粉末冶金材料論文參考

　　粉末冶金是一項(xiàng)非常先進(jìn)的制造技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)在材料和零件制造業(yè)處于無(wú)可替代的位置。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的關(guān)于粉末冶金材料論文參考的范文，歡迎大家閱讀參考!

　　粉末冶金材料論文參考篇1

　　試論激光焊接技術(shù)在粉末冶金材料中的應(yīng)用

　　【摘要】系統(tǒng)地介紹了激光焊接技術(shù)在粉末冶金材料中的應(yīng)用及其國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)。著重介紹了激光焊接在金剛石工具制造業(yè)中的應(yīng)用和尚存在的問題。

　　【關(guān)鍵詞】激光焊接技術(shù)，粉末冶金材料，應(yīng)用

　　1前言

　　由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造優(yōu)點(diǎn)，在某些領(lǐng)域如汽車、飛機(jī)、工具刃具制造業(yè)中正在取代傳統(tǒng)的冶鑄材料，隨著粉末冶金材料的日益發(fā)展，它與其它零件的連接問題顯得日益突出，釬焊和凸焊一直是粉末冶金材料連接最常用的方法，但由于結(jié)合強(qiáng)度低，熱影響區(qū)寬，特別不能適合高溫及強(qiáng)度要求高的場(chǎng)合，使粉末冶金材料的應(yīng)用受到限制。近年來(lái)，我國(guó)從事這方面的研究工作的單位逐漸增多，改變了傳統(tǒng)的燒結(jié)和釬焊工藝，使連接部位的強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度大大提高。

　　2激光焊接工藝特點(diǎn)

　　2.1影響焊接質(zhì)量的主要因素

　　2.1.1材料成份合金元素的含量、種類對(duì)焊縫強(qiáng)度、韌性、硬度等力學(xué)性能影響很大。燒結(jié)低碳鋼、燒結(jié)Ni和Cu合金、Co合金在一定條件下，均能成功地進(jìn)行激光焊接。燒結(jié)中碳鋼采取焊前預(yù)熱和焊后緩冷的措施也可保證焊接質(zhì)量，降低裂紋敏感性，圖1表示了中碳鋼預(yù)熱和不預(yù)熱條件下焊縫區(qū)的顯微硬度分布，預(yù)熱時(shí)硬度降低，接頭韌性增加，因?yàn)榻M織由貝氏體和少量的珠光體代替了針狀馬氏體。

　　2.1.2燒結(jié)條件在氫氣、分解氨和真空中燒結(jié)的材料均能成功的進(jìn)行激光焊接，在干凈的還原性氣氛中燒結(jié)的材料焊后出現(xiàn)的氣孔、孔洞、夾雜和氧化物較小;此外，合適的燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間、壓力及溫度-壓力曲線也是焊接成功的重要保證。

　　2.1.3孔隙孔隙的數(shù)量、形態(tài)和分布影響材料的物理性能如熱傳導(dǎo)率、熱膨脹率和淬硬性等，這些物理性能直接影響材料可焊性[1]，使焊接較同成份的冶鑄材料相比難度加大。對(duì)于激光焊接零件來(lái)講，大量的孔隙會(huì)使焊接強(qiáng)度降低甚至焊接過(guò)程無(wú)法進(jìn)行。

　　2.1.4密度致密而力學(xué)性能好的試樣較疏松而力學(xué)性能差的試樣在相同的條件下有更好的焊接性。

　　低于一定的密度(<6.5g/cm3)的材料幾乎不能采用熔化焊的方法進(jìn)行焊接，因?yàn)榈偷膹?qiáng)度和扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度不允許材料吸收能量;中等密度(<6.9g/cm3)的材料可以進(jìn)行熔化焊，但以熔化少量體積的焊接方法如電阻凸焊、摩擦焊為好，焊接成功率較高;高密度(>7.0g/cm3)的燒結(jié)材料與冶鑄材料幾乎有同樣的焊接性。密度不僅對(duì)焊接強(qiáng)度而且對(duì)焊接缺陷特別是氣孔影響很大，低于一定密度的燒結(jié)材料焊后強(qiáng)度低，氣孔多。密度低的材料焊后將有一個(gè)大缺口，密度越低，缺口越深，缺口將影響疲勞強(qiáng)度;此外密度對(duì)焊接熔深也有影響，在激光功率和焊接速度一定時(shí)，密度越大，熔深越淺。圖2是激光功率與焊接速度一定時(shí)，密度對(duì)焊縫收縮性及對(duì)熔深的影響，(a)表示了密度對(duì)熔深的影響，(b)表示了密度對(duì)焊縫收縮性的影響。

