粉末冶金材料的溫壓行為及其致密化機理研究.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。論文在國內外溫壓技術研究進展的基礎上，從宏觀和微觀的角度出發(fā)，采用理論分析和試驗研究相結合的方法，對溫壓成形過程中鐵粉的壓制規(guī)律進行了系統(tǒng)而深入的探討，揭示了溫壓的致密化機理。通過進一步的試驗研究，揭示了成形工藝對鐵基粉末冶金材料、鎢基高密度合金的壓坯和燒結坯性能的影響規(guī)律，制備出了高密度、高性能的粉末冶金材料。同時，采用模壁潤滑對國產(chǎn)鐵粉的溫壓行為進行了研究。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論： (1)國內外溫壓成形所用的潤滑劑都屬于專利保護范圍。論文中的大量研究證明，普通潤滑劑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?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7.33g/cm3，F(xiàn)e-2Cu-0.6C鐵基合金的壓坯密度可達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11.65g/cm3。 (2)根據(jù)大量溫壓試驗研究，對溫壓致密化的過程進行了分析，在利用Cooper-Eaton及其改進模型和川北公夫理論的基礎上，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)。并利用該模型對鐵粉壓制過程的致密化機理進行了分析。結果顯示：在壓制前期，顆粒重排是粉末致密化的主要機制；在壓制

4、后期，塑性變形是粉末致密化的主要機制。對整個壓制過程而言，粉末顆粒重排是鐵粉溫壓致密化的主導機制。 (3)對于Fe-Cu-C合金的溫壓工藝，添加兩種不同潤滑劑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系均可用黃培云雙對數(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m值達到最小值，而添加WSA的合金在130℃時達到最小值；而方程中的M值隨壓制溫度從室溫升至110℃時，

5、添加兩種不同潤滑劑的合金均達到最大。此外，添加WSA的合金粉末除了在90℃時的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，添加兩種不同潤滑劑的合金粉末均在130℃壓制時的效果最好。 (4)論文通過對國產(chǎn)還原鐵粉WHF80·240的模壁潤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。研究結果表明，采用模壁潤滑而不添加內部潤滑劑的鐵粉，在690MPa的壓制壓力和80℃壓制時，壓坯的一次壓制

6、/燒結密度可達7.19g/cm3。這為促進溫壓工藝在我國的推廣應用，降低溫壓的成本提供了實踐基礎。 (5)以Fe-4Ni-1.5Cu-0.5Mo-0.6C粉末冶金材料為例，通過正交試驗分析，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、潤滑狀況的主次關系。研究結果發(fā)現(xiàn)，壓制壓力的影響作用最大，潤滑狀況次之，壓制溫度最小。經(jīng)方差分析，壓制壓力對壓坯密度的影響為高度顯著，潤滑狀況為顯著，壓制溫度為不顯著。相應地，