前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇粉末冶金的特點(diǎn)范文，相信會(huì)為您的寫作帶來幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

粉末冶金的特點(diǎn)范文第1篇

關(guān)鍵詞：粉末冶金；汽車零件；金屬粉末；高性能

粉末冶金材料是指用若干種金屬粉末或是金屬粉末與非金屬粉末作原料， 通過按比例配料、壓制成形、燒結(jié)等工藝過程而制成的材料。這種生產(chǎn)工藝過程也就是粉末冶金法， 它屬于一種不同于熔煉和鑄造的方法。由于其生產(chǎn)工藝過程與陶瓷制品工藝極為相似， 所以粉末冶金法又被稱為金屬陶瓷法。粉末冶金法不僅是制造某些具有特殊性能材料的方法， 同時(shí)也是一種無切屑或少切屑的加工方法。它具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、節(jié)省機(jī)床和生產(chǎn)占地面積等特點(diǎn)。但其也存在一定的缺陷，如金屬粉末和模具費(fèi)用高， 制品大小和形狀受到一定限制， 制品的韌性也較差。粉末冶金法常被用于制作硬質(zhì)合金材料、結(jié)構(gòu)材料、減磨材料、難熔金屬材料、摩擦材料、過濾材料、無偏析高速工具鋼、金屬陶瓷、耐熱材料、磁性材料等。

一、粉末冶金技術(shù)的含義及其特點(diǎn)

粉末冶金技術(shù)附屬于材料制備和成形的加工技術(shù)，而作為粉末冶金的雛形就是塊煉鐵技術(shù)，塊煉鐵技術(shù)也是人類最初制取鐵器的唯一手段，其對(duì)人類社會(huì)進(jìn)步作出了巨大貢獻(xiàn)。

1、 粉末冶金技術(shù)的含義

粉末冶金的方法其實(shí)誕生已久。人類早期通過機(jī)械粉碎法來制取金、銀、銅和青銅的粉末，用來當(dāng)作陶器等的裝飾涂料。早在200年前，一些歐洲國(guó)家，如俄、英等國(guó)就曾大規(guī)模的制取海綿鉑粒，并經(jīng)過熱壓、鍛和模壓、燒結(jié)等加工工藝來制造錢幣和一些貴重器物。1890 年，美國(guó)的庫利吉發(fā)明用粉末冶金方法制造燈泡用鎢絲，從而奠定了現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)的基礎(chǔ)。直到1910年左右，人們已經(jīng)開始用粉末冶金法來大量制造了鎢鉬合金制品、青銅含油軸承、硬質(zhì)合金、集電刷、多孔過濾器等，并逐步形成了一整套粉末冶金相關(guān)技術(shù)。上世紀(jì)30年代，旋渦研磨鐵粉和碳還原鐵粉技術(shù)問世后，從而為粉末冶金法制造鐵基機(jī)械零件較快的發(fā)展機(jī)遇。從第二次世界大戰(zhàn)后，粉末冶金技術(shù)得到了較快的發(fā)展，新型的生產(chǎn)工藝和技術(shù)裝備、新的材料和制品不斷出現(xiàn)，開拓出一些能制造特殊材料的領(lǐng)域，成為現(xiàn)代工業(yè)中的重要組成部分。

2、 粉末冶金技術(shù)的主要作用

由于粉末冶金技術(shù)的具有特殊優(yōu)點(diǎn)，使其已成為解決新材料問題的有效途徑，而且在新材料的發(fā)展中歷程中發(fā)揮著舉足輕重的作用。

粉末冶金技術(shù)由于其可以在最大限度地來減少合金成分發(fā)生偏聚，消除粗大且不均勻的鑄造組織。在制備高性能稀土永磁材料、稀土發(fā)光材料、稀土儲(chǔ)氫材料、高溫超導(dǎo)材料、稀土催化劑、新型金屬材料上具有獨(dú)特的作用。同時(shí)還可以制備非晶、納米晶、準(zhǔn)晶、微晶以及超飽和固溶體等一系列高性能非平衡材料，這些材料由于具有優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)和力學(xué)性能。因此可以較容易地實(shí)現(xiàn)多種功能類型的復(fù)合，充分發(fā)揮各組元材料各自的特性，是一種低成本生產(chǎn)高性能金屬基和陶瓷復(fù)合材料的工藝技術(shù)?？梢陨a(chǎn)普通熔煉法無法生產(chǎn)的具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分離膜材料、高性能結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷材料等?？梢詫?shí)現(xiàn)凈近形成形和自動(dòng)化批量生產(chǎn)，從而，可以有效地降低生產(chǎn)的資源和能源消耗?？梢猿浞掷玫V石、尾礦、煉鋼污泥、軋鋼鐵鱗、回收廢舊金屬作原料，是一種可有效進(jìn)行材料再生和綜合利用的新技術(shù)。

二、粉末冶金技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著汽車和飛機(jī)零件以及切削和成形工具發(fā)展的需要，粉末冶金制造零部件的強(qiáng)度和質(zhì)量都得到了較好的改善和提高。汽車制造業(yè)作為粉末冶金零件的最大用戶，1996 年汽車行業(yè)占有美國(guó)粉末治金零件的市場(chǎng)份額的69%，成為美國(guó)粉末冶金零件的最大市場(chǎng)。發(fā)展粉末冶金需要制取新技術(shù)、新工藝及其過程理論。

1 、向全致密化發(fā)展

粉末冶金的重點(diǎn)是超細(xì)粉末和納米粉末的相關(guān)制備技術(shù)，機(jī)械合金化技術(shù)，快速冷凝制備非晶、微晶和準(zhǔn)晶粉末制備技術(shù)，粉末粒度、結(jié)構(gòu)、形貌、成分控制技術(shù)，自蔓延高溫合成技術(shù)。粉末冶金技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)是向超細(xì)、超純、粉末特性可控方向發(fā)展，從而建立以“凈近形成形”技術(shù)為中心的各種新型固結(jié)技術(shù)及其過程模過程理論，如粉末注射成形、擠壓成形、噴射成形、溫壓成形、粉末鍛造等。建立以“全致密化”為主要目標(biāo)的新型固結(jié)技術(shù)及其過程模擬技術(shù)。

2 、向高性能化、集成化和低成本等方向發(fā)展

粉末冶金制造零部件相關(guān)的新的成形技術(shù)層出不窮，如：粉末注射成形、溫壓成形、流動(dòng)溫壓成形、噴射成形、高速壓制成形等新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。目前， 粉末冶金技術(shù)正向著高致密化、高性能化、集成化和低成本等方向發(fā)展。有代表性的鐵基合金，將向大體積的精密制品，高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)零部件發(fā)展；制造具有均勻顯微組織結(jié)構(gòu)的、加工困難而完全致密的高性能合金；用增強(qiáng)致密化過程來制造一般含有混合相組成的特殊合金；制造非均勻材料、非晶態(tài)、微晶或者亞穩(wěn)合金；加工獨(dú)特的和非一般形態(tài)或成分的復(fù)合零部件。

