低温温压工艺

较系统地研究了低温温压工艺,考察了粉末温度、模具温度、润滑剂含量和压制压力对温压 密度的影响。实验结果表明:低温温压中最佳的模具温度、粉末温度分别为120℃和100℃;粉末 中最佳的润滑剂含量为0.65％;当压力为686 MPa时,Fe-1.5Cu-0.5C和Fe-1.5Ni-0.5Mo-0.5Cu- 0.5C(均为质量分数,％)材质体系的粉末压坯密度分别达到了7.42和7.41 g／cm3;2种粉末的温 压坯件经烧结后都发生了收缩,进一步提高了密度,合金Ni,Mo元素等具有优良的烧结强化效 果;采用低温温压工艺可以生产出烧结密度为7.34 g／cm3,烧结硬度为HRC 28,热处理后表观硬 度为HRC 54的高性能P／M齿轮。     

Mn含量对粉末冶金铁铜碳低合金钢组织与力学性能的影响

采用铜粉、石墨粉和铁粉为原料,以Fe-74.8Mn-6.9C中间合金粉的形式加入Mn元素,制备粉末冶金Fe-x Mn-(2-x)Cu-0.3C(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1。质量分数,%)低合金钢,研究Mn含量对该合金组织与力学性能的影响。结果表明,合金组织由铁素体和珠光体构成。加入含Mn中间合金粉对混合原料粉末的压制性能没有明显影响。随Mn含量增加,合金中孔隙的数量增多,尺寸变大;合金密度先升高后降低,Mn含量为0.4%时合金密度最大,达到7.24 g/cm~3;合金硬度先升高后降低,Mn含量为0.6%时硬度最大;合金抗弯强度下降,冲击韧性升高,Mn含量超过0.4%时二者变化均较小。因此Fe-0.6Mn-1.4Cu-0.3C合金具有较好的综合性能,硬度(HRB)和冲击韧性分别达到57.4和8.80 J/cm~2,比Fe-2Cu-0.3C合金分别提高5.3和0.82 J/cm~2,材料呈部分韧性断裂特征。     

烧结工艺对低合金钢性能的影响

采用微波烧结和常规烧结工艺分别制备粉末冶金低合金钢Fe-4Ni-2Cu-0.6Mo-0.6C,研究不同烧结工艺对该合金密度、抗拉强度和硬度的影响,并借助扫描电镜和光学显微镜观察合金试样的断裂类型及试样的显微组织.结果表明:该合金在微波烧结温度为1 300℃时,抗拉强度可达到655 MPa,硬度90 HRB;和常规烧结工艺相比,微波烧结不仅使烧结时间大幅缩短,而且可提高低合金钢的抗拉强度和硬度.     

粉末热锻双层材料凸轮的显微组织与力学性能

以Fe–2Cu–1C基粉为凸轮内层材料,并以此基粉为原料加入Cr、Mo、Si等合金元素,作为凸轮外层材料,采用粉末锻造工艺制备双层材料凸轮,研究合金元素和锻造工艺对凸轮显微组织和力学性能的影响。实验结果表明:以Fe–2Cu–1C–1.5Cr–0.85Mo粉体作为外层材料,采用1050℃热锻的凸轮在密度7.56 g·cm–3时,抗弯强度、硬度和摩擦系数分别为1400 MPa、HRB 100和0.35;锻态组织为马氏体、贝氏体、屈氏体、合金块的混合组织。     

粉末冶金法制备三维(3D)石墨烯增强铜基复合材料的性能

在Cu-5%Sn合金中加入0～0.4%(质量分数)的3D石墨烯作为增强体,采用粉末冶金法制备3D石墨烯/Cu-5%Sn复合材料,并测试材料的密度、电阻率、抗拉强度、冲击强度、布氏硬度和摩擦磨损性能。结果表明:随3D石墨烯含量增加,3D石墨烯/Cu-5%Sn复合材料的密度和抗拉强度减小,电阻率小幅升高,磨耗量增大;受石墨烯含量的影响不大,材料的摩擦因数受石墨烯含量的影响不大,随制动转速增大而减小。3D石墨烯增强体含量为0.4%的复合材料,摩擦因数稳定性最好。当3D石墨烯加入量为0.2%时,冲击强度为32.5 J/cm2,比基体材料Cu-5%Sn合金提高57.0%;当3D石墨烯加入量为0.1%时,复合材料的布氏硬度(HBW)和伸长率分别为122.0和11.52%,比Cu-5%Sn合金提高22.0%和10.5%。复合材料断口形貌为韧窝花样,为典型的韧性断裂。     

