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粉末冶金材料技術范文1
關鍵詞：粉末冶金 生產工藝 粉末冶金高速鋼 粉末注射成形
中圖分類號：TF12 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（a）-0098-02
粉末冶金具有高效節能、節省材料、保護環境以及能夠進行金屬成形的批量生產等特點。而粉末冶金的工藝步驟主要是先制取粉末，然后將粉末原料的配量進行混合，最后將其成形并凝固。粉末冶金可以根據材料所具有的性能要求以及零件所需使用的性能要求，在一定的范圍當中對材料的成分進行混合[1]。粉末冶金產業當中所制造生產出來的產品基本上都鐵基方面的機械零件。根據粉末冶金工藝的工藝特點來看，粉末冶金還可以將其制成高熔點的金屬，就比如鎢和鉬這兩種高熔點金屬，同時也可制成金屬陶瓷的材料，像一些質地堅硬的合金以及一些高溫材料。還有多孔材料、假合金、過濾材料、摩擦材料等一系列的材料，這些材料的生產和制造只能夠使用粉末冶金的工藝來進行制備和生產，因此粉末冶金工藝完全具有跨越傳統冶金工藝的可能性。在粉末冶金高速工具鋼和粉末注射成型這兩大冶金工藝發展最為突出。
1 粉末冶金高速鋼
粉末冶金新工藝，氣霧化的高速鋼粉末顆粒進行冷卻的速度通常都比較高，而且這些高速鋼的粉末顆粒當中也已經不存在偏析的粉末用熱情況，和鑄鍛形成的高速鋼相比，具有無偏析、顆粒小、分布均勻；熱加工方面的性能較好；可磨性較高；在熱處理方面變形比較??；力學性能優異；提升了刀具切削的壽命，真正擴大了其使用的領域和范圍等一系列優質的性能。對粉末冶金高速鋼的研究最早起始于20世紀70年代的美國和瑞典的兩家著名工業工廠，當時的主要工藝路線使用的是氣霧化制粉以及熱等靜壓等相關的技術。如今粉末高速鋼的產量已經占據鑄鍛高速鋼全部產量的10%～15%，國外目前所擁有的，具有代表性的粉末冶金高速鋼的生產企業至少有5家，主要有美國、烏克蘭、瑞典、法國、奧地利以及日本等國，其中美國在高速鋼方面的用量以及遠遠的超出了普通容量的高速鋼[2]。如今，國外工業企業內的粉末冶金高速鋼的產量發展以及達到了第三代的技術水平，此前第一代為20世紀70年代美國和瑞典內的兩家企業所投入生產的高速工具鋼，而第二代則為1994年，法國高速鋼公司以及瑞典的工業企業改進了制備氣霧化前鋼液的熔煉工藝，這種改進工藝所生產出的產品即為第二代。第三代就是2000年，由Bohler-Uddeholm集團，進行全線投產，且質量比起第二代還有所加強的高速鋼。在對生產線的鋼熔煉工藝方面，對噴粉設備加以改進，同時對由氮氣霧化后的粉末顆粒的尺寸進行細化。正是粉末顆粒尺寸的細化，促使第三代的高速鋼在抗彎強度方面比起第二代還要提高到20%以上。所以，第三代的高速鋼在生產工藝方面主要是以微小純凈為主。
2 粉末冶金工具鋼
2.1 高釩冷作模具鋼
這種鋼的類型主要是利用粉末冶金的工藝特點來對冷作工具鋼進行開發，其中最主要的區別就是增加合金當的釩含量來提升合金的耐磨性，而第一個被作為高性能耐磨鋼材的是CPM 10V，這一類型的鋼材在CPM系列的粉末冶金高釩冷作模具鋼當中是一種最具代表性的鋼材。在Crucible 集團當中也逐漸形成了含釩高達1%～18%的耐磨工具鋼[3]。這類性能較高的工具鋼開始廣泛的應用于冷作沖頭以及在模具方面，主要適用于耐磨損的方面。由北京安泰科技公司研發的AHP9VNb2在成本方面對比Microclean K390要低很多，不過在硬度上卻和AHP10V相差不多，而抗彎性卻提高了10%左右。
2.2 耐蝕耐磨工具鋼
在眾多制造操作當中，通常工具和其耐磨的部件在承受運動部件或者是其他的一些工作介質的研磨顆粒的接觸而出現的磨損情況，一般很容易受到潮濕、酸或者是其他的一些腐蝕性的作用等。所以，針對這些工作就需要研發出一些高性能的耐磨耐蝕的粉末冶金工具鋼。
如表1所示，粉末冶金耐磨耐蝕材料含有約14%～24%Cr，約3%～15%V，約1%～3%Mo，這些材料總和大約117%～3175%C。
2.3 粉末冶金易切削工具鋼
粉末冶金的發展主要是為了能夠有效的提高工具模材料的可磨削性能，以及降低工具模在加工方面的成本。通常需要采用添加硫含量的形式來對可磨削性能進行提升，不過如果采用的是傳統的鑄鍛生產法的話，則較高的硫就可能會增加材料的熱脆，促使其韌性開始下降的風險出現，針對這些問題，只需使用粉末冶金工藝就能獲得很好的解決。
3 粉末注射成型的發展
3.1 粉末注射成型的發展現狀