　　2.1.5焊前準(zhǔn)備工作由于激光光斑很小，所以對(duì)間隙配合精度要求較高，對(duì)接時(shí)一般要求間隙在0.1mm以下，此外為減少氣孔等焊接缺陷，焊接部位必須去除氧化皮、油污并進(jìn)行干燥。

　　2.2主要焊接工藝參數(shù)影響

　　焊接質(zhì)量的主要工藝參數(shù)有：激光功率、焊接速度、透鏡焦距、聚焦位置、保護(hù)氣體等。激光功率和焊接速度是影響焊接質(zhì)量的最主要參數(shù)，焊接厚度取決于激光功率，約為功率(kW)的0.7次方，通常功率增大，焊接深度增加;速度增加，熔深變淺，焊縫和熱影響區(qū)變窄，生產(chǎn)率增高。過(guò)大的焊接速度與焊接功率將增大氣孔和孔洞傾向。透鏡焦距由輸出激光的光斑直徑?jīng)Q定，兩者之間存在一最佳匹配值。一般說(shuō)來(lái)，所須焊接的深度越深，透鏡焦距越長(zhǎng)，短焦距透鏡對(duì)聚焦的要求較高，而且粉末冶金材料焊接時(shí)飛濺較大，透鏡污染嚴(yán)重;太長(zhǎng)焦距的透鏡由于衍射使焦點(diǎn)變大，焦點(diǎn)處的能量密度不能達(dá)到最大值。國(guó)內(nèi)一般采用透鏡聚焦光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)只能用于激光功率較小的場(chǎng)合，較高的激光功率將引起透鏡焦點(diǎn)漂移，使焊縫的成形和質(zhì)量較差。國(guó)外較高功率場(chǎng)合大都采用反射鏡聚焦光學(xué)系統(tǒng)，由于冷卻條件好，熱穩(wěn)定性好，焊縫成形均勻美觀，焊接質(zhì)量可靠。

　　3焊接質(zhì)量檢測(cè)及分析

　　3.1焊接質(zhì)量檢測(cè)

　　3.1.1外觀檢測(cè)觀察焊縫表面是否有孔洞、裂紋、咬邊、未焊透等明顯缺陷。

　　3.1.2無(wú)損檢測(cè)無(wú)損檢測(cè)的方法有：滲透探傷法;磁粉探傷法;射線探傷法;超聲波探傷法等，應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行選擇。

　　3.1.3力學(xué)性能檢測(cè)根據(jù)零件的工作狀態(tài)分別進(jìn)行拉伸、彎曲、硬度、沖擊等試驗(yàn)，如果斷裂在焊縫，說(shuō)明焊接強(qiáng)度低于母材。

　　3.1.4微觀檢測(cè)采取金相分析焊縫的成形、微觀組織、焊縫缺陷，測(cè)試焊接區(qū)的顯微硬度分布，用掃描電鏡分析焊接區(qū)成份的變化等。

　　3.1.5特殊性能檢測(cè)對(duì)工作于特殊工作環(huán)境下的零件，還需進(jìn)行耐腐蝕、疲勞等特殊性能測(cè)試。以上5種方法中，前兩種主要用于焊接生產(chǎn)線上，后三種主要用于試驗(yàn)研究及抽樣調(diào)查中。

　　3.2缺陷分析

　　3.2.1氣孔和孔洞與冶鑄材料相比，粉末冶金材料的激光焊接中。最明顯的缺陷是氣孔和孔洞。氣孔和孔洞不僅影響外觀質(zhì)量，更嚴(yán)重地削弱了焊縫有效承載面積，產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低了接頭強(qiáng)度。常見的氣孔形狀有線形、圓形、蜂窩形、條蟲形等。燒結(jié)材料內(nèi)部的孔隙吸附了大量的氣體，在快速焊接中，來(lái)不及逸出而留在焊縫中。

　　3.2.2裂紋主要有冷裂紋、熱裂紋，金剛石工具中還易產(chǎn)生層間裂紋。冷裂紋主要產(chǎn)生于含碳量較高和合金成份較多的材料中，這類材料焊后產(chǎn)生脆性馬氏體，產(chǎn)生高的內(nèi)應(yīng)力從而引起裂紋。解決這類裂紋的辦法是焊前預(yù)熱、焊后緩冷，或者采用小規(guī)范的焊接參數(shù)。

　　3.2.3強(qiáng)度過(guò)低成份、燒結(jié)條件和后熱處理都能影響接頭強(qiáng)度。除去材料因素外，過(guò)多的氣孔和孔洞是造成接頭強(qiáng)度低的重要原因，其次材料的密度太低也使焊縫疏松，強(qiáng)度較低。

