粉末冶金壓制方法精選(九篇)

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第1篇：粉末冶金壓制方法范文

關(guān)鍵詞：粉末冶金 溫壓技術(shù) 流動(dòng)溫壓技術(shù) 模壁技術(shù) 高速壓制技術(shù) 動(dòng)磁壓制技術(shù) 放電等離子燒結(jié)技術(shù) 爆炸壓制技術(shù)

1 溫壓技術(shù)

雖然溫壓技術(shù)只是一項(xiàng)新技術(shù)，在近幾年才取得了一些發(fā)展，但是由于它生產(chǎn)出來(lái)的粉末冶金零件具有高密度、高強(qiáng)度的特點(diǎn)，現(xiàn)階段已經(jīng)得到了大量的應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)和傳統(tǒng)的粉末冶金工藝不同，它可以采用特制的粉末加溫、粉末輸送和模具加熱系統(tǒng)，將加有特殊劑的預(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℃以內(nèi)，之后的壓制和燒結(jié)工序和傳統(tǒng)工藝是一樣的。與傳統(tǒng)工藝相比，區(qū)別點(diǎn)就集中在溫壓粉末制備和溫壓系統(tǒng)兩個(gè)方面。采用這項(xiàng)技術(shù)不管是從壓坯密度方面來(lái)說(shuō)，還是從密度方面來(lái)說(shuō)，都比采用傳統(tǒng)工藝要好很多。在同樣的壓制壓力下，使用溫壓材料比采用傳統(tǒng)工藝不管是屈服強(qiáng)度、極限拉伸強(qiáng)度，還是沖擊韌性都要高。此外，由于溫壓零件的生坯強(qiáng)度比傳統(tǒng)方法下的生坯強(qiáng)度要高很多，可達(dá)20～30MPa，如此一來(lái)，既降低了搬運(yùn)過(guò)程中生坯的破損率，也保證了生坯的表面光潔度。另外，采用該技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的零件不僅性能均一，精度高，而且材料的利用率很高。溫壓工藝的成本不高，而且工藝并不復(fù)雜。與傳統(tǒng)的工藝相比，溫壓工藝下的粉末冶金的利用率高，耗能低，經(jīng)濟(jì)效益高，是節(jié)能、節(jié)材的強(qiáng)有力手段。

2 流動(dòng)溫壓技術(shù)

流動(dòng)溫壓粉末冶金技術(shù)（Warm Flow Compaction，簡(jiǎn)稱WFC）是一種新型粉末冶金零部件成形技術(shù)，目前國(guó)外還處于研究的初試階段，它的核心價(jià)值就是能夠提高混合粉末的流動(dòng)性、填充能力和成形性。

WFC技術(shù)有效利用了金屬粉末注射成形工藝的優(yōu)點(diǎn)并在粉末壓制、溫壓成形工藝的基礎(chǔ)上被發(fā)現(xiàn)。這項(xiàng)技術(shù)可以將混合粉末的流動(dòng)性提高，這樣就使混合粉末可以在80～130℃溫度下，只需要在傳統(tǒng)的壓機(jī)上經(jīng)過(guò)精密成形就可以形成各種各樣外形的零件，省掉了二次加工的步驟。WFC技術(shù)在成形復(fù)雜幾何形狀方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，是傳統(tǒng)工藝無(wú)法比的，而且成本不高，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

綜上所述，我們可以歸納出WFC技術(shù)具有以下四個(gè)優(yōu)勢(shì)：一是能夠制造出各種各樣外形的零件；二是有著很好的材料的適應(yīng)性；三是工藝簡(jiǎn)單，成本低；四是壓坯密度高、密度均勻。

3 模壁技術(shù)

模壁技術(shù)是在解決傳統(tǒng)工藝面臨的一系列難題的基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生。傳統(tǒng)工藝是采用粉末來(lái)減少粉末顆粒之間和粉末顆粒與模壁之間的摩擦，然而現(xiàn)實(shí)往往是由于加進(jìn)去的劑因密度低，使得粉末冶金零件的密度也得不到有效的保證。此外，劑的燒結(jié)不僅會(huì)給環(huán)境造成很大的不利影響，還可能會(huì)影響到燒結(jié)爐的壽命和產(chǎn)品的性能。現(xiàn)階段，有兩個(gè)渠道可以進(jìn)行模壁：一是由于下模沖復(fù)位時(shí)與陰模及芯桿之間的配合間隙會(huì)出現(xiàn)毛細(xì)作用，利用這個(gè)作用可以把液相劑帶到陰模及芯桿表面。二是選擇帶著靜電的固態(tài)劑粉末利用噴槍噴射到壓模的型腔表面上，就是安裝一個(gè)劑靴在裝粉靴的前部。在開始成形時(shí)，壓坯會(huì)被劑靴推開，此時(shí)帶有靜電的劑會(huì)被壓縮空氣從靴內(nèi)噴射到模腔內(nèi)，但是此時(shí)得到的極性和陰模的是不一致的，在電場(chǎng)牽引下粉末會(huì)撞擊在模壁上，同時(shí)粘連在上面，之后裝靴粉裝粉，只需進(jìn)行常規(guī)壓制即可。采用該項(xiàng)技術(shù)可使粉末材料的生坯密度達(dá)到7.4g/cm3，大大提高了粉末材料的生坯密度，并且采用該方法比采用傳統(tǒng)的方法還能夠大大提高鐵粉的生坯強(qiáng)度。有研究結(jié)果結(jié)果表明，利用溫壓、模壁與高壓制壓力，使鐵基粉末壓坯全致密也是有可能的。

4 高速壓制技術(shù)

瑞典的Hoaganas公司曾經(jīng)推出過(guò)一項(xiàng)名叫高速壓制技術(shù)（Hjgh Velocity Compaction）的新技術(shù)，簡(jiǎn)稱HVC。雖然這項(xiàng)新技術(shù)生產(chǎn)零件的過(guò)程和過(guò)去的壓制過(guò)程工序是一樣的，但是這項(xiàng)新技術(shù)的壓制速度比過(guò)去的壓制速度提高了500-1000倍，同時(shí)也大大增加了液壓驅(qū)動(dòng)的錘頭重量，提高了壓機(jī)錘頭速度，在這種情況下，粉末利用高能量沖擊只需0.02s就可以進(jìn)行壓制，在壓制的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)明顯的沖擊波。要想達(dá)到更高的密度，通過(guò)附加間隔0.3s的多重沖擊就能做到。HVC技術(shù)具有很多優(yōu)勢(shì)，比如高密度、低成本、可成形大零件、高性能和高生產(chǎn)率等。現(xiàn)階段該技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，很多產(chǎn)品都采用了該項(xiàng)技術(shù)，比如制備閥門、氣門導(dǎo)筒、輪轂、法蘭、簡(jiǎn)單齒輪、齒輪、主軸承蓋等。有了這項(xiàng)技術(shù)，未來(lái)將會(huì)出現(xiàn)更多更復(fù)雜的多級(jí)部件。

5 動(dòng)磁壓制技術(shù)

動(dòng)力磁性壓制技術(shù)（dynamic magnetic cornpaction）是一種新型的壓制技術(shù)，簡(jiǎn)稱DMC，它能夠使高性能粉末最終成形，這項(xiàng)技術(shù)固結(jié)粉末的方式主要是通過(guò)利用脈沖調(diào)制電磁場(chǎng)施加的壓力。雖然這項(xiàng)技術(shù)和傳統(tǒng)的壓制技術(shù)一樣都是兩維壓制工藝，但是不同的是傳統(tǒng)的壓制技術(shù)是軸向壓制，而這項(xiàng)技術(shù)是徑向壓制。利用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行壓制只需1ms，整個(gè)過(guò)程非常的迅速，只需把粉末放入一個(gè)具有磁場(chǎng)的導(dǎo)電的容器（護(hù)套）內(nèi)，護(hù)套就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。利用磁場(chǎng)和感應(yīng)電流之間的相互作用，就可以完成粉末的壓制工作。DMC具有成本低廉、不受溫度和氣氛的影響、適合所有材料、工作條件靈活、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。DMC技術(shù)適于制造柱形對(duì)稱的零件，薄壁管，高縱橫比部件和內(nèi)部形狀復(fù)雜的部件?，F(xiàn)可以生產(chǎn)直徑×長(zhǎng)度：12.7mm×76.2mm到127.0mm×25.4mm的部件。

6 放電等離子燒結(jié)技術(shù)

早在1930年美國(guó)科學(xué)家就提出了這項(xiàng)放電等離子燒結(jié)技術(shù)（Spark Plasma Sintering），簡(jiǎn)稱SPS，然而該技術(shù)直到近幾年才得到世人的關(guān)注。SPS技術(shù)獨(dú)到之處就在于無(wú)需預(yù)先成形，也不需要任何添加劑和粘結(jié)劑，是集粉末成形和燒結(jié)于一體的新技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)主要是通過(guò)先把粉末顆粒周圍的各種物質(zhì)清除干凈，如此一來(lái)粉末表面的擴(kuò)散能力會(huì)得到提高，然后再利用強(qiáng)電流短時(shí)加熱粉末就可以達(dá)到致密的目的，注意加熱時(shí)應(yīng)在較低機(jī)械壓力情況下。有研究結(jié)果顯示，采用該項(xiàng)技術(shù)由于場(chǎng)活化等作用的影響，不僅有效降低了粉體的燒結(jié)溫度，也大大縮短了燒結(jié)時(shí)間，再加上粉體自身可以發(fā)熱的影響，不僅熱效率很高，加熱也很均勻，所以采用該技術(shù)只需一次成形就可以得到質(zhì)量上乘的、符合要求的零件。現(xiàn)階段，該技術(shù)大范圍應(yīng)用的主要是在陶瓷、金屬間化合物、納米材料、金屬陶瓷、功能材料及復(fù)合材料等。另外，該技術(shù)在金剛石、制備和成形非晶合金等領(lǐng)域也得到了不錯(cuò)的發(fā)展。

7 爆炸壓制技術(shù)

爆炸壓制（Explosive Compaction）是一種利用化學(xué)能的高能成形方法，也被叫做沖擊波壓制。一般情況下，它都是通過(guò)在一定結(jié)構(gòu)的模具內(nèi)對(duì)金屬粉末材料施加爆炸壓力，在爆炸過(guò)程中產(chǎn)生的化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為四周介質(zhì)中的高壓沖擊波，然后利用脈沖波就可以實(shí)現(xiàn)粉末致密。整個(gè)過(guò)程只需10-100us，其中粉末成形時(shí)間只有大約1ms。這種壓制方式最大的優(yōu)勢(shì)是可以解決傳統(tǒng)的壓制方式一直無(wú)法解決的難題，即可以使松散材料達(dá)到理論密度，比如金屬陶瓷材料、低延性金屬等采用傳統(tǒng)的壓制方法無(wú)法使其致密，一直是一個(gè)未解的難題，隨著爆炸壓制技術(shù)的出現(xiàn)，我們發(fā)現(xiàn)采用這項(xiàng)技術(shù)就可以把其壓制成復(fù)合材料，并制造成零件。

我國(guó)的粉末冶金技術(shù)帶來(lái)的前景是非常廣闊的，作為一種新工藝、新技術(shù)，與國(guó)外先進(jìn)水平相比，它還有很多地方需要改進(jìn)、需要提高。

參考文獻(xiàn)：

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第2篇：粉末冶金壓制方法范文

【關(guān)鍵詞】粉末冶金 模具 仿真技術(shù) 加工方法

中圖分類號(hào)：TD353.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2013）35-111-01

