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粉末冶金壓制方法范文第1篇

【關(guān)鍵詞】粉末冶金歷史 基本工序 粉末冶金優(yōu)勢與不足 趨勢

1 粉末冶金的歷史

粉末冶金發(fā)展經(jīng)歷三個階段：

20世紀(jì)初，通過粉末冶金工藝制得電燈鎢絲，被譽為現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)發(fā)展的標(biāo)志。隨后許多難熔金屬材料如鎢、鉭、鈮等都可通過粉末冶金工藝方法制備。1923年粉末冶金硬質(zhì)合金的誕生更被譽為機械加工業(yè)的一次革命；20世紀(jì)30年代，粉末冶金工藝成功制得銅基多孔含油軸承。繼而發(fā)展到鐵基機械零件，并且迅速在汽車、紡織、辦公設(shè)備等現(xiàn)代制造領(lǐng)域廣泛應(yīng)用；20世紀(jì)中葉以后，粉末冶金技術(shù)與化工、材料、機械等學(xué)科互相滲透，更高性能的新材料、新工藝發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)粉末冶金發(fā)展。并使得粉末冶金技術(shù)廣泛應(yīng)用到汽車、航空航天、軍工、節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域。

2 粉末冶金的基本工序

（1）粉末的制取。目前制粉方法大體可分為兩類：機械法和物理化學(xué)法。機械法是將原材料機械地粉碎，化學(xué)成分基本不發(fā)生變化。物理化學(xué)法是借助化學(xué)或物理作用，改變原材料的化學(xué)成分或聚集狀態(tài)而獲得粉末。目前工業(yè)制粉應(yīng)用最為廣泛的有霧化法、還原法和電解法；而沉積法（氣相或液相）在特殊應(yīng)用時也很重要。

（2）粉末成型。成型是使金屬粉末密實成具有一定形狀、尺寸、孔隙度和強度坯塊的工藝過程。成型分普通模壓成型和特殊成型兩類。模壓成型是將金屬粉末或混合料裝在鋼制壓模內(nèi)，通過模沖對粉末加壓，卸壓后，壓坯從陰模內(nèi)壓出。特殊成型是隨著各工業(yè)部門和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對粉末冶金材料性能及制品尺寸和形狀提出更高要求而產(chǎn)生。目前特殊成型分等靜壓成型、連續(xù)成型、注射成型、高能成型等。

（3）坯塊燒結(jié)。燒結(jié)是粉末或粉末壓坯，在適當(dāng)?shù)臏囟群蜌夥諚l件下加熱所發(fā)生的現(xiàn)象或過程。燒結(jié)可分單元系燒結(jié)和多元系固相燒結(jié)。單元系燒結(jié)，燒結(jié)溫度比所用的金屬及合金的熔點低；多元系固相燒結(jié)，燒結(jié)溫度一般介于易熔成分和難熔成分的熔點之間。除普通燒結(jié)外，還有活化燒結(jié)、熱壓燒結(jié)等特殊的燒結(jié)方法。

（4）產(chǎn)品的后處理。根據(jù)產(chǎn)品的性能要求不同，一般會對燒結(jié)品再進(jìn)行加工處理。如浸油、精整、切削攻牙、熱處理、電鍍等。

3 粉末冶金的優(yōu)勢與不足

粉末冶金的優(yōu)勢：粉末冶金燒結(jié)是在低于基體金屬的熔點下進(jìn)行，因此目前絕大多數(shù)難熔金屬及其化合物都只能用粉末冶金方法制造；粉末冶金壓制的不致密性，有利于通過控制產(chǎn)品密度和孔隙率制備多孔材料、含有軸承、減摩材料等；粉末冶金壓制產(chǎn)品的尺寸無限接近最終成品尺寸（不需要機械加工或少量加工）。材料利用率高，故能大大節(jié)約金屬，降低產(chǎn)品成本；粉末冶金產(chǎn)品是同一模具壓制生產(chǎn)，工件之間一致性好，適用于大批量零件的生產(chǎn)。特別是齒輪等加工費用高的產(chǎn)品；粉末冶金可以通過成分的配比保證材料的正確性和均勻性，此外燒結(jié)一般在真空或還原氣氛中進(jìn)行，不會污染或氧化材料，可以制備高純度材料。

粉末冶金的不足：粉末冶金零件部分性能不如鍛造和一些鑄造零件，如延展性和抗沖擊能力等；產(chǎn)品的尺寸精度雖然不錯，但是還不如有些精加工產(chǎn)品所得的尺寸精度；零件的不致密特性會對后加工處理產(chǎn)生影響，特別在熱處理、電鍍等工藝必須考慮這一特性的影響；粉末冶金模具費用高，一般不適用于小批產(chǎn)品生產(chǎn)。

4 國內(nèi)粉末冶金行業(yè)的趨勢

隨著我國工業(yè)化快速發(fā)展，高附加值的零部件需求將加速增長。此外，隨著全球化采購的產(chǎn)業(yè)鏈形成，帶給國內(nèi)零部件企業(yè)商機顯而易見。因此，如何把握當(dāng)前機遇，目前粉末冶金行業(yè)應(yīng)該從以下四方面發(fā)展。

