粉末冶金综述论文
粉末冶金力学性能和增强机理研究
粉末冶金力学性能和增强机理研究I. 综述粉末冶金是一种材料制备技术,通过将固体粉末与液体或气体混合后加热至高温状态,然后冷却和压制成所需形状的材料。
由于其独特的制备工艺和优异的力学性能,粉末冶金材料在航空航天、汽车制造、电子器件等领域得到了广泛应用。
本文旨在综述粉末冶金材料的力学性能和增强机理研究进展,为进一步探索其在各个领域的应用提供理论基础和技术支持。
首先我们介绍了粉末冶金材料的力学性能特点,与传统金属材料相比,粉末冶金材料具有高强度、高硬度、高韧性和优良的耐磨损性等优点。
这些优异的力学性能使得粉末冶金材料在许多领域具有广泛的应用前景,如高速列车轮轨材料、航空发动机叶片材料等。
其次我们探讨了粉末冶金材料的增强机理,增强是指通过改变材料的微观结构来提高其力学性能的过程。
常见的增强机制包括晶粒细化、相变、位错滑移等。
其中晶粒细化是提高粉末冶金材料强度和韧性的重要途径之一。
通过控制加热温度和时间等因素,可以实现晶粒的细化,从而提高材料的力学性能。
相变是指在一定条件下,材料由一种相转化为另一种相的过程。
相变过程中会释放出大量的潜热,从而提高材料的强度和硬度。
位错滑移是指晶体中原子或分子沿晶格方向发生移动的现象,通过合理设计合金元素含量和分布等方式,可以有效地调控位错滑移行为,从而改善材料的力学性能。
我们总结了当前国内外关于粉末冶金力学性能和增强机理的研究现状和发展趋势。
随着科学技术的不断进步和人们对高性能材料的不断追求,粉末冶金材料的研究将会越来越深入和广泛。
未来研究方向主要包括:优化粉末冶金制备工艺以提高材料性能;探索新的增强机制以拓展材料的适用范围;开发新型粉末冶金材料以满足不同领域的需求等。
粉末冶金技术的发展历程和应用领域粉末冶金(Powder Metallurgy,PM)是一种将金属粉末与有机或无机载体相结合,通过加热、压制、烧结等工艺过程制备出具有特殊性能的材料的方法。
自19世纪末期发明以来,粉末冶金技术经历了一个漫长的发展过程,从最初的简单粉末混合到现代的多相材料制备,其应用领域也不断拓展,涵盖了航空航天、汽车、电子、能源等多个重要领域。
粉末冶金技术 文献综述 修改版
粉末冶金技术Powder metallurgical technology摘要:粉末冶金制品的应用范围十分广泛,从普通机械制造到精密仪器;从五金工具到大型机械;从电子工业到电机制造;从民用工业到军事工业;从一般技术到尖端高技术,均能见到粉末冶金工艺的身影。
目前,我国粉末冶金行业整体技术水平低下、工艺装备落后,与国外先进技术水平相比存在较大差距。
本文介绍了粉末冶金粉体的制备方法,包括物理方法和化学方法,物理法包括机械粉碎法,化学法包括气相沉积法、雾化法和电解法,气相沉积法、雾化法和电解法目前在工业上已经得到了广泛的应用。
目前粉末冶金主要的方法压制成型等。
高速压制技术是一种低成本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,粉体,气相沉积法,雾化法,电解法,制备方法,高速压制技术(HVC)Abstract:. Manufacture of iron for the first method is essentially by powder metallurgy method. Powder metallurgy products, a wide range of applications, from the ordinary machinery manufacturing of precision instrument; from the hardware to the large machinery; from electronics to motor manufacturing; from the civilian industry to the military industry; from the general technology to sophisticated high technology, can see the figure of powder metallurgy process. At present, our country metallurgy industry overall technology level is low, the backward technology and equipment, with foreign advanced level of technology compared to exist bigger difference. This paper introduces the powder metallurgy powder preparation method, including physical methods and chemical methods, physical methods including mechanical crushing method, chemical method includes a vapor deposition method, spray method and the electrolytic method, vapor deposition, spray method and the electrolytic method currently in the industry has been