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粉末冶金材料技術(shù)范文第1篇

關(guān)鍵詞：粉末冶金；發(fā)展；探究

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.011

1 粉末冶金的起源c概述

1.1 粉末冶金的起源

在1930年代，螺旋磨削后還原鐵粉，因此鐵粉和碳粉制成的鐵基粉末冶金方法的機(jī)械零件獲得快速發(fā)展。 第二次世界大戰(zhàn)后，粉末冶金技術(shù)就得到了快速發(fā)展，新的生產(chǎn)技術(shù)和技術(shù)設(shè)備，許多新材料和產(chǎn)品可以衍生出一些特殊材料的制造領(lǐng)域，成為現(xiàn)代工業(yè)的重要組成部分。

1.2 粉末冶金的概述

粉末冶金是一項能將金屬粉末或金屬粉末（或金屬粉末和非金屬粉末的混合物）作為原料燒結(jié)，制造出金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型的產(chǎn)品技術(shù)。粉末冶金方法和生產(chǎn)陶瓷有相似的地方，都是粉末燒結(jié)技術(shù)的一部分，因此，一系列粉末冶金新技術(shù)也可用于陶瓷材料的制備。由于粉末冶金技術(shù)的優(yōu)點，它已成為解決問題的關(guān)鍵性新材料，在整個工程系統(tǒng)領(lǐng)域的發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。但是從定義上說粉末冶金產(chǎn)品往往是遠(yuǎn)超出了材料和冶金的范圍，通?？缭蕉鄠€學(xué)科（材料、冶金、機(jī)械、力學(xué)等）的技術(shù)。特別是現(xiàn)代金屬粉末3 d打印技術(shù)，集機(jī)械工程、AUTOCAD、逆向工程技術(shù)，分層制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)、激光技術(shù)共同與粉末冶金產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)入一個更全面的現(xiàn)代技術(shù)的學(xué)科。

2 我國粉末冶金面臨的技術(shù)難題

我國冶金技術(shù)目前的困難，是如何積極培育自己的核心競爭力的團(tuán)隊已成為國家和企業(yè)急需的解決問題。我們都知道汽車零部件核心技術(shù)的價值所在，高價值主要包括：發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣閥，發(fā)動機(jī)連桿，傳動齒輪同步器錐環(huán)和泵在主從動齒輪等等。在這些零部件中，主流技術(shù)，粉末冶金技術(shù)。如：連桿是發(fā)動機(jī)的重要部件之一，許多進(jìn)口車型的繪圖規(guī)則都有連桿疲勞試驗載荷，而且載荷下的載荷疲勞循環(huán)次數(shù)每年超過500多萬次。而國產(chǎn)汽車發(fā)動機(jī)連桿鍛造鋼連桿和連桿疲勞鑄造用途大多數(shù)次大于500000周以上是比較困難的，因為汽車鋼部件的連桿沒有切割，微小缺陷對連桿的疲勞壽命影響較大。國外主流主要采用粉末鍛造，如：別克汽車，德國的寶馬，GNK公司制造的連桿甚至達(dá)到了1041MPa的抗拉強(qiáng)度。因此，要培養(yǎng)自己的核心競爭力，首先必須加強(qiáng)對粉末冶金技術(shù)的發(fā)展，加強(qiáng)國內(nèi)零部件的競爭力，從技術(shù)薄弱為突破點。