3 、粉末冶金產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

由于相鄰學(xué)科和相關(guān)技術(shù)的相互滲透和結(jié)合.更賦予了粉末冶金新的發(fā)展活力。粉末冶金新工藝層出不窮。粉末冶金產(chǎn)業(yè)化是指這些技術(shù)已比較成熟。甚至在一些國(guó)家已有生產(chǎn)規(guī)模，但主流還處于研究成果向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化的過程之中。其工藝、設(shè)備、市場(chǎng)等已為產(chǎn)業(yè)化準(zhǔn)備了條件，可以產(chǎn)業(yè)化，取得社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。主要是指該技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、集群化、模塊化發(fā)展。其主要應(yīng)用領(lǐng)域有汽車用粉末冶金零部件，汽車制造業(yè)仍是粉末冶金（PM）發(fā)展的牽引力；粉末注射成（PowderInjection Molding（PIM））溫壓成形技術(shù)（Warm Compaction）在眾多為提高PM 件密度的生產(chǎn)方法中。溫壓成形技術(shù)被認(rèn)為是最為經(jīng)濟(jì)的一種新工藝。本文將重點(diǎn)介紹以下產(chǎn)業(yè)化技術(shù)：

① 溫壓技術(shù)

溫壓技術(shù)在上世紀(jì)90 年代被譽(yù)為粉末冶金技術(shù)上重大突破，并于1990年取得了第一項(xiàng)采用一次壓制燒結(jié)工藝制備高密度鐵基（P / M）零件的美國(guó)專利。該技術(shù)可以使燒結(jié)鋼中的孔隙度降低到6 %左右，而傳統(tǒng)技術(shù)的孔隙度為10%以上，產(chǎn)品的密度能達(dá)到7.3g/cm3或以上，因此較大程度的拓寬了高密度、高強(qiáng)度燒結(jié)鋼零件在工業(yè)上廣泛應(yīng)用的可能性。

② 模壁

模壁和溫壓是兩個(gè)平行的提高鐵基結(jié)構(gòu)零件密度的方法。近年來，發(fā)展最迅速的是干模壁技術(shù)，即采用靜電的方法，從而將干劑粉末吸附到模壁上進(jìn)行，從而很好的避免了濕模壁在制備過程中壓坯表面易于粘粉的缺點(diǎn)。

③注射成形

金屬注射成形（MIM）是一種將塑料注射成形與粉末冶金技術(shù)結(jié)合而成的近凈成形技術(shù)，此技術(shù)也是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的21 世紀(jì)粉末冶金的主流技術(shù)，被稱為“第五代加工技術(shù)”。而且該技術(shù)也最適于用來大批量生產(chǎn)一些三維復(fù)雜形狀的零件，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)作業(yè)，從而大大提高生產(chǎn)效率。目前，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，MIM技術(shù)已經(jīng)成為一項(xiàng)最具競(jìng)爭(zhēng)力的金屬成形技術(shù)，而且開始大量用于不銹鋼粉末冶金生產(chǎn)。

三、粉末冶金機(jī)械零件的制造現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

我國(guó)粉末冶金技術(shù)起步較晚，自1958年誕生以來，一直是處在蹣跚學(xué)步的狀態(tài)中，而且一直不被人們重視，被當(dāng)做是一個(gè)沒有前景的小行業(yè)來對(duì)待。然而從世界粉末冶金行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r來看，粉末冶金行業(yè)卻是一個(gè)最具市場(chǎng)活力，發(fā)展速度極快，同時(shí)應(yīng)用范圍也是最廣的冶金技術(shù)，尤其是日本在粉末冶金技術(shù)方面發(fā)展飛快，每年生產(chǎn)燒結(jié)含油軸承十幾億只。直到上世紀(jì)80年年代初，在我國(guó)體制改革的大潮中，粉末冶金零件行業(yè)正式劃歸當(dāng)時(shí)的“基礎(chǔ)件工業(yè)局”進(jìn)行管理，并結(jié)束了粉末冶金零件行業(yè)自身自滅的狀態(tài)，從而得到相應(yīng)的發(fā)展機(jī)遇。我國(guó)自上世紀(jì)90年代至今約20多年間，粉末冶金零件得到迅猛發(fā)展，同時(shí)也經(jīng)受住了金融危機(jī)的不利影響。

表1是我國(guó)自2007-2011年間粉末冶金分會(huì)53家會(huì)員企業(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，雖然我國(guó)粉末冶金行業(yè)目前顯示出盎然生機(jī)，但也面臨著各方面的挑戰(zhàn)。現(xiàn)筆者將自己的針對(duì)其中的一些問題以及看法和相應(yīng)的意見提供給大家參考：

四、粉末冶金機(jī)械零件制造技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

近年來，由于人們生活觀念的改變，同時(shí)人們的環(huán)保意識(shí)也不斷提高，因而輕量化的汽車也越來越受人們的親睞，從而汽車工業(yè)也開始大量使用輕質(zhì)合金材料，如鋁合金、鎂合金來生產(chǎn)汽車零部件。也正是由于粉末冶金能夠很好的避免成分偏析，又可以滿足具有各種特定性能的零部件一次性成型的要求。

目前粉末冶金汽車零件主要有兩個(gè)市場(chǎng)，一個(gè)為汽車生產(chǎn)商市場(chǎng)，另一個(gè)為汽車維修服務(wù)點(diǎn)，即維修配件市場(chǎng)。而汽車生產(chǎn)商市場(chǎng)則是粉末冶金零件的主要市場(chǎng)，通常情況下，汽車生產(chǎn)商會(huì)與粉末冶金零件制造企業(yè)進(jìn)行定向合作，從而導(dǎo)致其他零件制造企業(yè)難以插足獲利。而維修配件市場(chǎng)相對(duì)來說則要開放的多，而且需求量也較大，但大多都是存在某些質(zhì)量問題的貨物。從表2可知，我國(guó)在汽車制造行業(yè)中對(duì)粉末冶金技術(shù)制造的零件的使用量只有日本的2/3左右，但我國(guó)的粉末冶金制造的零件的總量卻要比日本的多，可見粉末冶金汽車零件的市場(chǎng)潛力是巨大的。

我國(guó)目前汽車行業(yè)正處于蓬勃發(fā)展期，因此也給我國(guó)粉末冶金零件制造企業(yè)帶來了難得市場(chǎng)機(jī)遇。同時(shí)根據(jù)美國(guó)一家信息分析中心預(yù)測(cè)，2020年我國(guó)汽車銷量將達(dá)到2000萬輛，屆時(shí)中國(guó)將超過美國(guó)成為全球汽車銷量第一的國(guó)家。而我國(guó)粉末冶金汽車零件的主要制造企業(yè)有三十多家，且其主要生產(chǎn)的零部件為汽車所使用的一些軸承或者是小配件，總體呈現(xiàn)出還是處于相對(duì)來說較為低端的位置，而關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)或調(diào)速箱等關(guān)鍵部位的零部件則基本上是整體通過國(guó)外進(jìn)口，同時(shí)隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化趨勢(shì)的不斷加速，我國(guó)粉末冶金企業(yè)畢竟面對(duì)國(guó)際化市場(chǎng)，這對(duì)我們來說既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。因此就需要我國(guó)粉末冶金企業(yè)把握機(jī)遇，迎難而上，主動(dòng)積極的溶于國(guó)際化市場(chǎng)當(dāng)中。

參考文獻(xiàn)

[1]韓鳳麟.粉末冶金零件與汽車工業(yè)[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2007（11）：31-38.

