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1壓力燒結(jié)粉末冶金

壓力燒結(jié)粉末冶金壓力燒結(jié)粉末冶金

壓力燒結(jié)粉末冶金 壓力燒結(jié)粉末冶金（Press Sinter）

在高溫下，陶瓷生坯固體顆粒的相互鍵聯(lián)，晶粒長大，空隙(氣孔)和晶界漸趨減少，通過物質(zhì)的傳遞，

其總體積收縮，密度增加，最后成為具有某種顯微結(jié)構(gòu)的致密多晶燒結(jié)體，這種現(xiàn)象稱為燒結(jié)。燒結(jié)的術(shù)語：

1、燒結(jié) sintering

粉末或壓坯在低于主要組分熔點的溫度下的熱處理，目的在于通過顆粒間的冶金結(jié)合以提高其強度。

2、填料 packing material

在預燒或燒結(jié)過程中為了起分隔和保護作用而將壓坯埋入其中的一種材料。

3、預燒 presintering

在低于最終燒結(jié)溫度的溫度下對壓坯的加熱處理。

4、加壓燒結(jié) pressure

在燒結(jié)同時施加單軸向壓力的燒結(jié)工藝。

5、松裝燒結(jié) loose-powder sintering,gravity sintering

粉末未經(jīng)壓制直接進行的燒結(jié)。

6、液相燒結(jié) liquid-phase sintering

至少具有兩種組分的粉末或壓坯在形成一種液相的狀態(tài)下燒結(jié)。

7、過燒 oversintering

燒結(jié)溫度過高和（或）燒結(jié)時間過長致使產(chǎn)品最終性能惡化的燒結(jié)。

8、欠燒 undersintering

燒結(jié)溫度過低和（或）燒結(jié)時間過短致使產(chǎn)品未達到所需性能的燒結(jié)。

9、熔滲 infiltration

用熔點比制品熔點低的金屬或合金在熔融狀態(tài)下充填未燒結(jié)的或燒結(jié)的制品內(nèi)的孔隙的工藝方法。

10、脫蠟 dewaxing,burn-off

用加熱排出壓坯中的有機添加劑（粘結(jié)劑或潤滑劑）。

11、網(wǎng)帶爐 mesh belt furnace

一般由馬弗保護的網(wǎng)帶將零件實現(xiàn)爐內(nèi)連續(xù)輸送的燒結(jié)爐。

12、步進梁式爐 walking-beam furnace

通過步進梁系統(tǒng)將放置于燒結(jié)盤中的零件在爐內(nèi)進行傳送的燒結(jié)爐。

13、推桿式爐 pusher furnace

將零件裝入燒舟中，通過推進系統(tǒng)將零件在爐內(nèi)進行傳送的燒結(jié)爐。

14、燒結(jié)頸形成 neck formation

燒結(jié)時在顆粒間形成頸狀的聯(lián)結(jié)。

15、起泡 blistering

由于氣體劇烈排出，在燒結(jié)件表面形成鼓泡的現(xiàn)象。

16、發(fā)汗 sweating

壓坯加熱處理時液相滲出的現(xiàn)象。

17、燒結(jié)殼 sinter skin

燒結(jié)時，燒結(jié)件上形成的一種表面層，其性能不同于產(chǎn)品內(nèi)部。

18、相對密度 relative density

多孔體的密度與無孔狀態(tài)下同一成分材料的密度之比，以百分率表示。

19、徑向壓潰密度 radial crushing strength

通過施加徑向壓力測定的燒結(jié)圓筒試樣的破裂強度。

20、孔隙度 porosity

多孔體中所有孔隙的體積與總體積之比。

21、擴散孔隙 diffusion porosity

由于柯肯達爾效應導致的一種組元物質(zhì)擴散到另一組元中形成的孔隙。

22、孔徑分布 pore size distribution

材料中存在的各級孔徑按數(shù)量或體積計算的百分率。

23、表觀硬度 apparent hardness

在規(guī)定條件下測定的燒結(jié)材料的硬度，它包括了孔隙的影響。

24、實體硬度 solid hardness

在規(guī)定條件下測定的燒結(jié)材料的某一相或顆?；蚰骋粎^(qū)域的硬度，它排除了孔隙的影響。

25、起泡壓力 bubble-point pressure

迫使氣體通過液體浸漬的制品產(chǎn)生第一氣泡所需的最小的壓力。

26、流體透過性 fluid permeability

在規(guī)定條件下測定的在單位時間內(nèi)液體或氣體通過多孔體的數(shù)量。 粉末冶金燒結(jié)爐

粉末冶金燒結(jié)爐粉末冶金燒結(jié)爐

粉末冶金燒結(jié)爐

sintering furnace for powder metallurgy fenmo yel、n shao】lelu 粉末冶金燒結(jié)爐(Sintering furnaee fo:pow- der metallurgy)用于粉末冶金材料或粉末冶金 制品。

