粉末冶金材料论文参考

　　粉末冶金是一项非常先进的制造技术，现在已经在材料和零件制造业处于无可替代的位置。下文是学习啦小编为大家整理的关于粉末冶金材料论文参考的范文，欢迎大家阅读参考!

　　粉末冶金材料论文参考篇1

　　试论激光焊接技术在粉末冶金材料中的应用

　　【摘要】系统地介绍了激光焊接技术在粉末冶金材料中的应用及其国内外动态。着重介绍了激光焊接在金刚石工具制造业中的应用和尚存在的问题。

　　【关键词】激光焊接技术，粉末冶金材料，应用

　　1前言

　　由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造优点，在某些领域如汽车、飞机、工具刃具制造业中正在取代传统的冶铸材料，随着粉末冶金材料的日益发展，它与其它零件的连接问题显得日益突出，钎焊和凸焊一直是粉末冶金材料连接最常用的方法，但由于结合强度低，热影响区宽，特别不能适合高温及强度要求高的场合，使粉末冶金材料的应用受到限制。近年来，我国从事这方面的研究工作的单位逐渐增多，改变了传统的烧结和钎焊工艺，使连接部位的强度和高温强度大大提高。

　　2激光焊接工艺特点

　　2.1影响焊接质量的主要因素

　　2.1.1材料成份合金元素的含量、种类对焊缝强度、韧性、硬度等力学性能影响很大。烧结低碳钢、烧结Ni和Cu合金、Co合金在一定条件下，均能成功地进行激光焊接。烧结中碳钢采取焊前预热和焊后缓冷的措施也可保证焊接质量，降低裂纹敏感性，图1表示了中碳钢预热和不预热条件下焊缝区的显微硬度分布，预热时硬度降低，接头韧性增加，因为组织由贝氏体和少量的珠光体代替了针状马氏体。

　　2.1.2烧结条件在氢气、分解氨和真空中烧结的材料均能成功的进行激光焊接，在干净的还原性气氛中烧结的材料焊后出现的气孔、孔洞、夹杂和氧化物较小;此外，合适的烧结温度、保温时间、压力及温度-压力曲线也是焊接成功的重要保证。

　　2.1.3孔隙孔隙的数量、形态和分布影响材料的物理性能如热传导率、热膨胀率和淬硬性等，这些物理性能直接影响材料可焊性[1]，使焊接较同成份的冶铸材料相比难度加大。对于激光焊接零件来讲，大量的孔隙会使焊接强度降低甚至焊接过程无法进行。

　　2.1.4密度致密而力学性能好的试样较疏松而力学性能差的试样在相同的条件下有更好的焊接性。

　　低于一定的密度(<6.5g/cm3)的材料几乎不能采用熔化焊的方法进行焊接，因为低的强度和扭转强度不允许材料吸收能量;中等密度(<6.9g/cm3)的材料可以进行熔化焊，但以熔化少量体积的焊接方法如电阻凸焊、摩擦焊为好，焊接成功率较高;高密度(>7.0g/cm3)的烧结材料与冶铸材料几乎有同样的焊接性。密度不仅对焊接强度而且对焊接缺陷特别是气孔影响很大，低于一定密度的烧结材料焊后强度低，气孔多。密度低的材料焊后将有一个大缺口，密度越低，缺口越深，缺口将影响疲劳强度;此外密度对焊接熔深也有影响，在激光功率和焊接速度一定时，密度越大，熔深越浅。图2是激光功率与焊接速度一定时，密度对焊缝收缩性及对熔深的影响，(a)表示了密度对熔深的影响，(b)表示了密度对焊缝收缩性的影响。

　　2.1.5焊前准备工作由于激光光斑很小，所以对间隙配合精度要求较高，对接时一般要求间隙在0.1mm以下，此外为减少气孔等焊接缺陷，焊接部位必须去除氧化皮、油污并进行干燥。

