粘结化铁基粉末的高速压制成形与烧结行为研究

研究了采用粉末改性处理和高速压制相结合的技术制备高密度铁基粉末冶金材料的工艺。所用的粘结化铁基粉末的名义成分(质量分数)为Fe-1.5Ni-0.5Cu-0.5C;重点研究了压制能量和粉末塑化改性对压坯密度的影响,以及高密度压坯的烧结致密化行为。结果表明:粘结化铁基粉末具有较高的流动性(25.1s/50g)和松装密度(3.2～3.4g/cm3)。未经塑化改性处理的粉末随着压制速度的增加,压坯密度提高缓慢,在8.7m/s高压制速度下,压坯密度为7.37g/cm3。塑化改性处理粉末具有优异的塑性变形能力,压坯密度随着冲击能量的增加而迅速增大,在6.2～8.7m/s的压制速度范围内,压坯密度为7.07～7.62g/cm3。经过8.7m/s高速压制和1 150℃烧结后,烧结体密度达到7.51g/cm3,相对密度为96.5%。     

行业信息

高速压制技术在粉末冶金工业中的应用粉末冶金工业中,高速压制(HVC)作为一种成本较低的技术手段,可以有效提高材料密度及性能。高速压制技术植根于传统粉末冶金技术,具体工艺过程为:先采用传统方法对粉末进行单向或多向压制,得到密度为7.5g/cm3左右的压坯。预烧结除去压坯中的润滑剂后,再采用高速压制技术进行复压,然后再次烧结。采用该工     

利用转炉烟尘铁粒制造粉末冶金用铁粉

转炉在吹炼过程中形成的铁粒，经过表面除杂和表面粗糙化处理后，其化学成分和粉末工艺性能符合粉末冶金用铁粉的要求。研究发现，铁粉松装密度由原始的3.82g/cm^3可降低到2.72g/cm^3。当铁粉松装密度为2.72g/cm^3时，粉末流速为29.3s/50g。该粉末在压力为420MPa的条件下压制，压坯密度达6.68g/cm^3，压坯强度高达12.68MPa，比具有相近松装密度的还原铁粉在相同压制条件制的压坯强度提高40％。铁粉的应用试验结果表明，该铁粉的压制和烧结性能良好。改性后的转炉烟尘铁粉可作为粉末冶金用铁粉新的制造原料。     

316L不锈钢粉末的温压工艺研究

研究316L不锈钢的温压行为,分析温压工艺参数对压坯密度的影响.结果表明:在粉末加热温度为90℃、模具温度120℃、润滑剂含量0.8%(质量分数)的工艺条件下,压制压力为784 MPa时,压坯密度达6.92 g/cm3:经1130℃烧结后密度为7.06 g/cm3,硬度为HRB76.还对温压与室温模压(添加0.7%硬脂酸锌)后的压坯密度和弹性后效进行了比较:确证温压压坯密度比室温模压密度提高约0.2 g/cm3,弹性后效较室温模压的小.     

粉末电磁压制电压对TiO_2陶瓷密度的影响

为获得密度较高的电子陶瓷压坯及制品,将低电压电磁成形引入二氧化钛(TiO2)陶瓷粉末压制,分析了电压参数对压坯密度及烧结坯微观组织的影响。研究结果表明:TiO2陶瓷粉末低电压电磁压制在800～1000V范围内成形较好,在此范围内压坯密度随电压增加而增加,烧结后陶瓷制品密度提高,电压越高,密度增幅趋缓;其它放电参数不变的条件下,粉末坯体高径比越大,压坯密度与烧结坯密度越小;但高径比增大,获得高密度制品的最佳放电电压相近;两次压制可以有效提高压坯及烧结坯密度;相比模压成形,电磁压制的TiO2陶瓷密度较高,烧结制品晶粒尺寸较小。     

几种润滑剂对温压工艺的影响

温压工艺的技术关键之一是润滑剂 ,其主要作用是减小压制过程中粉末颗粒与模壁之间及粉末颗粒之间的摩擦 ,增大有效压力 ,从而使压坯密度相对于传统压制工艺明显提高。不同润滑剂的润滑效果不同 ,最佳压制温度也有差异。本文选用 3种不同的润滑剂 ,在不同温度、压力条件下采用温压技术制备铁基粉末冶金材料 ,研究了压坯密度的变化规律和它的力学性能 ,探讨了润滑剂对温压工艺的影响     

