粉末冶金新技術新工藝(文件)

　

【正文】 的氣相成核材料等。將對粉末冶金技術帶來突破性的變革。因此，國際上普遍認為該技術的發展將會導致零部件成形與加工技術的一場革命，已成為國際上“當今最熱門的零部件成形技術”。1976年，第一項金屬粉末注射成形技術的專利授權給River。20世紀80年代由于美國政府研究機構和大學的介入，使研究工作向深層次發展，從完全憑經驗進入到在一定理論指導下工作，這一時期PIM技術得到了迅速的發展。％。各組元以適當比例搭配以獲得高的粉末裝載量，最終得到高精度和高均勻性的產品。采用液／固或氣／固界面反應脫脂(即溶劑脫脂和氣相脫脂)，可以使脫脂過程由外及里推進，可以有效地提高脫脂速率，已成為黏結劑開發的主要發展方向。粉末注射成形技術由于采用了大量的黏結劑作為粉末流動填充模腔的載體，所以可以像成形塑料那樣制備出各種任意形狀的粉末冶金零部件，這是傳統粉末冶金模壓工藝不可能達到的。采用Pm技術則可以直接制成一個整體復合部件(如圖1115所示)。表114列舉了幾種常用的金屬粉術注射成形材料的力學性能。溫壓可以顯著提高壓坯密度的機理一般歸于在加熱狀態下粉末的屈服強度降低(如圖1118所示)和潤滑劑作用增強。溫壓成形因其成本低、密度高、模具壽命長、效率高、工藝簡單、易精密成形和可完全連續化、自動化等一系列優點而受到關注，被認為是20世紀90年代粉末冶金零件致密化技術的一項重大突破，被譽為“開創粉末冶金零件應用新紀元的一項新型制造技術”。需要指出的是，粉術冶金產品的伸長率一般較低，選擇溫壓成形工藝需要考慮其產品的延性和沖擊韌性。一般采用模套內嵌加熱管加熱模具，要把模具在30min內加熱到150℃，需要8～12個500w的加熱管。 熱壓成形技術 熱壓又稱為加壓燒結，是把粉末裝在模腔內，在加壓的同時使粉末加熱到正常燒結溫度或更低一些，經過較短時間燒結獲得致密而均勻的制品。熱壓模可選用高速鋼及其他耐熱合金，但使用溫度應在 800℃以下。采用第一種方式時，電流通過碳管發熱，對模具和粉末坯同時加熱；采用第二種方式 時，電流主要通過壓橫材料發熱，使得與上下沖模和模腔接觸的 部位比其他部位溫度高。在沒有真空熱壓機的條件下，可以采用如下措施來減少壓坯的氧化：(1)加熱前先將粉末壓實：(2)模具配合嚴密，可防止空氣大量進入模腔；(3)將保護氣氛經過專門的管道引入模腔內；(4)將整個模具置入一密封的耐熱管中，并采用外置式間接加熱或感應加熱方式；(5)在粉末中加進一些高溫下能產生還原性氣氛的物質，如碳、金屬氫化物、酒精等。 等靜壓制過程是借助于高壓泵的作用把流體介質(氣體或液體)壓人耐高壓的鋼質密封容器內。圖112l所示為冷等靜壓力機的工作系統。工作室承受壓力的大小應由粉末特性、壓坯性能和壓坯尺寸來確定。 冷等靜壓制按粉料裝模及其受壓形式可分為濕袋模具和干袋模具壓制。濕袋模具壓制的主要缺點是，裝袋脫模過程中消耗時間較多。壓力除去后即從模袋取出壓塊，模袋仍然留在容器內供下次裝料用。粉末體(粉末壓坯或包套內的粉末)在等靜壓高壓容器內同一時間經受高溫和高壓的聯合作用，可以強化壓制與燒結過程，降低制品的燒結溫度，改善制品的組織結構。 熱等靜壓機的壓力容器是用高強度鋼制成的空心圓筒體，直徑一般為150~1500mm，高500～3500mm，~2m3之間。框架式密封的壓力容器的特點是容積大，運轉速度快，操作方便，安全可靠。當設計溫度在1700℃以上時，可選擇鉬絲、石墨、鎢絲等作發熱元件，但這些材料需要在保護氣氛或惰性氣氛中工作。K)，用氬氣作壓力介質時能夠使工作區爐溫很快地達到所要求溫度并能保持溫度分布均勻。典型的熱等靜壓升溫加壓過程如圖1123中所示。5℃到177。 國內外已采用熱等靜壓技術制取了核燃料棒、粉末高溫合金渦輪盤、鎢噴嘴、陶瓷及金屬基復合材料等。圖1124顯示了熱等靜壓技術壓制的一些產品。按照傳統的燒結概念，液相和固相燒結都會促進燒結坯塊內部孔隙減少，并產生收縮和致密化。粉末體的致密化是由材料的塑性、高溫下蠕變和原子擴散速度所確定。