粉末冶金零件需要的高性能润滑剂

目前粉末冶金零件产业要解决的主要问题是:在合理降低成本的情况下生产高密度零件。生产高密度零件的工艺方法有很多种,其中包括零件的成形工艺和烧结技术。特别是,像温压与模壁润滑之类的一次压制工艺。这种工艺依据粉末的组成,生坯密度可达到的范围为7.2~7.5 g·cm-3。尽管如此,和传统压制工艺相比,这些压制工艺一般都需要严密控制,费用也相对较高,还有可能减小生产率。为了能让冷压制或控制温度的阴模压制达到较高的生坯密度,最近开发了一些新的高性能润滑剂。本文介绍了这些新开发的高性能润滑剂在试验室与大量生产中得出的生坯与烧结件特性。特别对这些新润滑剂和其他常规润滑剂的压制与脱出特性进行了对比。     

利用高生坯强度润滑剂开发无线通讯装置用PM软磁零件

软磁烧结铁框是无线通讯装置中的一个重要零件，用其来防止电子元件间的电磁干扰和对人有害的电磁辐射。铁框结构复杂且轻巧，依据电子电路的具体设计，壁厚可薄至0.8mm。传统的金属冲压成形因零件挠曲而不能满足尺寸公差与平直度的要求。用粉末冶金工艺制造铁框面临的难题是因壁薄，截面处易碎而使生坯难以搬运。用常规的硬脂酸锌或EBS蜡之类润滑剂混粉，生坯的废品率高达50％。因此，采取了用新近开发的高生坯强度润滑剂，制造烧结铁框的方法。为使开发的烧结铁框能达到磁性要求，选用了添加0.45%磷的高纯铁粉ATOMET 1001HP。采用冷压、温压及在压制后进行和不进行固化的不同工艺，测试了几种高生坯强度润滑剂纱列，从中选出了一种使压坯强度满足粉末冶金铁框压坯搬运要求的润滑剂系列，从而大大降低了生产成本。     

润滑剂对Fe基粉末冶金材料温压工艺的影响

通过扫描电子显微镜观察和性能测试研究了硬脂酸锌、乙烯基双硬脂酰胺(ethylene bis stearamide,EBS)、复合润滑剂以及压制温度对Fe基粉末冶金材料温压工艺的影响规律。结果表明:当润滑剂加入量(质量分数)超过0.4%后,Fe基粉末的流动性和松装密度均随润滑剂加入量的增加而降低,其中加入单一EBS润滑剂的影响更大。添加润滑剂后增加了Fe基粉末冶金生坯的致密度,其中添加硬脂酸锌和复合润滑剂的Fe基粉末冶金生坯断口颗粒间结合更为紧密。润滑剂对提高Fe基粉末冶金试样生坯密度、烧结密度及抗弯强度的作用顺序为复合润滑剂硬脂酸锌EBS,Fe基粉末冶金材料的密度和力学性能均随温压温度的升高而增加。在最佳润滑剂加入量0.4%时,120℃温压Fe基粉末冶金试样密度比室温压制Fe基粉末冶金试样的密度提高了0.14~0.21 g/cm~3,硬度和抗弯强度提高了40%~65%。     

低成本高性能粉末冶金钛合金

粉末冶金是短流程制备低成本、高性能钛及钛合金的有效方法。低成本氢化脱氢（HDH）钛粉可用于制备粉末冶金钛合金制件，但由于受间隙原子含量高、烧结致密度低和微观组织粗大等因素影响，使粉末冶金钛制品的组织性能优势得不到发挥。实验采用氢化脱氢钛粉—冷等静压—真空烧结的技术路线制备了Ti-6Al-4V烧结坯，间隙原子含量低（O<0.16 wt.%, N<0.05 wt.%, H<0.015 wt.%），具有均匀细小的近等轴?组织，良好的室温拉伸性能（UTS>930 MPa, YS>870 MPa, El>14%）。实验同时表明了HDH工艺制备低间隙原子含量钛粉的可行性，间隙原子含量的增加主要源于粉末及压坯的操作、转移和储存过程。得益于粉末冶金钛合金的细晶和近终成形特点，它无需通过开坯锻造，并且近成型的烧结坯能够提高材料利用率，减少后续热加工变形量及加工道次。因此，以粉末钛合金烧结坯替代锻坯进行后续的塑性加工能够大幅度降低钛合金构件及型材的成本。     