技術注射所生產出的元器件通常應用的領域范圍比較廣，像在IT、醫療、機械汽車以及通信方面等，都對這類元器件有所應用。這個不同于MIM在市場產品當中的份額是因地域而異，其中汽車行業在歐洲方面的市場份額大約占據著50%以上，形成了一種主導性的地位，而在北美洲地域應用占據主導的行業則是醫療以及牙科方面的應用。通過對這些資料的分析，可以看出在汽車方面的應用在往后必將有著相當可觀的增長值，主要是在PIM高溫汽油和柴油引擎的渦輪減壓器等方面。
3.2 粉末微注射成形新工藝
隨著工業技術的不斷發展，全球對于精細及結構復雜的零部件需求越來越大，因此粉末微注射技術開始推出，其所制備出來的微型零件的質量幾乎以毫克來進行統計，同時還保留了傳統方面的PIM，所以粉末微注射技術有著批量生產精細復雜形狀的微型零部件的重要潛力。而微注射技術的主要應用領域具體有：（1）化學工具，粉末微注射技術在微化學當中主要制備出作用于微反應器、混合器以及交換器等微流體的裝置等[4]。（2）在醫學方面的應用，在醫學上主要是用于制備微型的人骨結構、微型的外科儀器組件以及牙科微型元件等等醫療方面的器具。（3）共注射成型方面，可用于共注射成形領域?？梢詫⒋判圆牧虾头谴判圆牧弦约坝残?、軟性材料、導電和絕緣材料等有效的結合起來。（4）微型零部件，主要是一些微型的機械零件，像一些小齒輪、葉輪或者是拉伸部件等。
4 結語
綜上所述，粉末冶金生產工藝的發展主要分為粉末冶金高速工具鋼和粉末注射成型這兩大冶金工藝發展類別，這兩種冶金工藝發展類型經過多年的探索和研究，如今已經趨于完善，并廣泛的運用在各個行業領域當中。
參考文獻
[1] 任朋立.淺析粉末冶金材料及冶金技術的發展[J].新材料產業，2014（9）：17-20.
[2] 徐堅，王文焱，張豪胤，等.元素Cr對粉末冶金Ti-6Al-4V合金組織與性能的影響[J].粉末冶金工業，2014（6）：11-15.
粉末冶金材料技術范文2
姚萍屏，教授，1969年出生于湖南雙峰，1988年在原中南工業大學材料科學與工程系開始大學本科生活，并到該校粉末冶金研究所從事研究生學習和助研、副教授再到現在的教授工作，秉承中大“敬業、勤奮、求實、創新”的精神，始終耕耘在高性能粉末冶金摩擦學材料領域，先后承擔并完成了國家國防攻關、國家863高技術、國家自然科學基金、國家科技部創新基金、民航總局PMA項目、國家鐵道部引進消化吸收再創新項目、湖南省杰出青年基金和湖南省科委等20余項課題的科研任務，將粉末冶金摩擦學材料推廣應用從深海、陸地、天空直至空間，構建了粉末冶金摩擦學材料的全空間應用材料體系。這期間，他還在國內外刊物發表了與摩擦學材料領域相關的研究論文50余篇，獲國家授權專利8項，申請專利5項，部級鑒定項目5項。獲湖南省科技進步一等獎1項，三等獎1項，有色科技進步獎三等獎1項。目前兼任湖南省摩擦學會理事長、全國青年摩擦學青年工作委員會副主任委員、中國機械工程學會高級會員、中國機械工程學會摩擦學分會常務理事、中國機械工程學會粉末冶金分會理事、中國機械工程學會摩擦耐磨減摩材料與技術專業委員會副主任委員、湖南省機械工程學會常務理事等學術職務。
勇于創新研制航空摩擦材料
自1992年參加工作以來，姚萍屏教授一直從事粉末冶金航空制動摩擦材料的研制和開發工作。針對粉末冶金航空制動摩擦材料高能制動性能穩定性不足和重載耐磨性能差的技術問題，通過對摩擦表面成膜機理、失效機制及制備工藝的深入研究，開發了陶瓷顆粒組合增摩技術、基體微合金化增強技術、金屬陶瓷和基板梯度復合技術以及高性能特種粉末冶金摩擦材料制備技術等，主持完成了中國民航總局項目“新一代大型波音737飛機高性能長壽命國產粉末冶金剎車副的研制”，獲得中國民航總局頒發的6項產品零部件制造人批準書。
國產粉末冶金剎車副研制成功后經推廣使用，不僅保證了國內航空運輸的正常進行需求，同時，由于國產剎車副價格較進口件低，同時供貨周期由原來的預付款半年后提供改為3天內供貨，大大降低了航空公司的資金積壓、庫房占用和配件供應周期，根據航空公司估計，僅采用國產剎車副，每架飛機可節約直接成本為55.5萬元，因此，僅在中國大陸應用國產剎車副，將為航空公司年節約直接成本2.6529億元。項目已在湖南博云新材料股份有限公司獲得產業化推廣，累計實現產值達2.1億元，產品使用效果良好，經濟效益和社會效益顯著，成為博云新材這一上市公司的拳頭產品之一。
喜出成果攻關鐵路摩擦材料
沒有制動就沒有高速。針對國家高速鐵路的不斷提速要求，姚萍屏教授先后主持了國家863項目“高速列車用制動盤和閘片材料及其制備技術的研究”和鐵道部引進消化吸收再創新項目“高速動車組摩擦材料國產化的研制”，
