粉末冶金生胚強(qiáng)度

粉末冶金生胚強(qiáng)度的概念粉末冶金生坯強(qiáng)度是指冷壓的粉末壓坯的機(jī)械強(qiáng)度。其生產(chǎn)工藝流程為：電鍍工藝過(guò)程一般包括電鍍前預(yù)處理﹐電鍍及鍍后處理(鈍化處理)三個(gè)階段。粉末冶金零件生坯具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度是必要的，以便壓坯從陰模中脫出和將其運(yùn)送到燒結(jié)爐而不會(huì)損壞。生坯強(qiáng)度取決于金屬粉末的種類(lèi)與施加的壓力。軟金屬的粉末、不規(guī)則顆粒形狀或多孔性顆粒結(jié)構(gòu)的粉末都具有較高的生坯強(qiáng)度。對(duì)于軟金屬，用較低的壓力即可生產(chǎn)出能夠進(jìn)行搬運(yùn)的壓坯。較硬的粉末則需要較高的壓力。

要理解粉末冶金生坯強(qiáng)度，就必須知道哪種力使金屬之間產(chǎn)生黏著。粘結(jié)劑的選擇十分關(guān)鍵，若粘結(jié)劑選擇不當(dāng)可能產(chǎn)生以下缺陷：粘結(jié)劑是怎么分類(lèi)的。當(dāng)使清潔的金屬表面相互接觸時(shí)，由于它們之間的接觸面積小，從而它們之間的黏著力小。施加壓力使接觸面積增大，不管顆粒形狀和表面粗糙度如何，這種接觸面積大體上正比于施加的壓力。對(duì)粉末冶金生坯強(qiáng)度的這種解釋就將重點(diǎn)放在了建立顆粒之間原子與原子的金屬接觸。如上所述，與球形顆粒粉末相比，不規(guī)則形狀顆粒壓制的壓坯具有較高的生坯強(qiáng)度。這種較高的強(qiáng)度來(lái)自于粉末冶金壓坯中不規(guī)則形狀顆粒之間的相互聯(lián)鎖。對(duì)相互聯(lián)鎖現(xiàn)象的解釋仍然有爭(zhēng)議，但看起來(lái)可能是由于在由不規(guī)則顆粒壓制的壓坯中，在相當(dāng)大程度上，相鄰顆粒之間形成了較好的原子接觸。

粉末冶金工藝很適用于大批量生產(chǎn)這類(lèi)的零件。鐵素體含碳量很低，其性能接近純鐵，是一種塑性、韌性高和強(qiáng)度、硬度低的組織。它可以為各種形狀復(fù)雜的零件生產(chǎn)設(shè)計(jì)且不浪費(fèi)材料。不過(guò)，制造鐵框在技術(shù)上并非易事。在早期開(kāi)發(fā)中，使用傳統(tǒng)潤(rùn)滑劑，諸如硬脂酸鋅與EBS臘等進(jìn)行過(guò)生產(chǎn)試驗(yàn)，生坯廢品率高達(dá)50%。目前，有通過(guò)用溫壓提高生坯密度和通過(guò)采用模壁潤(rùn)滑減少或消除混合粉中的潤(rùn)滑劑的方法來(lái)提高生坯強(qiáng)度。

AIM(鋁合金粉末注射成形)工藝簡(jiǎn)介

鋁合金粉末注射成形(Aluminium alloy injection moulding，簡(jiǎn)稱(chēng)AIM)是一種新型的鋁合金成形技術(shù)。

它類(lèi)似于金屬粉末注射成形技術(shù)(MIM)，是粉末注射成形(PIM)技術(shù)的主要分支，都是從注射成形技術(shù)上發(fā)展而來(lái)的，是目前國(guó)際上發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的鋁合金零部件加工技術(shù)。