(Mo,Zr,Ti)_xO_y粒子对旋锻Mo-Ti-Zr合金性能和组织的影响

以Mo粉、Ti粉、Zr粉为原料,采用冷等静压和1920℃高温烧结工艺制备直径28mm的Mo．0．55％Ti-0．1％Zr（数据为质量分数）合金棒,将合金棒进行旋锻形变强化处理后,再用LJ-3000A型拉伸试验机及JSM-5600LV型扫描电镜等研究第二相氧化物颗粒（Mo,Zr,Ti）xOy对旋锻合金棒抗拉强度和显微组织的影响．研究结果表明：对烧结态钼合金进行旋锻处理可提高钼合金抗拉强度,在1250℃旋锻断面收缩率达到33％时,钼合金棒外围比心部密度高而拉伸强度低。（Mo,Zr,Ti）xOy粒子对Mo-Ti-Zr合金具有强化作用,但易于弱化钼晶粒界面而产生断裂并促进再结晶,使钼晶粒发生长大。     

Cu_3P对复压复烧Fe-2Ni-1Cu-0.6C合金组织与性能的影响

采用复压复烧法制备粉末冶金Fe-2Ni-1Cu-0.6C合金。考察Cu3P添加剂对合金组织和性能的影响,并通过调节预烧温度进行预烧工艺优化。结果表明:由于Cu3P对Fe-2Ni-1Cu-0.6C复压复烧合金具有促进烧结,使珠光体组织均匀化,产生较强的固溶强化等几个方面的作用,少量Cu3P的加入可提高合金的抗弯强度和硬度;预烧温度的优化能有效控制Cu3P添加导致的合金复压复烧密度和冲击韧性的降低,从而使含Cu3P合金的性能得到进一步提高。其中,720℃预烧-复压复烧的Fe-2Ni-0.5Cu-0.58Cu3P-0.6C合金的抗弯强度和硬度达到最大值,分别为1 354 MPa和85.5 HRB,其冲击韧度为8.61J·cm-2。     

粉末锻造Fe–Ni–Cu–C–Mo齿轮材料热处理及性能研究

对Fe–Ni–Cu–C–Mo粉末锻造材料的锻后热处理工艺进行了研究,通过动态连续冷却转变试验绘制出该材料的连续冷却转变（continuous cooling transformation,CCT）曲线,指导材料锻后冷却工艺的选取。对Fe–Ni–Cu–C–Mo淬火试样进行不同温度的低温回火试验,探究不同回火温度对该材料微观组织与力学性能的影响。结果表明,当锻后冷却速率大于7.0 ℃·s?1时,Fe–Ni–Cu–C–Mo粉锻材料组织全为马氏体,硬度趋于稳定;在150 ℃和175 ℃回火,碳化物均匀地分布在马氏体板条内部,起到析出强化的作用,材料表现出优异的抗拉性能。     

Fe-Cu-Ni-Mo-C材料烧结硬化性能研究

本文研究了模壁润滑温压部分扩散预合金Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C材料的烧结硬化性能,讨论了冷却速度对材料力学性能和显微组织的影响.部分扩散预合金Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C粉末采用模壁润滑温压压制,1150℃氢气氛保护下烧结60min,在900℃～600℃温度冷却区间以4.6℃/s,2.9℃/s,1.5℃/s三种速度快速冷却.试验结果显示:材料的抗拉强度和表观硬度随冷却速度的增大而升高,延伸率却随冷却速度增大而降低.在4.6℃/s的冷却速度下,Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C材料的抗拉强度为872 MPa,表观硬度为257 HB,明显高于2.9℃/s和1.5℃/s冷却条件下的性能.烧结硬化后材料尺寸有轻微收缩,但呈现出良好的尺寸稳定性.材料的烧结密度稍有降低.烧结硬化材料的显微组织为马氏体、贝氏体、珠光体和富镍残余奥氏体共存.马氏体含量随冷却速度增大而增加,低速冷却下组织主要为珠光体、残余奥氏体.     