（1）進(jìn)一步提高鐵基粉末冶金產(chǎn)品的密度，擴(kuò)大粉末冶金件對傳統(tǒng)鍛件的替代范圍。當(dāng)前，鐵基粉末冶金零件的密度為7.0-7.2g/cm3，而國內(nèi)某企業(yè)通過技術(shù)改進(jìn)，用傳統(tǒng)的粉末燒結(jié)和鍛造工藝相結(jié)合的辦法，用較低的成本把鐵基粉末冶金零件密度提高至7.6g/cm3，在這種密度前提下，鐵基粉末冶金已經(jīng)可替代機械、汽車等行業(yè)的大多數(shù)連接件和部分功能件。考慮粉末冶金工藝本身對材料的節(jié)省和高效特征，此類鐵基粉末冶金件的潛在價值空間可達(dá)至千億元。

（2）提高粉末冶金產(chǎn)品的精度、開發(fā)形狀更復(fù)雜的產(chǎn)品。為機械制造、航天汽車、生活家電等行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級服務(wù)。此方向主要以降低機械重量、節(jié)能減耗及將設(shè)備小型化、普及化為導(dǎo)向。如使用注射成型零件幾乎不需要再進(jìn)行機加工，減少材料的消耗，材料的利用率幾乎可以達(dá)到100%。

（3）進(jìn)一步合金化，目標(biāo)為輕量化和功能化。在鐵基粉末中，混入鋁、鎂及稀土元素等合金粉末，可實現(xiàn)其超薄、輕量化等性能，可廣泛地應(yīng)用電子設(shè)備及可穿戴設(shè)備等與生活密切相關(guān)的領(lǐng)域中。

（4）改善粉末冶金零件的電磁性，目標(biāo)是對硅鋼和鐵氧體、磁介質(zhì)等材料的取代。以取向硅鋼材料為例，硅鋼的導(dǎo)電原理是加入硅元素后，材料通過減少晶界的方式降低鐵損，特別是取向硅鋼，導(dǎo)向方向是一個單一粗大的晶粒。相比取向硅鋼的一維導(dǎo)電方向，粉末冶金零件可以實現(xiàn)多維導(dǎo)電（各個方向）。目前此技術(shù)已被少數(shù)企業(yè)實現(xiàn)突破，只要不斷完善，最終達(dá)到工業(yè)要求。這種技術(shù)將會廣泛在電機設(shè)備、汽車及機器人智能控制系統(tǒng)等領(lǐng)域應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃培云.粉末冶金原理.[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1997（2006.1重印）.1.

粉末冶金壓制方法范文第2篇

【關(guān)鍵字】有限元；閥板；模具設(shè)計；粉末冶金

1 引 言

閥板是安裝在壓縮機氣缸上控制氣體進(jìn)出的重要部件，它與氣閥片一起控制著壓縮機的吸氣、壓縮、排氣、和膨脹四個過程。閥板上氣閥片安裝部位的尺寸形位公差，影響著壓縮機工作過程的泄露量，對壓縮機節(jié)能及噪音都有著重大的影響。因此為提高閥板生產(chǎn)精度而進(jìn)行研究，對壓縮機工作中節(jié)約能源、降低使用成本等都有重要的意義。粉末冶金成形技術(shù)是一種節(jié)材、省能、投資少、見效快，而且適合大批量生產(chǎn)的少無切削、高效金屬成形工藝。

長期以來，成形工藝的模具的設(shè)計以及工藝過程分析注意的依據(jù)是積累的實際經(jīng)驗、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和傳統(tǒng)理論。但由于實際經(jīng)驗的非確定性，以及傳統(tǒng)理論對變形條件和變形過程進(jìn)行了簡化，因此，對復(fù)雜的模具設(shè)計往往不容易獲得滿意的結(jié)果，使得調(diào)試模具的時間長，次數(shù)多。通常情況下，為了保證工藝和模具的可靠與安全，多采用保守的設(shè)計方案，造成工序的增多，模具結(jié)構(gòu)尺寸的加大，甚至還達(dá)不到設(shè)計的精度要求。傳統(tǒng)的設(shè)計方式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足要求。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展和七十年代有限元理論的發(fā)展，許多成形過程中很難求解的為題可以用有限元方法求解。通過建模和合適的邊界條件的確定，有限元數(shù)值模擬技術(shù)可以很直觀地得到成形過程中模具受力、模具失效情況、模具變形趨勢。這些重要數(shù)據(jù)的獲得，對合理的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計有著重要的指導(dǎo)意義。

2 實例分析

以下結(jié)合實例，介紹Solidworks Simulation有限元分析在改善模具設(shè)計中的應(yīng)用。如圖是一款壓縮機閥板的圖紙。閥板粉末冶金件通過成形模具在高壓下，對金屬粉末進(jìn)行壓制，再經(jīng)過燒結(jié)、整形、表面處理制成。排氣閥與閥片安裝面N面高度差0.05～0.10mm，閥面平行度0.02。為保證閥面線精度，成形時需控制高度差及平行度基準(zhǔn)面N面的平行度，以確保精整時整個閥面有相同的精整余量。