燒結(jié)的冶金爐。 類型燒結(jié)爐主要是電爐。燒結(jié)電爐分為電阻燒 結(jié)爐和感應燒結(jié)爐兩大類，電阻燒結(jié)爐使用較多。

電阻 燒結(jié)爐是通過電熱元件將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苡脕磉M行燒 結(jié)的電爐;感應燒結(jié)爐是利用電磁感應在金屬內(nèi)激勵出電流使其加熱的電爐。 按爐內(nèi)使用氣氛和真空度，電阻燒結(jié)爐分為普通 氣氛電阻燒結(jié)爐和真空電阻燒結(jié)爐，感應燒結(jié)爐亦可 分為普通氣氛感應燒結(jié)爐和真空感應燒結(jié)爐;按爐子 結(jié)構(gòu)型式，電阻燒結(jié)爐分為豎式電阻燒結(jié)爐和臥式

電阻燒結(jié)爐，感應燒結(jié)爐亦可分為豎式感應燒結(jié)爐和臥 式感應燒結(jié)爐;按作業(yè)性質(zhì)，電阻燒結(jié)爐分為間斷式電 阻

燒結(jié)爐和連續(xù)式電阻燒結(jié)爐，感應燒結(jié)爐亦可分為 間斷式感應燒結(jié)爐和連續(xù)式感應燒結(jié)爐。此外，感應燒 結(jié)爐按

使用的頻率，可分為中頻感應燒結(jié)爐(sooHz一 lokHZ)和高頻感應燒結(jié)爐(70一ZookHz)。 按加熱方式，電阻燒結(jié)爐又分為間接加熱式電阻 燒結(jié)爐和直接加熱式電阻燒結(jié)爐。間接加熱式電阻燒 結(jié)爐是指電流通過電熱元件發(fā)出熱量，借輻射傳熱使 爐膛溫度升高從而將制品加熱;直接加熱式電阻燒結(jié) 爐是指電流由電源通過接頭直接流過被加熱制品使其 加熱，例如，用于鎢、鑰、擔和銳等難熔金屬高溫燒結(jié)的 高溫垂熔爐便是一種典型的直接加熱式電阻燒結(jié)爐。 燒結(jié)時需要使用壓力而有加壓燒結(jié)爐，這種爐子 主要用于薄層制品如粉末冶金摩擦片的燒結(jié)，鐘罩爐便是一種典型的加壓燒結(jié)爐。 電熱元件電阻燒結(jié)爐的電熱元件分為金屬電熱元件和非金屬電熱元件兩大類。金屬電熱元件有純金 屬和合金兩種。純金屬電熱元件有:鉑(最高使用溫度 1400C)、鑰(最高使用溫度1600C)、鎢(最高使用溫 度2100一2500C)、擔(最高使用溫度2500C)等;合金 電熱元件有:鎳鉻系(最高使用溫度105。一110?！窩)、 鐵

3鉻鋁系

(最高使用溫度130。~1400C)。非金屬電熱 元件有:碳化硅(最高使用溫度145oC)、硅化鑰(最高 使用溫度1700c)、石墨(最高使用溫度3000c)等。有代表性的是鑰絲爐，應用也較廣泛。鑰絲燒結(jié)爐的結(jié) 利用金屬和合金作電熱元件的電阻燒結(jié)爐，根據(jù)構(gòu)示意圖如圖1所示，工作溫度1500‘C，常用來燒結(jié) 電熱元件的材質(zhì)和形狀，可分為鑰絲爐、鎢絲爐、鎢棒粉末冶金材料和制品，特別是燒結(jié)硬質(zhì)合金。如果需要 爐、鑰片爐、鈕片爐、鎳鉻絲爐和鐵鉻鋁絲爐等。其中最使用真空，便可制成真空鋁絲爐、真空鎢棒爐等。 性食 困1臥式連續(xù)相絲燒結(jié)護結(jié)構(gòu)示意圖 l冷卻水進口;2一氫氣進口;3冷卻水出口;4鉑絲;5爐殼;6一高溫測溫計;7一熱電偶; 粉末冶金燒結(jié)理論粉末冶金燒結(jié)理論粉末冶金燒結(jié)理論

