鐵基粉末空心陰極燒結(jié)滲金屬工藝研究.pdf

1、粉末冶金材料和制品的燒結(jié)是當(dāng)前新材料制備及加工的重要手段，是決定粉末冶金制品質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)之一。由于新材料制備及加工對燒結(jié)方法及工藝的要求日益嚴(yán)酷，相應(yīng)的新技術(shù)也就不斷出現(xiàn)，例如熱等靜壓燒結(jié)、激光燒結(jié)、SPS燒結(jié)等，但是這些方法都有自身的使用范圍，仍難以滿足新材料不斷發(fā)展的需求，研究開發(fā)新的燒結(jié)方法仍然是粉末冶金領(lǐng)域的重要課題。本課題所探討的空心陰極等離子快速高溫?zé)Y(jié)工藝就是利用空心陰極放電效應(yīng)作為新的燒結(jié)手段，實(shí)現(xiàn)對金屬的高溫快速

2、燒結(jié)，在燒結(jié)的同時引入滲金屬工藝，這樣材料表面形成合金化層，可以改善材料的表面性能。 鐵基粉末的空心陰極燒結(jié)過程大致可分為以下三個階段：黏結(jié)階段、燒結(jié)頸長大階段、閉孔隙階段。燒結(jié)過程中，孔隙逐漸收縮，最后接近于球形，晶粒會出現(xiàn)再結(jié)晶和晶粒長大。燒結(jié)過程中試樣的致密度隨著燒結(jié)溫度的增加而增加，燒結(jié)過程中燒結(jié)體致密化明顯。鐵基粉末空心陰極燒結(jié)具有無須其他加熱元件提供熱能的特點(diǎn)。 在鐵基粉末空心陰極燒結(jié)的同時進(jìn)行滲鎳處理后，可

3、以得到擴(kuò)散層。這樣工件滲鎳后具有高的耐蝕性，抗高溫氧化性。研究其滲層厚度和致密度的影響因素，得到的結(jié)果如下：隨著燒結(jié)溫度的升高，滲層厚度迅速增加；滲層厚度隨保溫時間的延長而增加。滲鎳層組織為一層擴(kuò)散層，滲層中Ni的濃度分布特點(diǎn)是從滲層表面到基體逐漸降低，而且滲層中Ni原子的濃度比較低。關(guān)于擴(kuò)散滲層的形成，其過程主要由Ni原子在試樣表面沉積外延生長及向內(nèi)擴(kuò)散所控制，表面沉積的Ni原子數(shù)量比擴(kuò)散進(jìn)入基體的多，Ni原子在表面的沉積形成Fe-N

4、i合金相。 在鐵基粉末空心陰極燒結(jié)的同時進(jìn)行滲鎢處理后，可以得到致密的基體組織和鎢滲層，這樣可以增強(qiáng)表面的耐磨性、紅硬性。結(jié)果表明：鎢滲層的厚度隨著燒結(jié)溫度的升高和保溫時間的延長而增加；通過對鎢滲層分析可以得出，在不同的工藝條件下，所獲得的組織形態(tài)大致相同，主要發(fā)生γ相向α相的轉(zhuǎn)變，鎢滲層為與試樣表面垂直的柱狀晶α相組織，并且鎢滲層與基體之間有明顯的界面分開；滲層以及表層的基體中鎢元素的含量比較低，并且鎢元素的濃度由滲層表面到基