用于常规粉末冶金工艺的生坯切削加工

生坯切削加工的好处已众所周知，如切削刀具的寿命较长，能够用可烧结硬化粉末制作形状复杂的零件等。零件生坯强度高可防止在运送过程中生坯开裂与损坏。但是，用常规粉末冶金工艺不易达到所要求的高生坯强度(约大于20MPa)。因此，生坯切削加工尚未得到广泛应用。用魁北克金属粉末公司(QMP)新开发的高生坯强度(high green strength，简称HGS)聚合物润滑剂。正在消除使用生坯切削加工的限制。这种润滑剂的一个杰出特性是其对温度的敏感性。在压制温度55℃下整个坯件就能获得高生坯强度，这用冷压很容易达到。若将零件生坯压制到密度6．8g／cm^3，随后经固化处理。甚至可将生坯强度增高到48MPa左右。这样高的生坯强度使得用常规粉末冶金工艺制造的零件都能进行生坯切削加工。本文介绍了用正时链轮进行生坯切削加工试验的一些结果。使用的材料是由QMP ATOMET 4601与HGS润滑剂组成的可烧结硬化的粉末混合料。先用冷压将链轮压制到密度约6．8g／cm^3，再对用压制的生坯与经固化处理的生坯进行切削加工(在齿的中间车槽)。结果表明，HGS润滑剂，特别是固化处理后，可赋予生坯足够高的强度，以进行装卡与切削加工作业。切削加工表面光滑且棱边完好。由可烧结硬化粉末制作的可生坯切削加工的链轮，能省掉热处理，大大延长刀具寿命以及改善尺寸公差。     

EBS蜡静电荷电和模壁润滑特性研究

采用粉末冶金静电模壁润滑和冷压／温压技术，通过对316L不锈钢粉进行压制和烧结，从而研究出压制过程中润滑剂EBS蜡粉的静电和润滑特性。结果表明：经较长（L）的输粉软管摩擦后，EBS蜡粉表现出较好的荷电性和低压吸附能力；在温压中（110℃）EBS蜡粉比室温下表现出更好的润滑性；高密度生坯中EBS蜡粉作为内润滑剂少量存在对烧结样品的密度和形状并没有出现负面的影响。     

润滑剂含量对模壁润滑温压工艺的影响

粉末冶金温压工艺中润滑剂的使用量通常为0．6％(质量分数)。为了合理减少润滑剂使用量，提高压坯密度，本文采用聚四氟乙烯乳化液作模壁润滑剂，利用一种聚合物作内润滑剂，在不同压制压力和润滑剂含量的情况下对铁粉混合料进行温压和冷压压制成形，分析压坯密度的变化趋势，讨论润滑剂加入量对温压工艺的影响。研究结果表明，在模壁润滑的条件下，润滑剂的使用量减少到0．02％～0．06％的范围时，压坯密度达到最高，且脱模力小。     

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。     

氢化法制备不饱和氢化钛粉末

粉末冶金法(PM法)应用于钛及钛合金产品的生产,降低了钛制品生产成本.该法中钛粉末或氢化钛粉末是主要生产原料.以不饱和氢化钛粉代替钛粉或饱和氢化钛粉进行粉末冶金钛合金的生产,不但能缩短生产周期,而且能进一步降低生产成本.通常不饱和氢化钛的制备是由饱和氢化钛粉脱氢而来的,周期长,能耗很高.本文研究了氢化法制备不饱和氢化钛粉的工艺,通过氢化过程中温度、氢压力、氢化时间等因素的控制,制备出了满足粉末冶金用的不饱和氢化钛粉末.     

润滑剂选用和添加量对粉末冶金不锈钢压制性能的影响

本文采用以生坯增强剂、脱模润滑剂、压制润滑剂为基本单元的组合润滑剂,从压制成形角度来探索润滑剂组合和添加量,对SUS304L不锈钢粉末的压制性、流动性和成形性的影响。结果表明,选用合适的润滑剂配比,对生坯密度、流动性、表面粗糙度和生坯强度有一定的改善作用,并得出适合粉末冶金不锈钢的较为合理的润滑剂选用方案。     