3 粉末冶金在我國工業(yè)家族中的布局與現(xiàn)狀

3.1 布局

根據(jù)中國粉末冶金協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，34家企業(yè)有國內(nèi)大中型粉末冶金生產(chǎn)（占全國64%），53家企業(yè)數(shù)量累計產(chǎn)量長期53家企業(yè)生產(chǎn)比重高達(dá)85% ，大多數(shù)都是粉末冶金部件制造商有34家公司專注于進(jìn)行改革發(fā)展。 在過去十年中，我國受益于汽車生產(chǎn)的增長，汽車用粉末冶金零件的需求也呈現(xiàn)快速增長的局面。 未來，除了汽車工業(yè)本身的成長，粉末冶金部件的需求也將從雙重替代進(jìn)口替代和加工零件更換中受益，粉末冶金用量將得到明顯改善，保護(hù)傳統(tǒng)粉末冶金汽車備件的需求將保持穩(wěn)定增長。自2008年以來，從行業(yè)發(fā)展趨勢，由于價格優(yōu)勢，世界粉末冶金生產(chǎn)焦點逐漸轉(zhuǎn)向中國，日本的生產(chǎn)，有明顯的下降。根據(jù)中國粉末冶金協(xié)會在34家粉末冶金企業(yè)生產(chǎn)基地，2009/2010/2011粉末冶金自行車用量分別為3.1 / 3.6 / 3.76 kg / m，消費增長趨勢明顯，2011年略有下降，2012年并恢復(fù)到3.71 kg / m的水平。行業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)認(rèn)為，考慮到車輛節(jié)能，產(chǎn)品輕便和精確的吸引力，隨著中國粉末冶金生產(chǎn)企業(yè)的未來規(guī)模大，技術(shù)加強(qiáng)的成本優(yōu)勢仍強(qiáng)，進(jìn)口替代粉末冶金零件在需求增長的趨勢下將繼續(xù)發(fā)生。

3.2 現(xiàn)狀

根據(jù)中國研究結(jié)果，2017年我國粉末冶金產(chǎn)品的平均自行車用量至少為8公斤，這個差異不從國外計算粉末冶金用量（進(jìn)口或部分裝配件）的發(fā)動機(jī)，這部分進(jìn)口替代需求構(gòu)成了粉末冶金部件未來需求增長的一部分。我們保守估計，未來車輛本地化的粉末冶金的更換率約為自行車用量的7% - 9%。研究及相關(guān)原材料，輔助材料，各種粉末制備，燒結(jié)設(shè)備制造設(shè)備的生產(chǎn)。 產(chǎn)品包括軸承，齒輪，硬質(zhì)合金刀具，模具，摩擦產(chǎn)品等。 軍事企業(yè)，采用粉末冶金技術(shù)生產(chǎn)鎧裝穿刺魚雷，制動副坦克等飛機(jī)的重型武器裝備。 粉末冶金汽車零部件近年來已成為粉末冶金工業(yè)在中國最大的市場，約60%的汽車零件用于粉末冶金零件。

4 粉末冶金在我國的發(fā)展前景

4.1 發(fā)展

粉末冶金工業(yè)在中國已經(jīng)有近十幾年的快速發(fā)展，但與國外工業(yè)仍存在差距如：企業(yè)規(guī)模小，經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)，與國外企業(yè)長距離。 各種產(chǎn)品交叉，企業(yè)競爭激烈。況且大多數(shù)企業(yè)缺乏技術(shù)支持，研發(fā)能力，產(chǎn)品規(guī)模低，難以與國外競爭。加工設(shè)備及配套設(shè)施落后。產(chǎn)品的出口貿(mào)易渠道常被限制。