0引言

粉末冶金是通過(guò)制取金屬粉末或金屬粉末與非金屬粉末的混合物作為生產(chǎn)原材料，通過(guò)過(guò)壓制成形、燒結(jié)等工藝過(guò)程，制造出各種粉末冶金制品的工藝技術(shù)?，F(xiàn)在，這種工藝已經(jīng)成為我們?cè)谛虏牧涎兄祁I(lǐng)域內(nèi)的重要工藝技術(shù)。在粉末冶金工業(yè)中，模具對(duì)于在很多工序中都有所應(yīng)用，并且對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)工藝也具有較大的影響。粉末冶金模具是粉末冶金制品生產(chǎn)的重要工藝裝備，粉末冶金模具的質(zhì)量對(duì)粉末冶金制品的質(zhì)量具有直接的影響。然而，粉末冶金模具的質(zhì)量主要取決于它的加工過(guò)程。因此，對(duì)于粉末冶金模具加工方法及仿真技術(shù)的研究，對(duì)于粉末冶金工業(yè)具有重大的意義。

1 粉末冶金模具的加工方法

目前，對(duì)于粉末冶金模具的先進(jìn)加工方法種類很多，其中各種加工方法也是各有特點(diǎn)?，F(xiàn)就幾種主要的粉末冶金模具加工方法進(jìn)行介紹，并對(duì)各種方法的特點(diǎn)和對(duì)粉末冶金模具的影響進(jìn)行探討。

1.1 電火花加工方法

電火花加工的方法，是通過(guò)在放電瞬間產(chǎn)生劇烈高溫。然后，利用這一高溫將工件的表面熔化（甚至汽化），從而達(dá)到機(jī)械加工的目的。這種加工方法在一些難以加工的超硬材料加工中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

（1）電火花加工方法的特點(diǎn)

電火花加工方法能夠有效的填補(bǔ)常規(guī)的機(jī)械加工方法對(duì)于難加工材料的不足，適用于對(duì)于強(qiáng)度高、熔點(diǎn)高、硬度高等難加工的材料的加工。另外，由于電火花加工方法直接利用電能與熱能進(jìn)行加工，因此在加工過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化控制。再者，這種加工方法的精細(xì)度很高，對(duì)于粉末冶金模具這種加工質(zhì)量要求較高的產(chǎn)品是一種較為合適的加工方法。不過(guò)，這種方法也存在著一定的缺點(diǎn)，那就是利用電火花加工方法加工的粉末冶金模具的表面粗糙度較高，會(huì)對(duì)粉末冶金工業(yè)造成一定的影響。

（2）電火花加工方法在模具加工中的應(yīng)用

在粉末冶金模具電火花加工中，常是通過(guò)使用數(shù)控電火花機(jī)床來(lái)進(jìn)行加工的。數(shù)控電火花機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)粉末冶金模具的精密加工，確保滿足粉末冶金模具的質(zhì)量要求。在粉末冶金模具的尺寸精度、仿形精度和表面質(zhì)量等方面將發(fā)揮重要的作用。

1.2 仿形磨削加工方法

利用仿形磨削加工方法加工粉末冶金模具，即是通過(guò)利用專門的平面磨床，通過(guò)仿形尺對(duì)粉末冶金模具進(jìn)行仿形磨削。這種粉末冶金模具加工方法的特點(diǎn)是其加工生產(chǎn)的粉末冶金模具的精密度較高，且表面較為光滑、平整，粗糙度較低。這種加工方法的缺點(diǎn)是加工效率較低。

1.3 數(shù)控線切割加工方法

數(shù)控線切割加工的方法，是通過(guò)將金屬絲電極安裝在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的貯絲筒上，然后分別將被切割工件與金屬絲電極接到高頻電源的正、負(fù)極上，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)控制控制電極的移動(dòng)方向，并通過(guò)電火花加工達(dá)到自動(dòng)切割的目的。

數(shù)控線切割方法是計(jì)算機(jī)技術(shù)與電火花加工技術(shù)的結(jié)合，可以發(fā)揮電火花加工方法的優(yōu)點(diǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切割的目的。其在粉末冶金模具的加工上具有重要的作用。由于這種加工方法對(duì)于電極沒有特別的要求，并可以對(duì)各種硬度和形狀的工件進(jìn)行加工。數(shù)控線切割加工的方法，還可以反復(fù)的使用電極絲，加工損耗小、精度高等特點(diǎn)，非常適合粉末冶金模具的加工生產(chǎn)。因此，數(shù)控線切割加工的方法也是目前在粉末冶金模具加工中最常用的方法之一。

2 粉末冶金模具的數(shù)控加工動(dòng)態(tài)仿真

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在各類科技領(lǐng)域都有廣泛的影響，隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)不斷發(fā)展成熟，已經(jīng)可以應(yīng)用到產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)到結(jié)束使用壽命的整個(gè)周期的各個(gè)環(huán)節(jié)中，其中在產(chǎn)品的加工階段應(yīng)用更為廣泛。在粉末冶金模具的加工過(guò)程中，仿真技術(shù)的應(yīng)用將對(duì)粉末冶金模具的加工行業(yè)，甚至整個(gè)粉末冶金工業(yè)都具有重要的意義。

在粉末冶金模具的加工過(guò)程中，建立一個(gè)較為精確的數(shù)控加工動(dòng)態(tài)仿真模型，通過(guò)模擬整個(gè)模具加工過(guò)程，從而獲得在粉末冶金模具加工過(guò)程中所需的幾何數(shù)據(jù)和力學(xué)信息，以及加工過(guò)程中可能發(fā)生的不良影響和可能出現(xiàn)的偏差值。通過(guò)數(shù)控動(dòng)態(tài)仿真模型，便可以在加工前獲得準(zhǔn)確的信息，規(guī)避可能產(chǎn)生的不良影響，有效的降低了加工失誤、偏差等現(xiàn)象發(fā)生的可能性。

在粉末冶金模具的加工過(guò)程中，利用精確的數(shù)控加工動(dòng)態(tài)仿真模型，可以獲得準(zhǔn)確的數(shù)控加工代碼，避免加工的錯(cuò)誤和偏差；另外，還可以對(duì)加工誤差值、刀具磨損等進(jìn)行預(yù)測(cè)，為保證粉末冶金模具的質(zhì)量要求和刀具的更換提供重要的參考信息。因此，在粉末冶金模具的制造加工過(guò)程中，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)發(fā)揮了重要的作用，對(duì)于保證模具加工生產(chǎn)的質(zhì)量和提高模具生產(chǎn)效率都有很大的幫助。

3 結(jié)語(yǔ)

粉末冶金模具的加工，對(duì)于粉末冶金制品的質(zhì)量具有很大的影響。目前，對(duì)于粉末冶金模具的加工方法仍具有很大的發(fā)展空間，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在粉末冶金模具加工中的應(yīng)用，也還需要人們不斷的進(jìn)行發(fā)展和研究。

參考文獻(xiàn)：

第3篇：粉末冶金壓制方法范文

已知粉末冶金工藝的一種特異特性，是零件中的連通孔隙可產(chǎn)生相當(dāng)大的毛細(xì)力。盡管毛細(xì)作用會(huì)把熔化的釬料吸進(jìn)設(shè)計(jì)的必要的連接間隙，但孔隙的毛細(xì)力一般太大，很快就會(huì)將釬料從連接界面吸走?？紫毒W(wǎng)絡(luò)起著將填料金屬吸進(jìn)零件容積內(nèi)的管道作用，這可能導(dǎo)致連接處填料金屬不足。為此孔隙總是燒結(jié)釬焊中的一個(gè)難題。解決此問(wèn)題的一種選擇，是釬焊前進(jìn)行銅熔滲，從而可將多孔性體完全充填?？墒牵@種方法不但效率低而且可能成本過(guò)高。

另一種方法是將零件生坯壓制到密度高于7．2g／cm3，也可防上熔滲［4］。可是，短距離熔滲對(duì)提高結(jié)合強(qiáng)度可能是有利的，在較高密度下，表面孔隙的封閉可能會(huì)完全阻止這種情況發(fā)生。這樣做，結(jié)合強(qiáng)度可能比預(yù)期的要小。

因此，粉末冶金釬焊需要能夠部分熔滲，而大部分保持在預(yù)定的間隙中以形成牢固結(jié)合的特種填料合金。已確立的釬焊合金，Ancorbraze　72，是專門為粉末冶金產(chǎn)業(yè)此項(xiàng)用途而設(shè)計(jì)的，在短距離熔滲后即固化。這可防止釬料材料過(guò)分損失在零件容積內(nèi)，留下足夠的填料合金以實(shí)現(xiàn)母體表面間的牢固金屬結(jié)合。這一機(jī)制出現(xiàn)在釬料材料與鐵基體溶解而產(chǎn)生熔化釬焊材料的液相線溫度升高時(shí)。隨著液相線溫度升高，表面張力增高，流動(dòng)性降低，使釬料合金難以進(jìn)一步滲入，最終在或接近燒結(jié)溫度處固化。從原理上講，這些就是用釬焊連接粉末冶金零件的工序，盡管如此，它并不總是一種順利、可控的工藝，因?yàn)橛性S多外部參數(shù)會(huì)影響其性狀。

盡管粉末冶金燒結(jié)焊接已在成功地應(yīng)用，但似乎有許多隨機(jī)事件發(fā)生，當(dāng)釬料材料在合金與鐵熔化時(shí)未能及時(shí)封住接近零件表面的孔隙時(shí)，則會(huì)發(fā)生過(guò)多的熔滲。從圖1（a）可看出一個(gè)合格的釬焊連接的實(shí)例，展示出的間隙中有足夠量的填料合金，母體表面有最小熔滲，這可能具有適度的連接強(qiáng)度。

與此相反，圖1（b）示出在連接處兩側(cè)都有過(guò)多的熔滲，較亮的相是富集的釬料合金。由于熔滲太多，剩余的填充間隙的釬料材料量不足。這種現(xiàn)象并不總是容易理解的，當(dāng)制造過(guò)程中出現(xiàn)這種情況時(shí)，都要下很大力氣去解決它。大家知道，一些零件制造商用在釬料預(yù)混合粉中添加少量鐵粉以防止表面腐蝕，通常用液相處理，可能會(huì)抵消過(guò)多熔滲。以前支持這種方法的研究工作表明，在釬料預(yù)混合粉中添加鐵粉將影響固化溫度的起始，或許會(huì)影響熔滲程度［5，6］。

在進(jìn) 行 釬 焊 時(shí) 已 確 立 了 許 多 要 遵 循 的的 準(zhǔn)則［1，6，7］。一個(gè)關(guān)鍵因素是氣氛組成，并且在燒結(jié)的每一階段都須要嚴(yán)格控制。當(dāng)零件在預(yù)熱帶時(shí)，最重要的是要輕微氧化以促進(jìn)有效脫出劑而不會(huì)熏黑。進(jìn)入高溫加熱帶的殘留在表面上的污染物，可能對(duì)有不良影響，阻礙釬料合金流過(guò)間隙。如果預(yù)熱帶的氣氛過(guò)分氧化，釬料合金組成可能被氧化。在這種場(chǎng)合，在高溫加熱帶可能不會(huì)充分還原釬料材料，或者釬料材料被焊劑改變使著可適當(dāng)潤(rùn)濕與流動(dòng)。釬料表面的綠色表示是過(guò)度氧化的跡象［1］。當(dāng)裝爐量改變與發(fā)送零件速度變化時(shí)，可能需要調(diào)整氣氛。燒結(jié)時(shí)的另外一個(gè)因素涉及到零件的加熱溫度分布，鑒于較高溫度可將釬料材料由較冷區(qū)吸走，故零件的溫度不均勻可能會(huì)導(dǎo)致釬焊合金不規(guī)則的流動(dòng)。這可能會(huì)形成不均勻的釬焊連接。另外，加熱速度慢可能促使釬料合金的低熔點(diǎn)成分從釬料中析出，在與鐵合金化后很快再凝固，阻止剩余的釬料流入間隙［2］。

