比重合金（93W-4.45Ni-2.2Fe-0.35Co-0.05Mn ）合金；温度为1300℃，压力为140MPa，保持时间为4h的工艺，所得的材料力学性能最优， 屈服强度提高16.5%， 抗拉强度提高16.1%， 断裂应力提高85.3%，同时，延伸率和断面收缩率分别提高了46.7%和43.7%[20]。热等静压成形法是近年刚新起的一种制备钒及钒合金的粉末冶金方法，制备的产品具有组织成分均匀、性能稳定、近净成形等优点，是制备钒的理想工艺之一，中国工程物理研究院鲜晓斌等人研究了热等静压技术制备纯钒材料；温度为1100-1350℃，压力为150±10MPa，保持时间为2h的工艺，结果表明：热等静压温度在1250℃以上可以实现全致密，采用1250℃温度处理的材料综合性能最佳，抗拉、屈服强度为701MPa、634MPa，延伸率为22.4%[21]。H.V.A tkinson利用直接热等静压工艺成功制备出15vol%SiC增强A357铝合金复合材料，通过热等静压可以显著减少该类制品的气孔率，同时其弯曲强度也得到提高[22]。热等静压技术用于陶瓷材料的生产，改善了成型和烧结条件，使材料的孔隙度明显降低，从而提高了材料的性能，并为制造陶瓷材料提供了有效方法。如SeanE.Landwehr等人研究热等静压制备的ZrC-Mo金属陶瓷复合材料的显微结构和机械性能，在1800℃，200MPa和1h的条件下，密度可以达98%以上，具有较高的硬度、弹性模量、抗弯强度、断裂韧性[23]。
4 结语及展望
随着近年来热等静压技术的飞速发展，热等静压技术成为高性能粉末冶金材料制备的一项新技术。但在将来还亟待对以下问题进行研究和探索：（1）加强对不同粉末材料热等静压数据的积累，建立热等静压粉末冶金材料数据库。（2）从理论上确定粉体材料性能在热等静压条件下与成分、组织结构的新关系。这些新关系的确立具有重大理论价值与实际应用价值。（3）加快热等静压近终成形技术的研究，将计算机模拟引入到热等静压粉末冶金材料尺寸的精确控制，真正实现复杂材料的热等静压近终成形。（4）将喷射成型、注射成型等其他粉末冶金技术与热等静压技术相结合，开发更多高性能、低成本粉末冶金材料及制品。
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粉末冶金压制方法范文第2篇
反应合成的TiC对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响陈百明 刘晓斌 王珺 尹新权 张振宇 (248)
氢气含量对电弧等离子法制备纳米Ni粉影响的研究侯聪花 鲁玉玲 张景林 王晶禹 (253)
放电等离子体烧结W粉数值模拟陈小安 尚福军 宋顺成 (256)
超细硬质合金棒料挤压成形剂预脱除工艺研究孙丹 李广生 林春芳 杜玉国 孙卫权 (262)
材料·制品·应用
制备工艺对粉末高钒高速钢组织和力学性能的影响王浩强 燕青芝 旷峰华 葛昌纯 (266)
电弧离子镀ZrN/TiN涂层对烧结NdFeB的耐腐蚀及磨损性能的影响杜军 张平 蔡志海 赵军军 (269)
热处理对钢结硬质合金TLMW50覆层抗磨性的影响赵一生 高志国 魏世忠 (273)
喷雾干燥-直接碳化法制备WC-Co复合粉末汤昌仁 易茂中 谭兴龙 (279)
工艺与设备
流动温压制备不锈钢十字件的试验研究胡昌旭 倪东惠 谭文昌 杨义 肖志瑜 李元元 (284)
M42高速钢粉末球磨工艺优化及其SPS烧结文小浩 丁小芹 韩小云 张学彬 徐金富 (288)
喷雾热分解法合成BaTiO_3超细粉末及其形貌控制李启厚 高宇波 刘志宏 刘智勇 李玉虎 (292)
一种新型难熔金属异型件的制备技术及其应用闵小兵 王跃明 夏光明 严淑群 卢静 (297)
