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%。     

温压致密化机理及其在温压粉末设计中的应用

温压是一项以较低的成本制造高性能铁基粉末冶金零部件的新型成形技术.实验发现,颗粒重排是温压过程的主导致密化机理,而为颗粒重排提供协调性的塑性变形是另一重要的致密化机理.作者分析了影响这2个致密化机理的主要因素.在此基础上,提出了温压粉末原料的设计原则,并成功设计了高性能。低成本合金钢粉末的3大体系温压粉末原料.     

超声振动对纯铁粉压坯密度的影响

为提高粉末冶金制品的密度,提出超声粉末压制的新方法,以纯铁粉为原料进行压制实验,研究超声振动对粉末冶金制品密度的影响。研究结果表明:超声振动能促进粉末颗粒内部的运动与重排,降低粉末颗粒与模壁之间的摩擦,同时也有利于降低粉末塑性变形阶段的冷焊与加工硬化程度;与常规压制相比,超声压制的压坯密度提高0.1～0.3 g/cm3,轴向最大密度差降低0.16 g/cm3,孔隙率降低4.3%;随着压制力提高与压制时间增加,超声振动对提高压坯密度的效果更明显,粉末压坯密度进一步提高。     

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。     

温压工艺的研究进展

温压工艺在制造低成本、高密度、高强度、高精度异形复杂的粉末冶金零件方面具有巨大的优势。因而，详细介绍了该工艺所具有的诸如压坯密度大、强度高，烧结密度高、密度分布均匀，脱模压力低，制造成本低等技术与经济特点；分析了其关键技术，如温压用粉末制备、新型润滑剂和温压系统；总结了其致密化机理，即颗粒重排和塑性变形，并概括了其应用状况。最后指出发展我国温压工艺的意义。     

聚乙二醇基粘结剂铁基粉末温压行为的研究

以水雾化铁粉和合金钢粉为原料,聚乙二醇和少量添加剂为粘结剂进行了温压成形试验.对加入粘结剂的两种粉末的松装密度和流动性进行了测定,重点考察了粘结剂含量、温压温度和压力等对温压压坯密度的影响.实验结果表明,原料铁粉的性质、温压温度和粘结剂加入量等对温压压坯的密度都有影响,在温压温度和压力分别为75℃和600 MPa时,填加0.4%(质量分数)粘结剂的水雾水铁粉和合金钢粉压坯的生坯密度分别可达7.29 g/cm3和7.20 g/cm3;结合实验结果,对温压压坯密度和压制压力的关系进行了解析,以探讨温压成形的致密化规律.     

Nd-Fe-B磁体烧结致密化过程的研究

定量描述了Nd-Fe-B磁体的烧结致密化过程, 分析了有效稀土含量、合金粉末粒度与烧结致密化过程的关系, 讨论了Nd-Fe-B磁体烧结过程的致密化机制. Nd-Fe-B磁体烧结致密化过程可分为3个阶段, 即致密化过程迅速进行阶段、缓慢进行阶段、相对稳定阶段;随着烧结温度的上升, 第一阶段表现得更为突出, 第二阶段对应的烧结时间区段大大缩短. 有效稀土含量的提高、合金粉末粒度的减小显著促进Nd-Fe-B磁体烧结致密化过程. 主相颗粒重排以及主相颗粒长大与形状适位性变化是Nd-Fe-B磁体烧结过程的两类主要致密化机制, 而且后者对于Nd-Fe-B烧结磁体实现完全致密化起着决定性的作用.     

两种热等静压工艺对Ti6Al4V合金力学性能影响的研究

以等离子旋转电极法制备60~200μm粒径的Ti6Al4V合金粉末为材料,研究了两种热等静压工艺(HIP)对Ti6Al4V合金室温拉伸性能与疲劳性能的影响。结果表明:在同时升温升压和先升温后升压HIP工艺下,Ti6Al4V合金的室温拉伸性能相当,抗拉强度σb分别为970和980 MPa,屈服强度σ0.2分别为876和880 MPa,断后延伸率δ分别为9.1%和10.0%;与同时升温升压HIP工艺相比,先升温后升压HIP工艺可明显改善合金的疲劳性能,疲劳极限分别为350和450 MPa。微观组织分析得出:同时升温升压粉末致密化过程中,粉末颗粒的靠近和重排先于颗粒的塑性变形,原始颗粒边界呈较规则空间多边形结构,没有大的变形和破碎,并且颗粒表面杂质元素扩散不充分;先升温后升压粉末致密化过程中,粉末颗粒靠近和重排与颗粒的塑性变形同时发生,原始颗粒边界发生大的塑性变形而被破碎,颗粒之间存在相互插入与包裹,颗粒表面杂质和偏析元素扩散充分,因而先升温后升压HIP工艺后微观组织较粗大,但有更好的疲劳性能。     