4.2 前景

隨著中國加入了世界貿(mào)易組織，上述問題已顯著經(jīng)改善，因為加入世界貿(mào)易組織后，國際市場將逐漸使粉末冶金市場將進(jìn)一步得到擴(kuò)大的機(jī)會。與此同時，越來越多的企業(yè)在引入粉末冶金和相關(guān)技術(shù)水平的外國資本和技術(shù)，我國冶金項目有就是這樣得到改善和發(fā)展的。依據(jù)目前的數(shù)據(jù)，我國的粉末冶金零件與各項產(chǎn)值超過55.1億人民幣，占全球市場份額非常的小，根據(jù)我國國粉末冶金制造業(yè)在2014年和2018年生產(chǎn)報告和銷售記錄預(yù)測出轉(zhuǎn)型的升級空間等。中國粉末冶金行業(yè)中的54家企業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2013年我國粉末冶金零部件的生產(chǎn)總值實現(xiàn)了主營業(yè)務(wù)收入484.11億元，增長40左右同比增長了2個百分點，利潤為7.6億元人民幣，是去年同期的兩倍左右。在生產(chǎn)粉末冶金零部件行業(yè)里頭實現(xiàn)了工業(yè)產(chǎn)值突破了57億多元人民幣，其中新產(chǎn)品的產(chǎn)值達(dá)到了7.3億RMB，新產(chǎn)品（新產(chǎn)品輸出/工業(yè)產(chǎn)值）所占比例為14.4%。且行業(yè)銷售產(chǎn)值達(dá)到57.73億元RMB，其中出口價值8.28億元RMB，出付價值/工業(yè)銷售價值的21.62%。從生產(chǎn)規(guī)模和銷售規(guī)模分析，根據(jù)中國粉末冶金協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2017年中國粉末冶金零部件的行業(yè)產(chǎn)量2.61142億噸，增長49.31%；銷售了182萬噸左右，增長63.75%。先后通過引進(jìn)了國外的先進(jìn)技術(shù)和自主發(fā)展創(chuàng)新，在我國粉末冶金工業(yè)的新技術(shù)的表現(xiàn)和快速發(fā)展的趨勢下，在各種我國的機(jī)械通用零部件行業(yè)里，粉末冶金行業(yè)是這一年增長和發(fā)展得最快的一個產(chǎn)業(yè)，我國家的GDP增長率是36.12%。當(dāng)下全球制造業(yè)迅速轉(zhuǎn)移到中國的步伐正在加速，各種汽車工業(yè)和高科技產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展都離不開粉末冶金的各項技術(shù)，因此。粉末冶金行業(yè)的發(fā)展給各種行業(yè)的發(fā)展帶來了一個個有利的機(jī)會和良好的市場空間。所以，我國將粉末冶金產(chǎn)業(yè)列為了我國優(yōu)先發(fā)展的行業(yè)，并鼓勵外企和投資公司對其進(jìn)行大力發(fā)展。

5 結(jié)束語

粉末冶金工業(yè)是機(jī)械工業(yè)在重要零部件制造中的基礎(chǔ)。 近年來，中國自行發(fā)展通過不斷引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和創(chuàng)新，粉末冶金工業(yè)和技術(shù)在中國的組合顯示出了快速發(fā)展的趨勢，是中國機(jī)械通用部件行業(yè)增長最快的行業(yè)之一。 在中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展中，特別是在中國汽車工業(yè)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁的推動下，中國粉末冶金行業(yè)增長強(qiáng)勁。 粉末冶金汽車配件占45%以上，粉末冶金汽車配件成為中國粉末冶金行業(yè)最大的市場。

參考文獻(xiàn)：

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[4]顧里云.首鋼京唐鋼鐵公司能源管控系統(tǒng)建設(shè)的理論與實踐[J].冶金自動化，2011（03）.

粉末冶金材料技術(shù)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：TB333 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）07-0337-01

20世界40年代，我國對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，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，我國開始研制鐵基粉末冶金制動材料，并且取得了一定成就。隨著社會經(jīng)濟(jì)和交通運輸業(yè)的發(fā)展，摩擦材料的應(yīng)用更加廣泛，對制動性能的要求更加嚴(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。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【2】。因此，相對于傳統(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，這一項新型的工藝得到了廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)實中，無壓燒結(jié)工藝主要有軋制法、電鍍法以及離子噴涂法等。該項工藝制備的材料具有摩擦系數(shù)小、孔隙率較高等特點。

（二）粉末軋制工藝

此種工藝指的是壓實被引入旋轉(zhuǎn)軋輥之間的粉末，使之形成粘聚狀態(tài)的半成品，然后對其進(jìn)行活化燒結(jié)的一種工藝。通過實踐表明，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)主要包含兩個方面，一是通過對材料表面進(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)來實現(xiàn)的【3】。