成形閥面模具三維圖。

由于成形模具面型高度及形狀不同，導(dǎo)致成形各面密度不同，壓制壓力不同，導(dǎo)致成形時模具變形不一致，影響產(chǎn)品精度。通常情況下，需要等模具完成，成形出產(chǎn)品后才能對模具作進(jìn)一步的改善，這樣導(dǎo)致產(chǎn)品試制周期長。為了提高模具設(shè)計的準(zhǔn)確性，縮短產(chǎn)品試制周期，模具設(shè)計階段，我們可利用SolidworksSimulation進(jìn)行有限元分析，優(yōu)化模具設(shè)計。

3 有限元分析過程

（1）首先，對模具數(shù)學(xué)模型進(jìn)行簡化，添加約束條件。模具面型復(fù)雜，且有限元分析中，小倒角圓角不利于分析，將小圓角、倒角簡化，較小的斜面簡化成直面，易于加載壓力條件。

（2）根據(jù)成形產(chǎn)品各面的密度分布，參考赫格納斯AHC100.29 +0.6%P11壓力與密度關(guān)系圖，確定成形壓力。

赫格納斯AHC100.29+0.6%P11數(shù)據(jù)

假設(shè)粉料松裝密度為3.0g/cm3，模具各區(qū)域面型受力如下。

區(qū)域 壓縮比 成形密度（g/cm3） 壓力壓強(MPa)

① 2.22 6.65 380

② 2.44 7.3 750

③ 1.76 5.26 220

④ 1.82 5.47 240

⑤ 2.116 6.35 320

（3）按區(qū)域添加受力條件后，模具模擬變形如下圖。

可看出，由于區(qū)域③密度高，壓制壓力大，模沖變形大，導(dǎo)致產(chǎn)品成形出來后N面平行度大，一邊高一邊低，兩邊高度差0.03～0.04mm，這樣會導(dǎo)致精整時各部位精整余量不一致，導(dǎo)致精整后該面平行度不好，難以控制閥口到N面的高度差0.05～0.10mm，必須將N面變形量差控制在0.02mm以內(nèi)。

（4）改善的方法有兩種，一是將面型做成斜面，補償模具變形量：二是在模沖上增加彈性平衡孔，使得模具兩側(cè)變形量增大，從而減少N面變形差異。由于N面較平整，改斜電極是比較方便的做法，而且模具變形小的地方在兩側(cè)，若增加彈性平衡孔會導(dǎo)致模具易變形，所以采取將面型做成斜面的方法。成形產(chǎn)品N面平行度控制在0.02mm以內(nèi)，精整后可保證閥口到N面高度差0.05～0.10mm。通過有限元分析，改進(jìn)模具結(jié)構(gòu)，控制模具壓制變形，從而改善產(chǎn)品N面平行度，使得高度差能夠滿足客戶要求。

4 結(jié)語

隨著競爭的日益加劇，低成本、高質(zhì)量和高效率是制造業(yè)所追求的目標(biāo)。在粉末冶金行業(yè)中，要提高競爭力，就必須提高設(shè)計效率、降低制造成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量，必須對生產(chǎn)過程中影響產(chǎn)品質(zhì)量的各項工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。由于粉末冶金壓制成形過程中，模具變形是一個十分復(fù)雜的問題，傳統(tǒng)的設(shè)計方法很難滿足精度要求。運用有限元分析，不僅可以模擬模具的受力狀態(tài)。更重要的是，在模具設(shè)計階段，就可以預(yù)估成形件壓制方向尺寸精度，優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，減少燒結(jié)風(fēng)險，提高產(chǎn)品精度。隨著計算機及有限元理論的不斷發(fā)展和完善，基于有限元分析的優(yōu)化設(shè)計方法在粉末冶金成形模具設(shè)計中的應(yīng)用將越來越廣泛，這是一種必然趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1]申小平.空氣壓縮機用粉末冶金閥板模具設(shè)計及應(yīng)用[J].粉末冶金工業(yè),1998(03).

[2]杜貴江,趙彥啟,李榮洪.壓縮機閥板精沖復(fù)合成形工藝的研究[J].壓力加工,2003(03).