粉末冶金燒結(jié)理論

theory of powder metallurgical sintering fenmo yeiin Shaoiie IIlun 粉末冶金燒結(jié)理論(theory of powaer me- tallurgieal sintering)有關(guān)燒結(jié)驅(qū)動力、燒結(jié)過程中物質(zhì)遷移的方式和燒結(jié)致密化動力學的理論。 燒結(jié)可分為固相燒結(jié)和液相燒結(jié)兩類。在固相燒結(jié)中，主要的燒結(jié)

機理有粘性流動、蒸發(fā)凝聚、表面擴 散、體積擴散、晶界擴散等幾種。(1)粘性流動。燒結(jié) 早期粉末顆粒間的粘結(jié)可視為在表面張力的作/尸~ 用下，顆粒發(fā)生類似粘l、 性液體的流動。燒結(jié)的、。劇l 兩球模型如圖所示，其試l/ 燒結(jié)頸半徑x和燒結(jié)時廠}一、 間t滿足關(guān)系式:擴OCt。l卜刊、 (2)蒸發(fā)一凝聚。粉末穎、， 粒球表面處的蒸氣壓高/ 于燒結(jié)頸凹面的蒸氣 壓，蒸氣可在球表面產(chǎn)燒結(jié)的兩球幾何模型 生，重新在燒結(jié)頸上凝 聚，使燒結(jié)頸長大。此機構(gòu)的特征方程為:擴cct。此 機構(gòu)對某些蒸氣壓在燒結(jié)溫度下較高的物質(zhì)有一定作 用。(3)體積擴散。燒結(jié)頸處空位濃度高于顆粒的其他 部位，空位將通過顆粒內(nèi)部向球表面擴散，原子向燒結(jié)頸方向擴散，使燒結(jié)頸長大。此機理的特征方程為:擴 o=t。(4)表面擴散:。物質(zhì)通過表面擴散向燒結(jié)頸遷移， 特征方程為:了cct。(5)晶界擴散。原子能通過晶界 向燒結(jié)頸擴散。晶界擴散系數(shù)較體積擴散系數(shù)大得多， 因此晶界對燒結(jié)有重要意義。此機構(gòu)的特征方程為: x6cct。 實際的燒結(jié)過程非常復雜，往往同時包括上述多 個機理。在較低溫度時，表面擴散有較大作用;在較高 溫度時，特別是燒結(jié)后期，即形成閉孔后，體積擴散和 晶界擴散對致密化起主要作用。表面擴散和蒸發(fā)一凝 聚過程只使閉孔球化。根據(jù)這些情況，已有學者提出了 多種燒結(jié)機理綜合作用的燒結(jié)理論。 在液相燒至靛丈程中，燒結(jié)機理有以下3種。(1)顆 粒重排。液相的毛細管吸力使顆粒重新排列，以盡可能 密堆，密度迅速增加。此機理發(fā)生在液相大量產(chǎn)生的燒 結(jié)初期。(2)溶解一析出機理。固體順粒中曲率大的部 位在液相中的溶解度大，

溶質(zhì)通過液相向低濃度部位， 即曲率小的部位遷移，并析出。(3)骨架形成，固相燒 結(jié)機構(gòu)。當固體顆粒彼此接觸后，燒結(jié)主要以固態(tài)擴散 的方式進行。前兩種機理的特征方程分別為:(1)△V/ V。~3天r一It‘+之;(2)△v/V。=sK，r一‘tl/3。式中△V/V。 為體積收縮率;r為原始顆粒半徑;t為燒結(jié)時間。 BuB粉末冶金燒結(jié)工藝

粉末冶金燒結(jié)工藝粉末冶金燒結(jié)工藝

粉末冶金燒結(jié)工藝 powder metallurgical sintering process fenmo yejin shaojie gongyi

粉末冶金燒結(jié)工藝(powder metallurgieal sintering Process)將粉末或粉末壓坯經(jīng)過加熱而得到強化和致密化制品的方法和技術(shù)。燒結(jié)是粉末 冶金過程中最重要的工序。在燒結(jié)過程中，由于溫度的 變化