表面活性剂PEG对制备Co_3O_4前驱体的影响曹钦存 赵跃智 张战营 (302)
文献综述
WC-Co功能梯度硬质合金研究进展史留勇 张守全 黄继华 (305)
四海文苑
为新发动机新气门可变动作角与升程（VVEL）机构开发的新粉末冶金零件藤木章 山田雄一 鹤田诚次 阿部微雄 川濑欣也 韩凤麟（译） (313)
粉末冶金产业动态
1998～2009年美国MPIF获奖粉末冶金汽车零件介绍（连载）——粉末冶金发动机零件 (316)
PLZT压电陶瓷准同晶相界处显微组织与性能的研究魏伟 姚萍屏 罗丰华 (163)
镁在热压过程中的氧化行为研究魏琴琴 罗国强 李君 沈强 张联盟 (167)
Si3N4（p）/SiC（w）强韧化MoSi2基复合材料的显微组织与力学性能周宏明 易丹青 李丹 肖来荣 柳公器 (172)
燃烧合成MgSiN2粉末反应过程研究彭桂花 卢锋奇 梁振华 刘茜 李文兰 (178)
材料·制品·应用
不同制备工艺对Mo-Mo3Si-Mo5SiB2（T2）三相合金组织的影响刘应超 刘志国 林晨光 (183)
粉末制粒工艺在金刚石工具制造中的应用研究孟凡爱 刘英凯 王建强 (188)
原位反应制备Mo2FeB2基金属陶瓷烧结过程热力学分析李文虎 刘福田 (192)
喷射成形镍基高温合金过喷粉末特征分析康福伟 孙剑飞 唐增武 (196)
特殊形貌微米铜粉的水热制备陈庆春 (200)
工艺与设备
M3与T15高速钢的SPS烧结与热处理胡宓宓 贾成厂 曲选辉 胡学晟 (204)
SPS法制备铜-2%碳纳米管复合材料吴清英 刘向兵 褚克 贾成厂 陈晓华 盖国胜 郭宏 (210)
新型富铈镍基合金粉末及工艺性能研究苏义祥 丁丁 门志慧 张绍斌 (215)
真空微波烧结制备TiCN基金属陶瓷唐思文 张厚安 颜建辉 严迪科 (220)
文献综述
钴粉生产技术研究进展徐斌 王成均 吕小刚 (224)
四海文苑
模具技术的定量评价和新剂开发 藤木 章 前川 幸広 安達 恭史 曹刚（译） (230)
粉末冶金产业动态
1998～2009年美国MPIF获奖粉末冶金汽车零件介绍（连载）——粉末冶金发动机零件朔风 (235)
WD-40在粉末冶金行业的广泛应用刘颖 (238)
喷雾干燥W—Cu前驱体粉末煅烧和还原中的物相变化特征刘涛 范景莲 田家敏 成会朝 (83)
粉末冶金法制备Mo-30Cu合金微观组织研究韩胜利 蔡一湘 宋月清 崔舜 (87)
环路热管蒸发器的制作与性能测试陈懿 柏立战 林贵平 余培良 (92)
脉冲电磁场对草酸钴形貌的影响杜慧玲 王建中 陈丹凤 苍大强 (96)
Ti3AlC2自蔓延高温合成中组织分析陈秀娟 吴明亮 张全文 马淑芬 王思谦 (101)
材料·制品·应用
新型铝青铜合金粉体材料涂层耐腐蚀性能研究路阳 张巧 李文生 李亚斐 马保荣 冯力 李振 (105)
新型铁基固体自复合材料摩擦学特性的研究丁光玉 贾成厂 苗晓丽 柳学全 (110)
表面组装用Sn—Ag—Cu无铅焊锡粉末的制备许天旱 王党会 姚婷珍 (115)
工艺与设备
射频等离子体球化钛粉的工艺研究古忠涛 叶高英 刘川东 童洪辉 (120)
制备复相结构陶瓷坯件的自反应喷射成形工艺研究王建江 刘宏伟 姚文谨 胡文斌 (125)
共沉淀-共还原法制备金刚石工具用超细预合金粉末的研究赵文东 徐骏 宋月清 罗骥 郭志猛 (130)
细晶Mo-18Cu合金烧结工艺的研究陈玉柏 范景莲 田家敏 刘涛 成会朝 (136)
UO2粉末表面活化壳层的制备和性能研究高家诚 吴曙芳 杨晓东 李锐 王勇 (140)
粉末冶金产业动态
会议简讯 (139)