根據高速列車車輪與鋼軌粘著促轉的系統特點和高速列車制動動能大、制動壓力高的技術特點，采用不同顆度粉末配比，通過開展基體的選擇、新型摩擦組元及組元的探索以及摩擦組元和組元對基體綜合性能的影響等方面的研究，獲得了綜合新型銅基體、自主開發了專有摩擦組元和組元，開發了非金屬組元強化技術和梯度燒結工藝。所獲得的高速動車組閘片摩擦材料的研究成果獲得產業化推廣。
此外，作為國內列車用粉末冶金制動閘片的技術開創者，姚萍屏教授攻克了結構設計、閘瓦材料設計、制備技術及制動閘瓦與輪對匹配設計等一系列科學問題，形成了準高速列車制動閘瓦專有技術，通過技術轉讓，先后培育了浙江樂清粉末冶金廠、新鄉鐵路摩擦材料廠和蘇州華源機車車輛配件有限公司等多家單位進行市場化開發，技術成熟，能迅速投產，目前占有了全國準高速列車粉末冶金制動閘瓦的四分之三市場，形成了“中國鐵路延伸到哪里，中南制動材料技術就出現在哪里”的盛況。
立足國需解決航天關鍵問題
空間對接技術和對接機構是我國航天載人飛行的關鍵技術，也是今后擴展空間應用能力的一個重要手段。姚萍屏教授承擔了國家863項目“空間摩擦副的研制”，作為原創性的高技術應用項目，在姚萍屏教授的帶領下，項目克服了無參照、缺平臺、時間緊、要求高的困難，解決了苛刻空間條件下摩擦副材料摩擦磨損性能的高穩定性，發現并探明了摩擦材料常用二硫化鉬組元在制造過程中的演變規律和對材料摩擦磨損性能的作用機理，設計并制造了模擬空間條件的摩擦磨損性能檢測裝置，創造性的采用高體積百分比非金屬組元獲得了高穩定性和抗真空粘著的空間摩擦副粉末冶金摩擦材料配方設計。首次采用一套摩擦副實現了兩飛行器對接時制動耗能、可靠傳扭和過載保護，解決了飛行器對接過程中的安全保證問題，發明了一種全功能（制動耗能、穩定傳扭和過載保護功能）空間摩擦副。
作為空間對接結構的兩大關鍵部件，2011年11月3日，采用姚萍屏教授團隊研制的全功能空間摩擦副首次在“神舟八號”飛船與“天宮一號”目標飛行器的完美自動對接中出色完成任務，2012年6月，全功能空間摩擦副再次在在我國載人自動對接和手動對接中表現突出，再一次證明空間對接機構摩擦副具有良好的穩定性和一致性。隨著我國空間事業的發展，在每一次空間對接任務中，全功能空間摩擦副都將發揮其關鍵作用。姚萍屏教授領導的團隊使中南大學已成為世界上除俄羅斯外唯一能提供對接機構摩擦副材料的單位。
添磚加瓦推廣應用風電材料
粉末冶金材料技術范文3
其他行業，如工業模具和生物醫學設備也正在利用這些高度自動化的流程。該流程可降低零件與零件間的變差，減少材料的浪費，并采取更少的步驟。新的流程和多種材料的選擇擴大了這些技術的應用，對一些用于商業航空領域的結構部件具有越來越強的吸引力。
汽車產業是粉末冶金（PM）零件最大的消費者，其次是工業發動機和操控系統。金屬粉末工業聯合會副總裁吉姆·戴爾表示，汽車變速器可能包含多達55個用粉末冶金制成的零件。
GKN Sinter Metals 公司美洲銷售和市場營銷副總裁克里斯·弗蘭克斯告訴我們：“我們看到了用于汽車制造的粉末冶金產品的總量每年在不斷增加。我們正在改良材料來開發對特定應用程序更有針對性的加工流程?！?/p>
該汽車渦輪增壓器的葉輪是由德國巴斯夫公司對GHS-4合金進行Catamold催化離散加工制作而成， 其中含有鐵、鎳、鉻、鉬、碳、硅、錳、釩和鎢。
使用粉末冶金技術創建近似網型的結構部件的制作工藝可以形成具有高溫或者高壓強的部件?！D壓并燒結的粉末冶金技術使用高壓下的自定義模具制成金屬粉末，再通過燒結加熱零件。另一種方法是用于制作較大型部件的熱等靜壓（HIP）。戴爾說：“粉末冶金技術制成的零件其尺寸限制在42磅左右?！薄按蠖鄶捣勰┮苯鸺夹g制成的零件其重量不到5磅。現在，當壓力機和應用部件體積變得越來越大時，單個零件的體積也越來越大，重量也越來越重了?！?/p>
粉末注射成形技術（PIM），結合了傳統注塑機的功能，利用粉末冶金技術的精度和材料的靈活性來制作復雜的幾何形狀。粉末注射成形技術能夠產生介質來高度容納形狀復雜，表面紋理多樣，細節錯綜復雜的一致性組件。組件可以連接幾個部件，消減加工步驟并縮短制作周期。
巴斯夫公司北美洲Catamold產品業務經理斯科特表示，粉末注射成形技術最大的應用領域是醫療、消費類電子產品、機械設備、航空航天、汽車和一般消費品行業。他說，巴斯夫公司不斷增加對各行業中粉末注射成形技術的調查，調查結果顯示其增長率在不斷增加?！ 霸絹碓蕉嗟墓鞠胱鼍嫔a和持續改進，因此他們更仔細的審查粉末注射成形技術，因為它提供了良好的整體價值?！?/p>