widely used. At present the main method of powder metallurgy pressure molding, etc. The pressing technology is a low cost high density powder metallurgy parts forming technology of a high-speed pressing technology, expounds on the characteristics of the technology, principle, key technical analysis, and points out that the material properties and the application prospect of pressing technology high speed and the problems at present.Key words: powder metallurgy; powder; vapor deposition method, spraying method, electrolytic method, Preparation methods,HVC一:粉体的制备及综述粉末冶金的生产工艺是从制取原材料——粉末开始的。
粉末冶金设计范文第1篇 (2)
粉末冶金设计范文第1篇1.1同步带轮结构特点1)内部有3个均匀分布的弧形凹槽和3个定位孔;2)形位精度要求较高,内孔的同轴度公差为0.05mm,齿形跳动度为0.1,中心孔的垂直度为0.03。
综上分析,如果选择常规方法加工同步带轮,其形状以及内部微小尺寸控制难度大;如果采用粉末冶金法进行成形,零件的凹槽、定位孔及尺寸精度均可通过模具成形来保证。
1.2成形模具设计原理粉末冶金成形工艺是由粉末冶金零件压机和粉末冶金模具通过对所需粉末进行装料、加压、脱模等主要工步来完成,并使金属粉末密实成具有一定尺寸、形状、孔隙度和强度坯块的过程。
该同步带轮应采用不等高零件成形模具设计原理。
1.3成形速度相等原理根据不等高零件成形运动规律,在不等高零件成形过程中,必须满足成形前、后粉末质量守恒定律,才能使不同高度区域密度近乎相等,在粉末成形时,零件的不同高度区都在同一时间进行粉末压缩和成形,并且各部分所用成形速率相等,所遵循的原理即为成形速率相等原理。
由此可知,在压制不等高零件时,要使不同高度的各个区域遵循成形速率相等原理,从而保证零件不同高度区的平均密度相等。
2同步带轮粉末冶金模具的设计1)齿形成形通过控制材料的流动方向,成形出理想的形状尺寸,是同步带轮成形模具中最关键的环节。
由于成形过程中单位压力增大,载荷集中,因此要求模具工作部位刚性好。
另外还应设置过载保护,防止毛坯的超差、材料不均匀等导致的过载。
2)同步带轮属于轴类零件,在成形过程中轴向密度差较大,因此模具应采用芯棒成形结构,以保证同步带轮轴向密度分布均匀。
3)该同步带轮有3个定位孔,应采用芯棒成形结构成形定位孔,可以延长模具使用寿命,提高装配精度。
该同步带轮采用德国DORST压机进行压制,铁粉的松装密度约为3.2g/cm3,零件的毛坯密度不得小于6.6g/cm3,为了节约成本,模具配件采用已有的五档同步器齿毂模具配件,例如,垫板、压盖等。
由此可知,该同步带轮成形模具的设计主要包括中模、上模冲(2个)、下模冲(3个)、芯棒(2个)的设计。
粉末冶金综述论文
合金元素在Cu-PM材料中的应用研究进展(重庆理工大学重庆巴南)摘要:在铜基粉末冶金材料中添加合金元素可以显著改善材料的性能特别是摩擦性能,烧结含合金元素的Cu-PM材料是一种有发展前景的粉末冶金材料,如添加Al、Cr、Ni等元素。
本文综述了合金元素对铜基粉末冶金材料的性能和组织结构等的影响,总结了到目前为止相关领域的结论和进展,并讨论了Cu-PM 材料生产现状和发展趋势。
关键词:合金元素;Cu-PM;应用;进展1 引言铜基粉末冶金摩擦材料是以铜粉为主要成分,此外含有润滑组元石墨和摩擦组元陶瓷颗粒以及强化铜基体的合金元素等多种组分。
其最早出现于1929年,材料是含少量的铅、锡和石墨的铜基合金。
铜基粉末冶金摩擦材料在飞机、汽车、船舶、工程机械等刹车装置上的应用发展较快,使用较成熟是在70年代之后。
前苏联于1941年后成功地研制了一批铜基摩擦材料,广泛应用于汽车和拖拉机上。
美国对铜基摩擦材料的研究也较多,主要是致力于基体强化,从而提高材料的高温强度和耐磨性。
二十世纪初,铜基摩擦材料大多用在干摩擦条件下工作,五十年代以后,大约75%的铜基摩擦材料,均在润滑条件下工作。
这些摩擦材料都是以青铜为基,以锌、铝、镍、铁等元素强化基体。
由于合金元素在铜基粉末冶金材料中的良好作用,国内很多单位及个人展开了相关方面的工作并发表了论文及成果。
本文就国内含合金元素的铜基粉末冶金材料的相关研究进行了论述。
2 Cu-PM材料生产现状及国内外对比纯铜粉末主要用电解法和雾化法生产。
电解法是借助电流的作用, 使电解液中的铜离子在阴极析出成粉的制粉过程。
用电解法生产的铜粉呈表面积发达的树枝状、纯度高、压制性能优良, 是纯铜粉末的主要生产方法。
相关文献表中数字表明, 我国的铜及铜基合金粉末的产量和用量与欧美等国家差距很大, 这从一个侧面说明我国铜粉生产与应用还具有十分广阔的开发空间。
电解铜粉与国外产品相比, 主要差距在于:(1)产品的规格少。
粉末冶金工艺综述