[2]楊伏良，甘衛(wèi)平，陳招科.粉末粒度對(duì)高硅鋁合金材料組織及性能的影響[J].材料科學(xué)與工藝，2006，14（3）：268-271.

[3]印紅羽，張華誠.粉末冶金模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[4]李祖德，李松林，趙慕岳.20世紀(jì)中、后期的粉末冶金新技術(shù)和新材料（1）――新工藝開發(fā)的回顧[J].粉末冶金材料科學(xué)與工程，2006，11（5）：315-322.

[5]劉文海.鋁合金新材料的發(fā)展動(dòng)向[J].機(jī)械工業(yè)雜志，2007，291：160-162.

[6]黃培云.粉末冶金原理[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1997.

粉末冶金的特點(diǎn)范文第2篇

[關(guān)鍵詞]Al；Zn；Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料；組織和性能；影響

中圖分類號(hào)：TB333 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）07-0337-01

20世界40年代，我國(guó)對(duì)鐵基粉末冶金摩擦材料就開始了研究，在50年代，將其應(yīng)用在了航天領(lǐng)域。鐵基材料不僅耐高溫，而且承載能力強(qiáng)，價(jià)格低廉。但是，鐵基粉末冶金摩擦材料與鋼鐵等金屬材料混合使用時(shí)，容易發(fā)生粘結(jié)【1】。為降低鐵的塑性，使其強(qiáng)度得到進(jìn)一步增強(qiáng)，因此添加了其他元素來達(dá)到這一目的。在上世紀(jì)60年代，我國(guó)開始研制鐵基粉末冶金制動(dòng)材料，并且取得了一定成就。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，摩擦材料的應(yīng)用更加廣泛，對(duì)制動(dòng)性能的要求更加嚴(yán)格。鑒于此，本文結(jié)合新工藝、新技術(shù)對(duì)Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料展開進(jìn)一步的研究和探討。

一.粉末冶金摩擦材料新技術(shù)

實(shí)踐表明，當(dāng)前廣泛使用的鐘罩爐加壓燒結(jié)法存在能耗大、原材料利用率低、成本較大等缺點(diǎn)。因此，新工藝、新技術(shù)的研究是為了在保證產(chǎn)品性能的前提下，保證生產(chǎn)成本最低，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（一）無壓燒結(jié)工藝

研究資料表明，傳統(tǒng)的燒結(jié)工藝最突出的問題就是資源浪費(fèi)【2】。因此，相對(duì)于傳統(tǒng)的燒結(jié)工藝，無壓燒結(jié)工藝不需要施加壓力就能夠?qū)崿F(xiàn)材料的燒結(jié)，因此，這一項(xiàng)新型的工藝得到了廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)實(shí)中，無壓燒結(jié)工藝主要有軋制法、電鍍法以及離子噴涂法等。該項(xiàng)工藝制備的材料具有摩擦系數(shù)小、孔隙率較高等特點(diǎn)。

（二）粉末軋制工藝

此種工藝指的是壓實(shí)被引入旋轉(zhuǎn)軋輥之間的粉末，使之形成粘聚狀態(tài)的半成品，然后對(duì)其進(jìn)行活化燒結(jié)的一種工藝。通過實(shí)踐表明，粉末軋制工藝所制備的材料，具有較高的使用性能。

（三）表面處理技術(shù)

表面處理技術(shù)主要包含兩個(gè)方面，一是通過對(duì)材料表面進(jìn)行滲氮、滲硼及硼鉻共滲來達(dá)到摩擦材料燒結(jié)的目的；另一方面，通過處理材料表面，使其形成氧化膜。而提高產(chǎn)品的質(zhì)量和改善多層燒結(jié)，是通過骨架與粉末層的粘結(jié)來實(shí)現(xiàn)的【3】。

二.Al、Zn對(duì)Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料組織和性能的影響

（一）.試驗(yàn)方案

為了進(jìn)一步了解Al、Zn對(duì)Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料組織和性能的影響，本文進(jìn)行了試驗(yàn)分析。本實(shí)驗(yàn)用純度大于99%的Al和Zn及純度大于99.5%的Fe-18Cu各200目。并結(jié)合試驗(yàn)需要，準(zhǔn)備了最先進(jìn)的試驗(yàn)機(jī)、混料機(jī)、顯微鏡等設(shè)備。本實(shí)驗(yàn)中，試樣制備的工藝為：原料配料、混合壓制加壓燒結(jié)。為了保障試驗(yàn)的可靠性，對(duì)各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行了嚴(yán)格的設(shè)置，對(duì)各項(xiàng)材料性能也進(jìn)行了專業(yè)的測(cè)試。

（二）. Al對(duì)Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料組織和性能的影響

眾所周知，Cu不僅導(dǎo)熱性能好，而且抗氧化能力強(qiáng)，因此和鐵質(zhì)對(duì)偶件的相溶性比較小，因此銅基摩擦材料耐磨且結(jié)合平穩(wěn)。但是，在高負(fù)荷條件下，銅基粉末冶金摩擦材料摩擦系數(shù)不穩(wěn)定。因此，結(jié)合鐵基與銅基材料的優(yōu)點(diǎn)，研制新型的摩擦材料有非常重要的意義。

通過試驗(yàn)表明：

（1）Al 元素添加量對(duì)Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料組織和性能有一定的影響。當(dāng)添加量低于3%時(shí)，材料組織有 AlCu4新相生成，其基體組織也被細(xì)化，而且晶粒分布非常均勻。當(dāng)添加量不斷增加時(shí)，材料的力學(xué)性能也不斷提高。試驗(yàn)表明，當(dāng)Al 元素添加量為 2%時(shí)，基體力學(xué)性能最好，硬度達(dá)到95.5HB，抗壓強(qiáng)度達(dá)到368Mpa。

（2）試驗(yàn)表明，當(dāng)Al含量增加時(shí)，材料摩擦系數(shù)先呈上升趨勢(shì)，而后又緩慢下降；當(dāng)Al含量等于2%時(shí)，材料表面形成致密的薄氧化膜；當(dāng)Al含量等于3%時(shí)，材料表面生成較厚氧化膜，而且容易剝落；此外，試驗(yàn)表明材料的磨損主要為犁削磨損。

（3）Zn對(duì)Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料組織和性能的影響

Zn具有強(qiáng)化基體的功能，通過試驗(yàn)表明，Zn對(duì)Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料組織和性能的影響如下：

（1）當(dāng)添加0%-2%的Zn元素時(shí)，材料在顯微鏡下顯示有FeZn3新相生成，添加Zn的材料組織孔隙率下降，晶粒細(xì)化；當(dāng)Zn含量增加時(shí)，材料的抗壓強(qiáng)度先呈上升趨勢(shì)，后逐漸下降；當(dāng)Zn含量為1%時(shí)，該材料硬度和抗壓強(qiáng)度最佳，分別達(dá)到103HB和383MPa。