1998～2009年美国MPIF获奖粉末冶金汽车零件介绍（连载）——粉末冶金发动机零件朔风 (155)
文献综述
通过改善界面状态提高金刚石-Cu复合材料导热性的研究陈惠 贾成厂 褚克 梁雪冰 刘兆方 郭宏 (143)
四海文苑
铁基粉末冶金材料烧结程度的判定Thomas F. Murphy 韩凤麟（译） (150)
WD-40在粉末冶金行业的广泛应用刘颖 (157)
低温烧结制备超细晶FeAl合金及性能的研究詹肇麟 郭丽娜 李莉 刘安强 (3)
粉末冶金NiFe19 Al25合金的组织与性能研究袁勇 卢静 崔建民 张皓 罗丰华 (7)
气体雾化Al-Zn-Mg-Cu铝合金粉末的形貌及组织性能研究王少卿 于化顺 王海涛 张振亚 闵光辉 (12)
金刚石复合片（PDC）表面残余应力的XRD研究徐国平 尹志民 陈启武 徐根 (16)
超音速气雾化喷嘴中抽吸压力变化规律的研究赵新明 徐骏 朱学新 张少明 (21)
材料·制品·应用
W粉粒度对Ti-20％W合金组织和力学性能的影响王庆相 梁淑华 杨怡 范志康 (26)
硼含量对Ni—Cr—Mo合金热腐蚀性能的影响李文虎 (31)
热压反应合成Al2O3-Ho2O3／TiAl复合材料王芬 许红娅 朱建锋 王少龙 解宇星 (34)
SPS烧结M42粉末冶金高速钢的显微组织与性能文小浩 陈胜 丁小芹 韩小云 张学彬 徐金富 (39)
工艺与设备
碳热还原氮化制备氮化硅粉体反应条件研究陈宏 穆柏春 李辉 郭学本 (43)
粉末电磁压制电压对TiO2陶瓷密度的影响孟正华 黄尚宇 周静 孙伟 (48)
非规则管坯喷射沉积成形工艺优化及试验验证徐玉冰 马万太 张豪 张捷 (53)
烧结温度对碳化硅陶瓷力学性能的影响吴澜尔 江涌 乔发鹏 (58)
文献综述
MoSi2材料的制备及其应用席俊杰 (61)
人工神经网络在金属注射成形技术中的应用韩勇 何新波 曲选辉 周瑜 许均力 (66)
粉末冶金产业动态
会议简讯 (72)
中国机械工程学会粉末冶金分会换届消息张彤 (77)
1998～2009年美国MPIF获奖粉末冶金汽车零件介绍（连载）——（一）粉末冶金发动机零件朔风 (77)
WD-40在粉末冶金行业的广泛应用刘颖 (78)
四海文苑
用一次压制—一次烧结达到高密度Francis Hanejko (73)
微量合金元素Zr对Mo合金性能和显微组织的影响成会朝 卢明园 范景莲 田家敏 黄伯云 李勇明 (3)
喷射沉积Zn-38Al-2Cu合金微观形貌和摩擦磨损性能研究杨诚笑 陈兴 严彪 王军 唐人剑 (6)
添加镍包覆石墨对铁基固体自复合材料性能的影响丁光玉 冯辉霞 任卫 柳学全 李红印 (11)
球磨过程中水性咪唑啉类缓蚀剂对铝粉性能的影响唐新德 叶红齐 王敏 刘辉 (15)
材料·制品·应用
一种新型半金属刹车片材料的研究尹国洪 董元源 (20)
机械合金化制备Ag-Cu28合金过程的研究李良锋 丘泰 杨建 李晓云 (24)
基于激光重熔的纳米陶瓷颗粒改性喷涂层的耐磨性研究沈理达 田宗军 黄因慧 刘志东 花国然 (29)
原位合成NiAl（FeAl）／TiB2＋Al2O3复合材料崔洪芝 黑鸿君 谢艳春 曹丽丽 (33)
工艺与设备
稀土含量和还原温度对制备超细（W，Ni，Fe）复合粉末的影响彭石高 范景莲 刘涛 祁美贵 丁飞 田家敏 (36)
非水基凝胶注模成形高氮无镍不锈钢粉末的研究韩跃朋 徐自伟 况春江 贾成厂 张秀丽 胡学晟 刘卫华 (40)
钨铜热变形致密化工艺及组织性能研究于洋 李达人 王尔德 刘祖岩 李子睿 (45)
烧结温度对Mo2FeB2合金组织性能的影响李文虎 刘福田 冯小明 (48)
文献综述
W和W／Ti合金靶材的应用及其制备技术王庆相 范志康 (52)