二.Al、Zn對Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料組織和性能的影響

（一）.試驗方案

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

（二）. Al對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，研制新型的摩擦材料有非常重要的意義。

通過試驗表明：

（1）Al 元素添加量對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，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，材料的力學(xué)性能也不斷提高。試驗表明，當(dāng)Al 元素添加量為 2%時，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）試驗表明，當(dāng)Al含量增加時，材料摩擦系數(shù)先呈上升趨勢，而后又緩慢下降；當(dāng)Al含量等于2%時，材料表面形成致密的薄氧化膜；當(dāng)Al含量等于3%時，材料表面生成較厚氧化膜，而且容易剝落；此外，試驗表明材料的磨損主要為犁削磨損。

（3）Zn對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，通過試驗表明，Zn對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，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，材料的抗壓強(qiáng)度先呈上升趨勢，后逐漸下降；當(dāng)Zn含量為1%時，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，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，摩擦系數(shù)為0.268；當(dāng)轉(zhuǎn)速1500r/min、Zn含量為1.5%時，摩擦系數(shù)為0.260；在轉(zhuǎn)速為中速時，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，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)對偶件有較大的相溶性，所以容易在摩擦?xí)r拉傷對偶表面，甚至產(chǎn)生較深的溝槽，導(dǎo)致制動性能降低或不穩(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)價格經(jīng)濟(jì)、性能又好的摩擦材料是當(dāng)前市場備受關(guān)注的問題。本文主要結(jié)合新工藝和新技術(shù)，對鐵銅基粉末冶金摩擦材料進(jìn)行試驗和研究，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.

粉末冶金材料技術(shù)范文第3篇

公司的主要競爭優(yōu)勢

1、人才和研發(fā)優(yōu)勢

公司充分發(fā)揮自身在粉末冶金復(fù)合材料領(lǐng)域的強(qiáng)大技術(shù)優(yōu)勢，凝聚了一批國內(nèi)頂尖的新材料人才隊伍。其中公司的創(chuàng)始人黃伯云先生曾為我國“863”計劃新材料領(lǐng)域首席科學(xué)家、中國工程院院士、2004年度國家科技發(fā)明獎一等獎獲得者。公司現(xiàn)有享受國務(wù)院特殊津貼者3人，博士、博士后18人，碩士21人。擁有中級以上技術(shù)職稱的人數(shù)占員工總數(shù)的17.39％。與博云新材保持長期合作的中南大學(xué)國家級研發(fā)機(jī)構(gòu)包括：粉末冶金國家重點實驗室、輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料國防科技重點實驗室、粉末冶金國家工程研究中心、國家有色金屬粉末冶金產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心等。

2、國家產(chǎn)業(yè)政策重點支持優(yōu)勢

博云新材研制的高科技產(chǎn)品涉及的行業(yè)被國家列為優(yōu)先重點發(fā)展的行業(yè)，符合國家產(chǎn)業(yè)政策的發(fā)展要求。公司還承擔(dān)了國家重點工業(yè)性實驗、國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程等十余項國家、省、市級科研項目。公司生產(chǎn)的高科技粉末冶金復(fù)合材料產(chǎn)品打破了國外競爭對手長期壟斷的格局，有利于我國新材料產(chǎn)業(yè)趕超世界先進(jìn)水平，尤其是公司的航空產(chǎn)品(軍用、民用飛機(jī)剎車副)和航天產(chǎn)品，確保了國家航空戰(zhàn)略安全，同時在國防上具有重要戰(zhàn)略意義。

3、細(xì)分產(chǎn)品市場優(yōu)勢

公司首獲國內(nèi)大型干線飛機(jī)一波音757飛機(jī)炭／炭復(fù)合材料飛機(jī)剎車副的PMA證書，公司開發(fā)生產(chǎn)的圖一154飛機(jī)剎車副，獲得俄羅斯圖波列夫設(shè)計局頒發(fā)的生產(chǎn)許可證，公司開發(fā)的波音737-700／800飛機(jī)Goodrich機(jī)輪用粉末冶金剎車副是國內(nèi)唯一取得民航產(chǎn)品生產(chǎn)許可證(PMA)的產(chǎn)品。博云汽車生產(chǎn)的環(huán)保型高性能汽車剎車片已配套多家汽車主機(jī)廠，近年來的銷售額成持續(xù)上升局面。博云東方生產(chǎn)的高性能級進(jìn)沖壓模具材料占國內(nèi)市場份額持續(xù)穩(wěn)定增長。

