粉末冶金技術(shù)發(fā)展動向

sleepingcat

 

粉末冶金制品工業(yè)是一個高、新技術(shù)產(chǎn)業(yè)新材料、新工藝、新裝備層出不窮，瞬息萬變，當前正在致力于研究與開發(fā)將鐵基粉末冶金零件的密度提高到7.6g/cm3的制造技術(shù)和粉末原料，預(yù)計2010年以前這個目標可以實現(xiàn)。實際上，現(xiàn)在些粉未冶金零件的密度己達到了7.5g/cm3，例如法國Sintertech生產(chǎn)的同步器環(huán)。當前值得注意的一些技術(shù)發(fā)展動向是：溫壓、模壁潤滑、高溫燒結(jié)、金屬注射成形、燒結(jié)硬化及軟磁復(fù)合材料等。

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對粉末冶金機械零件行業(yè)而言，進入九十年代以來,溫壓是最重要的技術(shù)進展之一。據(jù)瑞典赫格納斯公司估計(1)，全世界用溫壓生產(chǎn)的粉末冶金零件己有38種，生產(chǎn)線共有20條，還有20多家公司正在進行試驗(見表1)。溫壓的可能用途見表2。實際上，現(xiàn)在用溫壓生產(chǎn)的粉末冶金零件遠比表1中所列者多。如上所述，臺灣保來得公司就己用溫壓生產(chǎn)40多種零件了。

表一 ：1996年全球溫壓的動態(tài)（1）

3 U: B" |$ v& k, x0 Y6 y5 i5 U$ S" r$ N4 a& }4 F/ C/ `* R% x9 H6 H" v' h* w6 H \# q3 Y/ E: M' t, v. }/ H0 U$ x _( e6 c* @/ m% L0 |2 d- b) u* _1 [+ X4 ] h0 y% k! a: m! y* [# w1 x- c/ |' s8 E. f/ m: A* H' X2 F5 E; E" `* l4 d4 L4 ]5 V9 Q& M) D& }, ]- `- y+ D& x. Y- v x) ?/ T9 @ A, g! h( `4 E( T: d b. |# n% U4 ?% b; _4 l; {7 b1 w! M- i/ m4 w+ \# D7 h* q

3 K! N* f$ ?& f; a, U* \	, }3 ]% o" ] G {# F 美 國	8 p1 V- O% T1 B) T: y0 Q5 B- f4 t 歐 洲	' G5 d' d: H+ m: U+ M 遠 東
' C$ s8 v; |4 T2 T. i 生產(chǎn)線	10	. v" J4 Z2 H, I8 z( v" m 6	6 ?5 k! f# D9 G) ?/ _ 4
3 N7 s8 e4 h6 n; k- r 在生產(chǎn)的零件	20	9 F3 d3 {7 k: k 3	; Q' E& C8 {' d; `! U+ h 15
在試驗的公司	一些	3 ~0 t( U2 b2 D( N% m 10+	10+

 

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表二 ：溫壓的可能用途（1）

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' C: C) u" v+ p) J' s M1 V" s; ]/ K; W- G" a$ ~# ]* v) `, V( f* |, V& G; T1 a. ~( i, b2 C- K6 _ D; t. _0 S) i# ]

應(yīng) 用	優(yōu) 點
螺旋齒輸（電動工具） 泵輪 連桿 凸輪 鏈輪 同步器轂 螺旋齒輪（變速箱） 軟磁零件	- D. \7 e* o6 Y3 t 增高強度 增高強度 增高疲勞強度 減少磨損 增高切削加工強度 增高強度 增高彎曲疲勞強度 較高密度

 

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　 粉末鍛造興起于七十年代初。1981年日本豐田汽車公司宣布粉末鍛造汽車發(fā)動機連桿試制成功，并投入了生產(chǎn)。但是，真正投入大批量生產(chǎn)和使用的是美國的Masco Tech Sintered Components與福特汽車公司，預(yù)計到1998年年生產(chǎn)能力將達到約3000萬根(2)。到1993年底，這家公司共生產(chǎn)了粉鍛連桿2500萬根。但是，1994年溫壓工藝出現(xiàn)后，福特汽車公司認為粉鍛連桿不久將達到應(yīng)用的頂點，最終將為一次壓制一次燒結(jié)的連桿所替代。他們認為“未來是屬于一次燒結(jié)連桿的”(3)。