液態(tài)釬料有效地潤(rùn)濕母體材料，常常是成功進(jìn)行釬焊作業(yè)的關(guān)鍵。表面氧化物會(huì)阻止釬料合金在表面上的散布，在釬料通過(guò)連接處進(jìn)行虹吸之前，必須將其清除［8］。因此，關(guān)鍵是要含有一種焊劑以溶解釬料與母體材料二者的表面氧化物，在表面張力減小時(shí)，促使釬料潤(rùn)濕與展開。在使用焊劑時(shí)，會(huì)在放置釬焊片處留下含金屬氧化物（代表性的為Mn或Si氧化物）的玻璃質(zhì)殘?jiān)?。殘?jiān)话闶钦持模灿袑?shí)例表明，如果不除去，使用時(shí)會(huì)剝落。因而，習(xí)慣的做法是，在零件設(shè)計(jì)中包含有盲孔或封閉的空洞用來(lái)保持殘?jiān)?，防止在使用時(shí)干擾活動(dòng)件。如果使用釬焊時(shí)，采用開孔設(shè)計(jì)，可推薦采用像洗滌、化學(xué)浸蝕或研磨作用使殘?jiān)缮⑷コ愃撇ＡУ暮竸堅(jiān)姆椒?，盡管如此，在燒結(jié)釬焊時(shí)，在釬料中添加焊劑是必要的，除非生產(chǎn)是在真空室中進(jìn)行。

在歷史上，燒結(jié)釬焊大多在爐中用吸熱氣氛與Ancorbraze　72進(jìn)行的，因?yàn)檫@種主要釬焊合金是為在這種氣氛中使用而設(shè)計(jì)的。吸熱煤氣的典型組成為20％～30％CO，30％～40％H2，40％～47％N2，1％水蒸氣及0．5％CO2和能夠根據(jù)要求的效應(yīng)調(diào)節(jié)露點(diǎn)與碳勢(shì)。這些年來(lái)，許多燒結(jié)爐為了經(jīng)濟(jì)效益而轉(zhuǎn)向采用干燥、貧弱氣氛（體積分?jǐn)?shù)）90％N2－10％H2。面臨的難題是，氣氛組成已改變，這導(dǎo)致釬焊性能不可預(yù)知，卻必須提供始終如一的釬焊結(jié)果。為了更好地了解釬焊合金與影響釬焊性狀的工藝參數(shù)，進(jìn)行了以下研究以定性地評(píng)估釬焊合金的熔化與凝固的性狀，和在預(yù)混合粉中如何添加鐵來(lái)改變其在貧弱燒結(jié)氣氛中的相互作用。

1　方　法

這項(xiàng)研究使用的釬料合金，是水霧化法生產(chǎn)的Ancorbraze　72，其標(biāo)稱組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為：

41％Ni，40％Cu，15％ Mn，1．8％Si，1．5％B。用于壓制圓片的是市場(chǎng)上可買到的粒度分布為425μm／＋75μm的。添加0．75％Acrawax劑制成預(yù)混合粉，在20 MPa下壓制成圓片，每個(gè)圓片重0．85g。將釬料圓片置于直徑1英寸基體壓坯之上，在Abbatt高溫連續(xù)帶式燒結(jié)爐中于1　120℃下燒結(jié)，測(cè)定了釬料的潤(rùn)濕性狀。將基體壓坯壓制到密度7．0g／cm，其組成是由市場(chǎng)可實(shí)到的Ancor－steel　1000B鐵粉，Acu　Powder　8081銅粉及Asbury3203H型石墨。表1列出了所有可能組合的評(píng)價(jià)參數(shù)。另外，在第二次發(fā)送的釬焊小片測(cè)定生坯表面或燒結(jié)表面的影響前，一組基體壓坯在90％N2－10％H2中進(jìn)行過(guò)預(yù)燒結(jié)。燒結(jié)后用目視檢查釬焊小片的殘留物，觀察所列不同參數(shù)的影響

作為對(duì)潤(rùn)濕性狀研究的觀察結(jié)果，進(jìn)一步研究了基體壓坯中石墨含量的影響。鐵基混合粉（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）是由2％Cu粉與三種石墨含量0．3％，0．6％，0．8％制成的。釬焊連接是由這些混合粉壓制到密度7．0g／cm3的，尺寸為1．25in×0．25in×0．5in的矩形生坯試條疊加構(gòu)成的。頂端的試條中央鉆有孔，以便放置一小片釬料。將試樣在1　120℃，于90％N2－10％H2氣氛（體積分?jǐn)?shù)）中進(jìn)行了燒結(jié)釬焊。為了在零件間形成間距，將頂端試條的一面壓制成為倒斜邊的，以在上、下試條間形成0．076～0．127mm的間隙。將試樣在垂直于連接面的方向切開，隨后依照標(biāo)準(zhǔn)金相法進(jìn)行鑲樣與拋光以便獲得光學(xué)圖像。另外，用自動(dòng)圖像分析儀測(cè)定了橫穿燒結(jié)釬焊連接區(qū)的孔隙分布和自釬焊連接處中心線距離的關(guān)系。

此外，用差熱分析（DTA）對(duì)釬料的熔化與凝固性狀及其與鐵 的相互作 用進(jìn)行了評(píng)估。用STA449Jupite在40ml／min的流動(dòng)的氮?dú)夥罩性谘趸X坩堝中對(duì)代表性試樣同時(shí)進(jìn)行了熱重－差熱分析。溫度曲線包括以20℃／min冷卻到600℃之前，以20℃／min由25℃升溫到1130℃，保溫5min。以將細(xì)鐵粉混進(jìn)釬料預(yù)混粉的方式研究了鐵進(jìn)入釬料合金溶液中的影響。另外，用模擬典型零件組成進(jìn)行的燒結(jié)釬焊的DTA，檢驗(yàn)了FC－0208預(yù)混合粉層間的釬料。

2　結(jié)果與討論

2．1　潤(rùn)濕研究的觀察

圖2示潤(rùn)濕研究的燒結(jié)試樣。這里并未展示所有的觀察，除非另有說(shuō)明，只是用在90％N2－10％H2氣氛中的FC－0208基體壓坯組成說(shuō)明一般趨勢(shì)。在第一排，增大焊劑的量對(duì)表面展開或熔滲的影響好像微不足道，在每種情形下熔滲都是過(guò)多了。對(duì)釬料添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％細(xì)鐵粉，頂部的殘留釬料量增多，可是，對(duì)展開似乎無(wú)影響。在第二排為添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％焊劑與使用不同的氣氛。在每種情況下，都是熔滲顯著。與100％H2的結(jié)果相比，添加CH4與CO的似乎殘留在表面上的殘?jiān)^多。底下一排改變了基體壓坯的組成?；w壓坯中不添加石墨，釬料合金的表面展開顯著，而很小熔滲。不添加銅，加大石墨量，提高了對(duì)基體壓坯的熔滲。另一種方法，當(dāng)基體壓坯進(jìn)行預(yù)燒結(jié)時(shí)，在所有的試驗(yàn)條件下，大多數(shù)釬料材料都?xì)埩粼诒砻嫔稀Ｓ蛇@項(xiàng)研究可得出的幾個(gè)關(guān)鍵結(jié)論：

（1）基體材料中的石墨對(duì)釬料潤(rùn)濕的性狀有強(qiáng)烈影響。在壓坯中添加石墨會(huì)導(dǎo)致熔滲增強(qiáng)，從而減少了用于在表面上展開的材料。不添加石墨的壓坯，在表面上展開的量最大。盡管減少石墨可減小熔滲，但在制造粉末冶金零件中這并不是可行的選擇，因?yàn)樾枰檬珌?lái)提高強(qiáng)度和達(dá)到所需要的性能。

（2）對(duì)壓坯進(jìn)行預(yù)燒結(jié)對(duì)防止熔滲雖有顯著影響，可是，這種方法在制造調(diào)整中在經(jīng)濟(jì)上可能是行不通的。

（3）在釬料預(yù)混合粉中添加細(xì)鐵粉，好像會(huì)導(dǎo)致熔滲到壓坯中的量減小，正進(jìn)一步研究這種相互作用。

（4）在所有試驗(yàn)條件下，添加焊劑都是需要的，可溶解表面的氧化物和促進(jìn)表面潤(rùn)濕；關(guān)于釬料在表面上如何流動(dòng)，與3％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）焊劑相比，將焊劑增大到5％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）似乎并未看出改善。在實(shí)驗(yàn)室的條件下，增加焊劑含量沒有看出有任何好處，而可能進(jìn)一步受到滿載生產(chǎn)爐的影響。

（5）基體材料中的銅粉，對(duì)燒結(jié)前試樣生坯的表面潤(rùn)濕沒有影響。壓坯的預(yù)燒結(jié)會(huì)導(dǎo)致對(duì)含0～2％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）銅的釬料表面展開略有改進(jìn)。這種性狀暗示，在鐵表面溶解的銅會(huì)減小與鐵接觸的釬料的潤(rùn)濕角，使其更成功地合金化，從而阻止熔滲，而促使代之以展開。

（6）在釬料預(yù)混合粉中添加石墨有不良影響，完全阻止釬料顆粒聚集與潤(rùn)濕壓坯表面。這暗示，在爐子預(yù)熱帶產(chǎn)生的任何殘?jiān)c煙黑，都會(huì)大大阻止釬料潤(rùn)濕表面與流動(dòng)，而這與焊劑含量無(wú)關(guān)。

（7）在這項(xiàng)研究中，在氣氛中注入少量（0．5％（體積分?jǐn)?shù)））CO或CH4好像并沒有改善潤(rùn)濕性狀或防止熔滲。但是，在滿載的生產(chǎn)爐中，結(jié)果可能不同。

2．2　支持的證據(jù)

在大多數(shù)情況下，不論參數(shù)如何，變化通常結(jié)果是釬料會(huì)熔滲進(jìn)基體壓坯。一個(gè)有趣的觀察（本實(shí)驗(yàn)的整個(gè)的持續(xù)趨勢(shì)）是，由于減少石墨含量，釬料材料在表面上的展開會(huì)增大，這與熔滲正相反。為進(jìn)一步研究基體材料中石墨含量的影響，利用混合有不同石墨含量的基體試條，進(jìn)行了釬焊連接。