粉末注射成形技術可以通過合并多個步驟來降低成本，如紋理和標簽，或多個部件。賈斯特斯說：“根據不同的應用，當你分析每部件的用途以及它們為何獨立時，你也許可以將其設計成一個單一的部部件?！?/p>
賈斯特斯說，與其他粉末注射成形工藝相比，巴斯夫公司的Catamold催化離散工藝有三個主要優點。其更快的生產周期，提高了能力，并實現了一個真正持續的加工過程或者批量制造?！∷f：“其他非催化粉末注射成形工藝很難實現這一點，因為他們的生產時間太長了?！薄爱擟atamold集中在部件上時，它提供了更好的空間控制和穩定性。不管是什么合金，它都可以更容易地加工綠色生態部件，來增加那些難以加入注射成型的新形狀?！?/p>
Capstan Atlantic公司憑借該粉末冶金技術制成的合金鋼動力輸出離合器輪轂，贏得了2012年金屬粉末工業基金會工業電機/控制與液壓類的優秀設計大獎。這個復雜又多層次的部件，取代了機械加工設計，具有80，000磅/平方英寸的極限抗拉強度和90，000磅/平方英寸的屈服強度，可以承受使用中非常高強度的扭轉。
弗蘭克斯說，與傳統的鍛造和鑄造工藝相比，粉末冶金材料的設計更加自由?！拔覀兛梢詫⑵渲瞥删W型來幫助開發減輕車輛重量的新技術和其他節約燃料的技術?！崩?，用于大多數汽車應用中可變氣門正時技術，先進的行星齒輪和手動變速箱，以及最重要的離合器。否則，這些配置文件和形狀需要進行機械加工。
弗蘭克斯說，有些形狀可以用粉末冶金技術制成，不然將需要進行密集的機械加工，但由于成本、能力和資本等因素，這在工業上是不可行。他說：“如果沒有粉末冶金技術，今天很多的汽車創新都是無法實現的?？v觀我們服務的所有行業，我們看到它在原始設備制造商和開發粉末冶金技術的企業中越來越多得到認可?！?/p>
弗蘭克斯說，雖然是一種特殊產品和加工工藝，但鋁粉末金屬已經不再新奇。GKN看到了用戶對擴大其使用的興趣越來越濃厚，尤其是在汽車領域。在一些依靠粉末冶金技術的產品線上，減輕車輛重量是主要動力。
特別是對使用依靠粉末冶金技術的設計來說，無論是制作其他工藝無法制作的形狀還是滿足批量生產的需求，粉末冶金制成的鋁都是一個很棒的解決方案?！拔覀冞€進行材料開發來增加強度、耐磨度和導熱系數?！?/p>
賈斯特斯說，燒結給金屬帶來了很多優勢，如粉末金屬可以很容易地結合，并且在澆注工程中消除金屬的偏折問題。
每個粒子都可以被制成獨特的或與其它粒子相似化學性質。因此，要么粉末可以被鑄成合金，要么所需的材料可熔化在一起作為最終的化學反應，制成顆粒，然后研成粉末。粒徑可以被精確控制，帶來不同程度的孔隙度。戴爾說：“一旦獲得高密度，你將有效地擁有與鑄造材料相同的材料性能?！?/p>
由于粉量可以控制，單獨的部件至部件的重復性非常高，所以模具公差需嚴格控制。根據部件的大小，每英寸上進行上千次測量?！澳憧梢赃_到接近機械水平的公差，緊密的無需額外的加工。情況雖不是總是如此，但往往是這樣。
弗蘭克斯說，與其他金屬制造方法相比，粉末冶金技術使用廢棄材料的比率很高。它也是一項綠色環保技術，其所有的原料都來自二次廢料。
Dynamet Technology公司首席執行官Stanley Abkowitz說，經過鑄錠熔煉和加工，去除30％的材料，得到純錠?！叭缓?，把它加工成一個軋制成品，如金屬條、金屬板或者薄片等，并從中加工部件提供給客戶。成份購買揮發的比例在飛機制造工業根據形狀可高達40或50比1。材料越少，機械加工越少，這個比例越低。加工錠的標準比率是在10：1至15：1之間。
戴爾說，在航空航天領域，雖然為了某些部件不斷進行改變，但強度要求往往是粉末冶金的一個難題。一個標準的噴氣發動機含有4000磅的粉末冶金材料，其中大部分由熱等靜壓制成網形。然后，切斷金屬條或者鋼坯，并將它們加工成發動機組件的最終形狀。
賈斯特斯說巴斯夫公司正在開發一些尚未的粉末金屬，特別是鎳基合金100和713，它們都是面向航空航天領域的。還有大量跨應用程序的工業研究與開發工作?！爸饕埸c之一是尋找方法可以使用注射成型的手段制造更大的部件，以提高產量并總體改進加工工藝?！?/p>
戴爾說，由于材料的固定組合，導致了一些對加工的限制。例如，航空航天組件包含一些極難獲得的高溫合金，選擇它們是由于其性能和強度。例如，鎂可以被鑄造，鈦也可以，但鈦很難進行機械加工。幾乎所有鈦的制作都是由粉末加工開始的。