　　4發(fā)展前景和存在的問題

　　激光焊接技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)入粉末冶金材料加工領(lǐng)域，為粉末冶金材料的應(yīng)用開辟了新的前景，但是，激光焊接技術(shù)目前在粉末冶金材料領(lǐng)域的研究和應(yīng)用還十分有限，主要是因?yàn)榉勰┮苯鸩牧虾附訒r(shí)難以避免氣孔及孔洞的出現(xiàn)，從而使焊縫外觀、焊接質(zhì)量受到影響;焊接工藝及材料的選取也比一般的冶鑄材料難度大;此外焊縫強(qiáng)度雖然比釬焊和凸焊高，但對(duì)工裝夾具、配合精度及焊前準(zhǔn)備工作要求較高，加之一次性投資大，所以應(yīng)用受到限制。降低激光器的價(jià)格和運(yùn)行成本，更多的進(jìn)行粉末冶金材料的激光焊接工藝、材料及其焊接行為等基礎(chǔ)研究，是推廣激光技術(shù)在粉末冶金材料加工中應(yīng)用的重要前提。

　　粉末冶金材料論文參考篇2

　　淺談粉末冶金新技術(shù)

　　摘要：粉末冶金是一項(xiàng)非常先進(jìn)的制造技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)在材料和零件制造業(yè)處于無(wú)可替代的位置。這項(xiàng)技術(shù)是將材料制備和零件成形融為一體，成為當(dāng)代材料科學(xué)發(fā)展領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)。它具有節(jié)能、節(jié)材、高效、最終成形、少污染的特點(diǎn)。當(dāng)前粉末冶金技術(shù)越來(lái)越高致密化、高性能化、低成本化，本文主要分析的是幾種新型的粉末冶金零件的成形技術(shù)。

　　關(guān)鍵詞：粉末冶金 溫壓技術(shù) 流動(dòng)溫壓技術(shù) 模壁潤(rùn)滑技術(shù) 高速壓制技術(shù) 動(dòng)磁壓制技術(shù) 放電等離子燒結(jié)技術(shù) 爆炸壓制技術(shù)

　　1 溫壓技術(shù)

　　雖然溫壓技術(shù)只是一項(xiàng)新技術(shù)，在近幾年才取得了一些發(fā)展，但是由于它生產(chǎn)出來(lái)的粉末冶金零件具有高密度、高強(qiáng)度的特點(diǎn)，現(xiàn)階段已經(jīng)得到了大量的應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)和傳統(tǒng)的粉末冶金工藝不同，它可以采用特制的粉末加溫、粉末輸送和模具加熱系統(tǒng)，將加有特殊潤(rùn)滑劑的預(yù)合金粉末和模具等加熱至130～150℃，并將溫度波動(dòng)控制在±2.5℃以內(nèi)，之后的壓制和燒結(jié)工序和傳統(tǒng)工藝是一樣的。與傳統(tǒng)工藝相比，區(qū)別點(diǎn)就集中在溫壓粉末制備和溫壓系統(tǒng)兩個(gè)方面。采用這項(xiàng)技術(shù)不管是從壓坯密度方面來(lái)說(shuō)，還是從密度方面來(lái)說(shuō)，都比采用傳統(tǒng)工藝要好很多。在同樣的壓制壓力下，使用溫壓材料比采用傳統(tǒng)工藝不管是屈服強(qiáng)度、極限拉伸強(qiáng)度，還是沖擊韌性都要高。此外，由于溫壓零件的生坯強(qiáng)度比傳統(tǒng)方法下的生坯強(qiáng)度要高很多，可達(dá)20～30MPa，如此一來(lái)，既降低了搬運(yùn)過(guò)程中生坯的破損率，也保證了生坯的表面光潔度。另外，采用該技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的零件不僅性能均一，精度高，而且材料的利用率很高。溫壓工藝的成本不高，而且工藝并不復(fù)雜。與傳統(tǒng)的工藝相比，溫壓工藝下的粉末冶金的利用率高，耗能低，經(jīng)濟(jì)效益高，是節(jié)能、節(jié)材的強(qiáng)有力手段。

　　2 流動(dòng)溫壓技術(shù)

　　流動(dòng)溫壓粉末冶金技術(shù)(Warm Flow Compaction，簡(jiǎn)稱WFC)是一種新型粉末冶金零部件成形技術(shù)，目前國(guó)外還處于研究的初試階段，它的核心價(jià)值就是能夠提高混合粉末的流動(dòng)性、填充能力和成形性。