高密度铁基粉末冶金零部件制造原料的研究

温压粉末原料是采用温压成形技术制造高密度粉末冶金零件的基础和温压工艺的技术核心。高价格的进口温压粉末制约了我国高密度铁基粉末冶金零件的开发与应用,因此,必须开发出符合我国国情的温压粉末原料体系。作者根据我国资源特点,采用鞍钢产水雾化铁粉、水雾化低合金钢粉和攀枝花钢铁公司产转炉烟尘铁粉为原料,进行了制备相应体系的温压粉末原料和温压工艺参数优化的研究。以水雾化铁粉为原料设计制造的Fe-1.5Ni-0.5Mo-0.5Cu-0.6C粉末经637MPa压制,温压密度为7.46g/cm~3;压坯的回弹率为0.03％.在1150℃烧结40 min后,收缩率为0.025％。而以转炉烟尘铁粉设计制造的Fe-1.5Ni-0.5Mo-0.5Cu-0.6C粉末经686 MPa压制,压坯密度达7.35g/cm~3;以Fe-1.5Ni-0.5Mo水雾化合金钢粉为原料制造的Fe-1.5Ni-0.5Mo-1.5Cu-0.8C粉末在686 MPa时压制密度为7.35g/cm~3。这些粉末原料的设计为我国高强度铁基粉末冶金零部件的制造创造了条件。     

基于有限元仿真分析高速压实粉末时模壁摩擦因数对压制效果的影响

为研究粉末在高速压实下模壁摩擦因数的影响,分别选择Cu、Fe作为压制粉末,在MARC中建立微观的粉末模型,视冲头为刚体以计算得到的加载速度模拟压制粉末体。通过设定不同的边界摩擦因素,发现与传统静力压制相比,电磁脉冲高速压制时并非模壁的摩擦因数越小,压制件的密度越均匀,当速度超过60 m/s时,由于应力波叠加的作用,使得摩擦因数小于一定值以后,铜粉压坯在压制中期从下端先开始压实,最终导致粉末坯体的密度由下往上递减。分析发现当金属粉末颗粒密度大于4 g/cm3,同时应变敏感性指数C小于0.09时会出现最佳摩擦因数使得压制的毛坯密度均匀性最好,同时最佳摩擦因数在4~9 g/cm3密度范围内与密度成正比,在0.005~0.01的应变敏感性指数范围内与应变敏感性指数成反比。     

316L不锈钢粉末高速压制行为

采用自行设计制造的18m高落锤式高速压机,研究316L不锈钢粉末的高速压制行为.实验结果表明,冲击速度增大可有效提高生坯密度,对室温粉末进行高速压制,当冲击速度从10 m/s提高到18m/s时,生坯密度从7.18 g/cm3提高到7.61 g/cm3.而在同样冲击速度下,对160℃温粉末进行高速压制时,生坯密度从7.33 g/cm3提高到7.76 g/cm3.同时生坯强度随冲击速度的提高而升高,冲击速度从10 m/s提高到18m/s时,160℃压制的生坯强度从72.5 MPa提高到94.1 MPa,室温压制生坯强度从62.1MPa提高到89.3MPa.通过对生坯SEM照片的分析,得知高速压制过程中粉末会发生严重的塑性变形和碎裂现象,孔隙的形状也会发生改变.该文还对高速压制致密化机理进行了探讨,指出在较高的速度压制时,颗粒间的摩擦和绝热剪切作用使粉末颗粒界面的温度升高,有利于粉末颗粒的塑性变形和焊合,从而有效提高了生坯的密度.     

含Fe-Mo-B预合金粉的铁基合金温压行为

为深入了解含Fe-Mo-B预合金粉的铁基合金的温压行为,研究了不同成形温度、不同Fe-Mo-B预合金粉含量对压坯密度、弹性后效以及样品显微组织和力学性能的影响。结果表明:与常温成形相比,温压能够明显提高压坯密度,在120℃时含10%和15.4%Fe-Mo-B预合金粉的压坯密度较室温压制的分别提高0.34 g/cm3和0.32 g/cm3;温压成形能显著降低压坯的弹性后效;温压工艺的温度效应对铁基合金的温压影响不明显;压坯烧结后,温压坯件的径向收缩小于室温压坯;温压可以改善合金的显微组织,从而提高其力学性能。     

Plastic Yield Behaviour of Porous Metals

Abstract

A novel ultrasonic method of monitoring the compaction of iron powder is presented. The precision of this technique is discussed and its sensitivity to changes in powder properties is investigated. The technique is then applied to the problem of the compaction of a multilevel compact. The technique proves capable of independently determining the density of each level continuously during the compaction. Consequently, the technique is a more direct probe of the compaction process than commercially available systems. PM/0721     

影响钼粉筛分效率因素的分析

筛分是钼粉生产工艺中十分重要的环节,本文结合影响钼粉筛分效率的主要因素,从钼粉的性质、振动筛的筛面结构参数、运动参数3方面,提出了提高钼粉筛分效率的有效途径。通过筛分工艺技术的改进引用高架振动筛和超声波振动筛,将钼粉的平均筛分成品率提高到86.5%。     