氮化钒制备技术的发展及应用孙涛 刘建雄 谢杰 李松 柏万春 (58)
低温烧结氮化铝陶瓷烧结助剂的研究进展王超 彭超群 王日初 余琨 王小锋 李超 (62)
四海文苑
螺旋齿轮与正齿轮的表面致密化 Sven Bengtsson Linnéa Fordén (67)
粉末冶金产业动态
“2009年全国粉末冶金学术会议”征文通知 (74)
全球领先的粉末冶金汽车配件供应商PMG落户奉贤朔风 (74)
“粉末冶金网上展”正式推出曾杰供 (75)
Q235钢表面氩弧熔覆MoNiSi／Ni3Si金属硅化物复合涂层组织与性能研究王永东 王振廷 陈丽丽 刘瑞堂 (83)
SiC粉末表面溶胶-凝胶法涂覆草酸锌研究崔升 沈晓冬 肖苏 高志强 林本兰 (86)
W-40％Cu合金应力-应变曲线的测定与描述苏新艳 刘祖岩 李达人 王尔德 (91)
机械合金化合成Ti3SiC2导电陶瓷的形貌特征研究段连峰 金松哲 贾树胜 杨晨 (95)
压制烧结法制备钼铜合金中的缺陷分析韩胜利 宋月清 崔舜 (99)
材料·制品·应用
氢化燃烧合成与机械合金化复合制备LaMg11.5Ni0．5储氢材料顾昊 朱云峰 李李泉 (104)
粉末冶金Ti6Al4V合金的研究赵瑶 贺跃辉 江垚 徐南平 黄伯云 (108)
溶胶凝胶-碳热还原法制备Si3N4纳米粉末陈宏 穆柏春 赵连俊 (114)
Al／Tb0．30Dy0.70Fe1．95复合材料的制备与性能研究江民红 顾正飞 刘心宇 (119)
工艺与设备
熔融盐法制备ZrO2纳米粉末的研究郭贵宝 刘铭 安胜利 (123)
无压烧结制备透辉石增韧补强氧化铝基结构陶瓷材料刘长霞 孙军龙 张希华 (127)
粉末涂敷法制备CuInSe2薄膜的硒化烧结过程研究聂洪波 王延来 王义民 果世驹 (132)
放电等离子体烧结工艺对La0．7Fe3CoSb10材料相对密度的影响肖代红 喻盈捷 (138)
文献综述
纳米镍粉制备技术研究进展李新春 成会朝 范景莲 (142)
四海文苑
现行烧结-硬化工艺回顾 Michael L. Marucci George Fil (148)
粉末冶金产业动态
粉末冶金压制方法范文第3篇
1研制工艺
1.1材料配比与混合
球铰原用材料为耐磨青铜棒材经机械加工而成，成本高且浪费大，更重要的是困扰企业的难题—“烧盘”现象无法根治，由于该件工作条件较为苛刻，在新材料选材时选择强度较高、硬度和耐磨性较好且成本较低的铁基粉末冶金材料。经多次试验，选定Fe-P-C-Cu系，P是一个显著的强化元素，P的加入有效提高材料强度和尺寸稳定性，Fe-P-C系性能较广泛应用的Fe-2%~3％Cu-C合金优越，而微量Cu对轴向承压变形的改善显著［2］。
混合料的配比（质量分数）为：余量Fe-0.8%~1.2％Cu-0.4%~1.2％C＜3％添加剂，其中Fe粉为雾化铁粉，粒径小于178μm；Cu粉为电解粉，粒径小于74μm；C粉为鳞片石墨，均符合相关国标的技术要求。添加剂为质量分数0.8%硬脂酸锌，质量分数0.5%硫磺粉＜150μm；机油按粉料0.65mL/kg加入；混料采用V型混料机，时间2.5h。柱塞泵球铰质量要求较高，在保证高强度和耐磨性的同时，要求有良好的抗咬合性和一定的尺寸精度，为了保证各类指标的稳定性，配料时应严格控制各成分的加入及均匀性，加入机油湿混，避免铜成分偏析和粉粒大小的分层现象及添加剂硬脂酸锌和硫造成的团聚现象［3］，粉料混好后应过筛，粒径小于178μm。
1.2粉末的压型
装粉。为提高压型质量和效率，采用容量法刮料式装粉，其优点是装粉速度快，压件一致性好。压型压力为400MPa，密度为6.4g/cm3。