　　2.2主要焊接工艺参数影响

　　焊接质量的主要工艺参数有：激光功率、焊接速度、透镜焦距、聚焦位置、保护气体等。激光功率和焊接速度是影响焊接质量的最主要参数，焊接厚度取决于激光功率，约为功率(kW)的0.7次方，通常功率增大，焊接深度增加;速度增加，熔深变浅，焊缝和热影响区变窄，生产率增高。过大的焊接速度与焊接功率将增大气孔和孔洞倾向。透镜焦距由输出激光的光斑直径决定，两者之间存在一最佳匹配值。一般说来，所须焊接的深度越深，透镜焦距越长，短焦距透镜对聚焦的要求较高，而且粉末冶金材料焊接时飞溅较大，透镜污染严重;太长焦距的透镜由于衍射使焦点变大，焦点处的能量密度不能达到最大值。国内一般采用透镜聚焦光学系统，该系统只能用于激光功率较小的场合，较高的激光功率将引起透镜焦点漂移，使焊缝的成形和质量较差。国外较高功率场合大都采用反射镜聚焦光学系统，由于冷却条件好，热稳定性好，焊缝成形均匀美观，焊接质量可靠。

　　3焊接质量检测及分析

　　3.1焊接质量检测

　　3.1.1外观检测观察焊缝表面是否有孔洞、裂纹、咬边、未焊透等明显缺陷。

　　3.1.2无损检测无损检测的方法有：渗透探伤法;磁粉探伤法;射线探伤法;超声波探伤法等，应根据需要进行选择。

　　3.1.3力学性能检测根据零件的工作状态分别进行拉伸、弯曲、硬度、冲击等试验，如果断裂在焊缝，说明焊接强度低于母材。

　　3.1.4微观检测采取金相分析焊缝的成形、微观组织、焊缝缺陷，测试焊接区的显微硬度分布，用扫描电镜分析焊接区成份的变化等。

　　3.1.5特殊性能检测对工作于特殊工作环境下的零件，还需进行耐腐蚀、疲劳等特殊性能测试。以上5种方法中，前两种主要用于焊接生产线上，后三种主要用于试验研究及抽样调查中。

　　3.2缺陷分析

　　3.2.1气孔和孔洞与冶铸材料相比，粉末冶金材料的激光焊接中。最明显的缺陷是气孔和孔洞。气孔和孔洞不仅影响外观质量，更严重地削弱了焊缝有效承载面积，产生应力集中，降低了接头强度。常见的气孔形状有线形、圆形、蜂窝形、条虫形等。烧结材料内部的孔隙吸附了大量的气体，在快速焊接中，来不及逸出而留在焊缝中。

　　3.2.2裂纹主要有冷裂纹、热裂纹，金刚石工具中还易产生层间裂纹。冷裂纹主要产生于含碳量较高和合金成份较多的材料中，这类材料焊后产生脆性马氏体，产生高的内应力从而引起裂纹。解决这类裂纹的办法是焊前预热、焊后缓冷，或者采用小规范的焊接参数。

　　3.2.3强度过低成份、烧结条件和后热处理都能影响接头强度。除去材料因素外，过多的气孔和孔洞是造成接头强度低的重要原因，其次材料的密度太低也使焊缝疏松，强度较低。

　　4发展前景和存在的问题

　　激光焊接技术以其独特的优点进入粉末冶金材料加工领域，为粉末冶金材料的应用开辟了新的前景，但是，激光焊接技术目前在粉末冶金材料领域的研究和应用还十分有限，主要是因为粉末冶金材料焊接时难以避免气孔及孔洞的出现，从而使焊缝外观、焊接质量受到影响;焊接工艺及材料的选取也比一般的冶铸材料难度大;此外焊缝强度虽然比钎焊和凸焊高，但对工装夹具、配合精度及焊前准备工作要求较高，加之一次性投资大，所以应用受到限制。降低激光器的价格和运行成本，更多的进行粉末冶金材料的激光焊接工艺、材料及其焊接行为等基础研究，是推广激光技术在粉末冶金材料加工中应用的重要前提。

　　粉末冶金材料论文参考篇2

　　浅谈粉末冶金新技术

　　摘要：粉末冶金是一项非常先进的制造技术，现在已经在材料和零件制造业处于无可替代的位置。这项技术是将材料制备和零件成形融为一体，成为当代材料科学发展领域的领先技术。它具有节能、节材、高效、最终成形、少污染的特点。当前粉末冶金技术越来越高致密化、高性能化、低成本化，本文主要分析的是几种新型的粉末冶金零件的成形技术。