Dynamet Technology公司是鈦粉末冶金技術的領軍人。2月，該公司收到來自波音公司的里程碑式的資格認可，為其商用飛機的結構部件提供Ti-6Al-4V合金產品。這一認可是經過幾年在開發和認證上的努力工作得來的。
根據材料規范的條款，Dynamet是唯一有合格為商波音民用飛機集團制造 Ti-6Al-4V粉末合金產品的公司。波音公司將開始用粉末冶金制成的合金取代標準機械等級的合金，如金屬條、金屬板、鑄件、鍛件和擠壓產品。
Dynamet的制造技術生產出基本形狀和近似網形的粉末金屬鈦。它包括混合元素鈦和合金粉末的冷凝固和真空燒結。之后可能進行也可能不進行熱等靜壓。Abkowitz說，例如，其節約成本能是軋制產品的機械加工技術的50%～70%。
粉末冶金材料技術范文4
1研制工藝
1.1材料配比與混合
球鉸原用材料為耐磨青銅棒材經機械加工而成，成本高且浪費大，更重要的是困擾企業的難題—“燒盤”現象無法根治，由于該件工作條件較為苛刻，在新材料選材時選擇強度較高、硬度和耐磨性較好且成本較低的鐵基粉末冶金材料。經多次試驗，選定Fe-P-C-Cu系，P是一個顯著的強化元素，P的加入有效提高材料強度和尺寸穩定性，Fe-P-C系性能較廣泛應用的Fe-2%~3％Cu-C合金優越，而微量Cu對軸向承壓變形的改善顯著［2］。
混合料的配比（質量分數）為：余量Fe-0.8%~1.2％Cu-0.4%~1.2％C＜3％添加劑，其中Fe粉為霧化鐵粉，粒徑小于178μm；Cu粉為電解粉，粒徑小于74μm；C粉為鱗片石墨，均符合相關國標的技術要求。添加劑為質量分數0.8%硬脂酸鋅，質量分數0.5%硫磺粉＜150μm；機油按粉料0.65mL/kg加入；混料采用V型混料機，時間2.5h。柱塞泵球鉸質量要求較高，在保證高強度和耐磨性的同時，要求有良好的抗咬合性和一定的尺寸精度，為了保證各類指標的穩定性，配料時應嚴格控制各成分的加入及均勻性，加入機油濕混，避免銅成分偏析和粉粒大小的分層現象及添加劑硬脂酸鋅和硫造成的團聚現象［3］，粉料混好后應過篩，粒徑小于178μm。
1.2粉末的壓型
裝粉。為提高壓型質量和效率，采用容量法刮料式裝粉，其優點是裝粉速度快，壓件一致性好。壓型壓力為400MPa，密度為6.4g/cm3。
整型與精整。為了節約原材料和提高后加工效率，成型內孔只留精整量，一次精整到尺寸無切削工藝，并使小端面球面成型，以保證球面的密度，留少量加工量。此時保證所成型球面密度值得研究，大量試驗及參考文獻［4］證明，壓制時成型球面在上是確保球面密度的關鍵。整型工藝以FTQ-40球鉸產品為例：燒結后毛坯放在整型座上，整芯置于馬蹄鐵上，便于脫模操作，整芯中間30mm為整型尺寸，為毛坯整型留量而設定，考慮到整型回彈等因素，整芯尺寸比工件最終尺寸公差大0.07mm，整芯兩端帶稍：下端為導向部分，利于整型定位，上端為脫模部分，利于整型移出模后，整芯自動脫模，簡化了整型模具和整型工序，因而大大提高生產效率，是傳統外箍內脹工藝效率的3~4倍。
1.3粉末的燒結
燒結設備采用半自動推桿式燒結爐，將粉末壓坯裝在鐵皮舟中送入爐內，且每舟裝入質量嚴格控制并無規則裝入，以便毛坯之間有足夠空隙實現均勻燒結。燒結氣氛采用吸熱性煤氣保護，組成（體積分數）：20%N2+40%H2+20%CO及少量的H2O、CO2與CH4。露點范圍為-5～15℃。燒結工藝：加熱溫度為（1080±5）℃；保溫時間為45min。
1.4后加工工藝
由于球鉸球面要求非常高，用粉末冶金工藝無法達到設計要求，因而采用基本成形留加工余量、對工件毛坯進行機械加工的方法。采用成形刀加工球面，優點是操作簡單、效率高，但問題較多，其中關鍵問題：1）由于該材料為耐磨材料，對刀具磨損嚴重，需經常換刀，尺寸精度無法控制；2）由于成形刀工作時為線接觸，切削力非常大，導致“打嘟?！爆F象，不但對刀具消耗非常大，并導致大批廢品；3）成形刀因加工過程中切削阻力大，刀具發顫，使工件表面粗糙度差，造成后續球面精磨加工無法保證。通過不斷摸索和大量試驗，最終確定用改造的單板機數控車床對球面進行加工，方法是內脹胎定位、編程控制走刀，產品圖見圖2。首先進刀車小端面并退刀車小端球面，其次根據球心至大端面距離，進刀至大端面位置車大端面并車大端球面，程序控制，一氣呵成，使加工質量大幅提高：1）尺寸一致性非常好，為后續精磨打下良好基礎；2）表面粗糙度很好，精磨量縮小，有效提高后加工效率和質量；3）兩端面及球面一次裝卡完成，形位公差保證良好；4）刀具磨損小，減少換刀次數，提高工作效率；5）廢品率幾乎為零。精磨加工采用廠家自制專用磨床加工，用專用工裝需要良好的一致性，本研制工件良好的滿足了加工要求。另外，制件的防銹與包裝不可忽視，除操作避免汗漬接觸工件外，工件經檢驗合格后，應立即浸油并在油內加入成分石墨和防銹成分亞硝酸鈉，油溫為80~100℃，工件浸煮15min后控油，用牛皮紙包裹放入塑料袋內封口裝進包裝紙箱，入庫并防潮。