AIM是先將粉末與粘結(jié)劑進(jìn)行均勻混煉，然后將混合物料經(jīng)造粒機(jī)造粒，再注射到成形模具腔完成所需要的形狀。混合的熔體經(jīng)過(guò)加溫有良好的流動(dòng)性，這樣在注射時(shí)有助于制品成形，而且能充分保持產(chǎn)品的密度均勻性。下面我們就一起來(lái)了解一下：一、保護(hù)氣氛：保護(hù)氣氛分為還原性氣氛和中性氣氛，還原性氣氛又分為氫氣和分解氨。經(jīng)過(guò)成形的制品還需要脫脂再經(jīng)燒結(jié)爐燒結(jié)，有的產(chǎn)品還要進(jìn)行一些后處理。

這種先進(jìn)的技術(shù)適合大批量、各種形狀復(fù)雜的零件生產(chǎn)，包括一些極其復(fù)雜的三維立體形狀，且生產(chǎn)的產(chǎn)品無(wú)需機(jī)加工或僅少量加工，大大降低了生產(chǎn)成本，而且使工作效率大大提高。

因注射過(guò)程都是經(jīng)過(guò)精細(xì)的溫度和壓力進(jìn)行注射，所以成形的制品具有極高的精度和非常均勻的密度。

AIM鋁合金注射成形技術(shù)能加工生產(chǎn)形狀極其復(fù)雜的零件，zui小可以加工0.1g的微小型零件;生產(chǎn)的產(chǎn)品組織均勻、精準(zhǔn)度極高，表面光潔;而且生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，適于大批量生產(chǎn)。

由于AIM在精度和工作效率上表現(xiàn)出機(jī)加工無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，目前已應(yīng)用到航海航空、機(jī)械、汽車(chē)、精密儀器等多個(gè)行業(yè)。隨著機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展，目前AIM已成為世界上鋁合金零部件加工領(lǐng)域發(fā)展最快的鋁合金加工技術(shù)，得到越來(lái)越多行業(yè)的青睞。

我國(guó)近十年來(lái)粉末冶金成形新技術(shù)綜述

粉末冶金是一項(xiàng)集材料制備與零件成形于一體，節(jié)能、節(jié)材、高效、最終成形、少污染的先進(jìn)制造技術(shù)，在材料和零件制造業(yè)中具有不可替代的地位和作用，已經(jīng)進(jìn)入當(dāng)代材料科學(xué)的發(fā)展前沿。

   目前粉末冶金技術(shù)正向著高致密化、高性能化、低成本方向發(fā)展，本文著重介紹幾種近十年來(lái)粉末冶金零件的成形新技術(shù)。

   一、溫壓技術(shù)

   溫壓技術(shù)是粉末冶金領(lǐng)域近幾年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，可生產(chǎn)出高密度、高強(qiáng)度，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。所謂溫壓技術(shù)就是采用te制的粉末加溫、粉末輸送和模具加熱系統(tǒng)，將加有特殊潤(rùn)滑劑的預(yù)合金粉末和模具等加熱至130～150℃，并將溫度波動(dòng)控制在±2．5℃以?xún)?nèi)，然后和傳統(tǒng)粉末冶金工藝一樣進(jìn)行壓制、燒結(jié)而制得粉末冶金零件的技術(shù)。4）外部加熱汽化系統(tǒng)，改變了過(guò)去液體滴酸的干擾，提升了脫脂效率。其技術(shù)關(guān)鍵：一是溫壓粉末制備，二是溫壓系統(tǒng)。

   與傳統(tǒng)工藝相比，溫壓成形的壓坯密度約有0.15～0.30g／cm3的增幅，其密度可達(dá)7.45g／cm3。在相同的壓制壓力下，溫壓材料的屈服強(qiáng)度比傳統(tǒng)工藝平均高11％，極限拉伸強(qiáng)度平均高13．5％，沖擊韌性可提高33％。另外，溫壓零件的生坯強(qiáng)度高，可達(dá)2O～30MPa，比傳統(tǒng)方法提高50—100％，不僅降低生坯搬運(yùn)過(guò)程中的破損率而且能對(duì)生坯進(jìn)行機(jī)加工，表面光潔度好。捏合機(jī)主要由捏合部分、機(jī)座部分、液壓系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和電控系統(tǒng)等六大部分組成。此外，溫壓工藝的壓制壓力低和脫模力小，同時(shí)零件性能均一，產(chǎn)品精度高，材料利用率高。