整型与精整。为了节约原材料和提高后加工效率，成型内孔只留精整量，一次精整到尺寸无切削工艺，并使小端面球面成型，以保证球面的密度，留少量加工量。此时保证所成型球面密度值得研究，大量试验及参考文献［4］证明，压制时成型球面在上是确保球面密度的关键。整型工艺以FTQ-40球铰产品为例：烧结后毛坯放在整型座上，整芯置于马蹄铁上，便于脱模操作，整芯中间30mm为整型尺寸，为毛坯整型留量而设定，考虑到整型回弹等因素，整芯尺寸比工件最终尺寸公差大0.07mm，整芯两端带稍：下端为导向部分，利于整型定位，上端为脱模部分，利于整型移出模后，整芯自动脱模，简化了整型模具和整型工序，因而大大提高生产效率，是传统外箍内胀工艺效率的3~4倍。
1.3粉末的烧结
烧结设备采用半自动推杆式烧结炉，将粉末压坯装在铁皮舟中送入炉内，且每舟装入质量严格控制并无规则装入，以便毛坯之间有足够空隙实现均匀烧结。烧结气氛采用吸热性煤气保护，组成（体积分数）：20%N2+40%H2+20%CO及少量的H2O、CO2与CH4。露点范围为-5～15℃。烧结工艺：加热温度为（1080±5）℃；保温时间为45min。
1.4后加工工艺
由于球铰球面要求非常高，用粉末冶金工艺无法达到设计要求，因而采用基本成形留加工余量、对工件毛坯进行机械加工的方法。采用成形刀加工球面，优点是操作简单、效率高，但问题较多，其中关键问题：1）由于该材料为耐磨材料，对刀具磨损严重，需经常换刀，尺寸精度无法控制；2）由于成形刀工作时为线接触，切削力非常大，导致“打嘟噜”现象，不但对刀具消耗非常大，并导致大批废品；3）成形刀因加工过程中切削阻力大，刀具发颤，使工件表面粗糙度差，造成后续球面精磨加工无法保证。通过不断摸索和大量试验，最终确定用改造的单板机数控车床对球面进行加工，方法是内胀胎定位、编程控制走刀，产品图见图2。首先进刀车小端面并退刀车小端球面，其次根据球心至大端面距离，进刀至大端面位置车大端面并车大端球面，程序控制，一气呵成，使加工质量大幅提高：1）尺寸一致性非常好，为后续精磨打下良好基础；2）表面粗糙度很好，精磨量缩小，有效提高后加工效率和质量；3）两端面及球面一次装卡完成，形位公差保证良好；4）刀具磨损小，减少换刀次数，提高工作效率；5）废品率几乎为零。精磨加工采用厂家自制专用磨床加工，用专用工装需要良好的一致性，本研制工件良好的满足了加工要求。另外，制件的防锈与包装不可忽视，除操作避免汗渍接触工件外，工件经检验合格后，应立即浸油并在油内加入成分石墨和防锈成分亚硝酸钠，油温为80~100℃，工件浸煮15min后控油，用牛皮纸包裹放入塑料袋内封口装进包装纸箱，入库并防潮。
2试验结果
2.1检验结果
柱塞泵粉末冶金球铰（见图2）的材质、尺寸精度和力学性能等进行了系统检验，化学成分（质量分数）：C为0.49％，Cu为1.08％，Fe为94.95％。物理及力学性能：密度≥6.6g/cm3，硬度≥90HB，压溃强度≥300MPa。尺寸精度：准28尺寸偏差标准要求f7（-0.020-0.041）mm，实测（-0.023～-0.020）mm；准14尺寸偏差标准要求H9（+0.0430）mm，实测（0.030～0.035）mm；球中心距标准要求（6±0.15）mm，实测（-0.07～+0.09）mm；大端与准14的垂直度准，标准要求0.05mm，实测（0.02～0.03）mm；外圆与内孔准14的同心度标准要求0.08mm，实测（0.02～0.03）mm；准28球的圆度标准要求0.02mm，实测0.01～0.02mm；粗糙度标准要求Ra0.8μm，实测Ra0.8μm。球铰的防锈：标准要求球铰成品应渗渍油。并允许加入无害于柱塞泵性能的防锈剂，实测合格。球铰的外观质量：标准要求不允许有裂纹、夹杂及锈蚀等缺陷，实测合格。柱塞泵粉末冶金球铰经检验，各项技术指标符合Q／JYY032—2001《柱塞泵粉末冶金球铰技术条件》的要求，为合格产品。