2試驗結果
2.1檢驗結果
柱塞泵粉末冶金球鉸（見圖2）的材質、尺寸精度和力學性能等進行了系統檢驗，化學成分（質量分數）：C為0.49％，Cu為1.08％，Fe為94.95％。物理及力學性能：密度≥6.6g/cm3，硬度≥90HB，壓潰強度≥300MPa。尺寸精度：準28尺寸偏差標準要求f7（-0.020-0.041）mm，實測（-0.023～-0.020）mm；準14尺寸偏差標準要求H9（+0.0430）mm，實測（0.030～0.035）mm；球中心距標準要求（6±0.15）mm，實測（-0.07～+0.09）mm；大端與準14的垂直度準，標準要求0.05mm，實測（0.02～0.03）mm；外圓與內孔準14的同心度標準要求0.08mm，實測（0.02～0.03）mm；準28球的圓度標準要求0.02mm，實測0.01～0.02mm；粗糙度標準要求Ra0.8μm，實測Ra0.8μm。球鉸的防銹：標準要求球鉸成品應滲漬油。并允許加入無害于柱塞泵性能的防銹劑，實測合格。球鉸的外觀質量：標準要求不允許有裂紋、夾雜及銹蝕等缺陷，實測合格。柱塞泵粉末冶金球鉸經檢驗，各項技術指標符合Q／JYY032—2001《柱塞泵粉末冶金球鉸技術條件》的要求，為合格產品。
2.2臺架強化試驗
將樣件安裝在兩臺XB-F40泵試驗機上，條件：1）在P=25MPa下，運轉1.5h；2）在P=20MPa下，沖擊試驗200次，運轉正常，試驗完畢拆檢零件，鉸副摩擦、磨損痕跡正常。
2.3裝機可靠性、耐欠性試驗
在XB-F40泵上裝試件數件，已經歷兩年半超過5000h未發生任何異?，F象，經批量使用，本粉末冶金球鉸各項性能指標達到要求，與原用青銅合金QSn6-6-3材料相比，抗咬合等指標均有所提高，根除過去存在的“燒盤”現象。
3結論
1）用粉末冶金方法生產柱塞泵球鉸在XB-F40泵上試用獲得成功，完全可以替代原用青銅合金材料球鉸。
2）本研究Fe-P-C-Cu系粉末冶金球鉸材料，力學性能良好，特別是抗咬合性能突出，可有效解決“燒盤”問題。
粉末冶金材料技術范文5
【關鍵詞】激光焊接技術；原理；應用
一、激光焊接技術的基本原理
激光焊接就是以激光為熱源進行的焊接。激光是一束平行的光，用拋物面鏡或凸透鏡聚光，可以得到高的功率密度。與電弧焊接的功率密度102～104kw/cm比較，聚集的激光束可以得到105～108kw左InZ的功率密度。用功率密度高的熱源進行焊接，可以得到熔深較大的焊縫。激光焊接可以得到與電子束焊接同樣熔深的焊縫。激光焊接可使表面溫度迅速上升，激光照射完后迅速冷卻，可以進行熔融或非熔融的表面處理。當功率密度大于103kw/c耐時，可進行熔深較大的焊接。這時，在大氣中熔融金屬容易被氧化。因此，要用Ar、He、CO，等氣體密封焊接部位。尤其是提高功率密度時，瞬間從光束中熔融金屬被排出，這時若輔以高壓氣體吹掃，可促進熔融金屬排出，適宜進行開孔或切斷。激光焊接最大的特點是選擇適合的焊接材料和功率密度，可以得到穩定的焊接形態。激光焊接有兩種基本方式：傳導焊與深熔焊。這兩種方式最根本的區別在于：前者熔池表面保持封閉，而后者熔池則被激光束穿透成孔。傳導焊對系統的擾動較小，因為激光束的輻射沒有穿透被焊材料，所以，在傳導焊過程中焊縫不易被氣體侵人；而深熔焊時，小孔的不斷關閉能導致氣孔的產生。傳導焊和深熔焊方式也可以在同一焊接過程中相互轉換，由傳導方式向小孔方式的轉變取決于施加于工件的峰值激光能量密度和激光脈沖持續時間。激光脈沖能量密度的時間依賴性能夠使激光焊接在激光與材料相互作用期間由一種焊接方式向另一種方式轉變，即在相互作用過程中焊縫可以先在傳導方式下形成，然后再轉變為小孔方式?？梢哉{節激光焊接過程中各因素相互作用的程度，使得小孔建立以后能夠在脈沖間歇階段收縮，從而減小氣體侵入的可能性，降低氣孔產生的傾向。
二、激光焊接技術的應用領域