4粉末坯塊順粒之間發(fā)生粘結(jié)等物理化學變化，從而增加了燒結(jié)制品的電阻率、強度、硬度和密度，減小了孔隙度并使晶粒結(jié)構(gòu)致密化。 根據(jù)致密化機理或燒結(jié)工藝條件的不同，燒結(jié)可 分為液相燒結(jié)、固相燒結(jié)、活化燒結(jié)、反應燒結(jié)、瞬時 液相燒結(jié)、超固相燒結(jié)、松裝燒結(jié)、電阻燒結(jié)、電火花 燒結(jié)、微波燒結(jié)和熔浸等。 為了控制周圍環(huán)境對燒結(jié)制品的影響并調(diào)整燒結(jié) 制品成分，在燒結(jié)中使用以下幾類不同功能的燒結(jié)氣 氛:(1)氧化性氣氛，包括純氧、空氣、水蒸氣等，用 于貴金屬的燒結(jié)，氧化物彌散強化材料和某些含氧化 物質(zhì)點電接觸材料的內(nèi)氧化燒結(jié)以及預氧化活化燒 結(jié);(2)還原性氣氛，包括氫、分解氨、煤氣、轉(zhuǎn)換天 然氣等，用于燒結(jié)時還原被氧化的金屬及保護金屬不 被氧化，廣泛用于銅、鐵、鎢、鑰等合金制品的燒結(jié)中; (3)惰性或中性氣氛，包括氮、氫、氦及真空等;(4) 滲碳氣氛，即CO，CH;及其他碳氫化合物的氣體，對 于鐵及低碳鋼具有滲碳作用;(5)滲氮氣氛，即NH3 以及對于某些合金系而言的NZ。對于不同合金，上述 分類可以有變化。在燒結(jié)過程中，在不同階段可能采用不同的氣氛。 燒結(jié)制度包括升溫、高溫燒結(jié)、冷卻等幾個部分。 在燒結(jié)時，根據(jù)需要，可以采用快速升溫，也可以采用慢速升溫;可以直接升溫到最高燒結(jié)溫度，也可以分階 段逐步升溫，如在需預燒或脫除成形劑和潤滑劑時的情況，燒結(jié)溫度和保溫時間由金屬特性和制品尺寸決 定。冷卻也有慢冷、快冷和淬火等幾種情況。 在燒結(jié)過程中，粉末體發(fā)生以下一系列變化:表面 吸附的水分或氣體揮發(fā)或分解;應力松弛;發(fā)生回復和再結(jié)晶;原子在顆粒表面、晶界或晶內(nèi)擴散，使顆粒間 的結(jié)合由機械結(jié)合逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐苯鸾Y(jié)合，化學組分均 勻化;在有液相存在時，發(fā)生顆粒重排，固相物質(zhì)的溶 解和析出，液相網(wǎng)絡(luò)提供一物質(zhì)輸運的快速通道。在這些過程的綜合作用下，能獲得滿足一定物理、化學和幾 何特性要求的材料或零件。 燒結(jié)過程受許多因素影響，它們可分為3類。第1 類與材料的溫度特性有關(guān)，包括自由表面能、界面能和 體積自由能，以及點陣、晶界、表面擴散系數(shù)等。第2 類為粉體特性，包括有效接觸面積、表面活性、體積活 性、接觸面取向等。第3類為外部因素，包括燒結(jié)氣氮、 燒結(jié)溫度、燒結(jié)保溫時間、升溫及降溫速度、顆粒表面 層附層狀態(tài)等。 常用的燒結(jié)設(shè)備有箱式爐、管式爐、馬弗爐、碳管 爐、感應爐、推舟爐、帶式爐、輥式爐、反射爐等，分 間斷式、半連續(xù)、連續(xù)式等幾類。采用的加熱方式有包 阻加熱，以鎳鉻合金、鐵鉻鋁合金、鎢、鉑、碳化硅、 硅化鉑等作為發(fā)熱元件。還可以用碳管來通電發(fā)熱，有 時也利用坯塊本身的電阻。感應加熱的應用也很普遍。 除電能外，天然氣、燃油、煤亦可作為加熱能源。根居 對溫度、升降溫速度、氣氛、生產(chǎn)的連續(xù)與否等要求， 選禪燒結(jié)爐及加執(zhí)*少 BuB粉末冶金燒結(jié)

粉末冶金燒結(jié)粉末冶金燒結(jié)

粉末冶金燒結(jié) powder metallurgy sintering 燒結(jié)是使壓坯或松裝粉末體進一步結(jié)合起來，以提高強度及其他性能的一種高溫處理工藝。它是粉末冶金的重要工序之一。在燒結(jié)過程中粉末顆粒要發(fā)生相互流動、擴散、熔解、再結(jié)晶等物理化學過程，使粉末體進一步致密，消除其中的部分或全部孔隙。

燒結(jié)方法 通常有以下幾類：

固相燒結(jié) 燒結(jié)溫度在粉末體中各組元的熔點以下，一般是0.7～0.8□□（□□為絕對熔點，以K計）。

5液相燒結(jié)