2.2台架强化试验
将样件安装在两台XB-F40泵试验机上，条件：1）在P=25MPa下，运转1.5h；2）在P=20MPa下，冲击试验200次，运转正常，试验完毕拆检零件，铰副摩擦、磨损痕迹正常。
2.3装机可靠性、耐欠性试验
在XB-F40泵上装试件数件，已经历两年半超过5000h未发生任何异常现象，经批量使用，本粉末冶金球铰各项性能指标达到要求，与原用青铜合金QSn6-6-3材料相比，抗咬合等指标均有所提高，根除过去存在的“烧盘”现象。
3结论
1）用粉末冶金方法生产柱塞泵球铰在XB-F40泵上试用获得成功，完全可以替代原用青铜合金材料球铰。
2）本研究Fe-P-C-Cu系粉末冶金球铰材料，力学性能良好，特别是抗咬合性能突出，可有效解决“烧盘”问题。
粉末冶金压制方法范文第4篇
关键词：高强度，铁基粉末冶金材料，应用
在模具设计前，必须进行粉末冶金制品的形状设计。制品压坯的形状设计是保证产品使用要求的情况下，从压制过程(装粉、压制、脱模)、模具寿命、压坯质量等方面来考虑，并对制品图线形状作适当的修正。本文是将电动工具中原有的钢制齿轮(材料为40Cr)用粉末冶金材料代替，并针对以下内容进行了二次设计：(1) 在原有钢制齿轮齿形的基础上对粉末冶金齿轮的齿形齿廓进行二次设计；(2) 对实际啮合的粉末冶金烧结齿轮的尺寸修正；(3) 粉末冶金齿轮齿面接触强度和齿根弯曲强度的理论校核。
1.齿形齿廓的选择和计算
选择齿轮材料应考虑如下要求：齿面应有足够的硬度，保证齿面抗点蚀、抗磨损、抗咬合和抗塑性变形的能力；轮齿芯部应有足够的强度和韧性，保证齿根抗弯曲能力。此外，还应具有良好的机械加工、热处理工艺性和经济性等要求。在齿轮传动机构的研究、设计和生产中，一般要满足以下两个基本要求：
1.传动平稳—在传动中保持瞬时传动比不变，冲击、振动和噪音尽量小。
2.承载能力大—在尺寸小、重量轻的前提下，要求轮齿的强度高、耐磨性好及寿命长。
由于螺旋锥齿轮与直齿锥齿轮相比，在使用上有如下优点：
1）增大了重迭系数。由于弧齿锥齿轮的齿线是曲线，在传动过程中至少有两个或两个以上的齿同时接触，重迭交替接触结果，减少了冲击，使传动平稳，降低了噪音；
2）由于螺旋角的关系，重迭系数增大，因而负荷比压降低，磨损较均匀，相应的增大了齿轮的负荷能力，增长了使用寿命；
3）可以实现大的传动比，小轮的齿数可以少至五齿；
4）可以调整刀盘半径，利用齿线曲率修正接触区；
5）可以进行齿面的研磨，以降低噪音、改善接触区和提高齿面光洁度；
6）在传动中产生的轴向推力较大，所以对轴承要求较高，在传动机构中需选用适当的轴承。
由于上述特点，所以螺旋齿锥齿轮常用于圆周速度较高，传动平稳和噪音较小的传动中。
通过和直齿锥齿轮的比较，本设计采用螺旋锥齿轮。计算采用的是等高齿锥齿轮，即从齿的大端到齿的小端齿高是一样的，这种齿轮的面角、根角和节角均相等。这样设计不仅减少了大部分的计算，而且对于模具的设计和压制来说更为有利。螺旋锥齿轮齿形参数直接影响齿轮的承载能力、轮齿刚度和传动的动态特性，各参数相互影响、相互制约，其选择的原则是：由各参数确定的齿形，应保证轮齿有较高的弯曲强度和接触强度，最好符合等强度的设计原则。轮齿在啮合时，要求传动平稳，无齿形干涉现象。齿形形状要力求简单以便于制造。
1.主、从动锥齿轮伞齿轮齿数的选择在选择齿数时，应尽量使相啮合的齿轮的齿数之间没有公约数，以便使齿轮在使用过程中各齿之间都能互相啮合，起到自动磨合的作用。同时，为了得到理想的齿面重叠系数，大小齿轮的齿数和应不小于40。