洁净燃料发动机粉末冶金阀座熔渗烧结工艺研究

采用正交试验优化了洁净燃料发动机粉末冶金阀座熔渗烧结工艺参数,分析了熔渗烧结工艺参数对阀座密度和上下面硬度等性能的影响。结果表明:随着渗铜量的增加,阀座材料密度迅速增加,上下表面硬度差距缩小。熔渗烧结温度对阀座材料密度影响不大。当熔渗烧结温度从1130℃升高到1165℃,材料硬度逐渐提高;当温度达到1200℃后,Co–Cr–Mo硬质颗粒中合金元素向基体中发生明显扩散,导致阀座硬度下降。熔渗烧结时间对材料密度影响不大,缩短时间有利于缩小上下面硬度差距。当渗铜质量分数达到20%,渗铜温度1165℃,渗铜时间40 min,阀座力学性能最佳。熔渗烧结后密度为8.15 g·cm~(-3),上下表面硬度分别为HRC 30.4和HRC 30.1,基体材料与Fe–Mo、Co–Cr–Mo硬质颗粒均有一定的冶金结合。     

烧结和锻造态Fe–2Cu–0.5C–0.11S材料的组织与力学性能研究

采用国产原料制备粉末冶金烧结态和锻造态Fe–2Cu–0.5C–0.11S材料,考察该材料的密度、显微组织、静态力学性能及动态超声疲劳性能。结果表明,粉末锻造工艺可以有效提高材料密度,锻件的平均密度可达到7.75 g/cm~3,其相对密度可达到98.7%;烧结件和锻件的显微组织主要由珠光体和铁素体组成,但锻件中的孔隙明显较少;锻件的力学性能相对于烧结件得到明显提升,其抗拉强度、屈服强度、延伸率及硬度分别为1018 MPa、778 MPa、4.0%及HB 206,比烧结件分别提高了155%、145%、167%及87%;锻件在106、107和108周次下相应的超声疲劳强度为437.7 MPa、351.1 MPa和281.7 MPa,比烧结件分别提高了82%、70%和59%;在相同疲劳寿命下,锻件的疲劳强度一直高于烧结件,但随着疲劳寿命的提高,两者之间的差值变小;烧结件和锻件在拉伸时均表现出脆性断裂的特征,同时存在微观塑性变形区域。     

热等静压烧结温度对Mo–Na合金性能影响

采用热等静压烧结法制备Mo–Na合金，研究了热等静压烧结温度对Mo–Na合金显微组织、硬度、密度及Na质量分数的影响，分析了Mo–Na合金热等静压烧结的致密化过程。结果表明:采用热等静压烧结法制备的Mo–Na合金显微组织细小均匀，平均晶粒尺寸在10 μm以下。随着热等静压烧结温度的升高，相对密度及硬度随之升高，在1100 ℃时达到最大，分别为99.58%和HRA 54.50，热等静压过程中液相的形成对Mo–Na合金的致密化起到了重要作用。热等静压过程很好地避免了低熔点Na金属高温烧结过程中的挥发，在1100 ℃烧结后Na质量分数基本无变化。     

铁粉表面硫化处理制备高密度Fe-Cu-C合金

突破常规铁基粉末合金的制备工艺,设计出一种制备高密度Fe-Cu-C合金的新工艺.通过对铁粉表面进行硫化处理,Fe与S反应合成FeS,均匀包覆在Fe粉颗粒表面,形成一层FeS润滑薄膜,有利于降低压制摩擦力.通过X射线衍射、扫描电镜、和场发射扫描电镜分析研究材料的物相、元素分布和显微组织.研究结果表明:包覆在铁粉颗粒表面的FeS薄膜,有利于提高压坯密度,活化烧结.当S质量分数为0.5%时,硫化处理的Fe-2Cu-0.8C合金的力学性能优异,压坯密度7.31 g·cm-3,硬度78.6 HRB,抗拉强度485 MPa;当S质量分数达到0.8%时,多余的FeS占压制体积分数,导致试样的压坯密度降低,力学性能降低.      