粉末壓坯中如果有兩種以上的組元，燒結(jié)有可能在某種組元的熔點以上進行，因而燒結(jié)時粉末壓坯中出現(xiàn)少量的液相。

加壓燒結(jié)在燒結(jié)時，對粉末體施加壓力，以促進其致密化過程。加壓燒結(jié)有時與熱壓(hot pressing)為同義詞，熱壓是把粉末的成形和燒結(jié)結(jié)合起來，直接得到制品的工藝過程。

活化燒結(jié)在燒結(jié)過程中采用某些物理的或化學的措施，使燒結(jié)溫度大大降低，燒結(jié)時間顯著縮短，而燒結(jié)體的性能卻得到改善和提高。

電火花燒結(jié)粉末體在成形壓制時通入直流電和脈沖電，使粉末顆粒間產(chǎn)生電弧而進行燒結(jié)；在燒結(jié)時逐漸地對工件施加壓力，把成形和燒結(jié)兩個工序合并在一起。

熔滲又稱浸透。為了提高多孔毛坯的強度等性能，在高溫下把多孔毛坯與能潤濕它的固態(tài)表面的液體金屬或合金相接觸，由于毛細管作用力，液態(tài)金屬會充填毛坯中的孔隙。這種工藝適合于制造鎢銀、鎢銅、鐵銅等合金材料或制品。

燒結(jié)機理在燒結(jié)過程中粉末體要經(jīng)歷一系列的物理化學變化，如水分或有機物的蒸發(fā)或揮發(fā)，吸附氣體的排除，應力的消除，粉末顆粒表面氧化物的還原，顆粒間的物質(zhì)遷移、再結(jié)晶、晶粒長大等，因而使顆粒間的晶體接觸面增加,孔隙收縮甚至消失。出現(xiàn)液相時,還會發(fā)生固相的溶解與析出。這些過程彼此間并無明顯的界限，而是互相重疊，互相影響。再加上其他燒結(jié)工藝條件，使整個燒結(jié)過程的反應復雜化。1942年德國許蒂希(G.F.H□ttig)利用物理化學的研究手段測定了燒結(jié)溫度對燒結(jié)體的電動勢、溶解度、密度、顯微組織、力學性能等的影響，發(fā)現(xiàn)燒結(jié)是一個十分復雜的過程。1949年美國庫琴斯基 (G.C.Kuczynski)研究了金屬球與金屬板的燒結(jié)，認為燒結(jié)時的物質(zhì)遷移主要是以擴散方式進行的（見金屬中的擴散）。他們的工作把燒結(jié)理論的研究推向新的階段。后來的許多研究工作都是圍繞著燒結(jié)過程中的物質(zhì)遷移機理進行的。

燒結(jié)過程中物質(zhì)遷移 一般認為有下列五種機理：粘性或塑性流動,蒸發(fā)和凝聚，體積擴散，晶界擴散,表面擴散。兩個相互接觸的球形顆粒（圖1 兩個相互接觸的球形顆粒的變化）燒結(jié)時，接觸頸部半徑□ 的增長與燒結(jié)時間□可能

有下列關(guān)系：

粘性或塑性流動

蒸發(fā)和凝聚

體積擴散

晶界擴散

表面擴散

燒結(jié)過程中組織和性能的變化 燒結(jié)過程中，燒結(jié)體的組織結(jié)構(gòu)會發(fā)生復雜的變化。首先粉末顆粒間的接觸點和接觸面隨時間的延長逐漸擴大，同時孔隙要發(fā)生收縮，漸呈球形。有些孔隙與外界連通成為開口孔，有些孔隙則成為孤立的閉口孔。粉末顆粒由于在壓制過程中發(fā)生了變形，因此在燒結(jié)時要發(fā)生再結(jié)晶和晶粒長大。西澤龍(G.Cizeron)和拉孔布(P.Lacombe)報道過羰基鐵粉的試驗情況，在890□氫氣中燒結(jié)時,隨著燒結(jié)時間的延長，可以看到晶粒的長大，而孔隙則從微細分散的孔隙變成較粗大集中的孔隙，而數(shù)量越來越少，最后趨向消失。多組元的壓坯在燒結(jié) 6時還要發(fā)生擴散均勻化，形成固溶體或化合物。粉末顆粒的大小、形貌和成形、燒結(jié)工藝等對壓坯的再結(jié)晶、晶粒大小、均勻化等均有影響。在燒結(jié)過程中粉末體的性能隨組織結(jié)構(gòu)的變化而發(fā)生變化（圖2燒結(jié)溫度對粉末體性能的影響）。