2.齿面宽F 的选择对于等高齿锥齿轮来说：在“奥利康”制等高齿锥齿轮上，由于其延伸外摆线的曲率变化比弧齿锥齿轮的圆弧齿线大，因此，齿面宽不宜过大。一般可取F=(0.25 ~ 0.30)A0，A0 为节锥距。
3.螺旋角β 的选择汽车主减速器锥齿轮的螺旋角多在βm=35~40°范围内。为了保证有较大的mF 使运转平稳、噪音低。依据经验选βm2=36°。
4.法向压力角α 的选择大压力角可以增加轮齿强度，减少齿轮不产生根切的最少齿数，但对于尺寸小的齿轮，大压力角使齿顶变尖及刀尖宽度过小，所以在轻负荷工作的齿轮中一般采用小压力角，可使齿轮运转平稳，噪音低。对于本设计中的“奥”制齿轮采用的齿面平均压力角α=17.5°。论文参考网。
5.齿顶高系数及顶隙系数齿顶高系数取ha*=1；顶隙系数C*=0.25。
2.实际啮合的粉末冶金烧结齿轮齿形的修正及校核
压坯密度对于提高和稳定烧结制品的强度与尺寸精度十分重要。为使压坯密度均匀，顺利脱模，结合齿轮设计的特点，对齿形以下几部分进行了改进：
a.为了增高齿的强度和降低噪声，同时考虑到实际当中齿形模冲加工的特点，对齿轮的齿顶和齿根的齿形进行了修正。
b.一般压制成形都是沿着压坯的轴向进行的。而制品中径向(横向)的孔、槽、健、螺纹和倒锥，通常是不能压制成形的，需要在烧结后用切削加工来完成的。论文参考网。但本齿轮的键槽是轴向的，并不影响压坯的脱模。
c.从节省原料和不影响安装的角度考虑，把原来的三个定位凹坑改成花键式，而且不影响脱模，且能节省原材料。
通过对改进后的齿形进行载荷计算和齿面接触强度的理论校核，结果说明所设计的齿形参数能够满足服役要求。
3.齿轮模拟台架试验
将上述材料的大齿轮，分别在100℃、200℃和250℃回火，硬度分别为HRC43~45、HRC38~40、HRC30~32；之后装机进行实验，对磨件为40Cr钢，硬度HRC48。台架试验记录结果：
第一套齿轮(硬度HRC43~45)：经装机试验当试验到1.5h时，出现声音异常，拆机检查，小齿轮打崩二个齿，但大齿轮完好；换上钢制的小齿轮，淬火硬度HRC42~43，经测试10h，机器正常，拆机检查，磨损正常，即进行第二个项目测试 (空载实验) 55h，拆机检查，一切磨损正常，(其中换了一个转子，碳刷3副)；之后进行模拟实验，运转到10.5h时，机器冒烟，烧机，停止测试，拆机检查发现，前轴承爆裂，定转子烧毁，大齿轮打崩一个齿，小齿轮磨损比大齿轮严重。经分析原因：大齿轮打崩是因为前轴承爆裂，而造成转子乱跳而产生的，是意外发生的现象，并非齿轮强度问题所造成的，所以其材料可以继续试验。
第二套齿轮(大齿轮硬度HRC38，小齿轮HRC42(材料 40Cr)：进行模拟试验运转16h时转子烧毁，拆机检查，齿轮磨损正常，换转子继续进行，运转26.5h时电机烧毁拆机检查，齿轮磨损正常。换电机继续进行，运转7.5h时电机烧毁拆机检查，齿轮磨损正常。再换电机继续进行运转12h时电机烧毁拆机检查，齿轮磨损正常。换电机继续进行，运转17h时电机烧毁，拆机检查，齿轮磨损正常。论文参考网。再换电机继续进行，运转15h电机烧毁，拆机检查，齿轮磨损正常。停止试验。
第三套齿轮(硬度HRC30~32，小齿轮HRC35，大小齿轮均为粉末冶金材料)：经装机试验，通过工况测试，磨损正常；第二个项目测试 (空载实验) 30h时，大齿轮小齿轮磨损严重，停止测试。结论：硬度太低而造成磨损。在本测试条件下，渗碳烧结齿轮材料耐磨性优于意大利和40Cr材料；在本测试条件下，改进后齿形传动平稳，降低噪音；由此可以认为，本课题研制的新材料和完成的齿轮齿形设计能满足电动工具的使用要求。
【参考文献】
[1]李华彬,何安西,曹雷,扬健,李学荣.Cu/Fe复合粉的性能及应用研究[J].四川有色金属, 2005,(01).