（1）制造業領域。20世紀80年代后期，千瓦級激光器成功應用于工業生產，而今激光焊接生產線已大規模出現在汽車制造業，成為汽車制造業突出的成就之一。90年代美國通用、福特和克萊斯特公司竟相將激光焊接引入汽車制造，盡管起步較晚，但發展很快。日本的本田和豐田汽車公司在制造車身覆蓋件中都使用了激光焊接和切割工藝，高強鋼激光焊接裝配件因其性能優良在汽車車身制造中使用的越來越多。（2）粉末冶金領域。隨著科學技術的不斷發展，許多技術對材料有特殊要求，應用冶鑄方法制造的材料已不能滿足需要。由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造優點，在某些領域如汽車、飛機、工具刃具制造業中正在取代傳統的冶鑄材料，隨著粉末冶金材料的日益發展，它與其它零件的連接問題顯得日益突出，使粉末冶金材料的應用受到限制。在20世紀80年代初期，激光焊以其獨特的優點進入粉末冶金材料加工領域，為粉末冶金材料的應用開辟了新的前景，如采用粉末冶金材料連接中常用的釬焊方法焊接金剛石，由于結合強度低，熱影響區寬特別是不能適應高溫及強度要求高而引起釬料熔化脫落，采用激光焊接可以提高焊接強度以及耐高溫性能。（3）電子工業領域。激光焊接在電子工業中，特別是微電子工業中得到了廣泛的應用。由于激光焊接熱影響區小，加熱集中迅速、熱應力低，因而正在集成電路和半導體器件殼體的封裝中，顯示了獨特的優越性，在真空器件研制中，激光焊接也得到了應用，。傳感器或溫控器中的彈性薄壁波紋片其厚度在0.05～0.1mm，采用傳統焊接方法難以解決，電弧焊容易焊穿，等離子焊穩定性差，影響因素多，而采用激光焊接效果很好。（4）生物醫學領域。生物組織的激光焊接始于20世紀70年代，Klink等及Jain用激光焊接輸卵管和血管的成功及顯示出來的優越性，使更多研究者嘗試焊接各種生物組織，并推廣到其它組織的焊接。有關激光焊接神經方面，目前國內外的研究主要集中在激光波長、劑量及對功能恢復及激光焊料選擇等方面，劉銅軍在激光焊接小血管及皮膚等基礎研究的基礎上又對大白鼠膽總管進行了焊接研究。激光焊接方法與與傳統的縫合方法比較，激光焊接具有吻合速度快，愈合過程中沒有異物反應，保持焊接部位的機械性質，被修復組織按其原生物力學性狀生長等優點，將在以后的生物醫學中得到更廣泛的應用。（5）其他領域。在其他行業中，激光焊接也逐漸增加，特別是在特種材料焊接方面，我國進行了許多研究，如對BT20鈦合金、HE130合金、Li-ion電池等激光焊接。德國玻璃機械制造商Glamaco Coswig公司與IFW接合技術與材料實驗研究院合作開發出了一種用于平板玻璃的激光焊接新技術。
參 考 文 獻
[1]游德勇，高向東．激光焊接技術的研究現狀與展望[J]．焊接技術．2008（4）
[2]楊春燕．激光焊接技術的應用與發展[J]．西安航空技術高等?？茖W校學報．2008（5）
粉末冶金材料技術范文6
關鍵詞：鐵基粉末冶金；鐵鋁合金化合物；熱處理工藝；顯微組織；力學性能；耐磨性
中圖分類號：TF125.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）24-0009-02
氣門座作為發動機中一個主要零件之一，主要是通過與氣門的相互協調作用，在配氣的機構里共同來起到一個密封氣缸的作用的。粉末冶金技術由于它的相對簡單性，使得它能夠適用于許多不同情況下的生產要求。本次試驗就是通過參考日本五十鈴公司的氣門閥來進行相關研究并進行開發的。試驗以獲得與之相似的高性能和低成本的粉末冶金的氣門座的材料為目的。
1 試驗材料及方法
1.1 試驗材料
本實驗的基體元素是粉末狀的霧化鐵，并在這一基本元素中通過適量的添加C、Cr、Co、Si、Ni以及Mo等合金粉來進行強化作用，并使用微粉蠟來充當劑。在本次試驗中，通過進行一系列的相關的性能檢測和分析得出的最終用于試驗的相關化學材料的成分，見表1。
1.2 實驗方法
在配置試驗用材料的過程中，將高碳鉻鐵粉（主要成分包括wt%：Si 2.3、Cr 65、C 7.2、S 0.02、P 0.03）作為基準，如有不足再使用其他粉末予以補足。再通過粉末的稱量、研磨、球磨、以及壓制來制作并準備試樣。首先將制備好的試樣放置在試驗用的ZT-18-22型的真空碳管爐中，在處于溫度為200以上800 ℃以下的溫度中燒結30 min，隨著溫度升到800以上1 200 ℃以下時燒結20 min，當溫度上升為1 200 ℃時停止燒結并保溫一個小時再隨之冷卻，在最后進行油淬以及回火這一程序之前，再將試樣經1 100 ℃保溫30 min：其中回火這一工藝主要分為兩種，將試樣放置在350 ℃下保溫超過2 h后再將其放置在600 ℃溫度中保溫1 h，最后再將試樣進行空冷，這叫低溫回火；而高溫回火工藝是將試樣在650 ℃下保溫1 h，然后進行空冷。
2 實驗結果與分析
2.1 燒結對試樣的組織結構的影響
