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常规粉末冶金工艺

时间: 2011-07-17 21:00 来源: 作者: 点击:

     粉末冶金(P/M)为设计人员和用户提供了一种多用性、高效的零部件生产方法。称其具有多用性,是因为它可适用于简单形状和复杂形状的零部件制作,而且可使制作的零部件具有各种化学、物理及机械性能称其高效,是因为它可生产从中等批量到大批量最终形状或近似最终形状的零部件,且几乎无原料损失。总之,由于可使材料性能匀一、组织晶粒细化及具有化学均质性,因此该方法具有可改善零部件使用性能的潜力。
     常规粉末冶金工艺过程由三个主要工序组成,即混粉、模压和烧结。此外,通常还要进行其他作业.如渗透、整形或机加工。
     粉末冶金合金
     P/M 粉末是精制工程材料,一般可分成两类,即元素粉末或预制合金粉末。元素粉末是单金属元素组成的,可单独使用或与其它元素粉末混合后形成一种合金。预合金粉末在粉末制造过程中已合金化,因此每个粉粒均含有相同的标称成份。两类的铁粉都是结构件使用最广泛的P/M 材料.其次是铜粉和铝粉。
     混粉是将粉末与添加剂,如压模润滑剂,均匀混合。压模润滑剂可减少从压模中顶出成品零件所需力的量。添加石墨的目的则是为还原氧化物供碳.达到烧结件的最终碳量。混粉后.将粉末放在一个专用的模具中进行压制。该模具(及压制零件)的设计既应考虑到粉末的流动特性.又应考虑到压模对粉末的压制作甩。
     尽管金属粉末是球状的,它也会不按流体力学规律流动.因为粉粒与压模之间有摩擦力。因此.零部件设计应保证粉末在模腔中能恰当分布 此外.金属粉末的横向流动也是有限的.这就限制了可以制作的结构形状
     成形和压制
     压制过程的第一步是将控制量的粉末放入一个精密尺寸的压制模中.约为成品体积的2.5倍。粉末通过上、下同时移动的冲头以345~620MPa的压力被压制 压制成的零部件被称为“生坯”。然后,将这些生坯置于传送带上.慢慢送入可控气氛炉中.将其加热到略低于主要元素的熔点。在称之为烧结的过程中.原子越过粉粒表面移至在压制过程中形成的按触点。随着烧结时间的延长,接触点变大,粉粒粘结成含有各种大小不一、形状不同孔穴的固态块状物。烧结将粉粒问压实的机械结合转化成冶金结合。因此.最终产品的机械性能可与那些化学成份相同的铸造或锻造产品的机械性能相媲美。
     附加工序
     常规的附加工序有整形、机加工和渗透。整形的主要用途是校正和修正热变形.而且也可用来增强致密度。机械加工则可增加在P/M 加工过程中没有获得的特性.如沉切、小顺槽、侧墙槽、尖圆角和螺纹。整形和机加工对于P/M 零件和对于其它工艺制作的零件相同.但渗透则是P/M 所特有的。渗透是在烧结过程中把熔点低于基材的一种金属或合金注入P/M 制件的孔穴中。渗透剂通常为铜或铜合金,而基材则一般为钢。有一种渗透方法是:将一块渗透剂直接放在生坯的顶面。当这块渗透剂在烧结过程中熔化时,就会慢慢渗入到压坯的孔穴中,使其密封.从而提高了强度、韧性和可机加工性。
     其它可能采用的精加工工序还有
     ― 淬火和回火:提高强度和硬度。
     ― 滚磨:去除制品上的尖棱角。
     ― 油浸渗:使零部件在使用过程中渗出油。这种概念源于自润滑轴承。
     ― 树脂浸渗:把树脂材料注入到孔穴中使其密封。这可改善可机加工性和气密性,并为涂镀作表面预处理。
     ― 蒸汽处理:包括将工件加热到400~ 600 c和将其暴露在加压超热蒸汽中。使黑色金属件具有表面硬度和耐磨性,而且也可改善耐腐蚀性并使孔穴密封。
     ― 涂镀:可采用和锻件所用相同的方法对高密度、

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