低溫溫壓工藝的研究.pdf

1、降低溫壓工藝中的粉末、模具溫度可以減小溫壓加熱設(shè)備的能耗，延長模具使用壽命；同時(shí)，使粉末具有更高的流動(dòng)性和更好的填充性。而且，若通過冷粉模壓工藝也可以制備高密度的鐵基粉末冶金材料，則可解決目前溫壓技術(shù)在工業(yè)大規(guī)模推廣應(yīng)用中的瓶頸問題，即無需裝備高昂的粉末加熱設(shè)備乃至模具加熱系統(tǒng)。本實(shí)驗(yàn)通過設(shè)計(jì)適合于低溫溫壓條件(粉末溫度小于100℃)和室溫壓制條件的兩種新型潤滑劑，分別研究了低溫溫壓工藝和冷粉模壓工藝。在低溫溫壓工藝中，以擴(kuò)散粘結(jié)粉作為

2、原料，將粉末溫度控制在100℃以內(nèi)(常規(guī)溫壓工藝的最佳粉末溫度為130-150℃)，研究了潤滑模式(包含模壁潤滑)、粉末溫度、模具溫度、壓制壓力等工藝參數(shù)對(duì)低溫溫壓效果的影響，并考察了溫壓材料的性能；在冷粉模壓工藝制備高密度鐵基粉末冶金材料的研究中，以未退火混合粉(即未退火處理的市售霧化鐵粉配制的混合粉末)和退火混合粉兩種粉末作為原料，考察了模具溫度、潤滑劑含量、壓制壓力等工藝參數(shù)對(duì)壓制效果的影響。另外，本文在Cooper-Eaton改

3、進(jìn)模型和川北公夫理論的基礎(chǔ)上發(fā)展了新的粉末壓制數(shù)學(xué)模型，即C(P)=(V<,0>-V)/V<,0>=aP/(1+bP)+cexp(-d/P)，并利用該模型和Cooper-Eaton改進(jìn)模型分別比較探討了溫壓致密化的機(jī)理。 在無模壁潤滑低溫溫壓工藝中，研究結(jié)果顯示，最佳的粉末溫度為100℃，模具溫度為120℃，最佳潤滑劑含量為0.65％；當(dāng)壓制壓力為686MPa時(shí)，F(xiàn)e-1.5Cu-0.5C和Fe-1.5Ni-0.5Mo-0.5C

4、u-0.5C兩種粉末壓坯密度分別為7.42g／cm<'3>和7.41g／cm<'3>，而壓力升高到735MPa時(shí)，密度均提高到7.44g／cm<'3>，達(dá)到了常規(guī)溫壓工藝的密度指標(biāo)；粉末壓坯經(jīng)燒結(jié)熱處理后，密度為7.45g／cm<'3>左右的Fe-Ni-Mo和Fe-Cu-C材料拉伸強(qiáng)度分別達(dá)到了1200-1400MPa和1000-1100MPa。在模壁潤滑低溫溫壓工藝中，粉末中較理想的潤滑劑含量則降到了0.2％-0.3％，因模壁潤滑劑種

5、類和含量不同而導(dǎo)致的密度差異達(dá)到了0.04g／cm<'3>；在686MPa的壓力下，F(xiàn)e-1.5Cu-0.5C和Fe．-1.5Ni-0.5Mo-0.5Cu-0.5C兩種粉末壓坯密度分別為7.48g／cm<'3>和7.39g／cm<'3>，模壁潤滑溫壓工藝對(duì)于壓縮性較好的粉末體系可以明顯提高粉末壓坯密度；模壁潤滑工藝的脫模壓力比無模壁潤滑溫壓工藝小35-45％。對(duì)于溫壓工藝的致密化機(jī)理，利用Cooper-Eaton改進(jìn)的粉末壓制數(shù)學(xué)模型分

6、析顯示，當(dāng)壓力為600-676 MPa時(shí)，顆粒重排對(duì)致密化的相對(duì)貢獻(xiàn)約為50％；而粉末壓制新數(shù)學(xué)模型的分析結(jié)果顯示，顆粒重排對(duì)致密化的貢獻(xiàn)比例占到65-76％，該模型更符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)。 在冷粉模壓工藝中，對(duì)經(jīng)退火處理和未退火處理的粉末均采用常規(guī)冷壓工藝和模具加熱模壓工藝進(jìn)行壓制，研究結(jié)果顯示，潤滑劑含量對(duì)壓制效果的影響并不敏感，較理想的潤滑劑含量為0.1-0.3％。對(duì)于未退火處理的混合粉末，在676-763MPa壓力下，常規(guī)冷壓工

7、藝可以制備密度為7.20-7.30g／cm<'3>的鐵基粉末冶金材料，而模具加熱模壓工藝適合于制備密度為7.35-7.45g／cm<'3>的高密度鐵基粉末冶金材料；在833MPa壓力下，以上兩種壓制工藝所獲得的壓坯密度分別為7.36g／cm<'3>和7.48g／cm<'3>。對(duì)于經(jīng)退火處理的混合粉末，常規(guī)冷壓工藝適合制備7.25-7.35g∥cm<'3>的粉末冶金零部件，而模具加熱模壓工藝適合制備7.40-7.50g∥cm<'3>的高密