（2）當(dāng)加大Zn元素的添加量時(shí)，材料的摩擦系數(shù)先下降后上升。在轉(zhuǎn)速500r/min、Zn含量為1%時(shí)，摩擦系數(shù)為0.268；當(dāng)轉(zhuǎn)速1500r/min、Zn含量為1.5%時(shí)，摩擦系數(shù)為0.260；在轉(zhuǎn)速為中速時(shí)，加入Zn元素的材料的磨損形式為氧化磨損；當(dāng)轉(zhuǎn)速為高速時(shí)，材料磨損形式主要是疲勞磨損以及磨粒磨損。

三. 結(jié)束語

鐵基粉末冶金摩擦材料和鐵質(zhì)對(duì)偶件有較大的相溶性，所以容易在摩擦?xí)r拉傷對(duì)偶表面，甚至產(chǎn)生較深的溝槽，導(dǎo)致制動(dòng)性能降低或不穩(wěn)定。而銅基摩擦材料，不僅抗氧化性能較好，而且耐磨性好，但是銅基摩擦材料的制備成本較高。因此，要滿足使用性能以及考慮經(jīng)濟(jì)成本，研發(fā)價(jià)格經(jīng)濟(jì)、性能又好的摩擦材料是當(dāng)前市場(chǎng)備受關(guān)注的問題。本文主要結(jié)合新工藝和新技術(shù)，對(duì)鐵銅基粉末冶金摩擦材料進(jìn)行試驗(yàn)和研究，并且從物理性能以及力學(xué)性能等多方面來闡述研究結(jié)果，從而揭示Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料的組織結(jié)構(gòu)和性能，為Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料的進(jìn)一步應(yīng)用與開發(fā)提供科學(xué)的資料【4】。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊明.Al、Zn對(duì)Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料組織和性能的影響[D].南京航空航天大學(xué)，2011.09（14）：117-118.

[2] 黃建龍，王建吉，黨興武，陳生圣，謝軍太.鋁含量對(duì)銅基粉末冶金材料性能的影響[J].與密封，2013，01（31）：156-160.

粉末冶金的特點(diǎn)范文第3篇

【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，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??；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)于激光焊接零件來講，大量的孔隙會(huì)使焊接強(qiáng)度降低甚至焊接過程無法進(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（

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。一般說來，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無損檢測(cè)無損檢測(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。

粉末冶金的特點(diǎn)范文第4篇

關(guān)鍵詞：汽車；制動(dòng)；穩(wěn)定性；熱衰退

中圖分類號(hào)：F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1概述

制動(dòng)性能是車輛最為重要的主動(dòng)安全性能，其穩(wěn)定性與行車安全密切相關(guān)。摩擦材料對(duì)溫度的敏感性是制動(dòng)穩(wěn)定性的主要影響因素之一。在制動(dòng)過程中，整車的運(yùn)動(dòng)動(dòng)能通過摩擦材料與制動(dòng)器間的摩擦轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，其中，約90%轉(zhuǎn)化為熱能，表現(xiàn)為制動(dòng)器溫度的升高。隨著溫度的上升，摩擦材料的表面膜、機(jī)體表層發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化，從而導(dǎo)致摩擦系數(shù)發(fā)生明顯變化。

摩擦材料的摩擦系數(shù)在較低的溫度區(qū)間隨著溫度的升高而增加；但在溫度持續(xù)升高時(shí)，摩擦材料發(fā)生熱衰退，摩擦系數(shù)隨著溫度的升高而降低；而當(dāng)溫度降低到低溫區(qū)間后，摩擦系數(shù)又會(huì)逐漸恢復(fù)。摩擦材料的這一特性使制動(dòng)器的制動(dòng)性能不同溫度下發(fā)生明顯變化。

不同的摩擦材料對(duì)溫度的敏感特性不同。目前，汽車制動(dòng)器所使用的摩擦材料主要有無石棉有機(jī)摩擦材料、粉末冶金摩擦材料、金屬陶瓷摩擦材料、新型混雜纖維摩擦材料、新型陶瓷摩擦材料等。其中，粉末冶金摩擦材料和金屬陶瓷摩擦材料應(yīng)用較為廣泛。

粉末冶金摩擦材料是以金屬及其合金為基體，添加摩擦組元和組元，用粉末冶金技術(shù)燒結(jié)形成的復(fù)合材料，具有較好的高溫強(qiáng)度、耐熱性、熱穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性；金屬陶瓷摩擦材料是由金屬基體、組元和陶瓷組分組成的復(fù)合材料，也是采用粉末冶金工藝制備而成，其具有較高的熱容量、良好的熱導(dǎo)性、耐高溫、耐磨、摩擦系數(shù)高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，在高溫下仍能保持優(yōu)良的性能。

本文選取了4種不同類型的汽車制動(dòng)器，并通過制動(dòng)器臺(tái)架試驗(yàn)，對(duì)制動(dòng)器制動(dòng)性能隨溫度的變化規(guī)律開展研究。

2試驗(yàn)設(shè)備及方法

2.1試驗(yàn)設(shè)備

制動(dòng)器慣性試驗(yàn)臺(tái)能夠利用制動(dòng)器臺(tái)架試驗(yàn)再現(xiàn)實(shí)車制動(dòng)過程，并模擬實(shí)車制動(dòng)的冷卻條件，廣泛應(yīng)用于制動(dòng)器總成性能測(cè)試。試驗(yàn)臺(tái)由計(jì)算機(jī)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、主軸及主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、慣量系統(tǒng)等構(gòu)成。計(jì)算機(jī)控制試驗(yàn)臺(tái)的啟停并記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)；液壓系統(tǒng)為受試件提供制動(dòng)壓力；控制系統(tǒng)接收計(jì)算機(jī)控制指令并實(shí)施主軸驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)控制；主軸由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用于獲得制動(dòng)初速度；慣量系統(tǒng)由不同慣量的等比飛輪構(gòu)成，可以模擬不同類型車輛的行駛慣量。

2.2安裝方法

按照文獻(xiàn)4規(guī)定，為被測(cè)樣品的制動(dòng)蹄片、制動(dòng)襯片安裝測(cè)溫?zé)犭娕迹⒈粶y(cè)樣品安裝在制動(dòng)器慣性試驗(yàn)臺(tái)上。

2.3試驗(yàn)方法

以65km/h的速度，3.5m/S2的減速度進(jìn)行200次磨合制動(dòng)（初始制動(dòng)溫度不超過120℃），然后進(jìn)行第一次衰退試驗(yàn)：

初次制動(dòng)初溫：78～80℃；

制動(dòng)初速度：最高設(shè)計(jì)車速不超過140km/h時(shí)，為80km/h；最高設(shè)計(jì)車速超過140km/h時(shí)，為100km/h；

制動(dòng)壓力：第1次制動(dòng)減速度為4.41 m/S2，后續(xù)制動(dòng)與第一次制動(dòng)的壓力相同；

制動(dòng)次數(shù)：10次；

制動(dòng)周期：45s；

冷卻條件：關(guān)閉送風(fēng)系統(tǒng)