粉末冶金壓制方法范文第3篇

•力學(xué)強度，特別是疲勞與抗沖擊強度( 圖 2);

•尺寸精度。

除了通過研發(fā)新合金改進(jìn)外，若能將粉末冶金鋼加工到孔隙度為 0 時，粉末冶金鋼的力學(xué)性能可能會和鍛鋼的性能相比擬或會超過之。特別是，低密度粉末冶金零件的靜態(tài)強度相當(dāng)高，即密度為6. 9g / cm3( 87%理論密度) 時，靜態(tài)強度約為鍛鋼強度的 70%，而密度為 7. 4g/cm3( 94% 理論密度) 時，靜態(tài)強度約為鍛鋼強度的 95%?？墒?，孔隙度對疲勞性能有重大影響。一般密度為 7. 1g/cm3的粉末冶金鋼的彎曲疲勞強度不大于鍛鋼的 60%。在許多應(yīng)用中，負(fù)載在零件表面或其附近會產(chǎn)生高應(yīng)力，因此，并不需要整個零件具有全密度。在這些場合，強化粉末冶金鋼最引人注意的加工工藝是選擇性表面致密化( Selective Surface Densifica-tion，SSD)［1 －14］。這種工藝形成的表面致密化層厚度為 0. 2 ～ 1. 0mm，而密度梯度的范圍從表面的孔隙度接近于 0 到一般零件心部的孔隙度為 10% ( 體積分?jǐn)?shù))［11 －14］。SSD 是一種加工工藝，已成功地用于使高負(fù)載零件表面致密化。PMG 集團(tuán)開發(fā)出了一種擁有專利的SSD 工藝———DensiForm ，是一種采用擠壓( DensiForm E) 或橫向輾壓( DensiForm R) 的冷成形加工工藝。SSD 的最重要應(yīng)用是負(fù)載轉(zhuǎn)矩的零件( 諸加齒輪) 與負(fù)載磨耗的鏈輪。這2 種零件在頂點或其表面稍下都遭受脈動應(yīng)力，因此，主要是這些部位需要改進(jìn)強度與耐磨性。本文闡述了手動變速器的螺旋齒輪與無聲鏈條傳動裝置的直齒鏈輪的生產(chǎn)，特別是選擇性致密化及所制備的材料性能和使用性能的數(shù)據(jù)。

1 試驗

1. 1 鏈輪與螺旋齒輪的生產(chǎn)

表面致密化齒輪與鏈輪( 圖 3( a) 、( b) ) 都是用批量生產(chǎn)的水霧化鋼粉生產(chǎn)的，鋼粉是用 1. 50%( 質(zhì)量分?jǐn)?shù)) Mo 預(yù)合金化的，并且預(yù)混合了 0. 20%( 質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 的石墨。2 種零件都是按照下列工序生產(chǎn)的:

•壓制有余量的零件;

•燒結(jié)到約 90%理論密度;

•用橫向輾壓( DensiForm R) 或擠壓 ( Densi-Form E) 分別進(jìn)行表面致密化;

•去毛刺;

•表面硬化;

•精加工。

這 2 種零件都是在液壓式壓機上于 600 ～650MPa 下壓制的。其中，在齒輪的生產(chǎn)過程中，用變速器從動連接器來旋轉(zhuǎn)陰模零件［10 －12］。燒結(jié)是將成形的零件生坯置于陶瓷板上，在標(biāo)準(zhǔn)的帶式爐內(nèi)，于吸熱性煤氣中 1120℃ 下燒結(jié) 30min。要嚴(yán)格控制爐內(nèi)的碳勢，以使零件的含碳量接近初始水平。齒輪與鏈輪都是以冷卻速率約 0. 2K/s，從燒結(jié)溫度緩慢冷卻，以形成鐵素體-珠光體的顯微組織。二者的燒結(jié)態(tài)零件的平均密度都很均勻，即心部的密度為 6. 98 ～7. 02g/cm3。燒結(jié)后，2 種零件都用 DensiForm 工藝進(jìn)行了表面致密化。其中，齒輪是在控制圓形力的輾壓機( 圖 4( a) ) 上進(jìn)行表面致密化的，而鏈輪是在精整壓機上用擠壓型工藝( DensiForm E，圖 4( b) ) 進(jìn)行的表面致密化。前一種加工工藝是將有余量的燒結(jié)態(tài)齒輪置于 2 個配對的輾壓工具輪之間的中心，當(dāng)工具輪與齒輪接觸時，逐漸施加負(fù)載，工具輪使齒輪表面致密化，一直進(jìn)行到達(dá)到預(yù)定的中心距離，在文獻(xiàn)［10 －14］中對這些加工工藝進(jìn)行過詳細(xì)說明。鏈輪的表面致密化是用模具擠壓進(jìn)行的，見圖 4( b)［15］。這種加工方法會產(chǎn)生毛刺，可在擠壓后除去。2 種零件在表面致密化加工后都要進(jìn)行表面硬化處理，以使表面含碳量達(dá)到 0. 5%( 質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 的水平。由于齒的彈性與回彈，輾壓后會產(chǎn)生相當(dāng)明顯的撓曲變形，從而導(dǎo)致在齒的前、后斷面產(chǎn)生齒廓與對中誤差［10］。這些偏差都可用研磨除去，齒輪最后的品質(zhì)與形貌和研磨的常規(guī)鋼齒輪一樣。在研的粉末冶金齒輪的品質(zhì)為 DIN7 或更好。