[2]程继贵,夏永红,王华林,徐卫兵.聚苯乙烯/铜粉温压成型的研究[J].工程塑料应用,2000,(06).
粉末冶金压制方法范文第5篇
【关键词】材料成型；控制工程；金属材料
1机械加工成型
现在的金属材料加工成型，主要是使用机械加工，加工机械的关键部位是加工刀具，现在使用的刀具很多是金刚石成分的刀具[1]。使用这种刀具对铝基复合材料进行加工比较广泛，铝基复合材料使用金刚石刀具加工主要可以分成三种，分别是钻销形式、铣销形式和车销形式。钻销形式使用的是镶钻麻花钻头，对铝基复合材料加工，一般情况下使用B4C颗粒钻销，而且在加工的过程中还需要添加切销液，这种液体可以增加铝基复合材料的强度。铣销形式使用材料有2.0%的粘接剂，还要8.5%的端面铣刀，这样的加工方法能强化铝基复合材料。车销形式主要使用刀具是硬合金刀具，而且在使用这种加工模式中还需要添加乳化剂，使用这种液体的目的是起到冷却效果。
2挤压和锻模塑性成型
金属材料在实际成型加工时，可以在模具的表面涂抹一层润滑剂，所选用的压力成型方法里要能有效控制压力，以减小在制造时产生的摩擦系数[2]。有研究表明，使用有效压力和涂抹润滑剂，能够使加工过程中挤压压力减少至少35%。挤压力的减少能减少对模具的损伤，减少对金属塑性的削弱，还能防止金属变形中抵抗力减弱，从而有效提高成型效率。除了使用上述方法进行加工，还可以在金属基材料中增加适量的增强颗粒，降低其可塑性，增强金属材料的变形抗力，再在加工过程中增加一定的温度，使增强颗粒和金属材质加快融合，加强金属基材料的可塑性[3]。一般来说，在金属基材质中使用增强颗粒会影响挤压的速度，如果在加工的材料中使用的增强颗粒较多，加工时就要严格控制挤压速度。如果挤压速度过快，很容易造成材料成型以后便面出现横向裂纹。总之，在使用挤压和锻模塑性成型技术对金属基材质加工的过程中，不仅需要在模具上涂抹润滑剂，还需要控制加工中挤压的速度，提高相应的温度，并对这些技术严格控制，只有这样，才能够保证加工的质量。
3铸造成型
使用复合材料的加工成型技术中，最常用的一种方法就是使用铸造成型技术。实际加工过程中，对金属复合型材料添加增强颗粒以后，这样的情况下熔体粘度会有增强，同时流动性也会增强，在加上增加增强颗粒的过程中会使用熔体的方法使其融合在一起，同时因为经过高温作用会产生一些化学反应，这种时候会改变金属材质的基础性质。为了控制金属材质基本性能，在熔化金属材质过程中要对温度严格控制，同时在保温时间上也要采用严格控制方法。在高温情况下对增强颗粒的添加容易发生界面反应，比如在添加的增强颗粒是碳化硅颗粒容易出现这种现象。出现界面反应以后熔体的粘度会增强，会出现难以浇筑现象，而且还会影响到材质本质。解决问题的方法是使用精炼法，同时还要添加一定量的变质添加剂，使用这种方法在锻造成型是不适合使用在添加了增强颗粒的铝基复合材料中。
4粉末冶金成型
粉末冶金成型技术使用最为早，因此这项技术在实际经验比较丰富，该技术使用在成型制造主要是对金属基复合材料使用，还可以对颗粒复合材料零部件和制造晶须中使用。同时粉末冶金技术在后期也使用在一些尺寸较小，造型比较简单，或者是一些高精密要求的零部件生产加工中。使用粉末冶金技术加工零部件，有着很多方面的优点：（1）成型的组织细密；（2）产品加工成型以后增强相分布均衡；（3）成型以后增加相可调节；（4）界面的反应减少。随着不断对该技术的研究，现在可以把粉末冶金技术使用到更多成型加工中。比如自行车架加工，管材加工、自行车零部件加工等。使用粉末冶金技术加工的产品有着较强的耐磨性。在加工时使用该技术在汽车的产品生产，飞机零部件生产和航天器材零部件生产。