4、可持續(xù)發(fā)展優(yōu)勢

博云新材開發(fā)的粉末冶金復(fù)合材料產(chǎn)品已在航空航天、汽車、高端沖壓模具等應(yīng)用領(lǐng)域得到了市場的充分認(rèn)可，成功打入了原來由國外企業(yè)壟斷的細(xì)分領(lǐng)域。公司開發(fā)的高性能粉末冶金復(fù)合材料產(chǎn)品通過在當(dāng)前航空航天、汽車、高端沖壓模具三個領(lǐng)域的應(yīng)用，為公司產(chǎn)品拓展在其它領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。公司產(chǎn)品未來將逐漸應(yīng)用于高速列車、工程機(jī)械、船舶、石油、化工等領(lǐng)域，保證了公司的可持續(xù)性發(fā)展能力。

5、價格優(yōu)勢

博云新材的競爭優(yōu)勢尤其體現(xiàn)在產(chǎn)品的價格上。公司生產(chǎn)的粉末冶金復(fù)合材料產(chǎn)品主要與國外廠家進(jìn)行競爭，飛機(jī)剎車副、環(huán)保型高性能汽車剎車片的價格為國外同類產(chǎn)品的60％左右，高性能模具材料價格為國外同類產(chǎn)品的50％左右，具有明顯的價格優(yōu)勢，性價比高。

募集資金用途

粉末冶金材料技術(shù)范文第4篇

關(guān)鍵詞： 轉(zhuǎn)向管柱； 粉末冶金； 移動架； 模具設(shè)計； 工藝； 材料

中圖分類號： TF 124.32文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

The Development of Powder Metallurgy Movable Frame

of Automotive Steering Column

PENG Jingguang， CHEN Di

（Shanghai Automotive Powder Metallurgy Co.， Ltd.， Shanghai 200072， China）

Abstract： The movable frame is one of the critical parts of automotive steering column.This paper dealt with the structure，performance，material selection and production process of it.It was complicated in shape with high precision.It hence always failed if it was produced with traditional machining method.In order to achieve massive production，powder metallurgy was used to produce parts of automotive steering column，which could improve the production efficiency and reduce the costs.Therefore，powder metallurgy movable frame with high precision，high strength complicated shape and in accordance with actual conditions could be developed by working out rational technology.

Keywords： steering column； powder metallurgy； movable frame； mold design； technology； material

粉末冶金是一門制造金屬與非金屬粉末和以其為原料，經(jīng)過壓制、燒結(jié)及各種后續(xù)處理工藝制取金屬材料和制品的科學(xué)技術(shù)，是一項以較低的成本制造高性能鐵基粉末冶金制品的技術(shù)[1-2].近年來，隨著汽車行業(yè)飛速發(fā)展，為了降低汽車的生產(chǎn)成本，越來越多的零部件用粉末冶金方法來制備.

轉(zhuǎn)向管柱是車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的重要部件.其主要作用是通過接收駕駛員作用在方向盤上的扭矩，將其傳遞到轉(zhuǎn)向器，從而使方向盤的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化成齒條的移動，控制車輪按照預(yù)期方向運動[3].轉(zhuǎn)向管柱中的粉末冶金移動架（如圖1所示）是轉(zhuǎn)向管柱實現(xiàn)前后上下4個方向調(diào)整的核心零件，分別和另外2個粉末冶金齒條相配合，實現(xiàn)方向盤的調(diào)節(jié)功能.同時，轉(zhuǎn)向管柱的移動架是汽車中的安全件，對密度和性能有一定的要求，且需要熱處理.該產(chǎn)品若采用傳統(tǒng)機(jī)加工的方式，幾乎不能加工，形狀非常復(fù)雜，且精度要求較高.因此，為了實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，使用粉末冶金的方法來制造該零件，解決了目前生產(chǎn)效率低、制造成本高的問題.

