可得到高使用性能的一次压制/一次烧结生产工艺

高密度粉末冶金零件(PM)意味着力学性能增高与零件的使用性能改进.虽然,高密度零件生产工艺不是新工艺(熔渗铜与二次压制/二次烧结工艺都已应用了许多年),但是最近10多年的发展,使着用一次压制/一次烧结工艺已可得到较高的密度.这些先进的生产工艺叫做温压,其是一种利用有专利权的润滑剂与温模或温热粉末相结合的压制工艺.其在得到高密度烧结件的同时,仍然可保持粉末冶金固有的优势.可得到高密度的其它粉末冶金工艺还有模壁润滑与选择性表面致密化.对于每一种方法都进行了述评,并附带用资料证明了材料的性能与使用性能.     

关于用不同工艺制作的高密度铁基粉末冶金材料性能的研究

可能有几种方法可使铁基粉末冶金零件达到较高密度。二次压制/二次烧结可使密度大于7.3g/cm3,但受到成本与几何形状条件的限制。对一种新方法进行了评价,用这种方法可一次压制得到高使用性能材料,并将其和其他生产工艺进行了比较。比较是利用Ancorsteel 85HP与Distaloy 4800A基本材料进行的。对各种生坯与烧结件性能进行了评价,其中包括:生坯强度,横向断裂强度,拉伸性能及冲击值。数据清楚地证明,拥有专利的[1]ANCORDENSETM工艺(温压)提供的使用性能可与二次压制/二次烧结制作的相比拟。用一次压制达到了生坯密度值的无孔隙密度极限的98.5%。     

用温压制造汽车变速器输出轴毂

汽车中应用的铁基粉末冶金零件在不断增加,这主要是由于密度的增高和动态性能的改进。粉末冶金零件的新应用还必须通过不断采用新工艺的最终形成形能力及减少制造工序,降低生产成本。用于制造某些新零件的生产工艺,还必须能生产出几何形状复杂的薄壁零件。采用温压工艺(ANCORDENSETM),用一次压制可达到较高密度水平。这种工艺还能增高生坯强度与减小脱模力。汽车变速器输出轴毂在20世纪90年代以前,是用二次压制/二次烧结工艺大量生产的一个重要粉末冶金零件。1995年前后,用温压工艺进行了制造这种零件的试验,并和用二次压制/二次烧结工艺生产的零件进行了对比。     

温压压制压力强化因子及压制曲线的唯象分析

介绍了一种使用钢铁粉末室温压制回归方程来建立其温压压制方程的分析方法。粉末和模具温度、装粉高度通过压力强化因子影响温压生坯密度。温压压制方程描绘的压制曲线与实验数据相符合。曲线表明装粉高度增加时,粉末和模具加热温度应当降低。对于某些装粉高度温压失去有效性。     

铁粉温压压坯的烧结行为

研究了铁粉温压压坯在真空和氢气中的烧结行为。压制铁粉时,粉末温度为110℃,模具温度为80～100℃。烧结时,压坯于室温装炉,升温速度为2.5℃／min。烧结温度分别为1100℃1150℃和1250℃。实验发现,不同温度下真空烧结1h和氢气中烧结1h,与压坯密度相比较烧结密度都降低,生坯密度越高,烧结密度下降越多。测量了真空或氢气中低温预烧结前后压坯重量和体积变化和不同预烧结制度对应的最终烧结密度,发现经真空预烧结后的压坯在1250℃真空烧结,可有效地提高温压压坯的烧结密度。实验表明,烧结铁的密度是温压及烧结两个过程综合作用的结果。在选择温压温度和方式时,有必要考虑温压压坯的烧结行为。     

温压动态压制曲线及颗粒重排贡献率的探讨

通过对铁粉的动态压制曲线的研究认为粉末的温压成形过程可大致分为三个阶段。在第一阶段粉末颗粒重排起主导作用, 对温压致密化起了重要作用。温压成形过程颗粒重排的贡献率明显大于冷(室温)压。常规温压的颗粒重排占总压制行程的44%, 比冷压的颗粒重排份额提高了15%。而有模壁润滑温压的颗粒重排占总压制行程的50%, 比冷压的颗粒重排份额提高了31%。     

压制压力对微波烧结W-Ni-Fe高密度合金性能的影响

以还原钨粉、羰基镍粉和羰基铁粉为原料,研究了压制压力对微波烧结90W-7Ni-3Fe高密度合金性能的影响,并对分别在1 480℃和1460℃烧结的合金性能进行对比分析.实验结果表明:微波烧结W-Ni-Fe高密度合金的密度和力学性能随压制压力升高而升高,在600 MPa时达到最大,随后迅速下降.在1 480℃进行微波烧结的合金,其各项性能明显高于在1 460℃烧结的,例如,在600 MPa时,前者的相对密度为97.5%,而后者为96.3%;前者的断口存在穿晶断裂,后者则沿晶断裂明显.     

