《粉末冶金》结课论文

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1、粉末冶金高速压制技术的研究现状及发展摘要：介绍一种低成木高密度粉末冶金零件成形技术一高速压制技术，通过阐述该技术的特点、原理、关键技术分析，指出其材料性能和应用前景以及高速压制技术目前存在的问题。关键词：粉末冶金；高速压制；高密度粉末冶金技术以其低成本、近净形等加工特点在许多领域得到广泛应用。密度对粉末冶金材料至关重要，它显著影响结构材料的力学性能，尤其是疲劳性能。因此提高材料密度是粉末冶金的主要研究内容之一。近年来粉末冶金新技术、新工艺层出不穷，温压技术、表面致密技术、高速压制技术等新技术的出

2、现，使得粉末冶金技术不断取得突破性进展。高速压制技术（highvelocitycompaction，简称HVC）是瑞典Hoganas公司在2001年6刀主持召开的专门会议所推介的一种新技术，它所使用的重锤能产生强烈的冲击波，能在0.02s内将能量通过压模传给粉末进行致密化，问隔0.3s的一个个附加的冲击波可将密度不断提高，使材料的性能更加优异，成本更加低廉，采用该技术可利用比传统压制小的设备生产超大零件。HVC可能是粉末冶金工业寻求低成本高密度材料加工技术的又一次新突破。1高速压制技术的特点1.

3、1高密度高性能HVC技术通过强烈的冲击波进行压制，使P/M零件达到高密度，它不仅可以使零件高致密化，而且可以使丼密度均匀化。与传统压制相比，HVC技术可使压坯密度提高0.3g/cm3以上，如右图1所示。典型的齿轮冲击试验表明其密度变化小于0.01g/cm3。将高速压制与其它工艺相结合，可使粉末压坯密度更高。以铁基压坯为例，HVC技术与模壁润滑相结合，压坯密度可达7.6g/cm3,与模壁润滑I一H>cnnxrntionalcompaction■—ttyHVCIXAE^C.3%CAstaloyCrM

4、H).3%CSS316传统压制成形S卨速压制成形hi坯密度对比和温压结合的压坯密度达7.7g/cm3,若采用高速复压复烧工艺，压坯密度口J*达7.8g/cm3,接近全致密。密度对提高材料性能的影响显而易见，如基于D.AE和AstaloyCrM的、采用HVC技术制备的材料与传统压制技术制备的材料相比，抗拉强度和屈服强度均提高20%〜25%,其他各项性能指标也均有较大提高。1.2弹性后效低用HVC技术成形的压坯，其径向弹性后效比传统压制低。研究表明，对于水雾化普通铁基粉末ASC100.29,高速压制

5、成形的直径为31mm的圆柱体生坯径向弹性后效比传统压制的减少40%［1］。弹性后效与压坯几何形状和粉末材料有关，北京科技大学王建忠等［2］发现，对于电解铜粉，多次高速压制的弹性后效比单次高速压制的小，从而减小了试样的脱模力。1.3生产成本低P/M零部件在小轿车中的用量不断增加，探索出一个既能提高材料性能又不增加成本的生产方法，对于汽车生产厂家尤为重要。以传统的一次压制为参考，几种粉末冶金工艺的相对生产成本如图2所示。巾此可见，采用高速压制技术制备的密度、高性能P/M零部件，具有良好的性价比，在成

6、本与性能之问找到了最佳结合点。密度/g/cm32几种不同制备工艺材料密度与成本比较II1.4高生产率HVC的压制速度比传统压制快500〜1000倍，其压制工序与传统压制工序相同，可用于大批量生产。1.5低经济成形大零件HVC可以通过连续不断的高频冲击迅速提高密度，密度和冲击能量之间的关系可以叠加，而在传统压制中采用重复压制密度提高不明显。这种快速多重压实的特点在成形大型零件时具有实用性，且可通过较小型设备生产超大型零件，并使成本更低。。例如，HVC要获得相同的密度，用4kJ的能量冲击一次和2kJ

7、的能量冲击两次都可以实现。多重冲击致密的优点就是可以用比传统压制小的设备制备重达5kg的零部件，如用一次冲击能量为4〜6kJ的HVC机來生产某一零件，可以用2X3kJ或3X2kJ的HVC机來制造而不需耍用很大的设备。多重冲击可由高速循环（冲击问隔小于0.3s）来实现。通过对重锤冲击行程的控制，冲击能量控制己实现计算机操作，可以通过任意选择的冲击能量来安排冲击次序。2HVC技术基本原理高速压制生产零件的过程和传统的压制过程工序相同。混合粉末加进送料斗中，粉末通过送粉靴自动填充模腔压制成形，之后零件

8、被顶出并转入烧结工序。所不同的是高速压制的压制速度比传统压制高500〜1000倍，压机锤头速度高达2〜30m/s，液压驱动的锤头重达5〜1200kg，粉末在0.02s之内通过高能量冲击进行压制，压制时产生强烈的冲击波。通过附加间隔。0.3s的多重冲击能达到更高的密度。锤头的质景和它在冲击瞬间的速度决定了压制能量的大小和材料致密的程度。图3为HVC的基本原理示意图。_iJbsJj6.02a040.060.W0.丨0.120.140.160,180.2时闻/s冲击波压制曲线3HVC基本原理示意图［3