粉末冶金材料的溫壓行為及其致密化機(jī)理研究.pdf

1、溫壓工藝是一種低成本制造高密度、高精度、高性能的鐵基粉末冶金材料的方法。論文在國內(nèi)外溫壓技術(shù)研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，從宏觀和微觀的角度出發(fā)，采用理論分析和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對(duì)溫壓成形過程中鐵粉的壓制規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)而深入的探討，揭示了溫壓的致密化機(jī)理。通過進(jìn)一步的試驗(yàn)研究，揭示了成形工藝對(duì)鐵基粉末冶金材料、鎢基高密度合金的壓坯和燒結(jié)坯性能的影響規(guī)律，制備出了高密度、高性能的粉末冶金材料。同時(shí)，采用模壁潤(rùn)滑對(duì)國產(chǎn)鐵粉的溫壓行為進(jìn)行了研究。此外

2、，較系統(tǒng)地研究了影響溫壓工藝不同因素的主次關(guān)系，為優(yōu)化鐵基粉末冶金材料的最佳溫壓工藝提供了參考依據(jù)。論文的研究得到如下結(jié)論： (1)國內(nèi)外溫壓成形所用的潤(rùn)滑劑都屬于專利保護(hù)范圍。論文中的大量研究證明，普通潤(rùn)滑劑ZnSt、WSA和ME均適用于鐵粉及其它粉末的溫壓成形。添加ZnSt與WSA的粉末在適當(dāng)?shù)臏貕汗に嚄l件下，在700MPa的壓制壓力下，鐵粉的壓坯密度可達(dá)7.33g/cm3，F(xiàn)e-2Cu-0.6C鐵基合金的壓坯密度可達(dá)7.2

3、9g/cm3；在400MPa的壓制壓力下，90W-7Ni-3Fe高密度合金的壓坯密度可達(dá)11.65g/cm3。 (2)根據(jù)大量溫壓試驗(yàn)研究，對(duì)溫壓致密化的過程進(jìn)行了分析，在利用Cooper-Eaton及其改進(jìn)模型和川北公夫理論的基礎(chǔ)上，論文建立了新的粉末溫壓的致密化模型，即Cp=aP[(1+bP)+cexp(-d/P)。并利用該模型對(duì)鐵粉壓制過程的致密化機(jī)理進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示：在壓制前期，顆粒重排是粉末致密化的主要機(jī)制；在壓制

4、后期，塑性變形是粉末致密化的主要機(jī)制。對(duì)整個(gè)壓制過程而言，粉末顆粒重排是鐵粉溫壓致密化的主導(dǎo)機(jī)制。 (3)對(duì)于Fe-Cu-C合金的溫壓工藝，添加兩種不同潤(rùn)滑劑ZnSt和WSA的合金粉末在不同壓制溫度下的壓制壓力與壓坯密度的關(guān)系均可用黃培云雙對(duì)數(shù)方程來描述。且方程中的m值均隨著壓制溫度的升高而減小，添加ZnSt的合金在110℃時(shí)m值達(dá)到最小值，而添加WSA的合金在130℃時(shí)達(dá)到最小值；而方程中的M值隨壓制溫度從室溫升至110℃時(shí)，

5、添加兩種不同潤(rùn)滑劑的合金均達(dá)到最大。此外，添加WSA的合金粉末除了在90℃時(shí)的m值，在各種壓制溫度下的m值和M值均低于添加ZnSt的合金。并且，綜合來看，添加兩種不同潤(rùn)滑劑的合金粉末均在130℃壓制時(shí)的效果最好。 (4)論文通過對(duì)國產(chǎn)還原鐵粉WHF80·240的模壁潤(rùn)滑溫壓工藝的研究發(fā)現(xiàn)，國產(chǎn)還原鐵粉同樣可用于溫壓成形工藝。研究結(jié)果表明，采用模壁潤(rùn)滑而不添加內(nèi)部潤(rùn)滑劑的鐵粉，在690MPa的壓制壓力和80℃壓制時(shí)，壓坯的一次壓制

6、/燒結(jié)密度可達(dá)7.19g/cm3。這為促進(jìn)溫壓工藝在我國的推廣應(yīng)用，降低溫壓的成本提供了實(shí)踐基礎(chǔ)。 (5)以Fe-4Ni-1.5Cu-0.5Mo-0.6C粉末冶金材料為例，通過正交試驗(yàn)分析，討論了影響鐵基粉末冶金材料溫壓成形的主要因素如壓制壓力、壓制溫度、潤(rùn)滑狀況的主次關(guān)系。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，壓制壓力的影響作用最大，潤(rùn)滑狀況次之，壓制溫度最小。經(jīng)方差分析，壓制壓力對(duì)壓坯密度的影響為高度顯著，潤(rùn)滑狀況為顯著，壓制溫度為不顯著。相應(yīng)地，