用静电模壁润滑-温压复合工艺增高粉末冶金零件生坯与烧结件性能

（接上期第232页） 3．1．5 表面粗糙度 通过测量，对零件生坯的表面粗糙度进行了评定。对于4种不同的压制工艺和2种厚度不同的横向断裂强度试样，测定的Ra值与压制压力的关系见图8。不管采用哪一种压制工艺，得到的结果都相似。另外，考虑到测量技术精密度的限制，观测没有发现重大差别。     

高速冲击压制技术生产高密度粉末冶金产品

本文介绍了近年来国内外高速冲击技术压制试验的概况,对高速冲击压制技术的优点进行了总结.其主要优点为高密度,制品的密度能够达到粉料理论密度的99%以上;其弹性后效小,所需的脱模力比传统静压方式降低30%以上;高速冲击压制能够用于成型5 kg的制品.本文的重点在于以下三个试验:(1)高速冲击压制和传统压制方式的比较;(2)10万件产品的HVC压制试验,模具的磨损情况;(3)采用高速冲击复压技术获得7.7 g/cm3以上的制品密度.     

316L不锈钢粉末压坯的烧结行为

为了获得高性能的不锈钢烧结材料,研究了烧结气氛和烧结温度对316L不锈钢粉末压坯烧结性能的影响。实验结果表明,316L不锈钢粉末压坯分别在1 150℃、1 230℃和1300℃温度下进行烧结时,真空和分解氨气氛下烧结体的密度、抗拉强度和伸长率都随着烧结温度的上升而提高;在相同烧结温度下,真空烧结体的密度和伸长率要比分解氨气氛烧结体的密度和伸长率高得多,但是真空烧结体的抗拉强度比分解氨气氛下烧结体的抗拉强度低很多。     

粉末冶金新技术在烧结齿轮中的应用

烧结齿轮的性能与粉末冶金工艺密切相关，不同工艺和技术路线生产的齿轮，性能差异很大，而粉末冶金技术的发展促进了烧结齿轮性能的提高和尺寸的稳定。文章作者根据其多年从事粉末冶金齿轮生产与科研的实践经验分析和评述了近年来发展起来的温压成形、高速成形、烧结硬化、高温烧结、熔渗和齿轮表面致密化等技术及其在齿轮制造中的应用；指出：采用温压成形、高速成形、烧结硬化、高温烧结或溶渗等新技术配合表面数字化，可望同时实现高密度、低成本和高精度的齿轮生产。     

机械合金化-加压烧结制备Fe3Al金属间化合物

采用机械合金化-加压烧结在1250℃制备相对密度为99%、晶粒尺寸为300～700nm的Fe3Al烧结体材料.研究了球磨过程中Fe-Al粉末的结构转变及烧结体Fe3Al的微观结构和力学性能.Fe3Al材料的室温压缩屈服强度和压缩应变分别为1900MPa和14%,硬度61HRC,横向断裂强度和断裂韧度KIc分别高达1300MPa和49 MPa·m1/2.Fe3Al材料优异的室温力学性能来源于晶粒细化、组织均化效应.     

New technological approach to fabrication of high density PM parts by cold pressing sintering

Abstract

A new technological approach to the fabrication of high density powder metallurgy (PM) parts via single pressing sintering, allowing cold compaction to be performed without admixed lubricants, has been studied. The influence of in pore gas on the compacts' green density and their sintered properties were evaluated. A mathematical expression relating in pore gas pressure in the compacts to the green density was developed. The expression showed that in order to reduce the negative influence of gases trapped in the pores it is necessary to ensure effective air drainage from the compaction zone. In order to ensure sufficient air evacuation during cold compaction, a new design of porous die was developed. The behaviour of powder mixes with different lubricants during cold compaction in porous die was investigated. All the test conditions were evaluated in terms of green and sintered properties, including the ejection force, green and sintered densities, tensile strength and surface hardness. In the context of the experimental work, compaction in porous die promoted the improved combination of green and sintered properties compared with compaction in conventional dies.     