粉末冶金工艺综述一、前述粉末冶金是一种制取金属粉末,以及采用成形和烧结工艺将金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)制成制品的工艺技术。
粉末冶金工艺的基本工序是:⑴原料粉末的制取和准备(粉末可以是纯金属或它的合金、非金属、金属与非金属的化合物以及其它各种化合物),即混粉;⑵将金属粉末制成所需形状的坯块,社内称成形;⑶将坯块在物料主要组元熔点以下的温度进行烧结,使制品具有最终的物理、化学和力学性能。
除此以外,根据制品的结构、精度与性能要求,后续工艺还有精整、机加工、热处理及表面处理等。
粉末冶金技术的历史很长久,早在公元前3000年,埃及人就已经使用了铁粉,而近代粉末冶金技术是从库利奇为爱迪生研制钨灯丝开始。
近代粉末冶金技术的发展中有三个重要标志:一是克服了难熔金属(如钨、钼等)熔铸过程中产生的困难,如电灯钨丝和硬质合金的出现;二是多孔含油轴承的研制成功,继之是机械零件的发展,发挥了粉末冶金少、无切屑的特点;三是向新材料、新工艺发展。
粉末冶金技术已得到愈来愈广泛的应用,这是基于粉末冶金本身的特点所决定的。
首先,粉末冶金在生产零部件时成本低。
汽车制造业是粉末冶金的一个大的应用领域,它涉及到零部件的生产率、公差和自动化等方面。
粉末冶金方法与铸造方法相对照,精密度和成本这两方面是非常有竞争力的。
铸造中的一些问题,如偏析、机加工量大等用粉末冶金方法则可能被避免,或者减少。
其次,有些独特的性能或者显微组织无可非议的只能由粉末冶金方法来实现。
例如,多孔材料、氧化物弥散强化合金、陶瓷和硬质合金等。
最后,有一些材料用其它工艺来制取是十分困难的,例如,活性金属、高熔点金属等。
一般来说,粉末冶金方法的经济效果只有在大规模生产时才能表现出来。
因为粉末成形所需的模具制作加工比较困难,而且较为昂贵。
粉末冶金工艺的不足之处是粉末成本较高,制品的大小和形状受到一定的限制,烧结件的韧性较差等等。
二、粉末的制取2.1粉末制取方法概述粉末冶金的生产工艺是从制取原材料——粉末开始的。
粉末冶金综述
粉末冶金成形技术综述***(***大学,材料科学与工程学院,***,***)摘要:粉末冶金成形技术包括温压技术、流动温压技术、模壁润滑技术、高速压制技术等新技术。
认为粉末冶金新技术、新工艺的不断出现,必将促进高技术产业的快速发展。
关键词:粉末冶金;成形;新技术Overview of the Formation Technology of Powder Metallurgy***(School of Materials Science and Engineering, ***, *** ,***, China)Abstract: The formation technology of powder metallurgy includes the warm compaction technology, the warm flow compaction technology, the mold wall lubrication technology and the high velocity compaction technology. The unceasing appearance of the new technology for powder metallurgy will certainly promote the rapid development of the high - tech industry.Key words: powder metallurgy; formation; new technology引言粉末冶金为冶金学的一个分支,其领域包括:①制取金属粉末;②金属粉末或金属粉末和非金属粉末的混合物,经成形和烧结,制成各种金属和金属-非金属的材料和制品。
制造和利用金属粉末,经历了很长的时间。
早期是用机械粉碎法制得金、银、铜和青铜的粉末,多用作陶器等器具的装饰涂料。
18世纪下半叶和19世纪上半叶,俄、英、西班牙等国曾以工场规模制取海绵铂粒,经过热压、锻和模压、烧结等工艺制造钱币和贵重器物。
粉末冶金论文
粉末冶金技术论文专业年级学号________________________________ 姓名中国石油大学2012-6-12粉末冶金技术XXX ( 09 级材料三班)摘要:粉末冶金是制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。
粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方,因此,一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。
粉末冶金材料是指用几种金属粉末或金属与非金属粉末作原料,通过配料、压制成形、烧结等工艺过程而制成的材料。
这种工艺过程成为粉末冶金法,是一种不同于熔炼和铸造的方法。
其生产过程与陶瓷制品相类似,所以又称金属陶瓷法。
粉末冶金法不仅是制取具有某些特殊性能材料的方法,也是一种无切削或少切削的加工方法。
它具有生产率高、材料利用率高、节省机床和生产占地面积等优点。
但金属粉末和模具费用高,制品大小和形状受到一定限制,制品的韧性较差。
粉末冶金法常用于制作硬质合金、减摩材料、结构材料、摩擦材料、难熔金属材料、过滤材料、金属陶瓷、无偏析高速工具钢、磁性材料、耐热材料等。