完成上述試驗(yàn)后，以65km/h的速度，3.5 m/S2的減速度進(jìn)行20次磨合，然后按照第一次衰退試驗(yàn)的試驗(yàn)條件重復(fù)試驗(yàn)，記為第二次衰退試驗(yàn)。

3試驗(yàn)結(jié)果分析

記錄試驗(yàn)過程中初始制動(dòng)溫度、終止制動(dòng)溫度、平均制動(dòng)力矩、制動(dòng)壓力、制動(dòng)減速度等試驗(yàn)參數(shù)，并計(jì)算單位管路壓力下的平均制動(dòng)力矩（下文記為單位平均制動(dòng)力矩）。衰退試驗(yàn)中，制動(dòng)力矩下降和升高的程度，用衰退率來表示

3.1樣品1，鼓式制動(dòng)器，采用粉末冶金摩擦材料

兩次衰退試驗(yàn)中，隨著溫度的升高，制動(dòng)減速度與單位平均制動(dòng)力矩均呈下降趨勢(shì)。低于100℃時(shí)，制動(dòng)器具有最佳制動(dòng)性能，而10次連續(xù)制動(dòng)后，溫度上升至近250℃，制動(dòng)效能的衰退率也高達(dá)近40% 。

3.2樣品2，鼓式制動(dòng)器，采用金屬陶瓷摩擦材料：

第一次衰退試驗(yàn)中，隨著溫度的升高，制動(dòng)減速度與單位平均制動(dòng)力矩均呈上升趨勢(shì)，在近300℃的高溫下，制動(dòng)器獲得最佳制動(dòng)性能；而在第二次衰退試驗(yàn)中，最佳制動(dòng)效能對(duì)應(yīng)的溫度區(qū)間為170℃～230℃，溫度繼續(xù)升高時(shí)，制動(dòng)減速度和單位平均制動(dòng)力矩雖然有所降低，但其穩(wěn)定性較好?？梢?，采用了金屬陶瓷摩擦材料的制動(dòng)器在較高的溫度下仍能獲得較高制動(dòng)效能。

3.3 樣品3，盤式制動(dòng)器，采用金屬陶瓷摩擦材料

兩次衰退試驗(yàn)中，隨著溫度的升高，制動(dòng)減速度和單位平均制動(dòng)力矩有所降低，但在200℃～400℃的溫度下，制動(dòng)器能夠獲得較為穩(wěn)定的制動(dòng)效能。

3.4 樣品4，盤式制動(dòng)器，采用粉末冶金摩擦材料200℃時(shí)，制動(dòng)器能夠獲得最佳制動(dòng)性能，但在第二次衰退試驗(yàn)中，由于持續(xù)制動(dòng)，溫度急劇升高至近500℃，制動(dòng)效能也有較為明顯的衰退，可見其制動(dòng)效能的穩(wěn)定性較差。

（上邊1、2、3、4 4個(gè)樣品的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或者曲線對(duì)比圖呢？做出來的制動(dòng)效能的數(shù)據(jù)呢，這四組數(shù)據(jù)時(shí)最關(guān)鍵的?。?/p>

4總結(jié)

綜合本文上述分析，可得以下結(jié)論：

制動(dòng)器制動(dòng)性能的熱穩(wěn)定性與摩擦材料密切相關(guān)；采用金屬陶瓷摩擦材料的制動(dòng)器較采用粉末冶金摩擦材料制動(dòng)器具有更好的熱穩(wěn)定性；

在200℃～400℃的高溫區(qū)間，采用陶瓷摩擦材料的制動(dòng)器仍具有較高的制動(dòng)效能或是穩(wěn)定的制動(dòng)性能，而采用粉末冶金摩擦材料的制動(dòng)器則會(huì)出現(xiàn)明顯的熱衰退現(xiàn)象；我國(guó)汽車行業(yè)推薦標(biāo)準(zhǔn)QC/T 564-2008規(guī)定進(jìn)行制動(dòng)器制動(dòng)效能測(cè)試時(shí)，參考試驗(yàn)的制動(dòng)初溫均為（80±2）℃，但新型制動(dòng)材料往往在較高的溫度區(qū)間上具有更為穩(wěn)定的性能，因此，對(duì)應(yīng)用了新型摩擦材料的制動(dòng)器，上述制動(dòng)初始溫度的規(guī)定有待商榷。

隨著新型摩擦材料研究的出現(xiàn)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的部分條款已不再廣泛使用，只有不斷細(xì)化、更新標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容，開展標(biāo)準(zhǔn)研討才能充分發(fā)揮其指導(dǎo)作用，推動(dòng)制動(dòng)技術(shù)向前發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]馬衛(wèi)平，野南海. 汽車用摩擦材料國(guó)外研究進(jìn)展[J]. 企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2007，（05）：31

[2]馬東輝，張永振，陳躍，官寶. 制動(dòng)摩擦材料高速摩擦學(xué)性能的主要影響因素[J]. 與密封，2003，（06）：44-47.

粉末冶金的特點(diǎn)范文第5篇

1高速壓制成形技術(shù)最新研究進(jìn)展

1．1成形裝備

成形設(shè)備是實(shí)現(xiàn)粉末冶金高速壓制成形的硬件基礎(chǔ)，是發(fā)揮高速壓制成形技術(shù)優(yōu)勢(shì)的前提條件，因此成形設(shè)備的研究進(jìn)展也是高速壓制技術(shù)研究人員關(guān)注的重點(diǎn)。為使沖擊錘頭獲得高速度和高能量脈沖，目前可以采用的技術(shù)包括壓縮空氣、燃燒汽油－空氣混合氣、爆炸、電容器放電、疊并磁場(chǎng)、磁力驅(qū)動(dòng)和機(jī)械彈簧等［2］。目前，基于液壓驅(qū)動(dòng)、重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)、機(jī)械彈簧蓄能驅(qū)動(dòng)的高速壓制成形設(shè)備進(jìn)展較快。Hydropulsor公司以專利技術(shù)液壓動(dòng)力單位控制油路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)錘頭的高速下降和提升，可實(shí)現(xiàn)高速的沖擊壓制和在極短時(shí)間間隔內(nèi)多次高速壓制，該公司已經(jīng)成功開發(fā)出第四代HVC壓機(jī)，可供應(yīng)2　000t、900t、350t、100t等不同規(guī)格的機(jī)型，并銷往多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，對(duì)高速壓制成形技術(shù)的研究起到積極的推動(dòng)作用。但該類HVC成形設(shè)備成本較高、售價(jià)高昂，且壓制速度通常在10m／s以下，無加熱等輔助裝置，在一定程度上限制了它的普及。重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的HVC成形裝置具有成本低廉，壓制速度調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)勢(shì)引起了研究人員的高度重視，華南理工大學(xué)肖志瑜教授等人［3］自行設(shè)計(jì)制造了一種重錘式溫粉末高速壓制成形試驗(yàn)裝置。該裝置采用獨(dú)特的沖擊結(jié)構(gòu)，直接利用重力勢(shì)能獲得壓制能量，通過調(diào)節(jié)重錘下落高度獲得不同的沖擊速度，最大理論速度可達(dá)18．78m／s，與Ku－mar［4］等人采用的重錘式試驗(yàn)裝置沖擊速度只能達(dá)到10m／s相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。該裝置通過加熱圈直接對(duì)模具進(jìn)行加熱，替代了熱油加熱，簡(jiǎn)化了加熱元件的安裝，加熱溫度可以精確控制，通過測(cè)溫儀可以讀出模具溫度。同時(shí)，拿掉加熱圈，就可以進(jìn)行傳統(tǒng)的高速壓制，從而進(jìn)行高速壓制和溫高速壓制的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，為研究提供了極大的方便。華南理工大學(xué)邵明教授等人［5］，自行設(shè)計(jì)和制造了一種基于機(jī)械彈簧蓄能的粉末冶金高速壓制壓力機(jī)，并用于基礎(chǔ)探索研究。該設(shè)備可以將氣動(dòng)、液壓或其他動(dòng)力機(jī)構(gòu)能量?jī)?chǔ)蓄在機(jī)械彈簧中，通過一個(gè)錘柄鎖緊釋放機(jī)構(gòu)將壓縮彈簧的機(jī)械勢(shì)能瞬間釋放，驅(qū)動(dòng)沖擊錘頭達(dá)到10m／s以上的高速度，使壓制瞬間的重錘沖擊速度達(dá)到HVC技術(shù)的要求，并將沖擊波通過上模沖傳遞給金屬粉末顆粒，使其在極短時(shí)間內(nèi)致密成形。