   溫壓工藝還有一個(gè)特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。研究表明，假如一次壓制、燒結(jié)的普通粉末冶金工藝的成本為1.0，則粉末鍛造的相對(duì)成本為2.0，復(fù)壓復(fù)燒的相對(duì)成本為1.5，滲銅的相對(duì)成本為1.4，而溫壓技術(shù)的相對(duì)成本為1．25。目前，采用溫壓技術(shù)生產(chǎn)的粉末冶金零件已達(dá)200多種，零件重量在5—1200g。例如，德國(guó)SinterstahlGmbH公司用溫壓技術(shù)生產(chǎn)復(fù)雜的摩擦傳動(dòng)用同步齒環(huán)，在美國(guó)新奧爾蘭舉行的PM2TEC2001國(guó)際會(huì)議上獲獎(jiǎng)。該零件的齒部密度超過(guò)7.3g／cm，環(huán)體密度超過(guò)7.1g／cm，生坯強(qiáng)度達(dá)到28MPa。綜上，單從技術(shù)領(lǐng)域來(lái)看前景一片光明，還有很大的應(yīng)用空間有待開(kāi)發(fā)，從行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)角度，需要穩(wěn)定的行業(yè)技術(shù)人才，配套的優(yōu)質(zhì)資源，以及專(zhuān)業(yè)的企業(yè)管理人才，不斷技術(shù)創(chuàng)新，優(yōu)化管理制度，才能立足于行業(yè)大潮中……。采用了擴(kuò)散合金化的燒結(jié)硬壓粉末，zui低抗拉強(qiáng)度為850MPa。由于使用了溫壓技術(shù)和采用粉末冶金零件，使得綜合成本降低了38％。

   二、流動(dòng)溫壓技術(shù)

   流動(dòng)溫壓技術(shù)(Warm Flow Compaction，簡(jiǎn)稱(chēng)WFC)是在粉末壓制、溫壓成形工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合了金屬粉末注射成形工藝的優(yōu)點(diǎn)而提出來(lái)的一種新型粉末冶金零部件近凈成形技術(shù)。其關(guān)鍵技術(shù)是提高混合粉末的流動(dòng)性。它通過(guò)提高了混合粉末的流動(dòng)性、填充能力和成形性，從而可以在8O～130~C溫度下，在傳統(tǒng)壓機(jī)上精密成形具有復(fù)雜幾何外形的零件，如帶有與壓制方向垂直的凹槽、孔和螺紋孔等零件，而不需要其后的二次機(jī)加工。理論上，顆粒越細(xì)，比表面積也越大，易于成型和燒結(jié)傳統(tǒng)的粉末冶金則采用大于40μm的較粗的粉末，傳統(tǒng)壓鑄成形強(qiáng)度低、精密鑄造無(wú)法大量量產(chǎn)、車(chē)削件成本較高等技術(shù)缺點(diǎn)。WFC技術(shù)既克服了傳統(tǒng)粉末冶金在成形復(fù)雜幾何形狀方面的不足，又避免了金屬注射成形技術(shù)的高成本，是一項(xiàng)極具潛力的新技術(shù)，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

   WFC技術(shù)作為一種新型的粉末冶金零部件近凈成形技術(shù)，其主要特點(diǎn)如下：(1)可成形具有復(fù)雜幾何形狀的零件；(2)壓坯密度高、密度均勻；(3)對(duì)材料的適應(yīng)性較好；(4)工藝簡(jiǎn)單，成本低。