不同燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間對繞結(jié)體強度的影響見圖3 不同燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間對燒結(jié)體強度的影響。在較高的溫度條件下燒結(jié)時,開始燒結(jié)體的強度隨時間的延長而增加，而后下降。這是由于燒結(jié)的后期發(fā)生了晶粒長大。

燒結(jié)體的硬度與致密程度有關(guān)，大體上與燒結(jié)體的密度成比例增加。測量硬度時如壓痕包含一些孔隙則硬度值偏低，

如用顯微硬度計測定，可避開孔隙，因而得到金屬材料本身的固有硬度,不受密度的影響（圖4鐵粉壓坯燒結(jié)后的洛氏硬度）。

燒結(jié)工藝燒結(jié)必須在有保護氣氛的燒結(jié)爐內(nèi)進行，以避免燒結(jié)體氧化，或發(fā)生不利的化學反應。燒結(jié)爐的種類很多，可用天然氣、煤氣、油、電等作熱源。電加熱爐經(jīng)濟方便，易于調(diào)節(jié)控制。常用的保護氣氛有真空，氬、氦、氮、二氧化碳等惰性氣體和氫、分解氨、一氧化碳、轉(zhuǎn)化天然氣等還原性氣體。

為了進一步提高燒結(jié)制品的使用性能以及尺寸和形狀精度，往往要進行整形、精整、復壓、浸油、機械加工、熱處理等后續(xù)工序。

參考書目

培云主編,《粉末冶金原理》，冶金工業(yè)出版社,北京，1982。不銹鋼燒結(jié)成型添加劑

不銹鋼燒結(jié)成型添加劑不銹鋼燒結(jié)成型添加劑

不銹鋼燒結(jié)成型添加劑 摩擦磨損是材料三種主要失效形式之一，是材料使用過程中普遍存在的現(xiàn)象，是造成巨大經(jīng)濟損失的主要來源。眾所周知，潤滑是減少摩擦降低磨損最有效的措施。粉末冶金減摩材料是以金屬及其合金為基體，添加具有減摩作用的潤滑組元，用粉末冶金技術(shù)制成的復合材料。研發(fā)粉末冶金不銹鋼基減摩材料，首先要解決的問題之一，是盡可能提高粉末不銹鋼基體的燒結(jié)密度；316L不銹鋼材質(zhì)較軟，與金屬對偶件摩擦時及易發(fā)生嚴重的粘著。因此尋找適合316L不銹鋼的減摩潤滑組元是發(fā)展粉末冶金不銹鋼基減摩材料要解決的第二個問題。 本文研究添加不同體積份數(shù)青銅粉末對粉末316L燒結(jié)不銹鋼材料的密度、硬度和微觀組織的影響。結(jié)果表明：添加青銅粉末提高了316L不銹鋼的生坯密度。燒結(jié)樣品的密度和硬度均隨著青銅粉體積份數(shù)的增大而提高。燒結(jié)溫度的提高也有利于燒結(jié)密度和硬度的提高，最佳燒結(jié)溫度為1200℃左右。當青銅粉的體積份數(shù)為30﹪，燒結(jié)溫度為1200℃時，材料的最大相對密度和硬度分別為95.1﹪和83HRB。添加青銅粉后液相燒結(jié)使得不銹鋼顆粒球形化趨勢明顯，顆粒表面平直化。

本文還研究了添加體積份數(shù)分別為15﹪、20﹪、25﹪、30﹪的青銅粉末對材料摩擦磨損性能的影響。添加15﹪時摩擦系數(shù)最小，在0.3左右，而添加20﹪青銅粉的材料磨損量最小。 研究了添加不同份數(shù)銅錫鉛、鉛粉、氮化硼、二硫化鉬對粉末316L不銹鋼的燒結(jié)性、摩擦磨損性能的影響。結(jié)果表明：隨著銅錫鉛份數(shù)的增加，材料生坯密度增加，其中添加青銅30vol﹪、鉛3wt﹪生坯相對密度達到82.7﹪。但燒結(jié)密度卻隨著添加份數(shù)的增加而降低，其中添加青銅15vol﹪、鉛3wt﹪相對密度為86.6﹪，添加青銅25vol﹪、鉛3wt﹪密度降低出現(xiàn)分層，添加青銅30vol﹪、鉛3wt﹪甚至出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。磨損量與摩擦系數(shù)都隨著添加份數(shù)的增加而降低；鉛粉份數(shù)對316L不銹鋼粉末 7的壓制性能影響不大，材料燒結(jié)后相對密度比較低，最高僅為80﹪，添加5wt﹪ 的材料磨損量最少，摩擦系數(shù)穩(wěn)