試樣燒結后可以清晰的看到組織中存在著一些孔隙，但總體組織還是擁有很致密的結構的。經過燒結之后的材料形成了奧氏體化，它的內部的組織結構主要包括奧氏體、晶內的以及晶界上分布的碳化物和合金化合物，而正是這些組織中分布的碳化物才能有效的對材料的耐磨性發揮良好的促進和強化作用。
2.2 壓制的密度對燒結過程所產生的影響
當試樣的密度為6.9 g/cm3時經過燒結后所產生的孔隙相對較少，組織結構也較為致密，燒結頸也隨之長大，并通過粉末顆粒間的相互結晶作用以使其達到一個完全融合的狀態，這就表明在燒結的過程里，試樣的燒結頸已經處于一個基本完成的狀態。而當試樣的密度處于6.6 g/cm3的時候，當試樣經過燒結，就會產生很多的孔隙，雖然，燒結也可以使其達到一個合金化的過程，但是，由于壓制時的密度不夠，勢必會產生大量孔隙，從而使其不能在燒結的過程中達到一個完好結合的狀態。那為什么當密度降低的時候會對燒結的進行產生不利呢？主要原因是，密度的增大會使得磁力線也增加，而在這一增加的過程中所產生的大量熱量會對燒結產生促進作用。
2.3 回火針對試驗樣本的組織結構以及相關性能所產生
的影響
2.3.1 中溫回火組織特征
將鐵基粉末的冶金材料在350℃的溫度中進行保溫2 h，然后在將其放置在550 ℃的溫度中保溫1 h，最后進行回火工序所得到的組織，我們稱之為回火索氏體。它們分別是試樣4和試樣5的回火組織，如圖1所示。
通過對圖的觀察，我們可以從中得出，經過350 ℃保溫2 h后，再經過550℃保溫回火后的組織體中的細粒狀的滲碳體的分布，這種組織就是具有高彈性和高屈服性以及柔韌性的回火托氏體。我們可以看到，將試樣進行回火之后硬度大部分是處在HRC35～45這一范圍的，見表2。而這一硬度范圍正是與回火托氏體完全一致的。
2.3.2 高溫回火后的相關組織特性
鐵基粉末冶金材料經650 ℃保溫1 h回火后組織均為回火索氏體。試樣經過回火后所形成的金相組織，如圖2所示。從上圖中我們可以得知在材料經過650 ℃溫度保溫1 h后會產生一些分布在機體組織上的碳化物的細小顆粒，而正是因為回火索氏體的相關組織形態和馬氏體的組織形態具有一定的相似性，所以我們可以得出，粉末冶金材料相對來說具有良好的回火的穩定性這一結論。經過高溫回火后試樣的洛氏硬度值（HRC）也明顯呈現出一個降低的狀態，如表3?；鼗鹗且韵龤堄嗟膴W氏體，清除殘余的應力為目的的，將殘余的奧氏體進行轉化，勢必會降低組織體的硬度，但，相反的，組織的穩定性卻可以有所增強，從而完善了粉末冶金材料的綜合性能。
2.4 碳的含量對試驗樣本的回火性能所產生的影響
讓材料在經過350 ℃的2 h的保溫后在進行600 ℃的1 h的保溫的目的主要是想避開珠光體的400～550 ℃轉變溫度，從而讓組織在受熱均勻后直接升至600 ℃，使之成為回火馬氏體?；鼗疬@一工序主要是起到一個提高組織穩定性，消除殘余的奧氏體和殘余的內應力這一作用，它能增強維持工件在使用過程中的物理形狀及性能，增強使用過程中的穩定性，從上圖可知，因為組織在進行回火后孔隙增加，進一步完善了組織，不僅保有了硬度，還提升了韌度，測試得知，材料組織的孔隙處于7.5%～10%這個范圍，而試樣的硬度則顯示為HRC35范圍左右，而硬度值和材料孔隙率呈現一種反比的關系，見表4。通過查閱相關資料我們可以從中得知，在影響試樣的硬度的相關因素中，孔隙的形狀對其影響不大，主要影響因素還是材料的孔隙程度。通過上表我們可以看出，當將試樣經過回火進行處理之后，洛氏硬度會降低，而這一現象的主要原因在前文已經進行了闡述，因為消除了殘余的應力，重組組織顆粒，降低材料的硬度。
3 結 語
①在本次試驗的條件下，通過增加鉬、鉻等相關合金的元素借此來增加材料自身的高溫硬度，并通過燒結使之形成晶內和晶界上分布的少量碳化物以及合金化合物從而使材料的耐磨性得以提高。
②在本次實驗中最優的合金成分的組合是：5.27Co-2.19Cr-1.69Si-4.0Mo-0.53Ni-0.2C-余Fe。
而在工藝的參數中最佳為：1 200 ℃溫度中1 h的燒結，在1 100 ℃的溫度中的油淬火，以及在600 ℃中的回火；回火后檢測組織的硬度值（HRC）分別是36.3和38。
③如果淬火溫度較低，那么碳化物由于相對穩定性就會難以溶解，此時，對組織的硬度所產生的影響并不大，而當溫度的增加，化物的溶解也隨之加快，因此，提高淬火溫度可以一定程度地提高燒結體的硬度。
參考文獻：
[1] 楊學明.內燃機氣門座材料的開發與應用[J].武漢汽車工業大學學報，1998，（3）.
[2] 李紹忠.高性能燒結合金鋼閥座的研制和應用[J].汽車工藝與材料，1993，（3）.
