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，使粉末具有更高的流動性和更好的填充性。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，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，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，顆粒重排對致密化的相對貢獻(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