2．2．1　石墨的影響

如圖3所示，對(duì)利用壓制到7．0g／cm3的基體材料FC－020X（X＝碳含量）制取的燒結(jié)釬焊試條進(jìn)行了對(duì)比。（a）是燒結(jié)體碳含量w（C）為0．28％的，釬焊連接處很清晰。請(qǐng)注意，零件中的熔滲是最小的，因?yàn)樵缭谌蹪B之前就將孔隙網(wǎng)絡(luò)封堵了。（b）的基體材料燒結(jié)體碳含量w（C）為0．55％，在將孔隙封堵之前，釬料合金就已更深地流入零件中。（c）的燒結(jié)體碳含量w（C）為0．72％，零件表面與釬焊連接處間的界面更模糊，這是因?yàn)橛稍急砻嫒芙獾蔫F量增多，釬料材料更進(jìn)一步熔滲進(jìn)毗連的零件中。在w（C）＝0．72％燒結(jié)體碳水平下釬料似乎進(jìn)一步熔滲進(jìn)了開孔網(wǎng)絡(luò)，但這并不意味著發(fā)生了過(guò)多熔滲，因?yàn)檫B接處依然完全充滿釬料材料。值得注意的是，連接處的顯微結(jié)構(gòu)形態(tài)由于使較多釬料合金熔滲進(jìn)零件而發(fā)生了變化。迄今，尚未試驗(yàn)測(cè)定過(guò)這種顯微結(jié)構(gòu)變化對(duì)連接處強(qiáng)度的影響。但是認(rèn)為，需要釬料合金對(duì)基體材料進(jìn)行一些熔滲，以促進(jìn)較均勻的金屬結(jié)合，見圖3（c）。為支持增大熔滲的目視觀測(cè)，對(duì)圖3示的試樣用圖像分析測(cè)定了百分率孔隙度和自估計(jì)的釬焊連接處中心線的距離的關(guān)系。這些測(cè)量結(jié)果示于圖4。已知基體零件的平均起始孔隙度約為11％，孔隙度水平應(yīng)增加到距離釬焊作用遠(yuǎn)處的值。對(duì)于w（C）＝0．28％燒結(jié)體碳的合金化零件，在距中心線300μm以內(nèi)，孔隙度水平就很快升高到了基體零件的孔隙度水平，這說(shuō)明很少發(fā)生熔滲。這種測(cè)量與上面的目測(cè)結(jié)果很一致。在達(dá)到基體試條的標(biāo)稱孔隙度水平之前，基體零件的較高的碳含量，會(huì)導(dǎo)致熔滲深度稍有增加，如測(cè)得的自中心線的較大距離為440～500μm所表明的。這些結(jié)果表明，碳含量影響釬焊連接處的形成，并且可能影響熔滲程度。但是，還不十分明了碳含量是如何具體地改變潤(rùn)濕性狀的，是通過(guò)幫助減少表面的氧化物還是控制了熔化釬料的表面張力，阻止它與鐵表面的密切接觸。熔滲隨著碳含量增加而增強(qiáng)，這種跡象表明，釬料一開始是不能與鐵合金化的，因此才能不斷地被吸進(jìn)多孔性體中。

2．2．2　鐵的影響

另外一個(gè)值得注意的觀察是，潤(rùn)濕研究的結(jié)果是添加少量細(xì)鐵粉對(duì)殘留在壓坯表面上的釬料數(shù)量的影響。為了進(jìn)一步研究釬料與鐵的相互作用，用DTA研究了熔化與凝固的性狀。如圖5（a）所示，釬料粉末＋3％焊劑（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）加熱時(shí)的典型DTA曲線表明，約在935℃開始熔化，在約1　060℃完全熔化。但是，這一結(jié)果并沒有考慮到像粉末冶金零件燒結(jié)－釬焊時(shí)所經(jīng)受的與鐵或與其他成分的相互作用。為了研究釬料合金與粉末冶金鋼表面的相互作用，在釬料預(yù)混合粉中添加了少量鐵粉，然后予以混合。如圖5（b）所示，不管預(yù)混合的鐵含量如何，開始的熔化溫度依然未變，這是因?yàn)樵谳^低溫度下初始釬料組成未發(fā)生變化。可是當(dāng)與Fe極接近很明顯的合金開始熔化時(shí)，液相就會(huì)局部地將鐵溶進(jìn)與釬料的溶液中。這種現(xiàn)象將熔化范圍擴(kuò)展到較高溫度，對(duì)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)2％與5％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）鐵粉者，這是明顯的。添加20％鐵粉時(shí)，熔化性狀發(fā)生明顯變化，加熱到1　130℃時(shí)擴(kuò)展的范圍好像超出了測(cè)量的范圍。當(dāng)接近1　130℃時(shí)，曲線的下降斜率表明，并沒有完全熔化，因?yàn)槠湟堰_(dá)到了典型燒結(jié)溫度。盡管沒有示出，但以后的試驗(yàn)證明，添加20％鐵粉時(shí)，在約1160℃才能接近完全熔化?？疾靾D5（c），在由1　130℃冷卻時(shí)，僅只釬料的凝固開始 （冷卻時(shí)的初始放熱峰）約在955℃，于830℃完成。這表明，如果釬料不與鐵合金化，則在燒結(jié)時(shí)釬料合金可在一段時(shí)間內(nèi)呈液體狀態(tài)，這可能導(dǎo)致熔滲。在這些條件下，凝固時(shí)有兩個(gè)獨(dú)立的峰存在，這表明有兩相存在。在預(yù)混合粉中添加鐵粉，在燒結(jié)釬焊的過(guò)程的冷卻階段的作用是相當(dāng)明顯的，突顯出在釬料熔化與溶解鐵時(shí)產(chǎn)生的合金化機(jī)制的重要性。釬料的開始凝固溫度隨著溶液中鐵的添加而顯著升高。預(yù)混合的鐵粉為2％時(shí)，凝固開始的溫度升高到1　010℃，添加5％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）鐵粉時(shí)，溫度升到1　045℃。凝固相的數(shù)目是由于溶于溶液中的鐵，隨著Fe外加的盡管有小的峰值曲線變化。有趣的是，在固溶體中的Fe含量w（Fe）為20％時(shí)，合金的主要組分的初始凝固溫度就接近于典型的燒結(jié)溫度。這表明，當(dāng)含有釬料的溶液的鐵含量一旦接近或大于20％時(shí)，釬焊合金液體的主要組分就將在燒結(jié)溫度下凝固。如在圖3（a）所看到的，釬焊連接處的顯微結(jié)構(gòu)的EDS分析表明，在整個(gè)連接區(qū)固溶體鐵的含量相似。這些DTA結(jié)果與先前的關(guān)于用添加鐵對(duì)改變釬焊合金的熔化與凝固性狀的影響的研究［5，6］很一致。這也暗示，對(duì)釬料預(yù)混合粉添加少量鐵粉也可能是避免熔滲的一個(gè)機(jī)會(huì)。通過(guò)使鐵與熔化的釬料鄰接，為封閉孔隙從母材溶解的Fe就會(huì)減少。這有雙重作用，由于因鐵溶解，可防止浸蝕零件表面，并在釬焊過(guò)程中很快地提前進(jìn)行封孔，可防止顯著熔滲。實(shí)際上在燒結(jié)溫度下，釬料是連續(xù)熔化的，在20％溶解鐵的情形下，這表明，它可能對(duì)流動(dòng)性有相當(dāng)大的影響。釬料的流動(dòng)性相當(dāng)大地影響其被吸進(jìn)連通孔隙或易于虹吸到整個(gè)間隙中的能力。自然設(shè)計(jì)的原理如下：由于溶解鐵的含量增高，釬焊合金在熔滲進(jìn)零件短距離后凝固，這可防止連接區(qū)材料的進(jìn)一步損失。相反地，如果釬料不能與鐵合金化，在升高的溫度下液體越來(lái)越多，較大的可能熔滲到多孔性體中更大的距離，遺留下的材料不足以形成強(qiáng)固的連接。為進(jìn)一步研究涉及典型材料燒結(jié)釬焊的機(jī)制，用DTA與釬料相結(jié)合研究了FC－0208及FC－0208＋釬焊合金的組成。圖6（a）示FC－0208粉末的基本曲線，在850～860℃左右開始α－γ產(chǎn)生相變，和在930℃左右碳完全溶解?；烊氲你~在約1　083℃熔化，達(dá)到燒結(jié)溫度時(shí)完全變?yōu)橐后w。將釬料加在兩層FC－0208混合粉之間（在氧化鋁坩堝中），可說(shuō)明各種成分間的相互作用，當(dāng)有釬料存在時(shí)，雖然α－γ相變好像移向較高溫度，但還不清楚這是否只是加熱速度的影響，或者是否釬料對(duì)變動(dòng)有什么影響。另外，釬料的熔化趨勢(shì)的性狀與添加20％鐵粉（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的釬料預(yù)混合粉（見圖5（b））相同。釬料達(dá)到銅熔點(diǎn)時(shí)可能還在連續(xù)熔化，因?yàn)殂~的拐點(diǎn)被遮掩了。由圖6（b）可見，F(xiàn)C－0208的冷卻曲線表明發(fā)生反應(yīng)都是在變化的，這表明，在冷卻階段開始前液體銅已溶解到鐵中?？墒菍⑩F料材料添加于混合粉中后，一個(gè)相開始于約1　060℃在1　000℃結(jié)束。與圖5（d）示的結(jié)果相對(duì)比，這表明凝固起始的鐵含量w（Fe）在5％～20％之間。進(jìn)一步用添加10％鐵粉（未示出）進(jìn)行的檢驗(yàn)表明，鐵含量w（Fe）接近10％時(shí)，如同凝固起始溫度約為1055℃的結(jié)果所表明。

第4篇：粉末冶金壓制方法范文

關(guān)鍵詞：粉末制品雙向壓制油壓機(jī)；齒輪同步分流馬達(dá)；工作效率；產(chǎn)品質(zhì)量

引言

粉末冶金通常采用四柱液壓機(jī)單向壓制成型，但是由于受到壓裝厚度的限制，成品一般密度不均勻而造成成品報(bào)廢率高，為了保證產(chǎn)品的密度，有些廠家在將一面壓制好后，再把產(chǎn)品翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，對(duì)另一面進(jìn)行壓裝，這種方法無(wú)疑生產(chǎn)效率很低，而且有的粉末冶金產(chǎn)品中間有芯片，這樣，即使是翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)再壓制，芯片的位置難以保證，從而難以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

最近我公司在引進(jìn)德國(guó)RONZIO技術(shù)的基礎(chǔ)上研制開發(fā)的粉末制品雙向液壓機(jī)，可以有效解決傳統(tǒng)單向壓制造成的產(chǎn)品密度不均，次品率高的問(wèn)題。

1雙向壓制液壓機(jī)主要液壓控制部分

此液壓系統(tǒng)控制2個(gè)基本回路的動(dòng)作。一是上缸的動(dòng)作，二是下頂缸的動(dòng)作。上、下兩只同等噸位的液壓缸，內(nèi)置的上、下位移傳感器，以及與上、下油缸和控制系統(tǒng)相連的上、下壓力傳感器，所述上、下液壓缸都與齒輪同步分流馬達(dá)相連并受其控制。

新研制開發(fā)的系統(tǒng)，將換向閥與齒輪同步分流馬達(dá)并聯(lián)，并與上、下液壓缸連接。在液壓滑塊接觸到粉末材料之前，用普通換向閥控制其快速運(yùn)行，在接觸到粉末材料后換為由齒輪式同步分流馬達(dá)控制，提高了工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

采用齒輪式同步分流馬達(dá)的兩輸出分別控制上、下油缸，實(shí)現(xiàn)了壓力和速度的同步，在液壓滑塊接觸到粉末材料之前，用普通換向閥控制其快速運(yùn)行，在接觸到粉末材料后換為由齒輪式同步分流馬達(dá)控制，提高了工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。上、下液壓缸放內(nèi)置位移傳感器，時(shí)時(shí)檢測(cè)兩缸的時(shí)時(shí)位移和壓力，兩缸時(shí)時(shí)位移和壓力的同步靠同步分流馬達(dá)實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了雙向同步壓制的作用，產(chǎn)品質(zhì)量完好，且不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率。

2 液壓原理圖的確定

由上述所需控制部分確定原理圖如1所示。圖中，上液壓缸2和下液壓缸3上分別裝有上位移傳感器1和下位移傳感器4，并安裝有上壓力傳感器8和下壓力傳感器7，上、下液壓缸都與齒輪同步分流馬達(dá)7相連，馬達(dá)輸出油路上都安裝有換向閥6，所述的位移傳感器1、4，下、上壓力傳感器5、8和齒輪式同步分流馬達(dá)7,都與控制系統(tǒng)相連。三個(gè)換向閥6與齒輪式同步分流馬達(dá)7并聯(lián)，并與上、下液壓缸2、3連接。

系統(tǒng)的原理圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)的原理圖

圖中：1、上位移傳感器；2、上液壓缸；3、下液壓缸；4、下位移傳感器；5、下壓力傳感器；6、換向閥；7、齒輪式同步分流馬達(dá)；8、上壓力傳感器；9、控制系統(tǒng)。

在液壓缸滑塊接觸到粉末材料之前，用普通換向閥6控制其液壓缸快速運(yùn)行，在接觸到粉末材料后換為由齒輪式同步分流馬7達(dá)控制，在提高工作效率的同時(shí)，保證了產(chǎn)品的合格率。

3 結(jié)論

本文主要論述了粉末制品雙向壓制液壓系統(tǒng)原理方案的確定。最近我公司已生產(chǎn)一臺(tái)實(shí)驗(yàn)機(jī)，在公司內(nèi)進(jìn)行了空載及負(fù)載實(shí)驗(yàn)，所有的液壓控制都達(dá)到了預(yù)期的效果。

參考文獻(xiàn)

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[2]帥長(zhǎng)紅.液壓機(jī)設(shè)計(jì)、制造新工藝新技術(shù)及質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范.北京:北方工業(yè)出版社,2006.