　　关键词：粉末冶金 温压技术 流动温压技术 模壁润滑技术 高速压制技术 动磁压制技术 放电等离子烧结技术 爆炸压制技术

　　1 温压技术

　　虽然温压技术只是一项新技术，在近几年才取得了一些发展，但是由于它生产出来的粉末冶金零件具有高密度、高强度的特点，现阶段已经得到了大量的应用。这项技术和传统的粉末冶金工艺不同，它可以采用特制的粉末加温、粉末输送和模具加热系统，将加有特殊润滑剂的预合金粉末和模具等加热至130～150℃，并将温度波动控制在±2.5℃以内，之后的压制和烧结工序和传统工艺是一样的。与传统工艺相比，区别点就集中在温压粉末制备和温压系统两个方面。采用这项技术不管是从压坯密度方面来说，还是从密度方面来说，都比采用传统工艺要好很多。在同样的压制压力下，使用温压材料比采用传统工艺不管是屈服强度、极限拉伸强度，还是冲击韧性都要高。此外，由于温压零件的生坯强度比传统方法下的生坯强度要高很多，可达20～30MPa，如此一来，既降低了搬运过程中生坯的破损率，也保证了生坯的表面光洁度。另外，采用该技术生产出来的零件不仅性能均一，精度高，而且材料的利用率很高。温压工艺的成本不高，而且工艺并不复杂。与传统的工艺相比，温压工艺下的粉末冶金的利用率高，耗能低，经济效益高，是节能、节材的强有力手段。

　　2 流动温压技术

　　流动温压粉末冶金技术(Warm Flow Compaction，简称WFC)是一种新型粉末冶金零部件成形技术，目前国外还处于研究的初试阶段，它的核心价值就是能够提高混合粉末的流动性、填充能力和成形性。

　　WFC技术有效利用了金属粉末注射成形工艺的优点并在粉末压制、温压成形工艺的基础上被发现。这项技术可以将混合粉末的流动性提高，这样就使混合粉末可以在80～130℃温度下，只需要在传统的压机上经过精密成形就可以形成各种各样外形的零件，省掉了二次加工的步骤。WFC技术在成形复杂几何形状方面具有很大的优势，是传统工艺无法比的，而且成本不高，具有非常广阔的应用前景。

　　综上所述，我们可以归纳出WFC技术具有以下四个优势：一是能够制造出各种各样外形的零件;二是有着很好的材料的适应性;三是工艺简单，成本低;四是压坯密度高、密度均匀。

　　3 模壁润滑技术

　　模壁润滑技术是在解决传统工艺面临的一系列难题的基础上应运而生。传统工艺是采用粉末润滑来减少粉末颗粒之间和粉末颗粒与模壁之间的摩擦，然而现实往往是由于加进去的润滑剂因密度低，使得粉末冶金零件的密度也得不到有效的保证。此外，润滑剂的烧结不仅会给环境造成很大的不利影响，还可能会影响到烧结炉的寿命和产品的性能。现阶段，有两个渠道可以进行模壁润滑：一是由于下模冲复位时与阴模及芯杆之间的配合间隙会出现毛细作用，利用这个作用可以把液相润滑剂带到阴模及芯杆表面。二是选择带着静电的固态润滑剂粉末利用喷枪喷射到压模的型腔表面上，就是安装一个润滑剂靴在装粉靴的前部。在开始成形时，压坯会被润滑剂靴推开，此时带有静电的润滑剂会被压缩空气从靴内喷射到模腔内，但是此时得到的极性和阴模的是不一致的，在电场牵引下粉末会撞击在模壁上，同时粘连在上面，之后装靴粉装粉，只需进行常规压制即可。采用该项技术可使粉末材料的生坯密度达到7.4g/cm3，大大提高了粉末材料的生坯密度，并且采用该方法比采用传统的方法还能够大大提高铁粉的生坯强度。有研究结果结果表明，利用温压、模壁润滑与高压制压力，使铁基粉末压坯全致密也是有可能的。