1零件的結(jié)構(gòu)和性能特點

粉末冶金移動架，其形狀復(fù)雜，在整個轉(zhuǎn)向柱中起承上啟下的關(guān)聯(lián)作用，分別與軸向架、徑向架的齒部咬合，使轉(zhuǎn)向管柱具有多方向的調(diào)節(jié)作用（如圖2所示）.包括平齒面A、斜齒面B、限位凹面C、帶鍵槽的內(nèi)孔D，以及限位柱E.尺寸精度方面，其中齒形輪廓度要求0.05 mm，齒面高度差≤0.15 mm，限位柱和限位凹面輪廓度0.1 mm.

2材料和壓機(jī)的選擇

2.1材料的選擇

鑒于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點、性能以及材料要求（材料牌號：Sint D11，w碳>0.75%，w銅為1%～5%），基礎(chǔ)鐵粉選擇霧化鐵粉，選用硬脂酸鋅為劑.硬脂酸鋅熔點低，稍加熱就能使其熔化成液相來減少粉末的內(nèi)外摩擦，使其容易成形.

2.2壓機(jī)的選擇

根據(jù)產(chǎn)品的截面積和密度要求，測算出產(chǎn)品大概需要50 t的壓制壓力來制備.壓制壓力F可按下式計算[4]：

F=kps（1）

式中：p為單位壓力；s為受壓橫截面積；k為安全系數(shù)，k=1.15～1.50，取1.20.

根據(jù)式（1）計算壓制壓力，則F=1.2×5×8.4=50.4 t.

同時需要上一下三的模具結(jié)構(gòu)，考慮形狀和結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜，所以選擇使用160 t機(jī)械式壓力成形機(jī)和上二下三的標(biāo)準(zhǔn)模架.

3工藝流程設(shè)計

3.1工藝的制定

根據(jù)產(chǎn)品要求，工藝制定如下：混料、壓制、燒結(jié)、振動去毛刺、滲碳淬火、清洗和包裝.由于產(chǎn)品精度要求高，在試驗過程中需嚴(yán)格控制磕碰傷.

3.2粉末的混合

采用雙錐型自動混料設(shè)備，其優(yōu)點在于無死角、效率高、易清理，非常適合大批量生產(chǎn)[4].混料后粉末泊松比為2.8～3.2，壓縮性大于7.0.由于產(chǎn)品具有很高的硬度要求，為保證成分的穩(wěn)定性，采用全自動秤料系統(tǒng).

3.3壓制工藝

圖3為轉(zhuǎn)向管柱粉末冶金移動架壓制成形過程，分為粉末充填、粉末傳輸、壓制和脫模4個階段.

由于采用上一下三的成形結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品每部分充填值都要非常精確，才能保證壓制時每段密度是均勻的.為保證產(chǎn)品上下段密度均勻，成形過程中采用陰模和芯棒同時浮動.脫模時，采用保壓拉下式脫模，并以內(nèi)下模為基準(zhǔn)點，把產(chǎn)品完全從模具中脫出.壓制壓力50 t，壓制效率6件/min，產(chǎn)品高度直接達(dá)到成品要求.

3.4燒結(jié)工藝

燒結(jié)是粉末冶金生產(chǎn)過程中最基本的工序之一.所謂燒結(jié)，就是將粉末壓坯在低于其主要成分熔點的溫度下進(jìn)行加熱，從而提高壓坯強(qiáng)度和各種力學(xué)性能的一種過程[2].FeCCu三元體系的燒結(jié)為有限多元系固相燒結(jié)類[2].采用連續(xù)式普通網(wǎng)帶燒結(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1 120 ℃，燒結(jié)時間30 min，采用氨分解和氮氣的還原性保護(hù)氣氛，露點為-40 ℃，防止產(chǎn)品氧化并去除表面氧化顆粒.冷卻段采用常規(guī)水冷.