　　WFC技術(shù)有效利用了金屬粉末注射成形工藝的優(yōu)點(diǎn)并在粉末壓制、溫壓成形工藝的基礎(chǔ)上被發(fā)現(xiàn)。這項(xiàng)技術(shù)可以將混合粉末的流動(dòng)性提高，這樣就使混合粉末可以在80～130℃溫度下，只需要在傳統(tǒng)的壓機(jī)上經(jīng)過(guò)精密成形就可以形成各種各樣外形的零件，省掉了二次加工的步驟。WFC技術(shù)在成形復(fù)雜幾何形狀方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，是傳統(tǒng)工藝無(wú)法比的，而且成本不高，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

　　綜上所述，我們可以歸納出WFC技術(shù)具有以下四個(gè)優(yōu)勢(shì)：一是能夠制造出各種各樣外形的零件;二是有著很好的材料的適應(yīng)性;三是工藝簡(jiǎn)單，成本低;四是壓坯密度高、密度均勻。

　　3 模壁潤(rùn)滑技術(shù)

　　模壁潤(rùn)滑技術(shù)是在解決傳統(tǒng)工藝面臨的一系列難題的基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生。傳統(tǒng)工藝是采用粉末潤(rùn)滑來(lái)減少粉末顆粒之間和粉末顆粒與模壁之間的摩擦，然而現(xiàn)實(shí)往往是由于加進(jìn)去的潤(rùn)滑劑因密度低，使得粉末冶金零件的密度也得不到有效的保證。此外，潤(rùn)滑劑的燒結(jié)不僅會(huì)給環(huán)境造成很大的不利影響，還可能會(huì)影響到燒結(jié)爐的壽命和產(chǎn)品的性能?，F(xiàn)階段，有兩個(gè)渠道可以進(jìn)行模壁潤(rùn)滑：一是由于下模沖復(fù)位時(shí)與陰模及芯桿之間的配合間隙會(huì)出現(xiàn)毛細(xì)作用，利用這個(gè)作用可以把液相潤(rùn)滑劑帶到陰模及芯桿表面。二是選擇帶著靜電的固態(tài)潤(rùn)滑劑粉末利用噴槍噴射到壓模的型腔表面上，就是安裝一個(gè)潤(rùn)滑劑靴在裝粉靴的前部。在開始成形時(shí)，壓坯會(huì)被潤(rùn)滑劑靴推開，此時(shí)帶有靜電的潤(rùn)滑劑會(huì)被壓縮空氣從靴內(nèi)噴射到模腔內(nèi)，但是此時(shí)得到的極性和陰模的是不一致的，在電場(chǎng)牽引下粉末會(huì)撞擊在模壁上，同時(shí)粘連在上面，之后裝靴粉裝粉，只需進(jìn)行常規(guī)壓制即可。采用該項(xiàng)技術(shù)可使粉末材料的生坯密度達(dá)到7.4g/cm3，大大提高了粉末材料的生坯密度，并且采用該方法比采用傳統(tǒng)的方法還能夠大大提高鐵粉的生坯強(qiáng)度。有研究結(jié)果結(jié)果表明，利用溫壓、模壁潤(rùn)滑與高壓制壓力，使鐵基粉末壓坯全致密也是有可能的。

　　4 高速壓制技術(shù)

　　瑞典的Hoaganas公司曾經(jīng)推出過(guò)一項(xiàng)名叫高速壓制技術(shù)(Hjgh Velocity Compaction)的新技術(shù)，簡(jiǎn)稱HVC。雖然這項(xiàng)新技術(shù)生產(chǎn)零件的過(guò)程和過(guò)去的壓制過(guò)程工序是一樣的，但是這項(xiàng)新技術(shù)的壓制速度比過(guò)去的壓制速度提高了500-1000倍，同時(shí)也大大增加了液壓驅(qū)動(dòng)的錘頭重量，提高了壓機(jī)錘頭速度，在這種情況下，粉末利用高能量沖擊只需0.02s就可以進(jìn)行壓制，在壓制的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)明顯的沖擊波。要想達(dá)到更高的密度，通過(guò)附加間隔0.3s的多重沖擊就能做到。HVC技術(shù)具有很多優(yōu)勢(shì)，比如高密度、低成本、可成形大零件、高性能和高生產(chǎn)率等。現(xiàn)階段該技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，很多產(chǎn)品都采用了該項(xiàng)技術(shù)，比如制備閥門、氣門導(dǎo)筒、輪轂、法蘭、簡(jiǎn)單齒輪、齒輪、主軸承蓋等。有了這項(xiàng)技術(shù)，未來(lái)將會(huì)出現(xiàn)更多更復(fù)雜的多級(jí)部件。

