粉末冶金新技术教程.docx

粉末冶金新技术学院专业学生姓名班级学号指导教师二〇一六年十二月粉末冶金新技术(江苏科技大学 冶材院213)摘 要：本文简要介绍粉末冶金的基本工艺原理和方法，重点介绍近年来粉末冶金新技术和新工艺的发展和应用状况。关键词：粉末冶金；新技术粉末冶金(P/M)技术是一门重要的材料制备与成形技术，被称为是解决高科技、新材料问题的钥匙…。高性能、低成本、净近成形一直以来是粉末冶金工作者重要研究课题之一。粉末冶金法能实现工件的少切削、无切削加工，是一种高效、优质、精密、低耗节能制造零件的先进技术。它是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术)3。粉末冶金工艺的第一步是制取原料粉末，第二步是将原料粉末通过成形、烧结以及烧结后处理制得成品。进入20世纪80年代许多行业，特别是汽车工业比以往任何时候更加依赖于粉末冶金技术，尽可能多地采用粉末冶金高性能的零部件是提高汽车尤其是轿车在市场中的竞争能力的一种有力手段1。高密度的P/M产品是保证其具有优异的力学性能的关键因素。因此，为扩大粉末冶金P/M零部件的应用范围，必须提高其密度以获得力学性能优异的粉末冶金零部件。性 。故，为了提高材料的性能，降低生产成本，冶金技术的发展无疑具有重要的科学意义和实用价值。1 几种冶金新技术1.1温压技术 20世纪80年代末，Hoeganaes公司的Musella等人为提高零件密度，在扩散粘结铁粉制备工艺的研究基础上，将粉末和模具加热到一定温度进行压制，开发出一种所谓温压的新工艺，即ANCORDENSE工艺。温压工艺就是采用特制的粉末加温、粉末输送和模具加热系统，将混有特殊聚合物润滑剂的金属粉末和模具加热至130~150℃，然后按传统粉末压制工艺进行压制和烧结以提高压坯密度的新方法据资料分析，虽然温压工艺比常规的一次压制烧结工艺的相对成本提高了20%，但比渗铜工艺、复压烧结工艺、粉末热锻工艺分别降低了20%、30%和80%的成本，开拓了粉末冶金应用的潜力。因而被誉为“开创粉末冶金零件应用新纪元的一次新型制造技术”，为零部件在性能和成本之间找到一个理想的结合点，也被认为是进人90年代以来粉末冶金零件生产技术方面最为重要的一项技术进步2。目前，在粉末制备、工艺优选、温压及烧结行为、致密化机理等方面均进行了广泛的研究，并实现了工业化生产。1.2金属注射成形技术 金属注射成形MIM(Metal Injection Molding)是传统粉末冶金工艺与现代塑料注射成形工艺相结合而形成的一门新型近净成形技术。最早可追溯于20世纪30年代开始的陶瓷火花塞的粉末注射成形制备，随后的几十年间粉末注射成形主要集中于陶瓷注射成形3。直到1979年，由Wiech等人组建的Parmatech公司的金属注射成形产品获得两项大奖，以及当时的Wiech和Rivers先后获得专利，粉末注射成形才开始转向以金属注射成形为主导。1.3流动温压粉末成型技术 金属粉末注射成形技术适用于大批量制造具有复杂几何形状、高性能、高精度的零件，在产业化方面也取得突破性进展。但该工艺在粉末中需要加人较多的粘结剂，粉末需用≤10um的超细近球形粉，从混料到脱脂、烧结，工序较复杂，工艺要求严格，特别是需要较长的脱脂和烧结时间，造成制造成本往往偏高。流动温压成形(WFC：Warm Flow Compaction)正是在金属粉末温压的基础上，结合了金属粉末注射成形工艺的优点，通过加人适量的粗粉和微细粉末以及加大热塑性润滑剂的含量而大大提高了混合粉末的流动性、填充性和成形性¨。由于在压制时混合粉末变成具有良好流动性的粘流体，既具有液体的优点，又有很高的粘度，并减小摩擦力，使压制压力在粉末中分布均匀，还得到了很好的传递。这样，粉末在压制过程中可以流向各个角落而不产生裂纹，从而使密度也得到了很大的改善。该技术由德国Fraunhofer先进材料与制造研究所(IFAM)于2001年首次报道4。1.4热压成形技术热压又称为加压烧结，是把粉末装在模腔内，在加压的同时使粉末加热到正常烧结温度或更低一些，经过较短时间烧结获得致密而均匀的制品。热压可将压制和烧结两个工序一并完成，可以在较低压力下迅速获得冷压烧结所达不到的密度，从这个意义上说，热压是一种强化烧结。原则上，凡是用一般方法能制得的粉末零件，都适于用热压方法制造，尤其适于制造全致密难熔金属及其化合物等材料。热压方法的最大优点是可以大大降低成形压力和缩短烧结时间，另外，可以制得密度较高和晶粒较细的材料。热压模可选用高速钢及其他耐热合金，但使用温度应在：800℃以下。当温度更高(1500-2000℃)时，应采用石墨材料，但承压能力却降低到70MPa以下6。故一般对于低温、高压的操作，可选择金属或