1. 2 金相

表面致密化層的密度分布非常重要。因此，將齒輪與鏈輪在砂輪切割機上用專用夾具切割了垂直于齒廓的橫斷面。關(guān)于金相試樣制備和致密化層的各種顯微結(jié)構(gòu)中孔隙的特征的鑒定方法，即孔隙的體積分?jǐn)?shù)、孔隙的大小與取向可參見文獻(xiàn)［14］。

2 顯微組織與性能

2. 1 表面致密化的齒輪

圖 5( a) 示表面致密化后，螺旋齒輪中的典型孔隙分布。致密化表面層( DSZ) 清晰可見。顯然，用輾壓工藝形成了實質(zhì)性的密度梯度。在表面層接近全密度，而在深度約 1mm 處密度逐漸減小到了心部孔隙度的水平。相對密度與深度的關(guān)系如圖 6( a)所示。輾壓形成了一層接近全密度的表面層，即孔隙度 ＜2% ( 體積分?jǐn)?shù)) 的表面層，深度距離約達(dá)到300μm。超出這個區(qū)域之外，觀察到密度逐漸呈 S型減小，在深約 1mm 處開始拉平到心部密度水平，約 90%理論密度。而且，在左、右齒腹之間沒有觀察到明顯差異。沿著對中方向測量了齒輪的表面品質(zhì)，其和噪聲產(chǎn)生關(guān)系最密切。研磨后，表面的粗糙度值 Ra ＜1. 8μm，這可與參照的常規(guī)鋼齒輪相比擬［16］。在每一道加工工序之后，都在 3D-Mohr 齒輪測量機上測量了典型尺寸與齒輪誤差。關(guān)于每一道加工工序之后齒輪品質(zhì)的演變見文獻(xiàn)［10 －12］。

2. 2 表面致密化的鏈輪

鏈條鏈輪在選擇性表面致密化之后齒中的孔隙分布如圖 5( b) 所示。和螺旋齒輪一樣，擠壓會形成相當(dāng)大的密度梯度，在深度達(dá) 0. 3mm 的表面層中密度 ＞98%理論密度，而在深度約 1mm 處密度逐漸減小到了心部孔隙度的水平。相對密度與表面層深度的關(guān)系見圖 6( b) 。可觀察到密度的 S 型減小及孔隙度的分布與表面致密化的齒輪相同。而且，在左、右齒腹之間沒有明顯差異。用負(fù)載 1kg 的 Vickers 壓痕儀測定了表面硬化鏈輪的硬度( 圖7( a) ) 。圖7( b) 示橫穿齒橫斷面的硬度曲線。在鏈輪表面層的表觀硬度超過了800HV1，這個硬度值相當(dāng)于含碳量為0.5%( 質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 的全馬氏體常規(guī)鋼的硬度。這個結(jié)果是驚人的，因為孔隙度為10% ( 體積分?jǐn)?shù)) 的粉末冶金鋼的 Vickers 硬度值很難超過350HV5。顯微組織觀察表明，在表面層實際上是孔隙度為0 與高含碳量和顯微組織全部為馬氏體相結(jié)合。相反地，心部的硬度在孔隙度為10%( 體積分?jǐn)?shù))與含碳量為0.2%( 質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 下為300 ～400HV1，這位于常規(guī)的未致密化粉末冶金鋼的硬度范圍之內(nèi)。

3 使用性能結(jié)果

3. 1 表面致密化齒輪

粉末冶金齒輪和參照的常規(guī)鋼齒輪的承載能力的研究都是在亞琛工業(yè)大學(xué)的 WZL( 機床與工具試驗室) 的三軸總成的成對試驗臺架上進(jìn)行的( 圖 8( a) ) 。用可變中心距離進(jìn)行控制，這種臺架是在2 500rpm 下運行的。轉(zhuǎn)矩是用扭轉(zhuǎn)連接器和一加載杠桿施加的，將驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳輸?shù)焦潭ㄓ蟹勰┮苯瘕X輪的中間軸。試驗是在 60℃下，于 Castrol BOT 328 油中進(jìn)行的。當(dāng)發(fā)生損壞( 通過噪聲級監(jiān)控) 或運行 50× 106周( 于2 500rpm 下運行167h) 時試驗終止。試驗結(jié)果匯總于圖 8( b) 。表面致密化與研磨后的粉末冶金齒輪的承載能力和形狀相同的常規(guī)鋼齒輪位于同一范圍之內(nèi)。例如，施加的轉(zhuǎn)矩為 340N•m( 相當(dāng)于齒根應(yīng)力為 700MPa) 時，齒輪因在 10× 106～ 50 × 106周之間齒根斷裂而失效( 參見圖 8( b) ) ，而齒腹未損壞和無點蝕痕跡，即在這個負(fù)載圖中，齒輪是由于齒根的疲勞裂紋擴(kuò)展，而不是因點蝕而失效。在變速器的工況下，在用戶的試驗臺架上用研磨的粉末冶金齒輪與常規(guī)鋼齒輪進(jìn)行了補充試驗［16］。采用的試驗條件如下: 在 2 500rpm 下輸入的轉(zhuǎn)矩為 212N•m。粉末冶金齒輪和常規(guī)鋼齒輪都順利地通過了這種負(fù)載試驗而沒有失效。

