基于连续体介质力学的粉末烧结理论

综述了基于连续介质力学的粉末烧结理论的基本结构和发展概况。介绍了采用粘性模型,粘弹性模型,粘塑性模型和塑性模型研究粉末烧结体致密化行为的基本思路;同时指出,采用能量耗散方程是研究复杂的粉末烧结过程的有效手段。最后,简述了在这些模型基础上,粉末烧结理论的实用化进展。     

基于连续体介质力学的粉末烧结理论

本文综述了基于连续介质力学的粉末烧结理论的基本结构和发展概况。介绍了采用粘性模型、粘弹性模型、粘塑性模型和塑性模型研究粉末烧结体致密化行为的基本思路;同时指出,采用能量耗散方程是研究复杂粉末烧结过程的有效手段。最后,简述了在这些模型基础上粉末烧结理论的实用化进展。     

粉末冶金锻造变形力和密度计算

应用粉末烧结材料广义塑性理论,研究和建立了该材料的镦粗、复压、闭式模锻变形力和工件密度、尺寸计算式。分析了粉末烧结材料镦粗和复压工艺的致密效果,提出了闭式模锻工艺设计原则。     

粉末粒度对热压Ti-6Al-4V合金微观组织和力学性能的影响

以4种不同粒径的球形Ti-6Al-4V粉末为原料,采用真空热压法进行成形固结。利用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜、扫描电镜、万能材料试验机分别分析粉末Ti-6Al-4V合金的物相组成、微观组织、断口形貌以及力学性能,研究粉末粒度及其组成对烧结体微观组织和力学性能的影响。研究结果表明:热压烧结Ti-6Al-4V样品致密度均可达到98%以上。不同粒度粉末烧结后的合金均为网篮排列层片状组织。合金塑性主要受原始粉末粒度影响,随原始粉末粒度增大,烧结样品的晶粒尺寸增大,从而导致合金的塑性降低。粉末粗细搭配相比于原始粗粉,有助于提高合金的塑性,从而有效降低粉末钛合金的成本。     

粉末烧结体镦粗致密与成形的有限元分析

粉末锻造因同时具有粉末冶金和锻造工艺的共同优点已被证实为一种提高烧结制品密度和强度的有效方法。本文选择典型的镦粗工艺对烧结的致密与成形行为和规律进行研究，提出了多孔材料的致密模型并简要介绍了多孔材料的塑性理论。然后，采用有限元法模拟了不同镦粗压下量的烧结坯的致密与成形过程，密度与等效应变分布的一致性结果表明，烧结坯的致密强烈依赖于材料的塑性变形。此外，塑性变形过程中的平均应力也对烧结坯的致密产生一定程度的影响。通过对冶炼材料的镦粗变形比较发现，烧结坯较易满足屈服条件而发生塑性变形且成形力较低，但因存在内何加工硬化现象而使成形力增加较快。     

数值仿真技术在粉末冶金零件制造中的应用及研究进展

数值仿真技术可用于粉末零件制造的工艺设计与优化,为缺陷预测与预防、零部件性能改善提供有效的理论支持和技术指导。基于粉末零件压制和烧结机理的本构模型是进行准确可靠的数值计算的必要条件。本文主要介绍了粉末压制模拟中常用的本构建模方法,如粉末烧结体塑性力学方法、广义塑性力学方法及微观力学方法,和粉末烧结模拟中的微观结构模拟方法,如分子动力学法、相场法、蒙地卡罗法及元胞自动机法等,并对以上各种建模方法的计算原理、适用范围及近些年的应用进展做了简要介绍,最后对数值仿真技术在粉末零件制造中的发展方向进行了展望。     

Mo粉末压坯烧结密度预测专家系统

采用数学推导建立了Mo粉末压制与烧结的统一数学模型，并基于该模型开发了Mo粉末压坯烧结密度预测专家系统；从客户登录与保护模块、压制工艺分析模块、烧结密度预测模块、显示与输出模块、新产品开发模块和数据库管理模块等6个部分详细介绍了该专家系统；采用电阻烧结实验对专家系统的可靠性进行了验证。研究结果表明，由烧结密度预测专家系统预测粒度为3．5μm、松装密度为1．7g／cm^3的M0粉末烧结密度与实验结果吻合良好，且该专家系统能对不同粒度和松装密度的Mo粉末在不同压制压力和烧结工艺路线下得到的烧结体密度进行预测。     