定在0.3左右，主要表現(xiàn)為粘著磨損；添加氮化硼可以改善壓制性能，但是它對于316L不銹鋼的潤濕性不好，當添加3wt﹪氮化硼后，材料燒結(jié)后膨脹分散；二硫化鉬添加份數(shù)的增加明顯提高了材料的壓制性能，燒結(jié)后也更致密，其中加入8wt﹪MoS2燒結(jié)后相對密度達到96.8﹪，而添加4wt﹪MoS2后的材料減摩性能最優(yōu)。 研究了分別添加20％（質(zhì)量分數(shù)）銅粉、錫粉，鋁粉對粉末冶金3161，不銹鋼性能的影響。在燒結(jié)溫度為1100℃、燒結(jié)氣氛為分解氨的條件下，對燒結(jié)材料的硬度、密度和顯微組織進行了檢測和分析。結(jié)果表明：添加20％鋁粉可顯著提高不銹鋼粉末的壓制性，但鋁粉會與不銹鋼基體發(fā)生強烈的化學反應，生成Fe2Al，惡化材料的性能；添加20％錫粉可顯著提高材料的硬度；添加20％銅粉對材料的硬度影響不大。添加大量低熔點金屬粉末的液相燒結(jié)不能

顯著提高材料的密度。 第11卷第6期.11.6粉末冶金材料科學與工程2006年12月.2006添加金屬粉末對粉末冶金316不銹鋼性能的影響孟飛,果世駒,張恒,楊霞,郭林(北京科技大學粉末冶金研究所.北京100083)摘要:研究了分別添加20(質(zhì)量分數(shù))銅粉,錫粉,鋁粉對粉末冶金316不銹鋼性能的影響.在燒結(jié)溫度為1100℃,燒結(jié)氣氛為分解氨的條件下,對燒結(jié)材料的硬度,密度和顯微組織進行了檢測和分析.結(jié)果表明:添加2鋁粉可顯著提高不銹鋼粉末的壓制性,但鋁粉會與不銹鋼基體發(fā)生強烈的化學反應,生成,惡化材料的性能;添加20錫粉可顯著提高材料的硬度;添加2銅粉對材料的硬度影響不大.添加大量低熔點金屬粉末的液相燒結(jié)不能顯著提高材料的密度

關(guān)鍵詞:粉末冶金;316不銹鋼;液相燒結(jié);顯微組織中圖

分類號:124文獻標識碼:文章編號:1673—0224(2006)6—341一4316,-,,,(,,100083):316.20(),,,1100℃.,.—:1)'—2)3167597.

2;3).20'.;

316粉末冶金奧氏體不銹鋼的生產(chǎn)比較經(jīng)濟,耐腐蝕性能好,因此發(fā)展較快.為了提高粉末冶金奧氏體不銹鋼的燒結(jié)密度,從而進一步提高其力學性能和耐腐蝕性能,很多學者在添加劑方面做了大量的研究.使用過的添加劑有銅,硅,錫,硼,鋁,碳,鎳,.和等口].有報導說添加銅粉可提高不銹鋼力學性能[2],但也有結(jié)果相反的報導[3].添加大量錫粉對不銹鋼力學性能影響的報導很少,主要是研究添加5左右錫粉對不銹鋼耐腐蝕性能影響的研究].關(guān)于添加鋁對不銹鋼性能的影響,國內(nèi)外的一些結(jié)論是調(diào)整好燒結(jié)溫度可以改善鋁與不銹鋼的潤濕性-].本文作者研究了分別添加2%(質(zhì)量分數(shù))銅粉,鋁粉,錫粉對316奧氏體不銹鋼力學性能的影響.1實驗1.1原料及試樣制備原料粉末采用石家莊京元粉末材料公司生產(chǎn)的一74水霧化316不銹鋼粉,北京恒源粉末廠生產(chǎn)的一74電解銅粉,一74#水霧化鋁粉和一74水霧化錫粉.潤滑劑為美國公司生產(chǎn)的潤滑劑.將316不銹鋼粉和金屬粉末按4;1的質(zhì)量比配制成混合粉末,添加0.2成形劑后用球磨機混料1,球料質(zhì)量比為4:1,混料桶轉(zhuǎn)速60/.基金項目:國家863計劃資助項目(2001337010)