3. 2 表面致密化鏈輪

將經(jīng)過表面硬化處理的表面致密化鏈輪和未經(jīng)表面致密化加工的參照零件，安裝在用戶的擁有專利權(quán)的鏈條驅(qū)動試驗裝置中，用無聲鏈條進(jìn)行了試驗。在預(yù)定的時間間隔內(nèi)中斷，然后檢驗鏈與鏈條的磨耗性狀。如圖9( a) 所示，未經(jīng)致密化加工的鏈輪磨耗非常嚴(yán)重，僅只經(jīng)過預(yù)計的試驗時間的 25%之后，就將所有的齒都磨沒有了; 另一方面，經(jīng)過表面致密化加工的鏈輪，在預(yù)計的試驗時間間隔以內(nèi)仍保持完好，齒腹的磨損幾乎可忽略不計( 圖9( b) ) 。

粉末冶金壓制方法范文第4篇

冷沖壓模具：一種金屬制品生產(chǎn)中最為常見的模具類型，主要是對以金屬板材、帶材和型材等材料為原料進(jìn)行加工成型各種金屬制品的模具，包括用來完成沖裁、彎曲、À深、成形等各種變形加工工藝。按照加工工藝過程包括單工序模、多工序復(fù)合模、級進(jìn)模、精沖模等。金屬冷沖壓成型模具對應(yīng)的加工設(shè)備是各種類型的壓力機，如曲柄壓力機、À深壓力機、精沖壓力機等。冷沖模具的一些部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，包括常用的凹模板、模板、模柄、凹模、推桿及模架等，常用制造材料主要為碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼等。冷沖加工成型模具用于生產(chǎn)的金屬制品可以從小到玩具、生活日用品，大到各類的機械設(shè)備、電器、汽車、船舶等的零部件方面。冷沖壓模具在《稅則》中屬于沖壓工具商品范圍，應(yīng)歸入稅則號列8207.3000。

擠壓模具：是用擠壓方法在擠壓機上生產(chǎn)金屬材料制品時所用的一種專用模具。擠壓是指對放在容器（擠壓筒）內(nèi)的金屬坯料施加外力，使之從特定的模具孔中流出，從而獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法。按照擠壓溫度有冷擠壓和熱擠壓模具之分，按照模具結(jié)構(gòu)有平模、錐模、分流模、帶穿孔針模等類型。金屬擠壓模具所對應(yīng)的加工設(shè)備就是擠壓機，擠壓加工主要是以金屬坯料為原料在擠壓機上通過擠壓模具來生產(chǎn)棒材、管材、型材、異型材等連續(xù)產(chǎn)品或單制品。擠壓模具要求具有良好耐磨，通常安裝一些硬質(zhì)材料的工作部件，其結(jié)構(gòu)一般為拼裝?；蚪M合模的形式。金屬擠壓模具屬于稅目8207.20項下具體列名商品。需要注意，擠壓模具按照是否帶有硬質(zhì)工作部件而區(qū)分歸入不同的子目，對于帶有天然或合成金剛石、立方氮化硼制的工作部件的擠壓模具應(yīng)歸入稅則號列8207.2010，其他的擠壓模具應(yīng)歸入稅則號列8207.2090，是否帶這些硬質(zhì)工作部件在申報時應(yīng)該給予明確。

À拔模具：又稱À伸模具，是À伸金屬制品的一種工具。其工作原理是在À伸（拔）機器上對金屬坯料施以À力、使之通過模孔，以獲得與模孔尺寸、形狀相同狀態(tài)截面制品的塑性加工方法。À伸工藝按照溫度不同有冷À、熱À之分。À伸模具主要用來生產(chǎn)金屬管材、棒材、線材及型材制品方面。所對應(yīng)加工設(shè)備主要有管棒À伸機、À線機（拔絲機）等。À伸模具也要求具有良好耐磨性，通常安裝有金剛石、硬質(zhì)合金等硬質(zhì)材料的工作部件，如硬質(zhì)合金À伸模、天然金剛石À伸模等。金屬À拔模具也屬于稅目8207.20項下具體列名商品，也需注意，À拔模具按照是否帶有硬質(zhì)工作部件而區(qū)分歸入不同的子目，對于帶有天然或合成金剛石、立方氮化硼制的工作部件的À拔模具應(yīng)歸入稅則號列8207.2010，其他À拔模具應(yīng)歸入稅則號列8207.2090，是否帶有硬質(zhì)工作部件在申報時應(yīng)該給予明確。