為克服上述缺點所發展的準熱等靜壓技術(ceracon process )是利用簡單設備以較高的效率生產大體具有各向同性的制品或材料的一種工藝方法。此方法是由美國金屬合金公司研究成功，現已將專利轉讓投入生產。到門前為止，對場活化燒結的機理還不是十分清楚，但一般認為是外場可以清除粉末表面的氧化膜和雜質，促進燒結頸的形成。一般情況下是在燒結的初始階段施加一個脈沖電流，使粉末顆粒間產生電火花或等離子弧，在電火花和等離子弧的作用下，粉末表面的氧化膜和雜質被清除，粉末顆粒直接接觸并發生燒結形成燒結頸，接著同時施以大電流和一定的壓力，使粉體致密化。 場活化燒結技術在日本已應用于工業化生產軟磁和硬磁材料以及切削工具例如，采用等離子活化燒結設備生產高頻電力使用的MnZn鐵氧體，先通以60s的脈沖電流，然后同時施加2000A的加熱電流和49MPa的壓力。場活化燒結技術應用的實驗室研究很多，從金屬、金屬間化合物到陶瓷和復合材料都有報道。咨詢電話：020.值班手機：.網站網址：....23 / 23。此外，場活化燒結技術在化合物的同步合成／固結、梯度材料制備、金屬與陶瓷的擴散焊接等方面的應用也顯示出了良好的前景表119和表1110分別顯示了利用場活化燒結技術制備的金屬和陶瓷的性能。正是由于晶粒度的減小，高頻磁芯的損耗從1800kW／m3，降低到了 720kW／m3。因此與傳統燒結方法相比可以在較低的溫度下或較短的時間內獲得高的燒結密度，可以減少燒結過程對粉末微觀組觀的影響，這對于燒結細晶材料、納米材料、非晶合金等非平衡材料和易氧化材料是非常重要的。圖1027顯示了電火花／等離子燒結機的工作原理和一般的工藝過程。20世紀80年代以來，脈沖放電對粉體燒結的有效作用得到的廣泛的關注，一系列的場活化燒結設備相繼開發出來并得到應用。工作時，將經過預燒的粉末預制件在保護氣氛中加熱至致密化溫度，將作為加壓介質的陶瓷顆粒也加熱至相等溫度并充填于加壓容器中，然后將經過加熱的預制件插入其中，陶瓷顆粒的流動將施加的單向壓力轉變為等靜壓施加于預制件上，使之在保持原來形狀的基礎上致密化。燒結熱等靜壓已在硬質合金、鈦合金、先進陶瓷材料的制備方面獲得了廣泛應用。壓塊在同一爐體(壓力容器)內進行燒結和熱等靜壓制，壓塊在燒結后期直接施加高壓，這就避免了降溫冷卻升溫加熱的附加操作，也避免了壓坯轉運時可能受到的損壞，并保持燒結與熱等靜壓制時溫度穩定。這是繼常規熱等靜壓制技術之后開發出的一種先進工藝。熱等靜壓技術已成為提高粉末冶金制品性能及壓制大型復雜形狀零件的先進技術。 熱等靜壓是消除制品內部殘存微量孔隙和提高制品相對密度的有效方法。爐內溫度分布均勻度很大程度取決于爐子的設汁和電熱體的配置。在熱等靜壓制系統中必須精確可靠地控制壓力和溫度參數。由于氬氣的熱導率比氦低( kW／m加熱元件的材料按設計的溫度范圍選定。壓力容器主要有兩種密封形式，即螺紋式及框架式。 熱等靜壓制設備通常是由裝備有加熱爐體的壓力容器和高壓介質輸送裝置及電氣設備組成。直徑較大的制品(如直徑為f150mm)的生產率也可以達到300件／h。干袋固定在簡體內，模具外層襯以穿孔金屬護套板，粉末裝人模袋內靠上層封蓋密封。把無須外力支持也能保持一定形狀的薄壁軟模裝入粉末料，用橡皮塞塞緊密封袋口然后套裝入穿孔金屬套一起放入高壓容器中，使模袋泡浸在液體壓力介質中經受高壓泵注入的高壓液體壓制。等靜壓力機按照工作室尺寸、壓力及軸向受力狀態可分成三種基本類型，即拉桿式、螺紋式及框架式。壓力泵將過濾后的流體注入壓力容器內使彈性模套受壓，施加壓力達到了所要求的數值之后，開啟回流閥使流體返回儲罐內備用。11．8．1冷等靜壓制 冷等靜壓力機主要由高壓容器和流體加壓泵組成。通常，等靜壓成形按其特性分成冷等靜壓(CIP)和熱等靜壓(HIP)，前者常用水或油作壓力介質，故有液靜壓、水靜壓或油水靜壓之稱；后者常用氣體(如缸氣)作壓力介質，故有氣體熱等靜壓之稱 等靜壓制法比一般的鋼模壓制法有下列優點：(1)能夠壓制具有凹形、空心等復雜形狀的壓件；（2)壓