不同类型金属粉末的温压行为

研究了铝粉、铜粉、钨粉的温压压制行为,并与铁粉的温压过程进行了对比。实验发现,温压无论对塑性粉末还是脆性粉末均有效果。温压压制可提高粉末压坯密度,降低压坯脱模压力和弹性后效     

基于离散元法的纯铁粉振动填充密度分析

为了提高粉末冶金制品的密度,采用振动的方法促进铁粉颗粒运动与重排,降低粉体的孔隙率,提高纯铁粉体的填充密度。利用离散元软件EDEM对模腔中纯铁粉体的振动填充过程进行数值模拟,研究了振动频率、振动幅度、振动时间对粉体填充密度的影响,确定出最佳工艺参数,并通过对比实验验证了仿真结果的可靠性。结果表明:振动频率和振动幅度对粉体填充密度的影响较大,随着频率和振幅的增大,填充密度先增加后减小;随着振动时间的增大,填充密度先增加后趋于稳定。     

Characteristics of powder displacement during vibratory compaction

Summary The article presents the experimental results of a study of the behavior of dry flowing materials in vibration communicating vessels. It is shown that, under the influence of vibration, powder fills the passages to heights which are proportional to the passage cross sections. The direction of powder flow is determined by vibration parameters. The results obtained can be utilized in the compaction of parts of complex shape.Translated from Poroshkovaya Metallurgiya, No. 11(47), pp. 14–16, November, 1966.     

超声雾化Sn-Pb焊锡粉的组织特征及其抗氧化性能

采用定氧仪、扫描电镜和俄歇表面谱仪研究了超声雾化制备的Sn-Pb焊粉的氧化速率、组织与形貌特征，并与离心雾化焊粉进行了对比。结果表明：超声雾化法制备的粉末形貌和球形度明显优于离心雾化，但在大气中放置粉末的增氧速度较快。显微组织对比发现超声雾化制备的粉末组织晶粒细小、两相分布更加均匀；俄歇分析表明超声雾化粉末表面Pb出现一定程度的富集；高频振动和快冷促进了粉末组织的细化，表面富铅、晶界和相界数量增加是造成焊锡粉室温抗氧化性不足的主要原因。     

粘结剂处理的铁基混合粉的温压特性

研究的目标是结合粉末粘结技术和温压技术以制备高质量、高性能的粉末冶金材料。预粘结粉末的一大优点是能有效地降低成分偏析，因此在混粉过程中应尽量避免偏聚。本文采用两种混粉工艺制备预粘结铁基混合粉，通过不同的压制压力、不同的粘结剂含量以常温压制和温压压制制备出铁基粉末冶金材料，测量其压坯密度并进行比较分析。研究结果表明，不同预粘结工艺、压制温度和粘结剂含量对压坯密度影响很大。在一定的粘结剂含量范围内，生坯密度随粘结剂含量增加而呈线性减少。不同的预粘结工艺对生坯密度的影响随着粘结剂含量的增加而增大。     

Effect of compaction pressure and powder grade on microstructure and hardness of steam oxidised sintered iron

Abstract

Steam oxidation has proven to be an effective process to improve the properties of sintered iron components. The oxide formed on the surface and in the interconnected porosity strongly influences both the tribological and mechanical properties of these materials, for example through the extent of pore closure and the nature and morphology of the oxide produced. In this paper, the influences of compaction pressure and powder size on the microstructure, oxide content, hardness, and surface topography of steam treated sintered iron are analysed. Specimens prepared from atomised iron powders of different sizes (<65, 65–90, 90–125, and >125 µm) were compacted at four different pressures (300, 400, 500, and 600 MPa), sintered for 30 min at 1120°C and then subjected to a continuous steam treatment at 540°C for 2 h. A clear influence of the processing parameters on porosity was highlighted. Low porosity was always associated with high compaction pressure and greater powder size. Pore size was affected in the same way by compaction pressure, even though the effect of powder size acted in the opposite sense. Changes in compaction pressure and powder size had no significant effect on pore shape. Decreasing powder size always led to high hardness. The effect of compaction pressure on hardness is clear evidence of a compromise between porosity and blockage of the pore network by oxide. Samples produced with smaller powder sizes showed a continuous decrease in hardness as the compaction pressure increased, although for the large powder size there was a slight increase to a constant value of ultimate hardness. For the intermediate powder size a maximum hardness was obtained as the compaction pressure increased. X-ray diffraction showed that the oxide layer is composed of magnetite and haematite.     

Mechanisms of Densification and Bonding in the Ultrasonic Consolidation of Aluminum Powder

Metallurgical and Materials Transactions A - The densification and bonding of aluminum powder subjected to ultrasonic vibration under uniaxial pressure were characterized and their mechanisms were...