　　4 高速压制技术

　　瑞典的Hoaganas公司曾经推出过一项名叫高速压制技术(Hjgh Velocity Compaction)的新技术，简称HVC。虽然这项新技术生产零件的过程和过去的压制过程工序是一样的，但是这项新技术的压制速度比过去的压制速度提高了500-1000倍，同时也大大增加了液压驱动的锤头重量，提高了压机锤头速度，在这种情况下，粉末利用高能量冲击只需0.02s就可以进行压制，在压制的过程中会出现明显的冲击波。要想达到更高的密度，通过附加间隔0.3s的多重冲击就能做到。HVC技术具有很多优势，比如高密度、低成本、可成形大零件、高性能和高生产率等。现阶段该技术已经得到了广泛的应用，很多产品都采用了该项技术，比如制备阀门、气门导筒、轮毂、法兰、简单齿轮、齿轮、主轴承盖等。有了这项技术，未来将会出现更多更复杂的多级部件。

　　5 动磁压制技术

　　动力磁性压制技术(dynamic magnetic cornpaction)是一种新型的压制技术，简称DMC，它能够使高性能粉末最终成形，这项技术固结粉末的方式主要是通过利用脉冲调制电磁场施加的压力。虽然这项技术和传统的压制技术一样都是两维压制工艺，但是不同的是传统的压制技术是轴向压制，而这项技术是径向压制。利用该项技术进行压制只需1ms，整个过程非常的迅速，只需把粉末放入一个具有磁场的导电的容器(护套)内，护套就会产生感应电流。利用磁场和感应电流之间的相互作用，就可以完成粉末的压制工作。DMC具有成本低廉、不受温度和气氛的影响、适合所有材料、工作条件灵活、环保等优点。DMC技术适于制造柱形对称的零件，薄壁管，高纵横比部件和内部形状复杂的部件。现可以生产直径×长度：12.7mm×76.2mm到127.0mm×25.4mm的部件。

　　6 放电等离子烧结技术

　　早在1930年美国科学家就提出了这项放电等离子烧结技术(Spark Plasma Sintering)，简称SPS，然而该技术直到近几年才得到世人的关注。SPS技术独到之处就在于无需预先成形，也不需要任何添加剂和粘结剂，是集粉末成形和烧结于一体的新技术。这项技术主要是通过先把粉末颗粒周围的各种物质清除干净，如此一来粉末表面的扩散能力会得到提高，然后再利用强电流短时加热粉末就可以达到致密的目的，注意加热时应在较低机械压力情况下。有研究结果显示，采用该项技术由于场活化等作用的影响，不仅有效降低了粉体的烧结温度，也大大缩短了烧结时间，再加上粉体自身可以发热的影响，不仅热效率很高，加热也很均匀，所以采用该技术只需一次成形就可以得到质量上乘的、符合要求的零件。现阶段，该技术大范围应用的主要是在陶瓷、金属间化合物、纳米材料、金属陶瓷、功能材料及复合材料等。另外，该技术在金刚石、制备和成形非晶合金等领域也得到了不错的发展。

　　7 爆炸压制技术

　　爆炸压制(Explosive Compaction)是一种利用化学能的高能成形方法，也被叫做冲击波压制。一般情况下，它都是通过在一定结构的模具内对金属粉末材料施加爆炸压力，在爆炸过程中产生的化学能可以转化为四周介质中的高压冲击波，然后利用脉冲波就可以实现粉末致密。整个过程只需10-100us，其中粉末成形时间只有大约1ms。这种压制方式最大的优势是可以解决传统的压制方式一直无法解决的难题，即可以使松散材料达到理论密度，比如金属陶瓷材料、低延性金属等采用传统的压制方法无法使其致密，一直是一个未解的难题，随着爆炸压制技术的出现，我们发现采用这项技术就可以把其压制成复合材料，并制造成零件。

　　我国的粉末冶金技术带来的前景是非常广阔的，作为一种新工艺、新技术，与国外先进水平相比，它还有很多地方需要改进、需要提高。

　　参考文献：

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