粉末冶金高致密化成形技术的新进展

本文针对粉末冶金行业近十年来出现的提高制品致密化的新途径新方法, 简要介绍了其中的温压技术,流动温压技术、模壁润滑技术、高速压制技术、动力磁性压制技术、爆炸压制技术、放电等离子烧结技术的原理、特点、发展和应用情况。指出发展粉末冶金高效高致密化成形技术是粉末冶金的发展方向和研究重点, 产品致密化程度的提高将大大促进性能的改进。粉末冶金新技术、新工艺、新材料的不断出现, 必将促进高技术产业的快速发展, 也必将带给材料工程和制造技术以光明的前景。     

Investigation of corrosion and wear properties of Fe based metal matrix composites consolidated by sintering and hot isostatic pressing

Abstract

Many industrial applications, e.g. processing of polymers, suffer from high costs caused by corrosion and wear. Particularly the combination of both increases the requirements for the materials used. Corrosion resistant cold work steels were developed to withstand the combined attack. Resistance is achieved by a sufficient content of chromium in the metal matrix and by carbides dispersed in a martensitic matrix. A further gain in wear resistance is possible by adding hard phases to the steel to produce a particulate reinforced metal matrix composite (MMC). The common consolidation process for such MMCs is hot isostatic pressing, but they can also be processed by solid state or liquid phase sintering. This work focuses on detailed investigations of the properties in dependence on the processing route. The results show that the resulting corrosion and wear resistance depend not only on the processing method, but also on the incorporated hard phases in combination with the manufacturing method. In addition, the unreinforced metal matrices were compared to the MMC.     

316L不锈钢粉末温压与模壁润滑的高密度成形

通常在室温下，用内润滑厅式难以将316L不锈钢粉末压制成高密度生坯。本工作研究了316L不锈钢粉末的温压、模壁润滑和同时使用温压与模壁润滑的压制过程。研究发现：（1）模壁润滑和温压的同时使用可大幅度提高316L粉末的模压生坯密度。（2）复合润滑剂比单质EBS蜡更适用于有模壁润滑的温压过程，在工业常用的压制压力下，粒度〈74μm的316L粉末的生坯密度超过7．4g／cm^3。（3）316L粉末的高密度成形使得粉末颗粒强烈塑性变形，出现了晶粒内的亚晶结构。（4）同时使用模壁润滑和温压得到的高密度生坯在烧结过程不会发生体积膨胀，烧结密度超过7．56g／cm^3。     

模壁润滑温压Fe-2Ni-2Cu-1Mo-1C材料的烧结行为研究

模壁润滑和温压的结合有利于提高材料的生坯密度和力学性能.我们主要研究了烧结温度(1 100～1 300℃)和烧结时间(40～80min)对模壁润滑温压Fe-2Ni-2Cu-1Mo-1C材料烧结行为的影响.模壁润滑采用聚四氟乙烯乳化液润滑.结果表明:经不同的温度下烧结50min,模壁润滑温压材料的烧结密度随烧结温度升高先增大后降低,烧结膨胀变化趋势刚好相反;在1300℃温度下烧结不同时间,模壁润滑温压材料的烧结密度随着烧结时间的延长先下降随后逐渐提高,而烧结尺寸变化趋势刚好相反.模壁润滑温压材料的抗拉强度和伸长率随烧结温度的提高或烧结时间的延长而增大;模壁润滑温压材料的拉伸性能是烧结温度和烧结时间的函数,抗拉强度和伸长率与烧结参数具有良好的线性回归关系.     

烧结温度对SPS制备Ag/La2O3触点材料的影响

采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了Ag/La2O3触点材料,研究了烧结温度对其致密度、显微结构及力学性能的影响.结果表明:采用SPS技术制备Ag/La2O3触点材料的工艺中,烧结温度对材料的致密度有着显著的影响,500℃烧结体的致密度最大,达到了97.2%,且试样的抗弯强度最高,约为450MPa;塑性断裂是其主要断裂方式,在不同烧结温度的烧结过程中没有新相出现,La2O3颗粒在银基体中均匀弥散分布.     

不同烧结气氛下SiAlON/cBN陶瓷复合材料的性能研究

以Si3N4、Al N、Al2O3和c BN为原材料,采用放电等离子烧结,在氮气、氩气和真空三种不同烧结气氛下制备Si Al ON/c BN陶瓷复合材料.通过XRD、SEM及力学性能评估等手段研究了材料的物相组成、显微组织、体积密度、硬度以及断裂韧性等性能.结果表明:真空气氛下制备的Si Al ON/c BN陶瓷复合材料显微组织相对致密,具有较高的体积密度、硬度和断裂韧性.     

放电等离子烧结技术制备HA/Ti生物活性复合材料的研究

利用放电等离子烧结(SPS)技术制备了HA／Ti生物复合材料。研究了烧结温度对烧结成分和微观结构的影响。结果表明，SPS可以大大降低烧结温度。HA／Ti(质量分数比为70％／30％)复合材料在900℃可实现良好的烧结，HA不分解，保持了HA的结构和含量。并实现了Ti合金与Ti粉的良好烧结结合。