在粉末冶金零件生產(chǎn)中，為了減少粉末顆粒之間和粉末顆粒與模壁之間的摩擦，粉末混合料中都添加有一定量的潤滑劑，諸如硬脂酸鋅等。要除去這些潤滑劑始終是粉末冶金機械零件生產(chǎn)中一個難題。能否將潤滑劑混入粉末中改為噴涂于模壁上，是長期探索的一條途徑。據(jù)文獻報導(dǎo)(4)，用鐵粉(F－0000)和鋼粉(FN0205，Fe－2.Ni－0.45 C-1.3Cu)進行的試驗表明，在密度6.0g/em3－7.3g/cm3的范圍內(nèi)，模壁潤滑者比將潤滑劑摻加于粉末內(nèi)者，生坯強度可增高128%－127%(對于F－0000)和66%－139%(對于FN0205)，而兩者的燒結(jié)件強度相差很小，可認為在試驗的誤差范圍之內(nèi)。現(xiàn)在，美國Gasbarre Products己采用模壁潤滑，其系統(tǒng)已在市場出售。

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燒結(jié)硬化是將鐵基粉末冶金零件的燒結(jié)過程和借助于通過爐子冷卻帶時進行淬火硬化結(jié)合起來的一項新工藝。在美國MPIF1997年版“粉末冶金結(jié)構(gòu)零件材料標準”中，己含有這類材料的技術(shù)標準(見“粉末冶金工業(yè)”V01.8N0.3，1998，444)。這類材料是由預(yù)合金化Ni-Mo鋼粉混合以銅粉與石墨粉制成的。QMP的ATOMET4701粉就是為燒結(jié)硬化工藝而開發(fā)的。在燒結(jié)硬化過程中，可通過控制燒結(jié)爐冷卻帶的冷卻速度來調(diào)整材料的顯微組織，使之達到所要求的馬氏體含量和力學性能。表3顯示由低合金Ni-Mo鋼粉+2%銅粉+1%石墨粉制造的，密度6.75g/cm3的燒結(jié)硬化鋼的硬度和馬氏體百分含量的關(guān)系(5)。很明顯，這類材料的開發(fā)，對于需要進行后續(xù)熱處理的高強度粉末冶金結(jié)構(gòu)零件的發(fā)展具有重要實際意義。

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表三 ：燒結(jié)硬化鋼的硬度與馬氏體百分含量的關(guān)系

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9 m) r% K- Y, N' Z* v8 D3 @% R2 \5 ~* t- u. _$ `/ d5 L

% X9 z5 `, P, D& B 硬 度（HRC）	馬氏體（％）	珠光體＋孔隙（％）
. I! ? \" O" j7 a' ~, B4 y: O; f1 X4 O9 e" p0 A7 c, |. f% ` 10 15 20 25 30 35 40 / ? B$ A$ K2 m- n/ y' z% f 10 18 40 55 75 85 95 90 82 60 45 25 15 5

這種材料是由顆粒表面涂覆有一層樹脂類材料的鐵粉，用溫壓壓制成形的。瑞典赫格納斯公司生產(chǎn)的這類粉末牌號為Somaloy500、QMP的牌號為ATOMETEM－1。由這種SMC材料制造的鐵粉芯，在美國通用汽車公司的整體線圈與電子線路(ICE－4)點火裝置中己得到了應(yīng)用。在1997年SAE國際會議與博覽會上，這個產(chǎn)品獲得了汽車革新獎。這個產(chǎn)品是用溫壓試制的第一產(chǎn)品，1990年開始在葡萄牙試生產(chǎn)，1992年樣品開始投放歐洲與南美市場，1998年這種產(chǎn)品將開始用于美國車輛中，現(xiàn)在這種SMC材料已發(fā)展到第三代，其性能改進的數(shù)據(jù)見表4。

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表四 ：美國通用汽車公司用于AC用途的SMC材料的性能改進(4)

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4 D- l8 D) G& E3 T, k' V' V" E

8 ^; X' N/ X8 M' y' B5 ~1 E( l6 S$ U3 q% B# L* v& ?! X% o: A9 Y6 I( F" Q! O1 U4 a9 E6 Q, X2 @$ E% k( M4 e# }/ ]8 f2 n* G3 C2 D f8 D4 s& i; ^: x# }4 w/ m0 q( W* }0 q) N* H! @; ?! c! m a$ m3 F, x6 ?, z3 P" L) L, a+ @0 d5 g. P) R$ J7 g& {% k" ?+ B; X f1 \) j; u/ q4 n! }! X, m" K: r" s; P* f3 d4 ]8 F: f2 Y6 o# N6 n" [/ Z5 M! S4 o% H0 d B' X& A0 ]4 z. I8 }- M, c0 F/ _; ~$ f