熱模鍛模具：俗稱鍛模，是用模鍛設(shè)備和工藝來對金屬材料成型加工的一類模具。鍛模通常按其所安裝的設(shè)備來分類，常見的有錘上鍛模、機械壓力機上鍛模、螺旋壓力機上鍛模、平鍛機上鍛模等類型。熱模鍛工藝是對加熱到一定溫度的固態(tài)金屬料坯在一定壓力下通過模具進(jìn)行成型加工使之成為所需形狀產(chǎn)品的過程，通常用于生產(chǎn)各種機械零件加工所需的初級粗鍛毛坯件產(chǎn)品方面，如常見的用熱模鍛工藝來生產(chǎn)鋼鐵齒輪粗鍛毛坯、曲軸粗鍛毛坯、傳動軸粗鍛毛坯等所用的模具均屬于模鍛模具。熱模鍛常用設(shè)備有錘類（如蒸汽£空氣模鍛錘）、螺旋壓力機類（如摩擦螺旋壓力機、液壓螺旋錘）、曲柄壓力機類（如曲柄壓力機、平鍛機、精壓機）、液壓機類（如模鍛水壓機、油壓機）等。模鍛模具在《稅則》商品中屬于鍛壓工具范圍，應(yīng)歸入稅則號列8207.3000。

壓鑄模具：是指將金屬溶液（熔融金屬）在壓力下澆注到其中進(jìn)行成型而得到所需形狀金屬制品的一種模具。用壓鑄成型工藝生產(chǎn)金屬制品其原理類似于用塑料注射機注塑工藝生產(chǎn)塑料制品的過程，金屬壓鑄模具結(jié)構(gòu)原理也類似于塑料注射模具結(jié)構(gòu)，包括澆注系統(tǒng)、型腔、排溢系統(tǒng)、抽芯機構(gòu)、導(dǎo)向機構(gòu)、推出復(fù)位機構(gòu)、支撐固定部件、加熱與冷卻系統(tǒng)部分組成等。壓鑄加工所采用的設(shè)備為壓鑄機，根據(jù)壓射室特點，壓鑄機通常分為冷室壓鑄機和熱室壓鑄機兩種類型。壓鑄工藝成型的制品通常還需要進(jìn)一步的精加工，壓鑄模具一般用于Í、鋁、鋅、鎂、錫等有色金屬及其合金鑄件的生產(chǎn)方面。金屬壓鑄模具屬于稅則稅目84.80項下金屬用型模的范圍，應(yīng)歸入稅則號列8480.4100。

粉末冶金壓制方法范文第5篇

【關(guān)鍵詞】 納米增強 制備方法 優(yōu)缺點

隨著科技進(jìn)步，各個領(lǐng)域?qū)τ谙嚓P(guān)材料的性能要求日益提高。納米增強技術(shù)是改善材料性能的重要方法之一，其在金屬材料領(lǐng)域尤其應(yīng)用廣泛。在電子、汽車、船舶、航天和冶金等行業(yè)對高性能復(fù)合材料需求迫切， 選用最佳制備方法制備出性能更優(yōu)良的納米材料是當(dāng)前復(fù)合材料發(fā)展的迫切要求。

1 納米增強技術(shù)概述

納米相增強金屬材料是由納米相分散在金屬單質(zhì)或合金基體中而形成的。由于納米彌散相具有較大的表面積和強的界面相互作用，納米相增強金屬復(fù)合材料在力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和磁學(xué)性能方面不同于一般復(fù)合材料，其強度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐磨性能等方面均有大幅度的提高[1]。

1.1 機械合金化法

機械合金化法（MA）是一種制備納米顆粒增強金屬復(fù)合材料的有效方法。通過長時間在高能球磨機中對不同的金屬粉末和納米彌散顆粒進(jìn)行球磨，粉末經(jīng)磨球不斷的碰撞、擠壓、焊合，最后使原料達(dá)到原子級的緊密結(jié)合的狀態(tài)，同時將顆粒增強相嵌入金屬顆粒中。由于在球磨過程中引入了大量晶格畸變、位錯、晶界等缺陷， 互擴(kuò)散加強，激活能降低，復(fù)合過程的熱力學(xué)和動力學(xué)不同于普通的固態(tài)過程，能制備出常規(guī)條件下難以制備的新型亞穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料。

1.2 內(nèi)氧化法

內(nèi)氧化法（Internal oxidation）是使合金霧化粉末在高溫氧化氣氛中發(fā)生內(nèi)氧化，使增強顆粒轉(zhuǎn)化為氧化物，之后在高溫氫氣氣氛中將氧化的金屬基體還原出來形成金屬基與增強顆粒的混合體，最后在一定的壓力下燒結(jié)成型。因?qū)⒉牧线M(jìn)行內(nèi)氧化處理，氧化物在增強顆粒處形核、長大，提高增強粒子的體積分?jǐn)?shù)及材料的整體強度，這樣可以提高材料的致密化程度，且可以改善相界面的結(jié)合程度，使復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能得到提高。

1.3 大塑性變形法

大塑性變形法（Severe plastic deformation）是一種獨特的納米粒子金屬及金屬合金材料制備工藝。較低的溫度環(huán)境中， 大的外部壓力作用下，金屬材料發(fā)生嚴(yán)重塑性變形， 使材料的晶粒尺寸細(xì)化到納米量級。大塑性變形法有兩種方法：等槽角壓法（ECA）和大扭轉(zhuǎn)塑性變形法（SPTS）。