3.5振動去毛刺

鑒于產(chǎn)品的使用工況，產(chǎn)品外觀不允許有毛刺和飛邊.移動架形狀又較為復(fù)雜，采用盤刷或者噴砂的方式都不可行，所以選用鋼球振動的方式去毛刺，其效率高、去毛刺效果好.去毛刺介質(zhì)選用鋼球，振動時間為10 min.

3.6熱處理工藝

熱處理采用鐵基粉末冶金通用的整體滲碳淬火[5]，即在分解氨氣氛下，將燒結(jié)的零件加熱到860 ℃，保溫30 min，然后在860 ℃下將零件淬于50 ℃溫油中.最后在150 ℃下回火5 min，達(dá)到硬度要求.

3.7清洗包裝

由于零件用于汽車轉(zhuǎn)向管柱系統(tǒng)，所以對產(chǎn)品清潔度有一定要求.采用高壓油清洗工藝可以符合要求，也具有一定的效率.產(chǎn)品清洗后，采用散裝的方式進(jìn)行包裝.

4模具的設(shè)計

4.1成形模具主要零件的尺寸計算

4.1.1陰模高度

陰模高度應(yīng)滿足粉末充填和定位的需要.因此，陰模高度一般包括粉末充填的高度、下模沖的定位高度和上模沖壓縮粉末前進(jìn)入陰模的深度[6]，即

H陰=H粉+h上+h下（2）

下模沖的定位高度h下是根據(jù)下模沖與陰模之間的裝配需要而選定的.總的來說，以能滿足下模沖在陰模的定位需要為原則，一般取10～30 mm，本文中取20 mm.上模沖的定位高度h上取0.綜上，陰模高度為：

H陰=65+20+0=85 mm

4.1.2陰模和模沖尺寸確定

由于移動架形狀特別復(fù)雜，所以每個模沖的尺寸需要同比例縮放，由材料試驗結(jié)果得到，壓制彈性后效為0.15%，燒結(jié)變形量為0.25%.根據(jù)模具尺寸計算公式如下[6]：

D=D產(chǎn)（1-t-s）（3）

式中：D為模具尺寸；t為壓坯的徑向彈性后效；s為壓坯的徑向燒結(jié)收縮率；D產(chǎn)為產(chǎn)品外徑.通過該公式可計算出每個模沖的尺寸.

4.1.3模沖高度的計算

由于采用上一下三的成形結(jié)構(gòu)，上模高度只需采用閉合高度的最小值，通常取100 mm.

外下模計算如下[6-9]：

H外下模=H陰+H法蘭+H脫模（4）

式中：H外下模為外下模高度；H陰為陰模高度；H法蘭為安裝用法蘭高度，通常取15 mm；H脫模為脫模所需要高度，通常取10～20 mm.

根據(jù)式（4），H外下模=85+15+10=110 mm.

中下模計算如下[6-9]：

H中下模=H外下模+H法蘭+H脫模+H墊塊（5）

式中：H中下模為中下模高度；H墊塊為外下模墊塊高度.

根據(jù)式（5），H中下模=110+15+10+50=185 mm.

內(nèi)下模計算如下[6-9]：

H內(nèi)下模=H中下模+H法蘭+H脫模+H墊塊

式中：H內(nèi)下模為中下模高度.

根據(jù)式（5），H內(nèi)下模=185+15+10+40=250 mm.

4.2模具設(shè)計中的注意事項

移動架較為復(fù)雜，產(chǎn)品臺階數(shù)多，設(shè)計過程特別需要注意模具的分型區(qū)域.同時，單個模沖的成形面積特別小，模沖又特別長，熱處理硬度需要控制在特別緊的范圍內(nèi).在試驗過程中，模具壽命是難點，需要在脫模、圓角過渡等方面特別注意.

