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%。     

模壁润滑高速压制成形Fe-2Cu-1C粉末的研究

本文采用模壁润滑和高速压制相结合工艺在HYP35-7型高速压机上成形Fe-2Cu-1C铁基粉末,研究压制速度对生坯密度、最大冲击力、脱模力和压坯的弹性后效的影响,并分析了压坯的显微组织.结果表明,试样的生坯密度均随压制速度提高而增加,有模壁润滑生坯密度较高,且当压制速度为4.39 m/s,生坯密度达到7.53 g/cm3;同一压制速度下,有模壁润滑时的最大冲击力要高于无模壁润滑时的最大冲击力,脱模力要小5～20 kN;高速压制的生坯弹性后效远低于传统压制.     

处理工艺对Fe–Al合金粉末成形性及生坯压溃强度的影响

为了提高Fe–Al合金粉末的压制成形性和生坯压溃强度,分析了氢气还原和真空退火工艺对Fe–Al合金粉末形貌和性能的影响,研究了原始粉末和经过处理后粉末所制管坯的成形率。结果发现,经氢气还原和真空退火处理后,粉末形貌变化不大,粉末性能提高,生坯压溃强度增强,成形性得到改善;尤其是经真空退火粉末的性能得到极大提高,氧的质量分数由0.5%低到0.2%,松装密度由1.82 g·cm?3降低到1.64 g·cm?3,显微硬度由HV 260降低到HV 158,压缩比由63%降低到56%,生坯压溃强度由2.0 MPa提高到2.7 MPa,粉末成形性得到极大改善。在批量化压制长管坯时,对原始粉末预先进行真空退火处理,长管生坯数量成品率由50%提高至100%,产品成本降低。     

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。     

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。     

铁粉的高速冲击复压成形

采用高速冲击复压技术压制铁基粉末,研究在不同预烧结温度下冲击能量对生坯密度、最大冲击力、脱模力和径向弹性后效的影响。结果表明:在不同的预烧结温度下,生坯密度均随着冲击能量的增加而逐渐增大。当复压冲击能量为6 944 J时,预烧结温度为780℃的生坯密度达到7.65 g/cm3,其相对密度约为98.4%。在相同的复压冲击能量下,780℃预烧结温度时压坯的密度较高,最大冲击力较小,脱模力较小,弹性后效更低。     

高速压制方法制作高密度粉末冶金制品

密度明显影响粉末冶金技术的性能,尤其是疲劳性能。近年来可以制作出的铁基粉末冶金材料最大密度的数值稳定增加。人们采用了调整粉末颗粒的形状,减少碳、氧及杂质的含量,使用更高的压制压力(600~1 000 MPa),更有效的润滑剂(例如Kenolube),及温压技术等方法提高粉末冶金材料的密度。尽管生产成本很高,复压复烧和粉末锻造技术也被用于制造高密度粉末冶金材料。近期推出的高速压制方法(HVC)是采用液压冲击压制。通过合适的液压控制和选择粉末材料,能避免在生坯中产生缺陷,可以大规模安全地生产高性能粉末冶金零件。高速压制与普通压制的工…     

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.     

烧结温度对高速压制制备弥散强化铜材料导电率的影响

弥散强化铜材料具有高强度和高导电性的特性,孔洞是影响导电率的重要因素.本文采用高速压制成形技术,对Al₂O₃质量分数为0.9%的弥散强化铜粉压制成形,研究了压制速度对生坯的影响.当压制速度为9.4 m·s-1时得到密度为8.46 g·cm-3的生坯.研究了烧结温度对烧结所得Al₂O₃弥散强化铜试样导电率的影响.当生坯密度相同时,烧结温度越高,所得试样的导电率也越高.断口与金相分析表明:烧结温度为950℃时,烧结不充分,颗粒边界以及孔洞多而明显,孔洞形状不规则;烧结温度为1080℃时,颗粒边界消失,孔洞圆化,韧窝出现,烧结坯的电导率为71.3%IACS.      

Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr高速压制行为及其烧结性能的研究

利用自主研发的机械蓄能式高速压机成形Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr粉末并进行真空烧结,研究冲击能量对试样的密度及力学性能的影响。结果表明:随着冲击能量的提高,试样生坯密度提高,在冲击能量为1 805 J时,获得的最大生坯密度达到5.63 g/cm~3(相对密度94.1%);径向弹性后效随着冲击能量增加而增加;经真空1 250℃烧结后,烧结坯的密度随着冲击能量的增加而增加,但烧结坯的体积发生了膨胀,最大烧结密度为5.53 g/cm~3(相对密度为92.5%);真空烧结2.0 h后,钛合金的抗拉强度和硬度达到最大值,分别为629.8 MPa和324.5 HV。     

Mechanical properties of green compacts. II. Effect of powder relative bulk density on the strength of compacts with different forming temperature conditions

Mechanisms of strength for green compacts made from powders of iron, nickel and its alloys, copper, tin, and zinc are analyzed. The strength of green compacts prepared from metal powders of medium fineness with a relative bulk density (RBD) from 0.119 to 0.568 by two-way compaction in rigid dies with homologous temperatures from 0.15 to 0.59 (pressure from 200 to 800 MPa, powder deformation rate 10^?2–10^?3 m/sec) is studied. Compact strength is determined by diametric compression of cylindrical compacts. The dependence of strength on compact porosity is studied by the Bal’shin equation. The possibility is demonstrated of using this relationship in order to describe hot compaction and formally describe cold compaction of powders with RBD up to 0.40. The effect of homologous temperature and powder RBD on compact strength is determined. The homologous temperature for transition from warm to hot compaction and the effect of compact density (degree of deformation) on this temperature is studied. It is shown that linear approximation is possible for the dependence of compact strength on powder RBD according to the equation σ _f.c = 87–217?RBD.     

粉末冶金工艺对纯铁软磁材料性能的影响

利用粉末冶金技术制备纯铁软磁材料,在不同温度和压力下将不同粒径铁粉压制成生坯,并在保护气氛下进行烧结。结果表明:不同粒径铁粉混合有助于压坯密度的增加,适宜的压制温度可以有效地促进粉末流动,避免大尺寸孔洞的形成,优化组织。140℃、800 MPa温压条件下雾化铁粉压坯密度最高可达7.35 g·cm-3。对比常温压制,温压压坯烧结后孔洞分布均匀。烧结体密度随温度的升高而上升,雾化铁粉压坯在1250℃烧结后密度最高可达7.47 g·cm-3。在一定范围内,软磁材料磁性能与密度成正比,混粉压制试样的密度接近理论值,但在混合铁粉中,较细的铁粉夹杂于粗粉中,阻碍磁畴壁移动,造成饱和磁化强度（M_s）偏小、矫顽力（H_c）偏大的现象,M_s为205.51 emu·g-1,Hc为7.9780 Oe。     

高速压制制备高密度纯铁软磁材料

以退火纯铁粉末为原料,采用粉末退火结合高速压制技术的方法制得高密度压坯(7.70 g·cm-3),经烧结后获得高密度高性能的纯铁软磁材料.研究退火粉末的高速压制行为,以及烧结时间和烧结温度对材料磁性能和晶粒大小的影响.结果显示:退火粉末的压坯密度随压制速度的增加而增加,压坯密度最高可达到7.70 g·cm-3,相对密度可达到98.10%.烧结温度为1450℃,烧结时间为4 h时,材料密度达到7.85 g·cm-3,相对密度为99.96%,最大磁导率达到13.60 m H·m-1,饱和磁感应强度为1.87 T,矫顽力为56.50 A·m-1.      

高纯金属钒粉烧结性能研究

利用电子探针观察高纯金属钒粉粒度和形貌, 使用油压机将高纯金属钒粉压制成坯条, 并采用万能试验机测定钒坯条压溃变形力曲线, 分析钒坯条最优压制压力; 分别通过热压烧结和冷等静压+真空烧结的方法对高纯钒粉进行烧结, 研究烧结工艺对高纯钒粉烧结特性和力学性能的影响。结果表明: 采用冷等静压+真空烧结的方法, 在压制成形过程中, 钒粉压坯密度和相对密度随压力的增加而逐步提高, 压力提高到280 MPa时, 压坯密度和相对密度分别为3.99 g·cm-3和66.94%;经真空烧结后, 坯料密度和相对密度分别为5.28 g·cm-3和88.59%。压制压力由80 MPa提高到200 MPa时, 压溃强度从0.4 MPa增加到6.0 MPa, 增大趋势较为明显; 压制压力提高到280 MPa时, 压溃强度增加到7.4 MPa, 增大趋势变缓。经热压烧结坯料的相对密度比冷等静压+真空烧结坯料的相对密度高, 280MPa压力下热压烧结坯料密度和相对密度分别达到5.51g·cm-3和92.91%。     

铁粉特性对温压生坯密度的影响

从铁粉类型、粒度组成、化学成分和粉末显微硬度等因素对温压生坯密度的影响情况进行了系统试验,结果表明,通过控制粉末形状、粒度分布、化学成分等因素,温压可获得高压坯密度,在本试验中,经过处理的国产粉温压压制密度最高可达7.30g/cm3,接近国外粉末压制密度。