烧结温度对Fe-Cu-Mo-C合金组织和性能的影响

采用机械球磨混粉和真空烧结相结合的方法制备了Fe-Cu-Mo-C合金,研究了不同烧结温度对粉末冶金Fe-Cu-Mo-C合金材料的显微组织、密度、抗拉强度和摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着烧结温度由1 000℃升高到1 100℃,Fe-Cu-Mo-C合金烧结体组织孔隙数量减少、孔隙尺寸明显降低;当烧结温度提高到1 150℃时,烧结体组织中孔隙尺寸增大。随着烧结温度升高,烧结体的密度、硬度、抗拉强度和伸长率先增大后减小,磨损量先降低后升高。最佳烧结温度为1 100℃,此时烧结体的密度为6.90 g/cm3,抗拉强度为319 MPa,洛氏硬度为34.7 HRC,磨损量为0.087 g。     

放电等离子烧结制备的细晶铁基材料及其力学性能

采用高能球磨和放电等离子烧结,制备细晶Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C块体材料,在不同温度下对烧结试样进行回火处理,研究烧结温度和回火温度对该合金组织、硬度和横向断裂强度的影响。结果表明:烧结温度对合金密度和硬度影响不大,经650～800℃烧结可得到近乎全致密的铁基合金,相对密度达98%～99%,组织为马氏体、贝氏体、珠光体和残余奥氏体的混合组织,硬度为59～61 HRC。在650℃下烧结时横向断裂强度为2 260 MPa;烧结试样在400～600℃回火4 h,随着回火温度升高,初始烧结组织逐渐向球状珠光体转变,使得合金的硬度逐渐降低,横向断裂强度逐渐升高。经650℃放电等离子烧结和500℃回火热处理后的铁基合金的横向断裂强度最高达3 325 MPa,硬度大于51 HRC。     

Mn含量对Cu-Mn合金结构与性能的影响

基于Cu-Mn中间层可改善Cu与CuCrZr合金的连接性能,采用高能球磨法制备Cu-Mn合金粉末,研究烧结温度为650~850℃、Mn含量(质量分数)为10%~50%的Cu-Mn合金的烧结性能。结果表明:随Mn含量增加,Cu-Mn合金的相对密度和抗拉强度先增大后减小,但Mn含量过高时生成较多的Mn O,导致合金性能下降;随烧结温度升高,合金的相对密度和抗拉强度增大。850℃下烧结的67Cu-33Mn合金孔隙较小、组织均匀,其相对密度和抗拉强度均达到最大值,分别为91.62%和610.91 MPa,表明67Cu-33Mn合金具有最佳的烧结活性,宜作为Cu与CuCrZr合金连接的中间层。     

W质量分数对Mo-W合金组织结构与力学性能的影响

采用粉末冶金法制备含不同质量分数W(20%~80%)的Mo-W合金, 研究W含量对Mo-W合金组织结构与力学性能的影响。结果表明: 烧结过程中Mo与W相互扩散形成单相固溶体。W质量分数的增加能显著降低Mo-W合金的晶粒尺寸, 经1990℃烧结的Mo-80W合金晶粒尺寸比Mo-20W合金下降了46.5%。随W质量分数的增加, Mo-W合金的维氏硬度呈“双驼峰”形变化趋势, 在W质量分数为40%与60%处出现峰值。Mo-W合金的相对密度和抗拉强度随W质量分数的增加而下降, 抗拉强度最大值出现在烧结温度为1990℃的Mo-20W合金, 达到514.83 MPa; 随烧结温度的升高, 低W含量的Mo-W合金(W质量分数20%~40%)抗拉强度呈先上升后下降趋势, 而高W含量的Mo-W合金(W质量分数60%~80%)抗拉强度逐渐升高。Mo-W合金断裂方式为沿晶断裂与穿晶断裂相结合的混合模式。