直热式温压的压坯致密化

研究了水雾化铁粉,316L不锈钢粉及五种在不锈钢粉中分别加入10%WC、10%TiC、10%NbC、10%Al2O3、10%Si3N4的复合粉的直热式温压规律;探讨了相同电流对不同粉末材料压坯的密度和电阻的影响及在不同粉末中产生的热效应,并对其进行了初步理论分析。结果表明:与冷(室温)压相比,采用直热式温压技术可使铁粉、316L不锈钢粉及其五种复合粉压坯的相对密度提高大于0.76%,电阻降低大于21.3%,且颗粒间产生焊接,促进了压坯致密化;而加入10%陶瓷粉末的不锈钢复合材料则受电流影响不大。     

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     

Particle rearrangement during powder compaction

Densification in powder compaction occurs due to the motion of particle centers toward each other, including particle rearrangement and particle deformation. The process of particle sliding and rearrangement has a critical influence on densification in practice, especially during the first stage of compaction. Analytic models and experimental measurements show that the movements of individual particles within a powder compact cause continuous tightening of the bulk packing state up to a fractional compact density of 0.92. For a mass of powder with an initial packing density of 0.64, up to a 40 pct green density increase during the first stage of densification occurs by particle rearrangement. The present study proposes a parameter, termed the particle-packing factor, that describes the packing state due to both deformation and rearrangement.     

粉末冶金温压工艺的研究进展及展望

温压是一项以较低的成本制造高性能粉末冶金零件的新型成形技术，本文综述并讨论了温压工艺的粉末原料、聚合物、温度、压力、烧结环节及致密化机理。在此基础上，介绍了温压工艺的新发展——流动温压、高压温压等，并对其应用前景进行了展望。     

粉末冶金温压工艺的研究进展及其展望

综述了粉末冶金温压工艺的研究进展,概述了温压工艺的粉末原料、聚合物、温度、压力、烧结环节对温压工艺的影响和温压工艺的致密化机理。详细介绍了温压工艺的新进展—流动温压、高压温压等,并对其应用前景进行了展望。     

基于离散元法的颗粒高速压制模拟及动态力学分析

采用三维离散单元法对高速压制条件下铝粉颗粒的动态响应进行了数值模拟,并与实验结果进行对比分析。结果表明,数值模拟与实验所测得的结果基本相同;在高速压制过程中,粉体的扰动呈不规则的弧形分布;在压制初期,会出现整体受力不均匀的现象,随着压制的进行,不均匀现象得到改善,粉体表现出较强的自组织性;在单次加载过程中,颗粒会发生多次碰撞;在致密化阶段,上层的部分颗粒会先发生变形并重排,中下层颗粒以重排为主;进入变形阶段后,所有颗粒的受力情况基本相同。     

Explicit finite element method simulation of consolidation of monolithic and composite powders

The explicit finite element method (FEM) has been used to simulate the compaction of monolithic and composite powder compacts. It is concluded that with the proper FEM model and appropriate loading speed, explicit FEM can be used to simulate powder compaction with satisfactory accuracy. The simulated pressure-density curves for four periodic powders are in reasonable agreement with experiments using model powders consisting of rods. The effects of the friction coefficient, Poisson’s ratio, and hardening exponent on densification are investigated. Powder compacts consisting of particles with larger Poisson’s ratio, larger interparticle friction, and larger hardening exponent are more diffcult to consolidate in monotonic compaction. Compaction of multiparticle arrays is also simulated to assess the effects of packing randomness and particle rearrangement. The results reveal that local packing details affect the compaction behavior and, in general, the more heterogeneous the powder mixture is, the more difficult it is to consolidate the powder compact. Networking of hard particles significantly increases the densification resistance.     

Investigation of warm compaction and sintering behaviour of aluminium alloys

Abstract

The effects of warm compaction on the green density and sintering behaviour of aluminium alloys were investigated. Particular attention is paid to prealloyed powders, i.e. eutectic and hypereutectic Al-Si alloys, regarding their potential applications in the automotive industry. The effects of chemical composition, alloying method, compacting temperature and the amount of powder lubricant were studied. The compaction behaviour was examined by an instrumented die enabling simultaneous measurement of density, die wall friction coefficient, the triaxial stresses acting on the powder during the course of compaction and ejection pressure. The sintering behaviour was studied via dilatometeric analysis as well as normal batch sintering. The results show that warm compaction could be a promising way to increase the green density of aluminium alloys, especially prealloyed powders, and to decreased imensional instability during sintering. Moreover, it reduces the sliding friction coefficient and the ejection force during the powder shaping process. This paper presents the significant advantages and drawbacks of using the warm compaction process for commercial PM aluminium alloys.     

用温压制造高密度材料的关键参数

温压技术是由在加热的阴模中压制预热的粉末组成[1],已知温压有助于零件密实,从而改进烧结件的性能[2,3]。温压需要在适合温压的温度范围内进行。特别是,粉末混合粉应具有好的流动性,同时对阴模模壁有良好润滑性,以减小脱模力。在试验室和工业生产中都研究了用粘结剂处理的和未经粘剂处理的用温压技术制造的材料的性状与性能。为了确定和定量各种关键生产参数,诸如压制压力,粉末温度与阴模温度,生产速率及零件大小对生坯和烧结件特性和零件脱模力的影响,进行了专门的试验研究。依照粉末流动性与松装密度的稳定性,压制压力与温度以及压制零件的重量与密度讨论了温压的工艺性。