通過大量的理論計算和實際生產(chǎn)的細(xì)節(jié)討論，制定了轉(zhuǎn)向管柱移動架生產(chǎn)的模具樣式和具體的試驗工藝.通過混料、壓制、燒結(jié)和熱處理等一系列工序設(shè)計，對移動架的開發(fā)進(jìn)行了詳細(xì)的說明.在所有的工作中，模具設(shè)計是重點.經(jīng)過對移動架的設(shè)計，可以制造該零件為生產(chǎn)所需.目前該產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)批量生產(chǎn)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，解決了機(jī)加工高成本和低效率的問題.

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粉末冶金材料技術(shù)范文第5篇

關(guān)鍵詞：汽車；制動；穩(wěn)定性；熱衰退

中圖分類號：F407文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

1概述

制動性能是車輛最為重要的主動安全性能，其穩(wěn)定性與行車安全密切相關(guān)。摩擦材料對溫度的敏感性是制動穩(wěn)定性的主要影響因素之一。在制動過程中，整車的運動動能通過摩擦材料與制動器間的摩擦轉(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，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)又會逐漸恢復(fù)。摩擦材料的這一特性使制動器的制動性能不同溫度下發(fā)生明顯變化。

不同的摩擦材料對溫度的敏感特性不同。目前，汽車制動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、壽命長等特點，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器，并通過制動器臺架試驗，對制動器制動性能隨溫度的變化規(guī)律開展研究。

2試驗設(shè)備及方法

2.1試驗設(shè)備

制動器慣性試驗臺能夠利用制動器臺架試驗再現(xiàn)實車制動過程，并模擬實車制動的冷卻條件，廣泛應(yīng)用于制動器總成性能測試。試驗臺由計算機(jī)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、主軸及主軸驅(qū)動系統(tǒng)、慣量系統(tǒng)等構(gòu)成。計算機(jī)控制試驗臺的啟停并記錄試驗數(shù)據(jù)；液壓系統(tǒng)為受試件提供制動壓力；控制系統(tǒng)接收計算機(jī)控制指令并實施主軸驅(qū)動和制動控制；主軸由直流電機(jī)驅(qū)動，用于獲得制動初速度；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，為被測樣品的制動蹄片、制動襯片安裝測溫?zé)犭娕?，并將被測樣品安裝在制動器慣性試驗臺上。

2.3試驗方法

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

初次制動初溫：78～80℃；

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

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

制動次數(shù)：10次；

制動周期：45s；

冷卻條件：關(guān)閉送風(fēng)系統(tǒng)

完成上述試驗后，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的試驗條件重復(fù)試驗，記為第二次衰退試驗。

3試驗結(jié)果分析

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

3.1樣品1，鼓式制動器，采用粉末冶金摩擦材料

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

3.2樣品2，鼓式制動器，采用金屬陶瓷摩擦材料：

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

3.3 樣品3，盤式制動器，采用金屬陶瓷摩擦材料

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

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

（上邊1、2、3、4 4個樣品的實驗數(shù)據(jù)或者曲線對比圖呢？做出來的制動效能的數(shù)據(jù)呢，這四組數(shù)據(jù)時最關(guān)鍵的?。?/p>

4總結(jié)

綜合本文上述分析，可得以下結(jié)論：

制動器制動性能的熱穩(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器較采用粉末冶金摩擦材料制動器具有更好的熱穩(wěn)定性；

在200℃～400℃的高溫區(qū)間，采用陶瓷摩擦材料的制動器仍具有較高的制動效能或是穩(wěn)定的制動性能，而采用粉末冶金摩擦材料的制動器則會出現(xiàn)明顯的熱衰退現(xiàn)象；我國汽車行業(yè)推薦標(biāo)準(zhǔn)QC/T 564-2008規(guī)定進(jìn)行制動器制動效能測試時，參考試驗的制動初溫均為（80±2）℃，但新型制動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，對應(yīng)用了新型摩擦材料的制動器，上述制動初始溫度的規(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，推動制動技術(shù)向前發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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