第5篇：粉末冶金壓制方法范文

關(guān)鍵詞 壓制成形，流變學(xué)，CAE優(yōu)化分析

1前 言

計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）是利用計(jì)算機(jī)輔助求解復(fù)雜工程、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能分析計(jì)算以及結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要工具。對(duì)于陶瓷墻地磚模具領(lǐng)域，CAE技術(shù)的應(yīng)用尚未見相關(guān)報(bào)導(dǎo)。結(jié)合目前陶瓷墻地磚模具技術(shù)比較落后的現(xiàn)狀，利用CAE技術(shù)對(duì)陶瓷墻地磚模具設(shè)計(jì)及其粉料壓制成形機(jī)理，以及墻地磚產(chǎn)品綜合力學(xué)性能等方面展開研究，可揭示模具設(shè)計(jì)過(guò)程中模具的受載特性、運(yùn)動(dòng)特性及其與粉料壓制成形的相互影響，從而獲得陶瓷墻地磚模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。CAE技術(shù)為陶瓷墻地磚模具的設(shè)計(jì)提供了虛擬的設(shè)計(jì)平臺(tái)，設(shè)計(jì)人員可以提前對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中模具存在的缺陷進(jìn)行修改并提出優(yōu)化方案，縮短了設(shè)計(jì)周期，減少了模具生產(chǎn)成本，并提高了陶瓷墻地磚模具及磚坯的質(zhì)量。

2陶瓷墻地磚粉料壓制的成形機(jī)理

2.1 陶瓷墻地磚壓制成形的過(guò)程

墻地磚坯體致密度和強(qiáng)度的提高是由于陶瓷粉料在適宜的成形壓力作用下發(fā)生了以下變化：（1）固體顆粒的塑性變形和彈性變形；（2）固體顆?；ハ嘁平涂繑n；（3）氣體和水份在顆粒間隙中的移動(dòng)；（4）氣體受壓后，有一部分溶解在水份中，其余部分經(jīng)壓模、底模與?？虻目p隙逸出。由此可見，墻地磚坯體的壓制成形過(guò)程實(shí)質(zhì)上是陶瓷粉料各組分互相移動(dòng)、變形，迫使孔隙率減少和坯體結(jié)構(gòu)致密化的過(guò)程。

2.2 陶瓷墻地磚粉料壓制成形機(jī)理的基本假設(shè)

墻地磚因形狀簡(jiǎn)單，通常采用單向壓制成形的工藝，如圖1所示。坯體的受力分析如圖2a所示，坯體在成形壓力Py，側(cè)壓力Pc，底模反力Pm及摩擦力Pf的作用下保持平衡。由于在墻地磚坯體的壓制過(guò)程中，陶瓷粉料中的顆粒在互相移動(dòng)、靠攏以致壓實(shí)成形的過(guò)程中需要克服摩擦阻力等，由此可見側(cè)壓力Pc沿壓坯高度方向逐漸減弱至最底層；同時(shí)因坯體與模壁之間存在摩擦力的作用，致使底模反力Pm小于成形壓力Py。但因墻地磚的厚度尺寸通常較小，并忽略摩擦力Pf的作用，致使底模反力Pm小于成形壓力Py。

我們可近似地認(rèn)為側(cè)壓力Pc沿壓坯高度方向均勻分布，且底模反力Pm與成形壓力Py近似相等，那么可得理想狀態(tài)下坯體的受力分析示意（如圖2b所示）。如果再進(jìn)一步將分布力簡(jiǎn)化為集中力，可得坯體的受力分析示意圖（如圖2c所示）。顯然它是建立在基本假設(shè)基礎(chǔ)上的：（1）假設(shè)坯體為一剛性整體；（2）假設(shè)坯體在壓制成形時(shí)，坯體與模腔內(nèi)壁等產(chǎn)生的摩擦力忽略不計(jì)；（3）假設(shè)側(cè)壓力Pc沿壓坯高度方向均勻分布。

2.3 成形壓力對(duì)坯體壓制成形過(guò)程的影響

當(dāng)作用于陶瓷粉料上的成形壓力大于固體顆粒的變形阻力、受壓氣體的變形阻力、固體顆粒之間的摩擦力及陶瓷粉料與模腔內(nèi)表面的摩擦阻力時(shí)，固體顆粒就開始移動(dòng)、變形，并互相靠近，結(jié)果迫使陶瓷粉料壓實(shí)成形。其具體過(guò)程就是靠近壓模上表面的陶瓷粉料層最先被壓實(shí)，當(dāng)這個(gè)陶瓷粉料層的顆?；ハ嗫拷鼤r(shí)，顆粒間的摩擦阻力就急劇地增大。此時(shí)，要使坯體壓得更實(shí)就必須施加更大的成形壓力，此成形壓力同時(shí)還通過(guò)壓模上表面的粉料層依次傳遞到鄰近的粉料層上，直至最低層，由于成形壓力在粉料層之間不斷傳遞的過(guò)程中，有一部分消耗于克服顆粒變形、顆粒之間及顆粒與模腔內(nèi)表面的摩擦損失上，所以離壓模上表面越遠(yuǎn)，粉料層受到的成形壓力越小，結(jié)構(gòu)越疏松、致密度越低。

當(dāng)成形壓力與上述各種變形阻力及摩擦力相等時(shí)，陶瓷粉料的壓制成形過(guò)程就處于相對(duì)平衡狀態(tài)，坯體結(jié)構(gòu)不再致密化，因此過(guò)大地增大成形壓力，并不能使坯體變得更緊密或使坯體的強(qiáng)度更高。各種陶瓷粉料依其物理化學(xué)性質(zhì)的差異，各有其最適宜的成形壓力。這個(gè)成形壓力既能保證坯體所要求的致密度和強(qiáng)度，又不會(huì)使坯體產(chǎn)生壓制裂紋等缺陷。

3陶瓷墻地磚粉料壓制成形過(guò)程的CAE優(yōu)化分析研究

3.1 陶瓷墻地磚粉料壓制成形過(guò)程數(shù)學(xué)模型的建立

陶瓷粉料壓制成形是靠強(qiáng)大的壓力使含有一定粘性顆粒的粉料在模具內(nèi)產(chǎn)生流動(dòng)、變形，最終壓成致密的坯體。所以，陶瓷粉料的性能與其壓制行為的關(guān)系（如粉料流動(dòng)的快慢、變形的難易、作用力和變形力之間的關(guān)系等）成為壓制成形過(guò)程中的關(guān)鍵因素。因此，用流變學(xué)的理論來(lái)建立粉料的流變模型和壓制方程對(duì)于研究陶瓷粉料壓制行為規(guī)律有重要的指導(dǎo)意義。

如圖3所示，在剛模中粉料的表面施加壓力σΔ(t)，Δ(t)是單位階躍函數(shù)。

假設(shè)剛模壁與粉料間不發(fā)生剪切應(yīng)力，則在忽略重力時(shí)粉料間不發(fā)生剪切應(yīng)力，此時(shí)粉料中各點(diǎn)x方向的正應(yīng)力σx均為σΔ(t)，為方便起見，以壓應(yīng)力為正，且σy＝σx，由于剛模的限制，y和z方向應(yīng)變?chǔ)舮=εx=0，只有x方向的應(yīng)變?chǔ)舩，那要求解的未知數(shù)就是橫向力σy 和豎向應(yīng)變?chǔ)舩 。

以Tσ、Tε分別代表應(yīng)力、應(yīng)變張量，用上標(biāo)O，d分別代表球張量和偏張量，

應(yīng)力張量為：Tσ=TσO+Tσd(1)

應(yīng)變張量：Tε=Tε0+ Tεd(2)

對(duì)于滿足流變模型的各種粉料，應(yīng)力球張量和應(yīng)變球張量之間的關(guān)系可以認(rèn)為是線彈性的，則有：

TσO=3EvTε0(3)

式中：

Ev――積彈性模量

應(yīng)力偏張量與應(yīng)變偏張量之間的關(guān)系，隨著粉料的性質(zhì)以及模型而異。借助粉末冶金技術(shù)，非線性K體比較接近粉體變形的實(shí)際情況，并且容易進(jìn)行數(shù)學(xué)處理。非線性K體是由Hooke體（簡(jiǎn)稱H體）與Newton體（簡(jiǎn)稱N體）并聯(lián)組成的。經(jīng)過(guò)對(duì)H體與N體不同組合的數(shù)學(xué)模型的研究與對(duì)比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)非線性K體與非線性H體并聯(lián)，所建立的數(shù)學(xué)模型就比較符合粉料壓制機(jī)理。 依圖4所示模型，其數(shù)學(xué)模型為：

式中：

σ＝σ1+σy

σ1＝σ2＝σ3(4)

ε＝ε1＝εx

εx=ε2+ε3

又

式中：

――應(yīng)力對(duì)時(shí)間t的導(dǎo)數(shù)

變換整理得：

式中：

M1，M2，M3，τ――與彈性有關(guān)的常數(shù)

m1 ，m3，K――指數(shù)常數(shù)

――應(yīng)變對(duì)時(shí)間t的導(dǎo)數(shù)

圖4所示的模型具有普遍性，可以較全面研究非線性粉料在壓制成形過(guò)程中的流變行為，從而為陶瓷墻地磚模具設(shè)計(jì)及加工過(guò)程中工藝參數(shù)的選定提供了依據(jù)。

3.2 陶瓷墻地磚粉料壓制成形過(guò)程CAE優(yōu)化分析的探索研究

在對(duì)陶瓷墻地磚粉料壓制成形機(jī)理全面分析的基礎(chǔ)上，綜合考慮墻地磚模具結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)要求以及原材料的性質(zhì)、配方等因素，借助冶金技術(shù)中粉料在壓制成形中的流變模型建立起相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，繼而采用華中科技大學(xué)國(guó)家模具重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的HSCAE（華塑CAE）軟件進(jìn)行優(yōu)化及動(dòng)態(tài)模擬分析，從而改變了過(guò)去那種單靠人為經(jīng)驗(yàn)來(lái)制定粉料壓制成形的加工工藝，以及設(shè)計(jì)相應(yīng)模具尺寸需要多次試模、反復(fù)修改，才能最后設(shè)計(jì)定型和制造模具的方法。

利用CAE技術(shù)對(duì)陶瓷墻地磚粉料壓制成形過(guò)程進(jìn)行仿真模擬，并在此基礎(chǔ)上，提高模具的設(shè)計(jì)的效率，優(yōu)化模具設(shè)計(jì)以及制造工藝。在后期的研究工作中，其工作重點(diǎn)將放在對(duì)粉料壓制成形過(guò)程的仿真模擬，并結(jié)合陶瓷墻地磚實(shí)際生產(chǎn)情況及存在的問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)有的墻地磚模具進(jìn)行CAE優(yōu)化分析，并提出模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，從而有效地提高墻地磚在壓制成形過(guò)程中的綜合性能。