烧结双相不锈钢的相结构的强韧性

研究了粉末烧结双相不锈钢及其时效后的相结构和强韧性。结果表明，在３１６Ｌ粉末中添加４％（ｗｔ）Ｓｉ，用粉末烧结法可以获得奥氏体加１８％（ｖｏｌ）铁素体的双相不锈钢。该双相不锈钢在８００℃时效时，沿奥氏体和铁素体界面析出条状σ相，使双相不锈钢的硬度增加，塑性下降。     

不同粒度粉末注射成形试样的烧结性能

对平均粒径为65．71μm和9．57μm的316L不锈钢水雾化粉及其混合粉末进行注射成形，探讨在粗粉末中加入细粉末对混合粉末的烧结致密化过程和力学性能的影响。结果表明，在粗粉末中加入25％（质量分数）的细粉末，可以提高粗粉末的烧结活性；烧结样密度达到理论密度的95％，抗拉强度达498MPa，屈服强度达192MPa，伸长率为52％，硬度为HRB60，即在粉末成本增加不多的基础上，力学性能大大超过了单一粗粉末烧结样，基本达到了美国MPIF关于316不锈钢注射成形烧结件的性能标准，为316L不锈钢粉末注射成形较大尺寸件提供了一条可行途径。     

纳米粉末烧结的研究现状与前景

描述了纳米粉末烧结的特点，介绍了近年来发展的几种先进烧结技术，总结了国内外对各类纳米粉末烧结方法的研究工作进展与现状，对于研究和开发高性能的纳米材料具有一定的意义。指出以低温、快速、抑制晶粒生长为重点，乃是今后研究纳米粉末烧结的关键。     

球磨方式对TiC/316L复合粉末压缩性及烧结行为的影响

应用双对数压制方程和相关烧结模型,分析和探讨不同球磨方式对TiC/316L复合粉末的压制特性及烧结行为的影响,并采用扫描电镜观察复合粉末的形貌。结果表明,采用湿磨方式获得的复合粉末,其破碎程度不够,很多316L不锈钢颗粒特别是颗粒较小的不锈钢颗粒变形不大,仍然呈球形,不利于其后续的压制和烧结;采用直接干磨获得的复合粉末,其表面新鲜断裂面多,粉末表面活性大,有利于粉末的烧结致密化,但其加工硬化明显,压制成形性能较差;与其他球磨方式相比,采用先干磨再湿磨的球磨方式获得的复合粉末不仅具有较好的成形性能,而且粉末烧结激活能低,以该粉末为原料可以获得较高相对密度的烧结体。     

本刊第5卷1—4期总目录

研究与试验粉末多孔体的塑性泊松比与致密化方程部分扩散铁基合金粉末的压缩性及烧结 均匀化粉末冶金高强度烧结钢为疲劳特性Fe一Ti合金的液相烧结机理及性能的研究黄培云双对数粉体压制方程的应用热喷涂镍铝放热反应钡钨阴极钨粉某些物理特性的研究稀土氧化物对钻的马氏体相变及机械性能 的影响 工艺与设备高压水雾化生产低含氧量金属粉末装置 及其工艺特征硬质合金姻旋立铣刀刀片的热挤压成形粉末热锻模具设计以机械合金化新工艺制造弥散强化铝一镁 合金采用湿磨工艺提高铁基摩擦材料的性能表面滚压强化对粉末冶金烧结钢疲劳强 度的影响 …     

添加成形剂对钢结硬质合金锻造性能的影响

通过对添加和未添加成形剂的粉末的流动性、氧化程度的测定及压制压力的调整，证明加入成形剂可减少压制和烧结时钢结硬质合金毛坯出现的缺陷，提高其锻造性能。分析论述了烧结过程中烧结坯内部所形成的孔隙，在锻造时对大晶粒WC的碎裂及钢基体塑性流动所产生的影响。     

氧化铝粉末热等静压致密化过程模拟与验证

基于粉末烧结体塑性理论,应用Shima屈服准则和改进的Maxwell粘塑性本构模型描述氧化铝粉末热等静压的变形规律.有限元模拟结果显示:热等静压结束后粉末体在角落处收缩率小而中部收缩率大,分别为13.67％和19.04％;开始阶段外力较均匀,包套角落部分的变形抗力大于中部处的抗力,导致包套形状发生畸变.对比试验与模拟结果,模拟相对密度较实际结果大约1.5％.在圆柱侧面等结构简单区域,预测形状变化与实际较好吻合;但在复杂结构区域(如包套角落处),预测形变程度小于实际情况,误差＜4％.有限元模拟准确地预测了氧化铝粉末热等静压致密化过程,对于近净成形复杂零件将十分有益.     

