《冶金概论》结课化工081班.doc

桂林理工大学冶金原理结课论文 题 目：铝基粉末冶金铝合金制备技术的进展与应用 学 院： 化学与生物工程学院 专 业： 化学工程与工艺 学 号： * 姓 名： 圭人 铝基粉末冶金铝合金制备技术的进展与应用 粉末冶金作为当代材料科学与工程中的一个重要领域，与高科技的发展紧密相关。 80年代，美国国家科学基金委员会在向美国总统和国会提交的科学展望中，对粉末冶 金和快速凝固技术作了如下论述：“这些技术的出现和发展，将对运输、空间和能原系 统提供大量的经济效益，并且将会增强美国的工业基础，有可能对美国的生产局面产 生相当大的冲击。”粉末冶金产品在21世纪的市场需求很大，粉末冶金工业的发展对 于材料工业、国防工业和高新科技产业的发展均具有十分重要而深远的意义⑴。 粉末冶金是一门制造金属粉末，并以金属粉末（有时也添加少量非金属粉末）为原 料，经过混合、成形和烧结，制造材料或制品的技术。它包括两部分内容，即：（1）制 造金属粉末，也包括合金粉末。（2）用金属粉末（有吋也添加少量非金属粉末）作原料, 经过混合、成形和烧结，制造材料（称为“粉末冶金材料”）或制品（称为“粉末冶金 制品”）⑵。近儿年来，随着人们环保意识的提高，汽车轻量化越来越多地引起人们的关 注，汽车工业大量使用轻质合金材料，如铝合金、镁合金等。由于粉末冶金能够避免成 分偏析，少切削其至无切削生产具有各种特定性能的零件，在汽车工业上的应用明显 增加，尤其是铁基和铜基粉末冶金零件⑵。其中铝基粉末冶金铝合金具有低密度、高比 强、高耐磨性和耐腐蚀性的特点，表现出广阔的应用前景。然而由于各种因素的影响, 其开发利用远远落后于Fe、Cu系合金。这些制约因素主要包括：A1活性高，在快速凝 固制粉的过程中，不可避免地形成一层致密的氧化膜，在压制和烧结过程中，这层氧 化膜使合金元素的相互扩散受到阻碍，不利于其冶金粘结⑹；粉末价格高、缺少专有生 产技术⑸o在这种情况下，研究粉末冶金铝合金的现状并指出其发展趋势，对于汽车工 业用高效节能粉末冶金铝合金件的发展具有重要意义。 一：铝基粉末冶金的发展历史 20世纪40年代，瑞士人Trmann R[6]等用球磨机在控制氧含量的介质中研磨制成 烧结铝粉（SAP）,将铝粉与其他金属粉末的混合粉热压成棒状试样。力学性能结果表 明，这些合金有较高的高温强度，并且在高温下能保持原先的强度。 1952年美国铝业公司（Alcoa）开发了第一代烧结铝粉末冶金材料，它是一种A1 -A1A弥散强化型合金,具有优异的高温强度和热稳定性。 1966年和1972年，Sto rchheims将液相烧结技术应用于粉末冶金，直接烧结而 成粉末冶金铝合金零件。合金主要有3类:2014.6061和7075,其强度范围为110、345 MPa,具有密度低，切削性能好的优点，可与铜基和铁基粉末冶金零件相媲美⑺。 20世纪70年代，通过快速凝固技术和机械合金化技术来制取合金粉末，促成了 高性能粉末冶金铝合金的问世。自这个时期以来，一些先进国家主要致力于研究新的热 处理状态和开发快速凝固/粉末冶金工艺，发展粉末冶金铝合金屈o 到20世纪80年代末，粉末冶金铝合金得到快速发展。美国、前苏联和日本等国 家研制成功10多种牌号的粉末冶金结构铝合金和粉末冶金耐磨铝合金，并已投入小批 量生产，开始在航空航天工业和汽车工业应用。例如：日本采用快速凝固A1-S1合金粉 末制造汽车发动机阀门弹簧座和连杆，质量分别减轻了 60%和30%,使发动机速度大为 提咼。 1995年，日本住友轻金屈公司开始生产粉末冶金Al-Si合金棒，为Mazda公司制 造轿车发动机关键零件；1997年，德国PEAK公司生产同类粉末冶金棒坯，加工BenzV8 和V12发动机汽缸衬套⑺o 铝基粉末冶金铝合金材料特点 铝基粉末冶金件普遍具有以下几个特点：能够避免成分的偏析，保证合金具有均 匀的组织和稳定的性能；能利用金属和金属、金属和非金属(包括一些高熔点的材料) 的组合效果，生产各种特殊性能的材料⑼；密度低(A1的密度为2. 70 g/ cm3 ),约 为Fe( 7.874 g/ cm3 )和Cu( 8. 96 g/ cm3 )的1/ 3；不需要做防锈处理，因为A1 表而极易形成一层氧化膜，进而起到防护作用，相对于需要防护涂层的零件节省了生 产成本；有较强的吸能性，在撞车时比钢制零件多吸收50%以上的冲击能，从而减少对 人员的伤害，同时提高安全性和乘坐舒适性何。 铝基粉末冶金铝合金材料除具有上述特点之外，还具有如下特性： 1：铝基粉末冶金合金材料优于青铜、黄铜和不锈钢等材料，其机械性能可优于或 接近这些材料，但在价格上却远远低于这些材料。 2：铝基粉末冶金铝合金材料成型压力低，整形、复压等所需压力也都很低，一般 在:15