　　5 動(dòng)磁壓制技術(shù)

　　動(dòng)力磁性壓制技術(shù)(dynamic magnetic cornpaction)是一種新型的壓制技術(shù)，簡(jiǎn)稱DMC，它能夠使高性能粉末最終成形，這項(xiàng)技術(shù)固結(jié)粉末的方式主要是通過(guò)利用脈沖調(diào)制電磁場(chǎng)施加的壓力。雖然這項(xiàng)技術(shù)和傳統(tǒng)的壓制技術(shù)一樣都是兩維壓制工藝，但是不同的是傳統(tǒng)的壓制技術(shù)是軸向壓制，而這項(xiàng)技術(shù)是徑向壓制。利用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行壓制只需1ms，整個(gè)過(guò)程非常的迅速，只需把粉末放入一個(gè)具有磁場(chǎng)的導(dǎo)電的容器(護(hù)套)內(nèi)，護(hù)套就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。利用磁場(chǎng)和感應(yīng)電流之間的相互作用，就可以完成粉末的壓制工作。DMC具有成本低廉、不受溫度和氣氛的影響、適合所有材料、工作條件靈活、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。DMC技術(shù)適于制造柱形對(duì)稱的零件，薄壁管，高縱橫比部件和內(nèi)部形狀復(fù)雜的部件?，F(xiàn)可以生產(chǎn)直徑×長(zhǎng)度：12.7mm×76.2mm到127.0mm×25.4mm的部件。

　　6 放電等離子燒結(jié)技術(shù)

　　早在1930年美國(guó)科學(xué)家就提出了這項(xiàng)放電等離子燒結(jié)技術(shù)(Spark Plasma Sintering)，簡(jiǎn)稱SPS，然而該技術(shù)直到近幾年才得到世人的關(guān)注。SPS技術(shù)獨(dú)到之處就在于無(wú)需預(yù)先成形，也不需要任何添加劑和粘結(jié)劑，是集粉末成形和燒結(jié)于一體的新技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)主要是通過(guò)先把粉末顆粒周圍的各種物質(zhì)清除干凈，如此一來(lái)粉末表面的擴(kuò)散能力會(huì)得到提高，然后再利用強(qiáng)電流短時(shí)加熱粉末就可以達(dá)到致密的目的，注意加熱時(shí)應(yīng)在較低機(jī)械壓力情況下。有研究結(jié)果顯示，采用該項(xiàng)技術(shù)由于場(chǎng)活化等作用的影響，不僅有效降低了粉體的燒結(jié)溫度，也大大縮短了燒結(jié)時(shí)間，再加上粉體自身可以發(fā)熱的影響，不僅熱效率很高，加熱也很均勻，所以采用該技術(shù)只需一次成形就可以得到質(zhì)量上乘的、符合要求的零件?，F(xiàn)階段，該技術(shù)大范圍應(yīng)用的主要是在陶瓷、金屬間化合物、納米材料、金屬陶瓷、功能材料及復(fù)合材料等。另外，該技術(shù)在金剛石、制備和成形非晶合金等領(lǐng)域也得到了不錯(cuò)的發(fā)展。

　　7 爆炸壓制技術(shù)

　　爆炸壓制(Explosive Compaction)是一種利用化學(xué)能的高能成形方法，也被叫做沖擊波壓制。一般情況下，它都是通過(guò)在一定結(jié)構(gòu)的模具內(nèi)對(duì)金屬粉末材料施加爆炸壓力，在爆炸過(guò)程中產(chǎn)生的化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為四周介質(zhì)中的高壓沖擊波，然后利用脈沖波就可以實(shí)現(xiàn)粉末致密。整個(gè)過(guò)程只需10-100us，其中粉末成形時(shí)間只有大約1ms。這種壓制方式最大的優(yōu)勢(shì)是可以解決傳統(tǒng)的壓制方式一直無(wú)法解決的難題，即可以使松散材料達(dá)到理論密度，比如金屬陶瓷材料、低延性金屬等采用傳統(tǒng)的壓制方法無(wú)法使其致密，一直是一個(gè)未解的難題，隨著爆炸壓制技術(shù)的出現(xiàn)，我們發(fā)現(xiàn)采用這項(xiàng)技術(shù)就可以把其壓制成復(fù)合材料，并制造成零件。

　　我國(guó)的粉末冶金技術(shù)帶來(lái)的前景是非常廣闊的，作為一種新工藝、新技術(shù)，與國(guó)外先進(jìn)水平相比，它還有很多地方需要改進(jìn)、需要提高。

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