	初期材料	9 J# y" H: ~. p: p2 o1 J! g4 y p 現(xiàn)在的材料	第二代材料	; n' d7 j' b7 H 第三代材料
P' U) u( ]7 ~6 U2 e 密度(g/cm3)	7.20	7.25	% ]$ x$ |2 x8 Q- R 7.35	9 ?# p& q- p( `9 k4 l9 C1 u* B 7.45
( ^8 W. S9 z1 t! d 電陰率(ohm-cm)	( Q& g" h8 ?2 t- V k; z' P% r 0.15	9 X2 H1 t2 T2 V1 U7 c" R- C/ h$ f 0.20	0.20	1.50
4 M1 \& b5 I$ a$ n7 D Bmax(KG)	& O. U$ }" w' q9 u/ G1 U6 p 13.00	13.5	14.5	2 K7 w" z, L9 S4 V4 i 15.75
最大磁導(dǎo)率 (G/Oe)	6 S6 q/ y4 o7 M6 U- K* D; G 90	3 j0 P) P1 ~7 s7 ~3 I0 ^/ } 190	350	400
0 J, p0 P- d" {+ h# R% @% w 于1500e和50Hz下測量的數(shù)據(jù)

這種材料的開發(fā)與應(yīng)用為汽車點火裝置、電燈振流器、變壓器鐵芯、低頻濾波器與扼流圈鐵芯，以及電動機中的硅鋼片制品，找到了一種經(jīng)濟的替代產(chǎn)品。因此,這可能是一類極有發(fā)展前景，市場廣闊的新材料。

除上述外，金屬注射成形(MIM)和高溫燒結(jié)工藝也都是值得重視的新工藝。

在二一世紀來臨之際，讓我們回顧一下世界粉末冶金機械零件行業(yè)的發(fā)展動向，對我國粉末冶金零件的生產(chǎn)廠和用戶如何面對二一世紀粉末冶金零件的生產(chǎn)、發(fā)展和應(yīng)用，或許是有益的。

一夕

我是外行，請問樓主，溫壓的定義是什么？

szsszs

很有啟發(fā)!!

wdl97

大蝦好文章,能否對溫壓、高溫燒結(jié)、金屬注射成形、燒結(jié)硬化等內(nèi)容在詳細介紹呢!
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cqjfhyq

我們處理過粉末冶金,但對具體的還真沒研究過

xgztf

黃伯云就有一本講注射成型理論方面的書，不知道誰有電子版的，能不能共享一下

tiange1217

溫壓就是在金屬粉末成形過程中對金屬粉末加溫，使金屬粉末的壓縮性能變好，從而可以使壓坯達到較一般壓制（常壓）較高的密度。我司產(chǎn)品一般常壓密度大部分在6.75-6.9之間，而溫壓可以高達7.10-7.3。
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! h3 n6 K. E+ l) Q* N7 N高溫燒結(jié)聽老師講過，不過我還沒有具體接觸過。不敢妄加評論。
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金屬注射成形我在學校的時候見過，和我們打注射針有點類似，不過那配方什么的不好弄。不過其產(chǎn)品性能非常優(yōu)良，內(nèi)部均勻性很好，沒有壓制這么明顯的孔隙。
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燒結(jié)硬化：這個需要燒結(jié)爐和原料。HAGANAS生產(chǎn)的燒結(jié)硬化粉據(jù)說不錯，據(jù)說產(chǎn)品燒結(jié)后不進行熱處理表面硬度可以達到HRC15 MIN，我們還沒有用過。還有一種燒結(jié)硬化就是類似于熱處理工序：即產(chǎn)品在高溫區(qū)后急劇冷卻，從而達到熱處理的同等效果，現(xiàn)在國內(nèi)好像沒有用這個的，在國外有用過。
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我前幾天和同學聯(lián)系了，他留校讀研究生（中南大學粉末冶金研究院，主攻方向：注射成形），他答應(yīng)給我弄資料，^_^。看到時候我給大家SEE下啦

yyh1204

粉末注射成形也算是粉末冶金領(lǐng)域的一項新技術(shù)！！！！

xlw2007

很受啟發(fā)，注射冶金的產(chǎn)品有些什么特性呢？？