纳米粉末硬质合金烧结机理研究

本文研究了三种组分相同的（８４（重量）％Ｗ、１５（重量）％Ｃｏ、（重量）％ＶＣ，但晶粒度（纳米、亚微米、微米）不同的ＷＣ－Ｃｏ粉末。三种粉末均采用两种方法在盯同条件下烧结：常规真空烧结法和膨胀仪烧结法。测定了常规烧结制品的各种机械与物理性能，膨胀仪烧结试样的烧结机理。通过分析研究了不同温度下的收缩速率，研究发现粉末的初始晶粒度影响致密化的起始烧结温度、致密化速率、最终硬度和断裂韧性。     

温压烧结粉末锌铝合金的组织结构与性能研究

研究了用快速凝固技术和温压烧结技术制备的块状粉末锌铝合金的组织结构及其性能。采用金相显微镜、SEM（附EDS）、X—Ray衍射和DSC热分析仪以及维氏硬度仪，研究了材料的组织形貌和力学性能，并测定了合金的密度。通过研究，首次得到具有良好塑性和结构均匀性的锌铝合金，其硬度比传统锌铝合金有较大提高，密度也比后者有16％的降低，而且硬度和密度的离散性都很小。     

烧结双相不锈钢的相结构和强韧性

研究了粉末烧结双相不锈钢及其时效后的相结构和强韧性。结果表明,在316L粉末中添加4%(wt)St,用粉末烧结法可以获得奥氏体加18%(Vol)铁素体的双相不锈钢。该双相不锈钢在800℃时效时,沿奥氏体和铁素体界面析出条状σ相,使双相不锈钢的硬度增加,塑性下降。     

粉末特性对AlN陶瓷致密化的影响

以沉淀前驱物和低温燃烧合成前驱物为原料，利用碳热还原法制备出比表面积分别为4．26m^2／g和17．4m^2／g的两种AlN粉末，以该两种粉末为原料制备AlN陶瓷，研究了粉末比表面积对AlN陶瓷烧结行为的影响。结果表明：粉末比表面积是影响AlN烧结行为的关键因素之一，对于燃烧合成前驱物制备的AlN粉末试样，没有添加Y2O3烧结助剂时在1700℃获得致密，添加Y2O3烧结助剂后，试样的烧结致密化温度降低为1600℃；而对于沉淀前驱物合成的AlN粉末试样，添加烧结助剂后仍需要在高于1800℃才能获得致密。探讨了粉末比表面积对AlN陶瓷烧结行为的影响机理，并利用SEM对陶瓷烧结过程中的显微结构变化进行了表征。     

还原铜粉之注射成形

平均粒度约10μm的微细还原铜粉因不规则粉末形态及残留有较高的氧含量，而不易以注射成形工艺来制备高性能产品。本研究发现，采用具较多量之主干高分子为基础的多元粘结剂能克服不规则粉末形态所导致之严重粉末间之磨擦，而将这种微细还原铜粉顺利的注射成形。烧结时，若能在烧结孔洞封闭之前将粉末中的残留氧化物有效的予以还原，如在低于900℃之温度下给予适当保温，则注射成形组件之烧结密度可高达95％理论密度。在此条件下，注射成形组件的导电率可达纯铜导电率的80％以上。     

真空烧结Fe-Al多孔材料的元素挥发及其对孔结构的影响

以Fe、Al元素混合粉末为原料,采用粉末冶金法,通过偏扩散/反应合成—烧结,制备Fe-Al金属间化合物多孔材料。根据烧结前后多孔试样的质量变化,并结合XRD、SEM、EDS等测试手段,对烧结过程中多孔试样基础元素挥发行为及孔结构变化进行研究。结果表明,真空烧结元素粉末制备Fe-Al多孔材料过程中,最终烧结温度为1 000℃、保温4 h时,Fe-Al多孔试样质量损失率为0.05%,而最终烧结温度为1300℃时质量损失率达到10.53%;随着最终烧结温度升高,合金元素沿孔壁表面挥发程度增大,导致Fe-Al多孔试样的孔径、开孔隙率和透气度变大。采用MIEDEMA模型和LANGMUIR方程,对真空烧结过程中的质量损失原因进行理论分析,表明Al的挥发是导致多孔试样的质量和孔结构变化的主要原因。