1．2模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化

模具的穩(wěn)定性和壽命影響著高速壓制技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用，而改善高速壓制模具壽命的手段不外乎于合理選材和優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在高速壓制過程中，上模沖要承受劇烈的沖擊，因此宜選用韌性好的材料；而模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，一般認(rèn)為沖錘與模沖直徑相等且均為等截面桿時(shí)，對(duì)模沖壽命和撞擊效率來說 都 是 最 佳 選 擇，但 這 勢(shì) 必 會(huì) 縮 小 高 速 壓 制（HVC）技術(shù)的應(yīng)用范圍，因此需要對(duì)模具進(jìn)行進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，目前利用高速壓制技術(shù)除已成功制備了圓柱體、環(huán)形、棒體和凸輪等單層零件外，還可以成功制備軸承蓋、牙齒冒等復(fù)雜多級(jí)產(chǎn)品。如Hinzmann［6］等人即成功設(shè)計(jì)出可用于多級(jí)零部件高速壓制成形的模具，他指出模具設(shè)計(jì)時(shí)采用單個(gè)上模沖和每級(jí)一個(gè)下模沖的結(jié)構(gòu)更有利于模具壽命和沖擊能量的傳遞；Le［7］等人用高速壓制的方法將WC－Fe等材質(zhì)成功壓制成多級(jí)試樣，并對(duì)界面的凝聚力和界面幾何尺寸進(jìn)行了分析；法國(guó)機(jī)械工程技術(shù)中心（CETIM）采用HVC技術(shù)成功制備了多階零件和有內(nèi)齒或沿高度方向有外齒的復(fù)雜形狀部件［8］；Eriksson等人［9］采用HVC和彈性模相結(jié)合的方法，使沖擊能量通過彈性模以準(zhǔn)等靜壓方式轉(zhuǎn)移至零件的不同部位進(jìn)行壓制，成功制備了形狀復(fù)雜的3D齒帽零件。

1．3成形過程數(shù)值模擬

數(shù)值模擬能大幅度降低設(shè)計(jì)成本、縮短設(shè)計(jì)周期，因此對(duì)高速壓制致密化過程的數(shù)值模擬也是近幾年的研究熱點(diǎn)。對(duì)于粉末壓制成形的數(shù)值模擬，目前主要是基于金屬塑性力學(xué)和廣義塑性力學(xué)兩種方法，但在低密度情況下，其假設(shè)條件與實(shí)際情況有出入，因此在實(shí)際應(yīng)用中，粉末壓制模型是以完全致密化材料的基本模型為基礎(chǔ)，加上給定的一系列引起塑性流動(dòng)的條件而建立的。Haggblad［10，11］等利用Hopkinson實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)硅膠和鈦粉進(jìn)行高速壓制，根據(jù)所得數(shù)據(jù)分別建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，用有限元法模擬了硅膠模中壓制鈦粉的情況得出密度分布和最佳尺寸設(shè)計(jì)，其結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。中南大學(xué)的鄭洲順教授［12］等對(duì)高速壓制成形過程中應(yīng)力波的傳播特征和粉末流動(dòng)過程進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模和數(shù)值模擬，其研究結(jié)果表明，高速壓制過程中，應(yīng)力波的傳播會(huì)使粉末應(yīng)力突躍到峰值，每層的應(yīng)力峰值隨時(shí)間以指數(shù)衰減，從上層到下層應(yīng)力峰值呈指數(shù)下降；應(yīng)力波作用后，鐵粉壓坯垂直方向的線密度值從上層到底層遞減，中間各層的線密度均勻；壓制過程開始后，密度最先變化的是底層的單元，它們之間的空隙迅速縮?。▽?duì)應(yīng)顆粒重排），頂層的單元繼續(xù)往下運(yùn)動(dòng)（對(duì)應(yīng)顆粒塑性變形），頂層顆粒受壓繼續(xù)往下運(yùn)動(dòng)而底層顆粒運(yùn)動(dòng)基本達(dá)到平衡，粉末的密度分布開始趨于均勻，這一過程與高速壓制成形的試驗(yàn)結(jié)果相符［13］。Jerier等［14］建立了一種高密度粉體接觸模型，并在YADE開源軟件系統(tǒng)上進(jìn)行了離散元（DEM）數(shù)值模擬，其結(jié)果與多粒子有限元數(shù)值模擬及試驗(yàn)結(jié)果吻合程度均較高，在一定程度上克服了離散元法（DEM）數(shù)值模擬不能正確推演高密度粉末壓制過程應(yīng)力演變的缺點(diǎn)，為金屬粉末高密度壓制的數(shù)值模擬拓展了新理論和新方法。秦宣云［15］等通過等效熱阻法建立了粉末散體空間導(dǎo)熱的并聯(lián)模型，并考慮了熱輻射的貢獻(xiàn)，推導(dǎo)的有效導(dǎo)熱率的計(jì)算公式表達(dá)了分形維數(shù)、溫度對(duì)有效導(dǎo)熱率的影響。