4總結(jié)

陶瓷墻地磚粉料壓制成形過(guò)程中的應(yīng)力與應(yīng)變是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，由于在這個(gè)過(guò)程中，陶瓷墻地磚粉料的變形及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)滿足粉末冶金技術(shù)中流變模型的條件，因此，在此課題中，筆者大膽借助粉料運(yùn)動(dòng)的流變模型建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，為后面的CAE優(yōu)化分析提供了有利的分析依據(jù)。CAE技術(shù)充分結(jié)合了陶瓷墻地磚的生產(chǎn)現(xiàn)狀及工藝要求，在后期的研究工作中將逐步展開粉料壓制成形過(guò)程的模擬仿真，并對(duì)墻地磚模具進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而提高墻地磚的綜合性能。

參考文獻(xiàn)

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3 王艷春．陶瓷墻地磚模具的設(shè)計(jì)［J］．佛山陶瓷，2006，7

4 黃培云．粉末冶金基礎(chǔ)理論與新技術(shù)［M］．中南工業(yè)大學(xué)出版社，1987

5 王忠輝．陶瓷墻地磚在壓制過(guò)程中缺陷的成因分析及預(yù)防措施[J]．中國(guó)建材裝備，1998，4

第6篇：粉末冶金壓制方法范文

【關(guān)鍵詞】藥型罩；粉末；聚能破甲

0.引言

藥型罩材料是聚能效應(yīng)能量的載體，其性能直接影響著射流質(zhì)量的優(yōu)劣。在現(xiàn)代反裝甲戰(zhàn)爭(zhēng)中，如何提高聚能射流的侵徹性能是世界各國(guó)競(jìng)相研究的課題。解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵在于控制射流或彈丸的長(zhǎng)度、形狀、質(zhì)量等，而其中藥型罩材料的選擇是關(guān)鍵因素之一，合適的藥型罩材料可不同程度地改善戰(zhàn)斗部的侵徹性能[1]。本文介了近幾年國(guó)內(nèi)外藥型罩材料的發(fā)展與現(xiàn)狀，詳細(xì)介紹了幾種金屬粉末在藥型罩中的應(yīng)用。

1.單金屬粉末藥型罩材料

根據(jù)侵徹流體動(dòng)力學(xué)理論[2]，金屬射流的侵徹深度H可用下式表示：

H=（v■-v■)t■(?籽■/?籽■)■ （1）

式中，v■為射流頭部速度；v■為射流尾部速度；t■為射流斷裂前持續(xù)時(shí)間；?籽■為藥型罩材料密度；?籽■為目標(biāo)靶材料密度。

由式（1）可知當(dāng)藥型罩材料的?籽■高、v■大、延展性好時(shí)，射流在侵徹之前就能充分拉長(zhǎng)而不斷裂，此時(shí)t■的時(shí)間就相對(duì)長(zhǎng)，最終金屬射流的侵徹深度H就隨著增大。因此若想藥型罩破碎性好，侵徹能力強(qiáng)，我們?cè)谶x擇材料時(shí)就要求材料的密度高，聲速大，延展性好。常用的粉末藥型罩材料有銅粉、鎢粉等。

銅粉（Cu)具有密度較大(8.9g/cm3)、熔點(diǎn)適中(1083℃)、聲速較高(4.7km/s)、塑性好、有一定的強(qiáng)度等特點(diǎn)，易于形成延展性好、不易斷裂、不氣化的金屬射流，而且價(jià)格便宜，所以是制造藥型罩的首選材料[5]。國(guó)內(nèi)的銅粉主要有兩種形貌的銅粉：枝形粉和球形粉。枝形粉的成形性好，粉末罩結(jié)合強(qiáng)度高，但是流動(dòng)性差，易氧化，并且容易形成杵堵。而球形銅粉價(jià)格低，流動(dòng)性好，保質(zhì)期長(zhǎng)，不易于形成杵堵;但成形性差，壓制的粉末罩結(jié)合強(qiáng)度低，易破碎。因此在實(shí)際生產(chǎn)中可以合理的搭配使用，充分發(fā)揮兩種粉末各自的優(yōu)點(diǎn)。李如江[6]等對(duì)銅粉末藥型罩進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。得出孔隙度為11.4%和9.3%的銅粉末藥型罩，聚能射流分別在1.1～3.0倍和1.1～2.2倍裝藥口徑的炸高范圍內(nèi)，穿深要比密實(shí)的藥型罩具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

鎢（W）因具有高聲速(常溫下聲速為4.03km/s)、高密度(19.3g/cm3)、高熔點(diǎn)（3400℃）、良好的延展性等優(yōu)異性能，成為有前景的新型藥型罩材料。高聲速是獲得高連續(xù)射流頭部速度所必需的，而高的材料密度是提高侵徹威力所必需的。鎢是體心立方金屬，具有較高的動(dòng)態(tài)性能。根據(jù)侵徹流體動(dòng)力學(xué)理論，侵徹能力與材料密度的關(guān)系可用平方根定律描述。如果鎢射流具有較高的頭部速度，就能更有效地對(duì)抗反應(yīng)裝甲，縮短貫穿時(shí)間。在掠飛攻頂侵徹情況下更希望有盡可能快的射流速度。1996年英國(guó)國(guó)防研究局研究對(duì)比了重金屬藥型罩的射流性能，發(fā)現(xiàn)熱壓燒結(jié)鍛造切削成形工藝制造的純鎢藥型罩(晶粒直徑約15μm)的射流斷裂時(shí)間為221.5μs，射流長(zhǎng)度為881.0mm，性能優(yōu)于純銅藥型罩(晶粒直徑約10μm，射流斷裂時(shí)間142.0μs，射流長(zhǎng)度671.0mm)。

2.多種金屬?gòu)?fù)合粉末藥型罩材料

從文獻(xiàn)[5]可以看出單金屬粉末藥型罩的力學(xué)性能明顯低于多種金屬?gòu)?fù)合粉末罩的力學(xué)性能，說(shuō)明了多種金屬?gòu)?fù)合粉末罩的優(yōu)越性。常用的復(fù)合粉末罩有：鎢銅粉末藥型罩、鎢銅鎳復(fù)合粉末型罩、鎢銅鉍復(fù)合粉末藥型罩等。

鎢銅復(fù)合材料（W-Cu）是由高熔點(diǎn)、高密度、高硬度、低膨脹系數(shù)的鎢和高導(dǎo)電、導(dǎo)熱率的銅所構(gòu)成的假合金。由于鎢銅不互溶，鎢銅復(fù)合材料目前多采用粉末冶金方法制備。常規(guī)工藝的產(chǎn)品密度低，成分均勻性差，性能很難滿足高要求。為改善該材料使用性能，國(guó)內(nèi)外學(xué)者多年來(lái)對(duì)其制備工藝進(jìn)行了大量研究[6~7]。Janet研究了鎢銅藥型罩燒結(jié)工藝對(duì)射流性能的影響，Jackowski研究了銅粉末藥型罩再壓對(duì)射流斷裂時(shí)間的影響，Seong研究了鍛壓鎢銅藥型罩聚能射流的侵徹性能，王鳳英[8]、王鐵福等通過(guò)試驗(yàn)，研究了鎢銅射流的侵徹性能。

鎢-銅-鎳合金粉（W-Cu-Ni）是廣泛應(yīng)用的一種用于制造粉末藥型罩材料。該合金藥型罩所形成的射流，具有高性能聚能裝藥射流的兩種特性，即高密度和在射流斷裂前的高延伸性。王鳳英等人對(duì)鎢-銅-鎳合金粉末罩進(jìn)行了詳細(xì)的研究，對(duì)比研究了鎢銅鎳罩和紫銅罩的射流變化及破甲深度。從射流形態(tài)上看，鎢銅鎳罩射流粗，邊緣不光滑，呈現(xiàn)各種形狀的顆粒，但均未斷開，而紫銅罩射流斷裂顆粒呈蛋形。從破甲穿深看，鎢-銅-鎳合金粉末的侵徹性能比紫銅罩提高約38%，而且光滑無(wú)杵。

鎢銅鉍復(fù)合粉(W-Cu-Bi)是現(xiàn)用石油射孔彈藥型罩的主要成分。通常，銅鎢射流在形成后，會(huì)迅速?gòu)浬?，形成較差的疏散性射流，這是不利于破甲的。鉍粉的熔點(diǎn)較低，不能單獨(dú)制備藥型罩，但是添加鉍可使金屬射流保持連續(xù)性，從而減少杵堵的發(fā)生。鉍起到射流改善劑的作用。在射流的形成和拉伸階段，在沖擊波作用下，藥型罩內(nèi)的空穴進(jìn)行絕熱壓縮，理論估算其瞬時(shí)溫度遠(yuǎn)高于鉍的熔點(diǎn)（熔點(diǎn)為271.4℃），但這一時(shí)間極短，雖然不足以使鉍大量氣化，但可以使其全部或大部分處于熔融狀態(tài)，當(dāng)在粉末藥型罩材料中添加適量的鉍后，因?yàn)樯淞魇翘幱诠桃夯旌蠎B(tài)的，其中的液體部分可以利用表面張力約束射流，保持射流的表面光滑和軸對(duì)稱性，推遲射流斷裂的時(shí)間。根據(jù)侵徹流體動(dòng)力學(xué)理論，加入鉍后復(fù)合粉末罩的侵徹能力有很大提高。

3.存在的問(wèn)題及發(fā)展前景

粉末藥型罩雖然具有傳統(tǒng)密實(shí)材料所不具有的力學(xué)性能，但是也存在一些問(wèn)題。例如：

（1）如何合理的選擇和搭配粉末材料。根據(jù)材料的不同性質(zhì)，若選取搭配的好，可以增加粉末藥型罩延展性，提高射流的速度和侵徹能力。在改善藥型罩材料性能的同時(shí)降低材料的成本。

（2）如何利用先進(jìn)的制造技術(shù)。復(fù)合粉中由于各成分的密度、粒度差別較大，在混粉和壓制時(shí)極易形成成份偏聚，所壓制的粉末罩質(zhì)量分布不均勻而影響使用性能。

（3）粉末藥型罩從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)屬于多孔材料，孔隙度是影響多孔射流穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素。合適的孔隙度可以延長(zhǎng)聚能射流的斷裂時(shí)間，提高射流的穩(wěn)定性和侵徹能力。

（4）如何提高聚能射流的后效性能。由一些含能物質(zhì)構(gòu)成的藥型罩所形成的射流在侵徹目標(biāo)的過(guò)程中會(huì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生爆炸，產(chǎn)生二次爆炸效應(yīng)。

以上存在的問(wèn)題是粉末藥型罩要改進(jìn)的地方，也是粉末藥型罩發(fā)展的趨勢(shì)。

【參考文獻(xiàn)】

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第7篇：粉末冶金壓制方法范文

成果簡(jiǎn)介：制氟碳陽(yáng)極化學(xué)氣相沉積熱解碳抗極化涂層制備方法，采用C3H6和N2為碳源氣對(duì)碳陽(yáng)極進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，獲得熱解碳涂層；采用硝酸鎳水溶液作電鍍液，對(duì)含熱解碳涂層碳陽(yáng)極電鍍，電鍍后超聲清洗，烘干；真空下熱處理，得到熱解碳涂層與金屬質(zhì)點(diǎn)摻雜相結(jié)合的熱解碳抗極化涂層。采用本發(fā)明，所得化學(xué)氣相沉積熱解碳涂層厚度均勻、與碳陽(yáng)極基體結(jié)合緊密；以低石墨化、難極化的化學(xué)氣相沉積熱解碳封閉碳陽(yáng)極表面孔隙，阻止電解液向電極內(nèi)部滲入，保護(hù)電極內(nèi)部結(jié)構(gòu)；形成表面金屬質(zhì)點(diǎn)摻雜層，阻止不導(dǎo)電氟化石墨的產(chǎn)生，提高表面導(dǎo)電性能，陽(yáng)極電流密度為0.1mA/cm2，有效防止碳陽(yáng)極板的極化。