关键词:粉末冶金、基本工序、应用、发展方向、问题及机遇Powder metallurgy technologyXXX(09 grade material class three)Abstract: Powder metallurgy is used for preparing metal or metal powder (or metal powder and metal powder mixture) as raw material, after forming and sintering, manufacture of metal materials, composite and various types of products technology.Powder metallurgy method and the production of ceramic have similar place, therefore, a series of new powder metallurgy technologies can also be used for preparing ceramic material. Powder metallurgy materials refers to the use of several kinds of metal powder or metal and non metal powder as raw material, through mixing, pressing, sintering process and made of materials.The process to become powder metallurgy method, is different from the melting and casting method.Its production process and ceramic products are similar, so called ceramic metal.Powder metallurgy method not only has some special properties of material preparation method, is also a kind of without cutting or less cutting processing method. It has high productivity, high material utilization rate, saving machine tools and production area etc..But the metal powderand high mold cost, product size and shape are subject to certain restrictions, flexibility is poor.Powder metallurgy method often used for the production of hard alloy, antifriction material, structural material, friction material, refractory metal materials, filter materials, metal ceramic, no segregation in high speed tool steel, magnetic materials, heat resistant materials.Key words: powder metallurgy, basic process, application, development trend, problems and opportunities一、世界粉末冶金工业概况2003 年全球粉末货运总量约为88 万吨,其中美国占51%,欧洲18%,日本13%,其它国家和地区18%。
粉末冶金技术论文
粉末冶金技术论文粉末冶金是用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结制成金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。
下面小编整理了粉末冶金技术论文,欢迎阅读!粉末冶金技术论文篇一粉末冶金的现状以及发展趋势【摘要】粉末冶金是用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结制成金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。
粉末冶金它具有低耗节能、材料利用率高、高效省时等优点,但其也存在一定不足,如金属粉末和模具费成本高,产品尺寸的大小和形状受限制,产品韧性较差等。
目前粉末冶金广泛应用在硬质合金制作、多孔材料、难熔金属材料、磁性材料、金属陶瓷等。
【关键词】粉末冶金历史基本工序粉末冶金优势与不足趋势1 粉末冶金的历史粉末冶金发展经历三个阶段:20世纪初,通过粉末冶金工艺制得电灯钨丝,被誉为现代粉末冶金技术发展的标志。
随后许多难熔金属材料如钨、钽、铌等都可通过粉末冶金工艺方法制备。
1923年粉末冶金硬质合金的诞生更被誉为机械加工业的一次革命;20世纪30年代,粉末冶金工艺成功制得铜基多孔含油轴承。
继而发展到铁基机械零件,并且迅速在汽车、纺织、办公设备等现代制造领域广泛应用;20世纪中叶以后,粉末冶金技术与化工、材料、机械等学科互相渗透,更高性能的新材料、新工艺发展进一步促进粉末冶金发展。