1．4致密化機(jī)理

高速壓制技術(shù)已經(jīng)成功用于生產(chǎn)實(shí)際，但高速壓制的致密化機(jī)理目前尚無定論，HVC致密化機(jī)理的分 析 也 一 直 是 研 究 熱 點(diǎn) 之 一。果 世 駒 教 授 等人［16］提出了“熱軟化剪切致密化機(jī)制”，據(jù)此給出了相應(yīng)的壓制方程，該方程可合理地定性與定量解釋高速壓制下粉末壓坯的致密化行為與特性；Sethi等人［2］認(rèn)為HVC過程中并無沖擊波產(chǎn)生，粉末體受沖擊時(shí)，應(yīng)力波形是一種逐漸上升的波形，在沖擊速度不是非常高的情況下，很難在粉末內(nèi)產(chǎn)生真正的沖擊波；北京科技大學(xué)曲選輝教授等人［17］對(duì)鐵粉、銅粉、鈦粉等多種粉末進(jìn)行的壓制中證明了HVC過程中溫升現(xiàn)象的存在，但并未發(fā)現(xiàn)絕熱剪切現(xiàn)象；易明軍等［18］初步研究了HVC過程中應(yīng)力波波形的基本特征和對(duì)壓坯質(zhì)量的影響，結(jié)果表明，應(yīng)力波為鋸齒波形，每一個(gè)加載波形上都有數(shù)個(gè)極值點(diǎn)，其持續(xù)時(shí)間受加載速率的影響，且應(yīng)力波在自由端面反射后會(huì)造成拉應(yīng)力，從而導(dǎo)致壓坯表面分層和剝落。陳進(jìn)［19］對(duì)高速壓制致密化機(jī)理進(jìn)行了初步探討，他認(rèn)為粉末劇烈的塑性變形和顆粒間的摩擦產(chǎn)生較大溫升，對(duì)粉末致密化起到主導(dǎo)作用。此外在成形過程中，氣體絕熱壓縮對(duì)致密化也起到了重要的作用，即在高速壓制時(shí)，瞬間內(nèi)氣體難以逸出而產(chǎn)生絕熱壓縮，使溫度升高，從而使孔隙中氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)加速，使粉末散體的傳熱增強(qiáng)，能量沉積在顆粒界面而使其軟化，有利于進(jìn)一步致密化。此外，高速壓制的壓坯密度不僅取決于沖擊能量，還與壓坯質(zhì)量有很大關(guān)系，因此應(yīng)該采用既能體現(xiàn)沖擊能量又能反映壓坯質(zhì)量的質(zhì)量能量密度的概念，即單位質(zhì)量的壓坯在壓制過程中所受到的沖擊能量，單位為J／g。閆志巧等［20］通過鈦粉高速壓制試驗(yàn)得知，對(duì)外徑60mm內(nèi)徑30mm圓環(huán)形壓坯，質(zhì)量能量密度為40．1J／g時(shí)相對(duì)密度達(dá)到76．2％；而對(duì)直徑20mm的圓柱形壓坯，質(zhì)量能量密度為121．7J／g時(shí)相對(duì)密度達(dá)到96．0％；不同壓坯形狀的致密化機(jī)理有所不同，圓環(huán)形壓坯主要以顆粒滑動(dòng)和顆粒重排為主，而圓柱形壓坯主要以塑性變形為主。目前HVC研究的壓制速度一般在10m／s左右，其機(jī)理無法套用爆炸成形的致密化機(jī)理，需要進(jìn)一步進(jìn)行研究與探索，尤其是重點(diǎn)研究粉末顆粒的微觀行為，如粉末塑性變形、粉末碎裂等，以及粉末顆粒界面的顯微組織形成與演變，粉末顆粒邊界的擴(kuò)散、焊合過程，孔隙形狀的演變等現(xiàn)象。

1．5　HVC的成分體系適應(yīng)性

近幾年，國(guó)內(nèi)外研究人員已經(jīng)對(duì)鐵粉、銅粉、鈦粉、合金鋼粉末、軟磁材料以及聚合物等成分體系的高速壓制致密化行為進(jìn)行了初步探索，如Bos［21］等人所在的SKF公司用HVC技術(shù)大規(guī)模制備高密度、高強(qiáng)度的鐵基和316L不銹鋼零件，所生產(chǎn)的鐵基齒輪件密度可達(dá)7．7g／cm3；王建忠［22，23］等人對(duì)鐵粉和銅粉的高速壓制試驗(yàn)表明：?jiǎn)未螇褐畦F粉時(shí)，當(dāng)沖擊能量增加到6　510J時(shí)生坯密度達(dá)到7．336g／cm3，相對(duì)密度約為97％；單次壓制銅粉時(shí)，當(dāng)沖擊能量為6　076J時(shí)，試樣的生坯密度達(dá)到最大，為8．42g／cm3，相對(duì)密度約為95％；Eriksson［24］等人采用HVC技術(shù)制備了致密度為98．5％的鈦／羥基磷灰石復(fù)合壓坯，在500℃的低溫即可實(shí)現(xiàn)材料的燒結(jié)；閆志巧［25］等人的研究表明，高速壓制可制備高密度的鈦粉壓坯，當(dāng)沖擊能量為1　217J時(shí)，直徑為20 mm圓柱試 樣的壓坯密度 最 大，達(dá) 到4．38g／cm3，相對(duì)密度為97．4％；中南大學(xué)的王志法［26，27］教授等人在950℃高速壓制獲得了相對(duì)密度大于80．65％的W骨 架，從 而 為 高 溫 熔 滲 制 備90W－10Cu復(fù)合材料奠定了基礎(chǔ)；Andersson［28］等人指出，由于高速壓制（HVC）技術(shù)能顯著提高磁粉的壓制密度，從而能大幅提高其磁性能，使軟磁材料具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力和更廣泛的應(yīng)用范圍；Poitou［29］等人對(duì)聚四氟乙烯進(jìn)行高速壓制，發(fā)現(xiàn)其密度、晶體質(zhì)量分?jǐn)?shù)、抗磨損性能等物理和力學(xué)性能相對(duì)常規(guī)壓制有所提高；Jauffres［30，31］等人采用高速壓制技術(shù)對(duì)超大分子量聚乙烯進(jìn)行成形，研究發(fā)現(xiàn)其楊氏模量、延伸率、屈服強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度和耐磨性等各項(xiàng)性能指標(biāo)均優(yōu)于傳統(tǒng)壓制成形方法。在上述研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)進(jìn)一步拓展合金鋼粉末、復(fù)合材料粉末、銅合金粉末、鎢合金粉末、鋁合金粉末、磁性材料及非晶合金材料等成分體系的高速壓制技術(shù)，從而為制備高密度高性能粉末冶金制品提供新途徑。

2高速壓制成形技術(shù)的發(fā)展方向

高速壓制是在傳統(tǒng)模壓中輸入高速度機(jī)械能產(chǎn)生的新型壓制技術(shù)，作為近十年才發(fā)展起來的一種新技術(shù)，其相關(guān)基礎(chǔ)研究還不夠系統(tǒng)和深入。此外，為了進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，可以考慮將高速壓制技術(shù)與溫壓、模壁、復(fù)壓復(fù)燒等工藝有機(jī)地結(jié)合起來，更深入、更全面地進(jìn)行探索。尤其要深化以下幾個(gè)方面的研究：