成果簡(jiǎn)介： 本發(fā)明公開了一種高速動(dòng)車組用粉末冶金制動(dòng)閘片材料，其特征是，原料包括摻雜有錫、鐵合金組元的銅基粉末和α碳化硅，各成分的質(zhì)量百分比為：1～8錫、4～10鐵、50～80銅以及1～3α碳化硅。本發(fā)明還提供了一種制備這種材料的工藝，其特征在于，包括以下步驟：按如下質(zhì)量百分比稱取各種粉末：4～10鐵、6～12石墨、1～8海砂、1～3α碳化硅、1～8錫、1～4三氧化二鋁、1～10硼鐵、1～5二硫化鉬、2～8硅鐵、余量為銅；混合均勻后摻入航空煤油和乳膠，混合均勻；將混合料經(jīng)壓制得到壓坯；將壓坯固定于支撐鋼背上，經(jīng)燒結(jié)得到粉末冶金制動(dòng)閘片材料。應(yīng)用本發(fā)明所制得的閘片使用壽命和制動(dòng)性能能滿足時(shí)速達(dá)250km/h及以上速度的高速動(dòng)車組制動(dòng)要求。

成果簡(jiǎn)介： 飛機(jī)機(jī)輪剎車副結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)裝置，包括機(jī)座、剎車副軸向加載裝置、扭力矩加載裝置、軸向定位裝置，機(jī)座兩端各設(shè)有一支撐座，在兩支撐座之間安裝有一根主軸，主軸上依次安裝有剎車副軸向加載裝置、扭力矩加載裝置、軸向定位裝置；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，檢測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、快捷、操作簡(jiǎn)單并且檢測(cè)成本低，適用于各種機(jī)型及材質(zhì)的機(jī)輪剎車副的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)；特別適用于碳/碳復(fù)合材料機(jī)輪剎車副的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)。

成果簡(jiǎn)介：本發(fā)明公開了一種工業(yè)制動(dòng)器用炭/陶制動(dòng)襯片的制造方法，首先采用針刺的方法制備炭纖維預(yù)制體，對(duì)其進(jìn)行高溫?zé)崽幚砗蟛捎没瘜W(xué)氣相滲透法制得低密度的C/C復(fù)合材料，對(duì)C/C復(fù)合材料進(jìn)行高溫?zé)崽幚砗筮M(jìn)行機(jī)加工，然后在高溫真空爐中對(duì)C/C材料進(jìn)行熔融滲硅，通過(guò)Si與C反應(yīng)形成SiC制得C/C-SiC制動(dòng)材料，最后將C/C-SiC制動(dòng)材料進(jìn)行機(jī)加工后用鉚釘將其與鋼背進(jìn)行冷鉚接，制得所需的工業(yè)制動(dòng)器用C/C-SiC制動(dòng)襯片。本發(fā)明所制造的工業(yè)制動(dòng)器用炭/陶制動(dòng)襯片具有較高的力學(xué)性能和優(yōu)異的摩擦磨損性能。

成果簡(jiǎn)介： 本發(fā)明公開了一種提純乙交酯的方法，該方法通過(guò)將乙交酯低聚物、乙醇酸、水等其他雜質(zhì)從粗乙交酯中除去從而從粗乙交酯中制得高收率高純度的乙交酯。該方法的特征是將含有乙交酯低聚物、乙醇酸和水的乙交酯的混合物與有機(jī)溶劑混合，它能從粗乙交酯中除去乙醇酸和水，而防止乙交酯水解，并以高收率制得高純度的乙交酯。

成果簡(jiǎn)介： 新型智能電氣火災(zāi)探測(cè)監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)是結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)研制成的新一代智能防火監(jiān)控系統(tǒng)，主要由監(jiān)控設(shè)備和分布在各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的多功能剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器經(jīng)由CAN通訊總線組成網(wǎng)絡(luò)，對(duì)各用電回路的電壓、剩余電流以及溫度等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能及時(shí)準(zhǔn)確地探測(cè)不安全隱患，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并實(shí)施保護(hù)動(dòng)作達(dá)到防止因電路故障、供電電壓異常而導(dǎo)致的電器損壞事故的目的。該系統(tǒng)可對(duì)電壓、溫度、線路剩余電流進(jìn)行實(shí)施監(jiān)測(cè)，當(dāng)參數(shù)超過(guò)預(yù)設(shè)參數(shù)時(shí)報(bào)警，可以迅速提醒值班人員，必要時(shí)可迅速切斷事故電流，從根本上防止電氣火災(zāi)的發(fā)生。

成果簡(jiǎn)介：本項(xiàng)目能夠有效地減少配電網(wǎng)絡(luò)的線損實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，以提高終端用戶電能質(zhì)量，項(xiàng)目的研發(fā)對(duì)促進(jìn)電力行業(yè)與大型工礦企業(yè)節(jié)能有著重要意義。

1、技術(shù)關(guān)鍵突破：研制出一種新型的以CPU為控制核心的電力電子模塊為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的零電壓投切電子開關(guān)，實(shí)現(xiàn)電容器投切時(shí)不出現(xiàn)電壓沖擊而形成的電污染，且該開關(guān)使用電壽命長(zhǎng)，實(shí)際指標(biāo)不低于100000次。

2、集成技術(shù)創(chuàng)新：從目前分散型的無(wú)功補(bǔ)償上升到分布式的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，吸收電壓型無(wú)功補(bǔ)償裝置安裝維護(hù)簡(jiǎn)單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，又克服了可能造成過(guò)補(bǔ)償?shù)谋锥恕?/p>

3、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)新：在戶外箱體中采用小環(huán)境溫濕度控制技術(shù)，確保電力電子器件以及其他控制板在戶外環(huán)境中工作。

第8篇：粉末冶金壓制方法范文

【關(guān)鍵詞】二硼化鈦；復(fù)合材料；微波燒結(jié)；致密性

0 引言

陶瓷在高溫條件下仍具有很高的硬度，但是陶瓷的脆性限制了它的應(yīng)用。為了改善其性能，可采用液態(tài)金屬銅（Cu）作粘結(jié)劑，促使陶瓷的硬質(zhì)相致密化，從而提高陶瓷的性能。研究發(fā)現(xiàn)，隨著Cu含量的變化，TiB2顆粒之間的孔隙逐漸被金屬相填充，使其致密性、韌性、強(qiáng)度都得到很大的提高。

1 原位合成制備TiB2/Cu陶瓷

通過(guò)TiB2基體內(nèi)部利用元素間或元素與復(fù)合相間的化學(xué)反應(yīng)合成強(qiáng)化相。于是將Ti粉、B粉和Cu粉按Ti+2B+xCu―>TiB2+xCu反應(yīng)方程式進(jìn)行配料。利用球磨機(jī)在無(wú)氧條件下球磨樣品粉末5h，充分混合后真空干燥。干燥后將粉末放置于壓力機(jī)中，梯度增壓到20MPa，保壓5min后取出壓片，以同樣的方法分別壓制3組含銅量為15%、25%和35%的樣品壓片，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒Y(jié)制取TiB2/Cu復(fù)合材料。

2 XRD射線測(cè)試分析與總結(jié)

已知在燒結(jié)過(guò)程中，Ti、B及Cu可能會(huì)發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)：

2Ti + O2 = 2TiO

Ti + O2 = TiO2

4Ti + 3O2 = 2Ti2O3

Ti + 2B = TiB2

Ti + B = TiB

為了確定合成產(chǎn)物的反應(yīng)方向和最終相，對(duì)上式反應(yīng)的反應(yīng)自由能進(jìn)行了理論計(jì)算。計(jì)算后發(fā)現(xiàn)在TiB2，TiB及TiCu三種可能產(chǎn)物中，TiB2的反應(yīng)自由能最低。這說(shuō)明在Ti-B-Cu體系中，TiB2是在理論上最穩(wěn)定的相。根據(jù)自由能計(jì)算參考數(shù)據(jù)可知，TiCu是可以可按下式和B反應(yīng)而轉(zhuǎn)變?yōu)門iB2。反應(yīng)式如下：

TiCu + 2B = TiB2 + Cu

通過(guò)用XRD射線測(cè)試后所得到的衍射峰的強(qiáng)度和衍射峰的數(shù)目可以看出，如圖1所得到的XRD射線測(cè)試的峰值圖，圖中含有TiB2和Cu，于是可以確定，通過(guò)用原位合成的方法能夠得到TiB2/Cu復(fù)合材料，根據(jù)成分配比，TiB2顆粒的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)達(dá)到80%左右。這一結(jié)果基本滿足要求。但同時(shí)在樣品中也發(fā)現(xiàn)有少量TiO、TiO2、CuO、TiB等雜質(zhì)，可能與燒結(jié)過(guò)程發(fā)生氧化有關(guān)。

圖1 樣品復(fù)合材料X射線譜

3 金相顯微鏡的測(cè)試與分析

通過(guò)金相顯微鏡的測(cè)試，我們根據(jù)3組對(duì)照實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)：隨著Cu含量的增加，TiB2復(fù)合材料的顆粒逐漸變小，空洞也在減少。如圖2所示的3組電子掃描的圖片。三組對(duì)比試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，金屬確實(shí)能夠改變TiB2陶瓷的致密性。

圖2 3組Cu含量為15%（a）、25%（b）、35%（c）的電子掃描的圖片

由圖2給出的3組分別含Cu15%、25%和35%的TiB2/Cu復(fù)合陶瓷的掃描照片。其中，灰色是TiB2相，白色是Cu相，黑色是孔洞。孔洞的存在主要來(lái)源于可能是在燒結(jié)過(guò)程中雜質(zhì)或單質(zhì)硼（B）的揮發(fā)造成。從圖中可以看出，該組織較為致密，僅有少量孔洞。同時(shí)從圖中可以看出，隨著Cu含量的增加，TiB2顆粒的尺寸逐漸減小?？赡苁请S著Cu含量的增加，體系中的液相逐漸增多，抑制了TiB2顆粒的長(zhǎng)大，另外隨著Cu含量的增加，金屬銅填充了陶瓷的空洞。

4 密度的測(cè)定與分析

用阿基米德排水法來(lái)測(cè)量復(fù)合材料的密度。利用浸在液體里的物體受到向上的浮力作用，浮力的大小等于被該物體排開的液體的重力的原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)陶瓷材料密度的測(cè)量。利用式F浮=ρ水gV排，分別計(jì)算出15%、25%和35%的陶瓷復(fù)合材料的密度是6.32g/cm3，6.54g/cm3和7.03g/cm3。根據(jù)密度測(cè)定可以發(fā)現(xiàn)：隨著銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，TiB2復(fù)合材料的密度也隨之增加。同時(shí)，由密度可以得出材料的相對(duì)密度，于是根據(jù)銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同時(shí)，材料相對(duì)密度的變化?？梢钥闯觯弘S著Cu含量的不斷增加，致密度呈逐漸增加趨勢(shì)，但是增加幅度逐漸變緩。

5 結(jié)束語(yǔ)

（1）將Ti粉、B粉和Cu粉按照一定的比例混合，通過(guò)原位合成的方法是能夠得到一定量的TiB2/Cu陶瓷材料；

（2）在TiB2陶瓷中添加金屬（Cu）粘結(jié)劑是能夠改變陶瓷材料的一些性能包括致密性。

【參考文獻(xiàn)】

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第9篇：粉末冶金壓制方法范文

關(guān)鍵詞：堇青石；蜂窩陶瓷；熱膨脹系數(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；應(yīng)用