1.4 粉末冶金法

粉末冶金法（PM）是最早制備金屬基復(fù)合材料的方法，技術(shù)相對比較成熟。其工藝為：按一定比例將金屬粉末和納米增強顆粒混和均勻、壓制成型后進(jìn)行燒結(jié)。

1.5 液態(tài)金屬原位生成法

原位反應(yīng)生成技術(shù)[2]（In-situ synthesis）是近年來作為一種突破性的金屬基復(fù)合材料合成技術(shù)而受到國內(nèi)外學(xué)者的普遍重視。其增強的基本原理是在金屬液體中加入或通入能生成第二相的形核素，在一定溫度下在金屬基體中發(fā)生原位反應(yīng)，形成原位復(fù)合材料。

除上述幾種常用的納米增強制備方法外，還有真空混合鑄造法、納米復(fù)合鍍法等[3]。

2 納米增強制備工藝優(yōu)缺點比較

對以上幾種納米增強制備技術(shù)在工藝及質(zhì)量性能方面的優(yōu)缺點進(jìn)行分析：

2.1 工藝復(fù)雜性及成本和產(chǎn)量方面

機械合金法：制備成本低、產(chǎn)量高、工藝簡單易行，但是能耗高；內(nèi)氧化法：制備工藝簡單、有利于規(guī)模生產(chǎn)，但是生產(chǎn)成本高；大塑性變形法：制備工藝簡單、成本低、不可規(guī)模生產(chǎn)；粉末冶金法：制備工藝復(fù)雜但成熟、生產(chǎn)成本高、效率低；原位生成法：工藝性差、制備成本高、不適于規(guī)?；a(chǎn)。

2.2 制備材料質(zhì)量和性能

機械合金法：各項性能良好，硬度提高明顯，能制備常規(guī)條件難以制備的亞穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料，但增強粒子不夠細(xì)化，粒徑分布寬，易混入雜質(zhì)；內(nèi)氧化法：提高增強粒子的體積分?jǐn)?shù)，改善相界面結(jié)合程度，綜合力學(xué)性能得到提高，但內(nèi)部氧化劑難以消除，易造成裂紋、空洞、夾雜等組織缺陷；大塑性變形法：組織晶粒顯著細(xì)化，無殘留孔洞和夾雜，粒度可控性好，但粒度不均勻，增強粒子產(chǎn)生范圍小；粉末冶金法：材料性能好，增強相含量可調(diào)，增強相分布均勻，組織細(xì)密，但材料界面易受污染；原位生成法：材料熱力學(xué)穩(wěn)定，力學(xué)性能優(yōu)良，且界面無雜質(zhì)污染，但增強顆粒限于特定基體中，增強相顆粒大小、形狀受形核、長大過程影響。

上述分析可以得出，粉末冶金法技術(shù)最為成熟，機械合金法工藝最為簡單易行，內(nèi)氧化法有利于大規(guī)模生產(chǎn)，金屬液態(tài)原位生成法最具有發(fā)展前景。王自東[4]等人應(yīng)用金屬液態(tài)原位生成納米增強技術(shù)，使得金屬材料強度大幅度提高的同時，塑性也能大幅度提高，解決了增強同時增韌或增強同時塑性不下降這一世界難題。以錫青銅為例：強度從270Mpa提高至535Mpa，延伸率從12%提高至38%，沖擊韌性從14提高至39。這項技術(shù)成果獨立于國外，優(yōu)于國外，為我國原創(chuàng)。

3 結(jié)語

納米增強金屬材料在工程方面具有廣泛應(yīng)用領(lǐng)域和前景，例如：我國目前建筑用鋼約4億噸，如采用該技術(shù)，至少可節(jié)約10%的用量，在節(jié)約資源，節(jié)能減排，提高效率等方面意義重大！其它主要應(yīng)用領(lǐng)域有：鐵路應(yīng)用的高鐵輸電電纜、高鐵車軸、軌道、車輛走行部分、車鉤等需要滿足強度要求又需滿足如導(dǎo)電性、韌性、耐疲勞性、減輕結(jié)構(gòu)重量等特殊要求的領(lǐng)域。船舶中大量的銅合金泵、閥和管材，材料大幅增強、增韌后可減少用材10%-20%。軋制低于8μm的銅箔用于柔性印刷電路板的覆銅，減少用銅、減輕重量、降低成本等。武器裝備中裝甲用鋼、艦船殼體鋼、飛機起落架用鋼，以及航空、航天等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。

我們要繼續(xù)開發(fā)新型的具有高性能價格比、工藝簡單、適于大規(guī)模生產(chǎn)且符合我國工業(yè)現(xiàn)狀的納米增強制備技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]郝保紅，喻強，等.顆粒增強金屬基復(fù)合材料的研究（一）.北京石油化工學(xué)院學(xué)報，2003.

[2]王慶平，姚明，陳剛.反應(yīng)生成金屬基復(fù)合材料制備方法的研究進(jìn)展[J].江蘇大學(xué)學(xué)報，2003.