基于氢化脱氢钛粉制备低成本高性能钛合金

粉末冶金是短流程制备低成本、高性能钛及钛合金的有效方法之一。采用氢化脱氢(HDH)制粉—冷等静压成形—真空烧结致密化的技术路线制备了间隙原子含量低(O 0. 16%、N 0. 05%、H 0. 015%,质量分数)、具有均匀细小近等轴α组织且室温拉伸性能(R_m为840～950 MPa、R_(P0. 2)为770～900 MPa、A为12%～16%)良好的Ti-6Al-4V合金烧结坯,证明了HDH工艺制备低间隙原子含量钛粉的可行性,而间隙原子含量的增加主要源于粉末及压坯的操作、转移和储存过程。由于粉末冶金钛合金具有细晶和近净成形的特点,无需开坯锻造,并且近净成形的烧结坯能够提高材料利用率,减少后续热加工变形量及加工道次。因此,以粉末钛合金烧结坯替代锻坯进行后续的塑性加工能够大幅度降低钛合金构件及型材的成本。     

生产高比重合金制件的方法

生产高比重合金制件的方法，属粉末冶金领域。其工序包括：原料准备、热混合、成形、脱除粘结剂、烧结等。其特点是成形工艺采用注塑成形方法，具体步骤是将生产高比重合金制件的钨、钼、镍、铁、铜等金属粉末与高分子聚合物为主的粘结剂加热混合均匀成混料，装入注塑成形机中同时加热，使混料成半流体膏状，在压力下注射入模腔，固化后成生坯，坯在保护气氛中缓慢加热除去粘结剂和预烧结，而后高温烧结即可。本发明生产尺寸精度高，能生产形状复杂制件，并具有成品率高、生产效率高、材料利用率高，制件性能一致、重量分散度小等特点。（专…     

生物医用Ti6Al4V合金粉末注射成形工艺研究

钛及钛合金具有高比强度、低弹性模量、优良的耐蚀性和绝佳的生物相容性,但较差的加工性能大大限制了其应用范围。钛及钛合金金属粉末注射成形工艺克服了机加工、模压等传统加工工艺的缺点,结合传统粉末冶金和注塑成型的优势,实现了结构复杂的钛及钛合金产品低成本、大批量近净成形,提高了材料利用率。本文利用水溶性黏结剂和粉末粒度为16 μm和22 μm的商用球形Ti6Al4V合金粉制备了注射料和相应的试样,通过实验确定了气氛热脱黏结合真空烧结的最佳工艺,基于该工艺制备得到了两种注射料的烧结试样。结果表明:粉末粒度为16 μm注射料烧结件杂质含量未能满足外科植入用金属注射成形Ti6Al4V组件标准;粉末粒度为22 μm注射料烧结件物理化学性能如下,极限拉伸强度880 MPa,屈服强度830 MPa,延伸率13.2%,相对密度96.8%,氧质量分数为0.195%,氮质量分数为0.020%,碳质量分数为0.022%,该试样整体性能满足外科植入用金属注射成形Ti6Al4V组件标准。     

高成形密度粉末冶金零件用润滑剂的开发

目前广泛使用的硬脂酸锌和EBS蜡(N,N’-乙撑双硬脂酰胺)等内添润滑剂,是可以稳定生产生坯密度6.8~7.1 g/cm3的零件的润滑剂,但是,在要求生坯密度大于7.2 g/cm3的成形条件下,往往会润滑性不足,导致模具异常磨损,模具寿命降低,压坯不合格率提高。研究了新型蜡性润滑剂(艾迪科新型蜡基润滑剂)的基本性能,采用内添润滑剂方式可以稳定连续生产生坯密度7.2 g/cm3以上的高密度零件。     

粉末冶金静电模壁润滑中润滑剂粉末的荷电影响因素

粉末冶金静电模壁润滑是一种新颖的润滑方式。本文通过试验研究了在粉末冶金静电模壁润滑技术中润滑剂粉末荷电情况的各种影响因素，包括润滑剂种类、电压和输粉管长度，并对其进行了初步理论分析。结果表明：硬脂酸锌荷电性能最好，不存在荷电阀门值(能使润滑剂粉末荷电的最低电压)，而EBS蜡、W-special蜡及硬脂酸锌和EBS蜡的各种混合粉均存在一荷电阀门值；另外，输粉管长度越短，EBS蜡的荷电阀门值越高，荷电性能越差。     