1 前言

蜂窩陶瓷作為一種功能性多孔材料[1]，越來(lái)越受人們的重視，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，應(yīng)用水平也不斷提高。因?yàn)榉涓C陶瓷具有比表面積大、隔熱性較好、重量較輕、熱膨脹系數(shù)低、耐高溫、耐酸堿等特點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于汽車尾氣處理、煙道氣的凈化、蓄熱體、紅外輻射燃燒板、粉末冶金的承燒板、化學(xué)反應(yīng)的載體和催化劑、窯爐的隔熱材料等領(lǐng)域[2-5]。

近年來(lái)，隨著制備工藝的不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。蜂窩陶瓷可由多種材質(zhì)制成，主要材質(zhì)有堇青石、莫來(lái)石、碳化硅、氧化鋯、氮化硅及堇青石-莫來(lái)石等復(fù)合基質(zhì)。幾種材質(zhì)的蜂窩陶瓷的性能如表1所示。

2 堇青石蜂窩陶瓷的發(fā)展

2.1 國(guó)外堇青石蜂窩陶瓷的進(jìn)展

1972年美國(guó)尾氣凈化條例的實(shí)施，推動(dòng)了汽車尾氣凈化器的發(fā)展，美國(guó)Corning公司率先通過(guò)擠壓成型技術(shù)制備了具有高性能、可滿足美國(guó)尾氣凈化條例要求的堇青石蜂窩陶瓷，其制成的蜂窩陶瓷凈化器應(yīng)用到了各種車型上。隨著對(duì)潔凈空氣的需求越來(lái)越高，以及蜂窩陶瓷載體迅速發(fā)展，產(chǎn)品很快從200孔/平方英寸擴(kuò)到300孔/平方英寸。在1979年，美國(guó)Corning公司推出了400孔/平方英寸，壁厚為0.165mm的蜂窩陶瓷（后成為堇青石蜂窩陶瓷的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）；到1996年，日本HONDA公司就已經(jīng)生產(chǎn)出了600孔/平方英寸的產(chǎn)品[6-7]。

目前，美國(guó)Corning公司以及日本NGK公司已經(jīng)能生產(chǎn)900孔/平方英寸，壁厚為0.0508mm的蜂窩陶瓷，處于世界領(lǐng)先水平。他們采用的是一次燒成工藝，而國(guó)內(nèi)大部分研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠家仍然采用20世紀(jì)80年代的二次燒成工藝。

2.2 國(guó)內(nèi)堇青石蜂窩陶瓷的進(jìn)展

在20世紀(jì)80年代，國(guó)內(nèi)的許多科研單位就已經(jīng)開始研制低熱膨脹系數(shù)的高性能堇青石蜂窩陶瓷。從1984年開始用擠出法生產(chǎn)薄壁蜂窩陶瓷，但規(guī)模很小。盡管這些研究取得了一定的進(jìn)展，但并沒有完全消除與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品的性能差距。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，國(guó)家逐步提高了汽車尾氣的排放標(biāo)準(zhǔn)。這就使汽車尾氣催化凈化器及其載體市場(chǎng)潛力進(jìn)一步凸顯出來(lái)。

目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)堇青石蜂窩陶瓷的主要廠家有：江蘇省宜興非金屬化工機(jī)械廠有限公司、萍鄉(xiāng)市高科陶瓷有限責(zé)任公司、山西科德技術(shù)陶瓷有限公司、宜興市光天耐火科技有限公司、宜興市前錦特陶科技有限公司、萍鄉(xiāng)市鑫陶化工填料有限公司等等，他們主要生產(chǎn)400～600孔/平方英寸的薄壁蜂窩陶瓷。國(guó)內(nèi)開展蜂窩陶瓷研制的單位有上海硅酸鹽研究所、山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計(jì)院、中科院環(huán)境化學(xué)研究所、咸陽(yáng)陶瓷研究設(shè)計(jì)院等，這些主要是堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷的研究。

3 堇青石蜂窩陶瓷的制備工藝

一般堇青石蜂窩陶瓷的制備工藝流程如圖1所示。

堇青石蜂窩陶瓷的合成方法主要有固相合成法、溶膠―凝膠合成法兩種[8]。

（1）固相合成法

固相合成法具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是最常用的合成方法。又可分為干法和濕法，濕法工藝優(yōu)于干法工藝。

干法是指采用干法混料經(jīng)半干壓壓制成坯，然后再干燥、燒成。

濕法是指各原料入球磨機(jī)加水濕磨，泥漿經(jīng)壓濾機(jī)脫水制成泥餅，然后真空混練，再擠出成坯，最后干燥、燒成。

（2）溶膠―凝膠法（液相法）

溶膠―凝膠法屬于濕法化學(xué)反應(yīng)方法，是以液體化學(xué)試劑（或?qū)⒎蹱钤噭┤苡谌軇┗蛉苣z為原料，反應(yīng)物在液相下均勻混合并進(jìn)行反應(yīng)，最后獲得所需要的產(chǎn)品。

4 影響堇青石蜂窩陶瓷熱膨脹系數(shù)的因素

Lachman I.M.等人撰文指出根據(jù)MgO-Al2O3-SiO2三元相圖[9]，堇青石的理論組成點(diǎn)存在一個(gè)低膨脹區(qū)，在原料和工藝相同的條件下，富含Al2O3和MgO的堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷熱膨脹系數(shù)較理論組成低。堇青石的生成可以是天然的，也可以是人工合成的，尤其在人工合成時(shí)，不同的化學(xué)條件，往往會(huì)引起堇青石化學(xué)成份在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，這些微小的變化會(huì)對(duì)堇青石蜂窩陶瓷的性能有顯著的改變。

目前，我國(guó)在人工合成堇青石方面作了很多的研究，并試用了綠泥石、滑石、高嶺土、高鋁礬土、粘土等天然原料[10]。發(fā)現(xiàn)要得到低熱膨脹系數(shù)的堇青石蜂窩陶瓷，可以從以下幾方面進(jìn)行研究。

4.1 控制堿金屬的含量

有研究發(fā)現(xiàn)，隨著堿金屬含量的增加，堇青石蜂窩陶瓷的熱膨脹系數(shù)呈指數(shù)形式上升。其原因可能是堿金屬離子能夠進(jìn)入到α-堇青石六元環(huán)中的通道，與六元環(huán)頂點(diǎn)上Al/Si四面體的配位氧原子鍵合。隨著溫度升高，因堿金屬離子與氧原子之間鍵強(qiáng)較小，熱振動(dòng)劇烈，且同一通道內(nèi)的堿金屬離子之間相互排斥，從而導(dǎo)致熱膨脹系數(shù)變大。因此，可通過(guò)控制原料中堿金屬的含量，來(lái)降低產(chǎn)品的熱膨脹系數(shù)。

4.2 微觀結(jié)構(gòu)

羅凌虹等人[11]利用XRD、SEM等測(cè)試技術(shù)對(duì)NGK和國(guó)內(nèi)的堇青石蜂窩陶瓷樣品進(jìn)行對(duì)比分析和研究，發(fā)現(xiàn)在微觀結(jié)構(gòu)上NGK堇青石蜂窩陶瓷的斷面和端面中有微裂紋的存在，極大地減小堇青石蜂窩陶瓷的熱膨脹系數(shù)，國(guó)內(nèi)的堇青石蜂窩陶瓷斷面和端面是沒有裂紋的。針對(duì)微裂紋的形成，可以通過(guò)改善燒成制度、引入合適的成孔劑等方法以達(dá)到目的。

4.3 堇青石蜂窩陶瓷的原料

白佳海等人列出參考資料[12]對(duì)堇青石蜂窩陶瓷的低熱膨脹分析認(rèn)為：堇青石原料的粒度和形貌對(duì)其熱膨脹系數(shù)的影響非常大。在制備工藝相同的條件下，選取片狀的高嶺土可造成堇青石結(jié)晶晶粒的定向排列，有利于降低堇青石蜂窩陶瓷的熱膨脹。在一定的粒度范圍內(nèi)，粒徑較小的原料由于比表面積大、活性高、反應(yīng)燒結(jié)中傳質(zhì)快，有利于降低堇青石材料的熱膨脹系數(shù)。

5 堇青石蜂窩陶瓷的應(yīng)用

堇青石蜂窩陶瓷已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到成功的應(yīng)用，本文主要闡述了其在控制大氣污染、蜂窩陶瓷蓄熱體、承燒板方面的應(yīng)用。

5.1 控制大氣污染

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，交通運(yùn)輸業(yè)所帶來(lái)的環(huán)境污染日益嚴(yán)重、灰霾天氣、PM2.5污染等的問(wèn)題越來(lái)越突出。為了人類自身的健康，人們開發(fā)了多種凈化技術(shù)。由于堇青石蜂窩陶瓷具有比表面積大，熱穩(wěn)定性好，熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到汽車廢氣排放處理、工業(yè)煙道氣中NOx、SO3的排除中。Fuji總結(jié)了蜂窩陶瓷和泡沫陶瓷在高溫、強(qiáng)腐蝕等極端環(huán)境下的應(yīng)用情況，認(rèn)為堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料具有較高熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，將其用作催化劑載體，對(duì)凈化汽車尾氣和減少發(fā)電廠的氮氧化物排放等起著非常關(guān)鍵的作用，堇青石蜂窩陶瓷是汽車尾氣催化處理中一個(gè)重要的載體。

5.2 蜂窩陶瓷蓄熱體

蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)（High Temperature Air Combustion）是一種革命性的全新燃燒技術(shù)，它通過(guò)高效蓄熱材料將助燃空氣從室溫預(yù)熱至前所未有的800℃溫度。同時(shí)，大幅度降低氮氧化物排放量，使排煙溫度控制在露點(diǎn)以上、150℃以下范圍內(nèi)，最大限度地回收煙氣余熱，使?fàn)t內(nèi)燃燒溫度更趨均勻。該技術(shù)被譽(yù)為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一。該技術(shù)的關(guān)鍵之一是制備高性能的蓄熱體材料――蜂窩陶瓷[13]。堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷蓄熱體具有耐高溫、抗腐蝕、熱震穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高、蓄熱量大、導(dǎo)熱性能好等顯著優(yōu)點(diǎn)，節(jié)能效果和使用壽命大大提高。

5.3 承燒板

由于堇青石蜂窩陶瓷具有質(zhì)量輕、熱傳導(dǎo)快、熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，被用做粉末冶金的承燒板取代氧化鋁承燒板。另外，蜂窩陶瓷也有用于義齒制作的燒結(jié)承燒板，一般義齒燒結(jié)爐要在2～3min內(nèi)完成急速的升溫過(guò)程（由室溫升到900℃）。這要求爐內(nèi)的承燒板要有很高的耐熱沖擊性能，不會(huì)因?yàn)槎虝r(shí)間的急速升溫而被破壞，而堇青石蜂窩陶瓷的低熱膨脹系數(shù)，能很好滿足這一要求。堇青石蜂窩陶瓷承燒板示意圖如圖1所示。

6 總結(jié)

隨著堇青石蜂窩陶瓷性能的提高，其應(yīng)用也越來(lái)越廣泛；但國(guó)內(nèi)生產(chǎn)堇青石蜂窩陶瓷性能與國(guó)外的產(chǎn)品相比，還是有明顯的差距。蜂窩陶瓷今后在環(huán)保領(lǐng)域的需求量將越來(lái)越大，我們以后也要重視這方面的研究，使國(guó)產(chǎn)的堇青石蜂窩陶瓷的性能越來(lái)越好。

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