并使得粉末冶金技术广泛应用到汽车、航空航天、军工、节能环保等领域。
2 粉末冶金的基本工序(1)粉末的制取。
目前制粉方法大体可分为两类:机械法和物理化学法。
机械法是将原材料机械地粉碎,化学成分基本不发生变化。
物理化学法是借助化学或物理作用,改变原材料的化学成分或聚集状态而获得粉末。
目前工业制粉应用最为广泛的有雾化法、还原法和电解法;而沉积法(气相或液相)在特殊应用时也很重要。
(2)粉末成型。
成型是使金属粉末密实成具有一定形状、尺寸、孔隙度和强度坯块的工艺过程。
成型分普通模压成型和特殊成型两类。
粉末冶金综述
粉末冶金高速钢的研究及应用摘要高速工具钢被广泛应用于机械加工行业的刀具、加工成型的模具以及一些要求高耐磨或耐高温的零部件上。
粉末冶金高速钢具有独特的优势,本文主要介绍了粉末冶金的工艺,粉末冶金高速钢的生产流程和工艺比较,粉末冶金高速钢的应用。
关键词:高速钢,粉末冶金,PH MSS1.引言随着汽车、航天、航空、军工、信息技术产业及机械制造业的迅速发展,对切削刀具有越来越高的要求,为此开发用于刀具制造的优质材料就非常重要。
高速钢作为机械加工最常使用的一种工具材料,在钢铁材料尤其是特殊钢中占有非常重要的位置。
高速钢具有高达63-67HRC的硬度,并且在550・600℃时仍可保持60HRC以上的硬度、耐磨性和耐热性,因此被广泛应用于机械加工行业的刀具、加工成型的模具以及一些要求高耐磨或耐高温的零部件上囚。
高速工具钢属于高碳高合金莱氏体钢,采用传统的冶炼、铸锭、锻轧等生产工艺容易产生碳化物偏析,碳化物尺寸为2・12. m,严重影响其使用寿命的进一步提高口。
20世纪60年代后,粉末冶金高速钢逐步兴起,粉末冶金是节材、节能、高效、环境友好、适合大批量生产的金属成形匚艺。
粉末冶金法避免了熔炼法所带来的碳化物偏析而引起的机械性能的降低和热处理变形,在一定程度上能够提高速钢的强度和韧性,因而使高速钢的使用寿命得以提高。
采用粉末冶金的方法, 使得碳化物组织不受高速钢钢材尺寸的影响,最大尺寸的碳化物一般为3闻口m, 通常低于2|Jm。
随着粉末冶金技术和先进设备的快速发展,粉木高速钢中不存在碳化物偏析•,合金元素充分溶解到基体中,从而提高了高速钢的性能。
2.粉末冶金工艺简介粉末冶金工艺的主要组成是粉末的制取一一原料粉末的配料和混合一一成形一一固结。
可以根据对材料性能的要求和零件使用性能,在很宽的范围内组合材料成分。
主要的粉末冶金产业是铁基机械零件。
基于其工艺特点,还可制备高熔点金属,如鸨、铝等;金属陶瓷材料,如硬质合金、锲基高温材料等;假合金,如鸨铜、铜石墨等;多孔材料,如含油轴承、过滤材料、固一一液一一气分离材料等;多组元特殊材料,如摩擦材料、金刚石工具超硬材料等;微观或宏观复合材料,如颗粒弥散材料、磁粉芯、纤维(或晶须)增强材料、梯度材料、多层复合材料等。
粉末冶金及模具设计论文
粉末冶金及模具设计论文1. 引言粉末冶金是一种先进的金属材料制备技术,它通过将金属粉末进行成形和烧结,制备出具有特殊性能和形状的零件和材料。
与传统的加工方法相比,粉末冶金具有许多优点,例如可以制备复杂形状的零件、可以制备多相和复合材料、可以节约原材料、具有良好的尺寸精度和表面光洁度等。
而模具设计在粉末冶金过程中也起到至关重要的作用,它直接影响着成形零件的质量和性能。
因此,研究粉末冶金及模具设计对于提高金属材料的制备效率和性能具有重要的意义。
2. 粉末冶金的工艺过程粉末冶金的工艺过程包括粉末的选择和处理、粉末成形和烧结等步骤。
2.1 粉末的选择和处理粉末的选择和处理是粉末冶金过程的第一步。
在粉末的选择中,需要考虑金属粉末的纯度、粒度和形状等因素。
高纯度的金属粉末可以得到高质量的成品,而合适的粒度和形状可以提高成形性能和烧结性能。
在粉末的处理中,通常包括混合、干燥和筛分等步骤。
混合是将所需金属粉末按一定比例混合以获得所需的合金成分,干燥则是去除粉末中的水分,筛分则是按照所需粒度进行筛选。
2.2 粉末成形粉末成形是指将混合并处理好的粉末以一定的压力加工成形。
常见的粉末成形方法包括压制、注射成形和挤压成形等。
压制是将粉末放置于模具中,然后施加压力使其形成一定形状的零件。
注射成形则是将粉末加入模具中,然后通过注射机将粉末充填模腔,最后再施加压力形成零件。
挤压成形是将粉末放置于模具中,然后通过挤压机施加压力使其在模腔中流动并形成零件。
2.3 烧结烧结是粉末冶金过程中的关键步骤,它是指将成形好的粉末在一定条件下进行加热处理,使其颗粒之间产生扩散和结合从而形成致密的固体材料。
烧结温度、时间和气氛都会影响烧结过程的质量和性能。
3. 模具设计在粉末冶金中的应用模具设计在粉末冶金中起到至关重要的作用,它直接影响着成形零件的质量和性能。
模具设计主要包括模具材料的选择、模腔设计和模具加工工艺的确定。
3.1 模具材料的选择模具材料的选择对于模具的寿命和成形零件的质量都有很大的影响。
《粉末冶金》结课论文
粉末冶金高速压制技术的研究现状及发展摘要:介绍一种低成本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现,使得粉末冶金技术不断取得突破性进展。
高速压制技术(high velocity compaction,简称HVC)是瑞典Hoganas公司在2001年6月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,间隔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1.1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,而且可以使其密度均匀化。