收稿日期:2006—05—15修訂 8日期:2006—06—23

通訊作者:孟飛,電話:010—62332474,13581502989-;@126.粉末冶金材料科學與工程在32-630四柱液壓機上分別在509,636和764的壓力下,將混合粉末鋼模單向壓制成形,壓坯尺寸為1]1×3.再將壓坯在分解氨氣氛中進行燒結(jié),燒結(jié)工藝為:以6℃/升溫到500℃保溫0.5,再以6/升溫至1100℃,保溫1,之后隨爐冷卻至室溫.1.2性能測試用阿基米德排水法測量壓坯及燒結(jié)試樣的密度.用150型洛氏硬度計測量材料硬度,載荷為980.將燒結(jié)試樣用1.一1溶液侵蝕后,用一2503掃描電子顯微鏡觀察其顯微組織,并用分析微區(qū)成分.采用公司生產(chǎn)的射線衍射儀分析燒結(jié)試樣的物相組成.2結(jié)果與分析2.1添加20%鋁粉圖1所示為在不同壓制壓力下添加粉對316不銹鋼粉末壓坯相對密度的影響.從圖可以看出,添加粉提高了不銹鋼壓坯的相對密度.在壓制壓力為636時,29/61/316不銹鋼壓坯相對密度為9.54,純316不銹鋼壓坯相對密度僅為81.829/6.說明添加鋁粉顯著地改善了316不銹鋼粉末的壓制性./圖1添加鋁對3161不銹鋼壓坯相對密度的影響.121/316不銹鋼壓坯燒結(jié)后,尺寸膨脹,表面粗糙,其譜如圖2所示.由圖2可知,燒結(jié)材料的主要晶體結(jié)構(gòu)是.,這證明燒結(jié)過程中粉與不銹鋼基體發(fā)生了化學反應.圖3所示為29/61/316不銹鋼燒結(jié)試樣的形貌,從圖中可以看出,粉末顆粒連接疏松,沒有形成冶金結(jié)合,顆粒之間有大量的孔洞.其密度只有4.0～5.0/.,相對密度為59.6～73.7,而其生坯密度為5.87/.,生坯相對密度為99/6.圖220/316不銹鋼燒結(jié)后的射線圖譜.22%/316圖320%1/316不銹鋼在1100℃燒結(jié)后的形貌.3201/3161100℃文獻[5—6]報道改變燒結(jié)溫度可以改善對不銹鋼基體的潤濕性,促進材料致密化.本文作者也進行了1250℃的燒結(jié)試驗,試驗結(jié)果表明燒結(jié)過程中仍然發(fā)生強烈的化學反應,試樣膨脹,外表粗糙.說明在添加較多的情況下,調(diào)節(jié)燒結(jié)溫度無法避免化學反應導致的性能惡化.2.2添加20%銅粉在不同壓制壓力下添加銅粉對316不銹鋼生坯相對密度的影響如圖4所示,在壓制壓力為636時,29/6/316不銹鋼壓坯的相對密度是83.12,而純316不銹鋼粉的壓坯相對密度為8,說明添加銅粉在一定程度上提高了不銹鋼的壓制性.經(jīng)1100℃燒結(jié)后,2%/316不銹鋼相對密度增大到87.72.圓柱形試樣中間凹成腰狀,在徑向上收縮明顯,軸向稍有膨脹.圖5所示為添加銅粉對燒結(jié)不銹鋼硬度的影響.從圖中看出,29/6/316不銹鋼燒結(jié)硬度與第11卷第6期盂飛,等:添加不同金屬粉末對粉末冶金316不銹鋼性能的影響圈4添加銅粉對316不銹鋼壓坯相對密度的影響.4316/圈5添加2粉對316不銹鋼燒結(jié)硬度的影響.5316純316不銹鋼相差不大.但壓制壓力為636時,316不銹鋼燒結(jié)硬度為77.1,而29/6/316不銹鋼燒結(jié)硬度為74.9.由于銅的添加量超過了銅在不銹鋼中的溶解度(8),所以必定有剩余的游離銅.游離銅的存在會降低材料的硬度,但銅在不銹鋼基體中的擴散會增強材料的強度,所以整體看來材料強度沒有太多變化,這和文獻[7—8]的報導有所不同.當然一定量游離銅的存在可能改變材料的韌性等其他力學性能.圖6所示為29/6/316不銹鋼材料的顯微組織.由圖可見在1100℃下燒結(jié)后,不銹鋼顆粒發(fā)生初步的球化現(xiàn)象,其尖角和突起減少,材料內(nèi)部存在一定的孑隙.2.3添加20錫 9粉圖7所示為添加29/6錫粉對316不銹鋼壓坯相對密度的影響.由圖7可知,添加錫粉后,材料的相對密度稍有提高.壓制壓力為636時,2/316不銹鋼的相對密度為87.89/