为生坯加工用强化生坯强度的润滑系统的开发

粉末冶金零件烧结后往往面要切削加工，以达到压制时无法成形的设计特征或窄小的尺寸公差。可是，随着高性能材料出现，鉴于这些材料烧结后表观硬度与强度高，采用生坯切削加工可减低切削加工费用与增强竞争性，因此，是一种很有吸引力的生产工艺。现在，采用新润滑系统可使零件在烧结前进行切削加工，这些新润滑系统和常用润滑剂相比，都是一些能大大增高零件生坯强度的聚合物润滑剂。在切削加工时，较高的生坯强度可减低生坯开裂和／或棱边剥落的危险。这篇论文对由新聚合物润滑系统或常用EBS蜡润滑剂压制的烧结硬化材料FLC-4608的脱模特性与生坯特性进行了比较。这种比较是用实验室与生产规模压机压制成形的密度为6．7～7．1g／cm^3的横向断裂试样和油泵齿轮进行的。还报告了油泵齿轮烧结后的性能和零件间性能的均一性。     

钛及钛合金粉末近净成形技术研究进展

钛及钛合金因具有优良的综合性能,在航空航天、能源化工、医疗等领域得到了日益广泛的应用。采用粉末冶金方法生产钛制品材料利用率高,是低成本制备高质量钛合金件的实用技术。综述了热等静压成形、金属注射成形、激光快速成形、温压成形、高速压制等钛及钛合金粉末冶金近净成形技术的研究进展,通过对比各项成形工艺的优缺点,提出了未来的发展趋势;并根据攀枝花地区钛资源的特点,提出了发展粉末冶金钛及钛合金材料的优势。     

氢化钛粉和钒铝合金粉直接烧结制取Ti-6Al-4V合金实验研究

随着粉末冶金技术的快速发展,采用氢化钛粉代替钛粉作为主要原料制备钛合金已成为国内外的研究热点。以氢化钛粉和铝钒合金作为原料,使用粉末冶金法直接烧结Ti-6Al-4V合金,在烧结过程中直接脱脂、脱氢,得到Ti-6Al-4V合金烧结体试样,研究烧结温度和保温时间对烧结体试样致密度、硬度及显微组织的影响。结果表明:当烧结温度在1200℃,保温时间为240 min时,致密度达到95.47%;当烧结温度在1220℃,保温时间为270 min时,硬度达到411.30 HV;当烧结温度在1200℃,保温时间为240 min时,试样显微组织晶粒尺寸最细小。     

微波烧结制备钛铝合金研究

微波具有整体加热,速度快,加热效率高,易控制等优势,在新材料制备,尤其是在粉末冶金领域中具有广阔的应用前景。本文以氢化钛粉和铝粉为原料,采用粉末冶金方法,通过微波烧结直接制备钛铝合金。对氢化钛分解热力学进行了研究,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、布氏硬度机和密度仪对样品的显微结构、物相组成、硬度和密度进行分析测试,研究了氢化钛粉和铝粉物料比、压坯压力、烧结温度等因素对钛铝合金性能的影响。结果表明:在研究范围内,氢化钛含量低于15%时,随氢化钛含量的增加钛铝合金的密度降低,而合金的硬度增加;随烧结温度升高,钛铝合金的硬度不断增大,烧结温度为800℃,氢化钛分解充分,合金中钛铝两相分布较为均匀,钛铝合金的硬度增加显著;压坯压力为20 MPa时,钛铝合金的硬度较大,而当压坯压力过高时,将会抑制金属的液相流动以及氢化钛分解,钛铝两相分布不均匀,合金硬度偏低。     

丰田压制法

丰田汽车中心研发室的研究人员利用温压、模壁润滑与高压制压力 ,使铁基粉末压坯近乎达到全密度。实验表明 ,最佳润滑剂是水中弥散分布着无污染硬脂酸锂 (10 μｍ)。这种润滑剂用于加热的模具上 ,可在压坯表面迅速形成 1μｍ厚均匀的化学吸附润滑膜 ,通过机械化学反应 ,可在很高的压力下压制。例如ＡＳＣ10 0 2 9铁粉 ,模壁润滑 ,压制压力为 1176ＭＰａ ,4 2 3Ｋ温压 ,生坯密度可达 7 74ｇ/ｃｍ3 ,弹性后效小于 0 1%。ＡＢＣ10 0 30铁粉 ,模壁润滑 ,压制压力为 1960ＭＰａ ,4 2 3Ｋ温压 ,生坯密度可达 7.85 ｇ/ｃｍ3 ,相对密度为 99 9%。…