2．1溫高速壓制

華南理工大學(xué)肖志瑜教授等人［3］提出了一種高速壓制和溫壓相結(jié)合的溫高速壓制（warm　high　ve－locity　compaction，簡(jiǎn)稱WHVC）技術(shù)的思路，并設(shè)計(jì)制造出了實(shí)驗(yàn)裝備，開展了相關(guān)基礎(chǔ)研究，并取得一系列研究成果。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溫高速壓制能否獲得更高的壓坯密度，取決于粉末的種類和特性。對(duì)于316L不銹鋼粉末、混合鐵粉、電解銅粉等粉末來說，溫高速壓制壓坯密度高于傳統(tǒng)高速壓制，這是因?yàn)椋海?）在溫度場(chǎng)條件下，粉末中潮氣得到充分揮發(fā)，同時(shí)粉末中氣體也得到較好地排出；（2）在一定的加熱溫度下能夠降低粉末的屈服強(qiáng)度，延緩其加工硬化程度并提高其塑性變形能力，塑性變形能力的改善為顆粒重排過程提供協(xié)調(diào)性變形，克服粉末顆粒之間的相互牽制，從而降低顆粒重排阻力，有利于顆粒重排的充分進(jìn)行。而對(duì)于鋁粉來說，溫高速壓制和傳統(tǒng)高速壓制致密化程度相差不大，這是因?yàn)殇X是面心立方結(jié)構(gòu)的金屬，且具有12個(gè)滑移系，發(fā)生滑移的臨界分切應(yīng)力很小，塑性變形能力非常高，傳統(tǒng)高速壓制已經(jīng)能夠達(dá)到理想的壓坯密度。在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，還對(duì)溫高速壓制的致密化機(jī)理和應(yīng)力波特點(diǎn)進(jìn)行了分析，認(rèn)為在致密化過程中溫升效應(yīng)起了很大作用，致密化過程主要以劇烈塑性變形和顆粒冷焊為主。截止目前，溫粉末高速壓制成形技術(shù)的研究只有華南理工大學(xué)開展，其研究具有前瞻性和新穎性，有望在高密度成形中獲得新的突破。

2．2條件對(duì)HVC結(jié)果的影響

由于高速壓制自身的特點(diǎn)，HVC成形粉末時(shí)可在少量劑甚至無劑的條件下成形［32］，減少了脫脂和間隙元素引起的污染。如何在劑最少的前提下獲得最理想的致密化程度是一個(gè)重要的研究目標(biāo)。對(duì)于鐵基、銅基等成形性較好的粉末通常采用模壁（即外），如鄧三才等［33］研究了模壁對(duì)Fe－2Cu－1C粉末高速壓制成形效果的影響，研究結(jié)果表明，模壁能有效降低粉末與模壁之間的摩擦，減少粉末顆粒與模壁冷焊的機(jī)會(huì)，相對(duì)提高有效壓制壓力，從而獲得較高的生坯密度和生坯強(qiáng)度，以及較弱的彈性后效；此外，在相同壓制速度時(shí)，有模壁時(shí)的最大沖擊力要高于無模壁時(shí)的最大沖擊力，且脫模力要小5～20kN。對(duì)于鈦粉、鉬粉等高硬化速率粉末的高速壓制，通常采用內(nèi)部添加劑的方式（即內(nèi)），如閆志巧等人［34］研究了劑含量對(duì)鈦粉高速壓制性能的影響，結(jié)果表明，加入適量的劑，可以提高鈦粉成形時(shí)的質(zhì)量能量密度，從而獲得更高密度的壓坯。當(dāng)劑加入量為0．3％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，鈦粉成形的最大質(zhì)量能 量 密 度 為0．192kJ／g，壓 坯 密 度 為4．38g／cm3，相對(duì)密度為97．4％。此外，適量的劑能提高鈦粉壓制過程中的最大沖擊力降低脫模力，但卻會(huì)顯著降低壓坯的強(qiáng)度，密度較低的純鈦壓坯的強(qiáng)度顯著高于致密度較高的含劑壓坯。對(duì)于不同劑含量的壓坯，當(dāng)密度接近時(shí)，其強(qiáng)度相差不大。在更廣泛的成分體系內(nèi)，研究方式、劑種類、劑添加量對(duì)高速壓制成形效果的影響，開發(fā)適合高速壓制條件下的新型劑，如高分子極性劑、大分子極性劑、無機(jī)層間化合物劑等都是今后較有價(jià)值的研究方向。

2．3復(fù)壓復(fù)燒對(duì)HVC效果的影響

一般認(rèn)為，與傳統(tǒng)壓制壓坯密度只取決于壓制壓力而不隨壓制次數(shù)的增加而顯著提高不同，高速壓制的能量是可以累加的，即可以通過多次小沖擊能量的壓制得到與一次大沖擊能量壓制相同的效果，但王建忠等［35］對(duì)鐵粉進(jìn)行高速壓制時(shí)發(fā)現(xiàn)，在總沖擊能量相同的情況下，分兩次壓制制備的壓坯密度最大，分三次壓制的最小，一次壓制的居中。Metec粉末冶金公司采用高速復(fù)壓技術(shù)（HVR）制造出密度為7．7g／cm3的鐵基粉末冶金制品，此外還通過高速壓制316L不銹鋼金屬粉和1　385℃燒結(jié)工藝生產(chǎn)出高密度不銹鋼零件，此類不銹鋼制品在抗拉強(qiáng)度、沖擊韌性和延展性等方面性能均較為突出。陳進(jìn)等［36］在多次壓制的基礎(chǔ)上對(duì)鐵粉進(jìn)行了復(fù)壓試驗(yàn)，即在兩次高速壓制之間引入預(yù)燒結(jié)工序，其研究結(jié)果表明，在沖擊能量相同的條件下，復(fù)壓比二次高速壓制得到的生坯的密度更高，且隨著復(fù)壓沖擊能量的增加生坯密度逐漸增大，在相同復(fù)壓沖擊能量下，預(yù)燒結(jié)溫度為780℃時(shí)生坯密度最高，徑向彈性后效最小。復(fù)壓能大幅度提高生坯密度，主要是因?yàn)閴号鹘?jīng)過預(yù)燒結(jié)階段的回復(fù)與再結(jié)晶，粉末顆粒的強(qiáng)度和硬度下降，彈性儲(chǔ)能得到一定的釋放，再進(jìn)行復(fù)壓后，劑的去除促進(jìn)更多的粉末顆粒發(fā)生塑性變形、微觀焊接和熔合，顆粒界面得以消失，這有利于致密度的提高。此外，復(fù)壓能量更多用于預(yù)壓坯的塑性變形，彈性能量釋放的少，一定程度上減輕了壓坯尺寸的彈性膨脹，使得壓坯與模具模壁的摩擦減小，從而導(dǎo)致復(fù)壓時(shí)的脫模力較單次高速壓制時(shí)顯著降低。Fe－C粉末復(fù)壓壓坯經(jīng)過復(fù)燒之后，密度高，孔隙少，珠光體較多且分布均勻，裂紋可能在晶粒內(nèi)部沿著珠光體相或顆粒“燒結(jié)”界面展開，誘發(fā)了沿晶斷裂，使得抗彎強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。復(fù)壓復(fù)燒工藝是進(jìn)一步發(fā)揮高速壓制優(yōu)越性的重要方向之一，需要進(jìn)行更廣泛、更細(xì)致、更深入的研究。