与传统压制相比,HVC技术可使压坯密度提高0.3 g/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0.01 g/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7.6 g/cm3,与模壁润滑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,压坯密度可达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Astaloy CrM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。
粉末冶金论文
粉末冶金常用的成型方法摘要:说到“冶金”会让人们很自然地联想到巍巍的高炉和滚滚的铁水,然而,还有另一类不需将材料熔化的冶金方法,这就是粉末冶金。
粉末冶金是冶金和材料科学的一个分支学科。
它是首先制取金属粉末,然后采用成形和烧结工艺将金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)制成材料和制品的工艺技术。
粉末冶金制品的应用范同十分广泛:从普通机械制造到精密仪器,从五金工具到大型机械,从电子工业到电机制造,从民用工业到军事工业,从一般技术到尖端高技术,都可以见到粉末冶金工艺的身影。
由于粉末冶金技术的种种优点,它已成为解决新材料问题的钥匙,在新材料的发展中起着举足轻重的作用。
关键词:粉末冶金 , 成型方法 , 高性能材料 , 发展趋势Abstract: to metallurgy will let people say very natural associate to the lofty blast furnace and rolling hot, however, there is another type of need not will melt materials of metallurgical method, it is powder metallurgy powder metallurgy is metallurgy and materials science a branch discipline of it is first production metal powder, then the forming and sintering process will metal powder (or metal powder and nonmetal powder mixture) materials and products made from process technology of powder metallurgy products with a wide application of fan: from general machinery manufacturing to precision instruments, from hardware tools to large mechanical and electronic industry from the motor manufacturing, from civil industry to the military industry, from the general technology to top high technology, can see the figure of powder metallurgy process. Due to its advantages of powder metallurgical technology, it has become the key problems to solve new materials, in the development of new material plays a very important role.Keywords: powder metallurgy, the shaping method, high performance materials, development trend正文:现代粉末冶金不仅是一种材料制造技术,而且其本身包含着材料的加工和处理,并逐渐形成了自身的材料制备工艺理论和材料性能理论。
粉末冶金材料论文参考
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。
下⽂是店铺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。
粉末冶金发展方向论文
粉末冶金发展方向论文粉末冶金发展方向论文1粉末冶金技术特点与发展趋势1.1粉末冶金技术特点粉末冶金技术作为一种应用比较广泛的精密成形技术,具有少无切削加工、材料利用率高、制造过程清洁高效、生产成本低、可制造形状复杂和难以机械切削加工的特点。
一般认为,粉末冶金技术工艺的特点如下:1)不需要或者只需要极少量的切削加工;2)材料利用率可高达97%以上;3)零件尺寸的制造公差较小且具有再现性,从而产品可获得很高的尺寸精度和良好的一致性;4)材料成分、微观组织及组成可以科学调整;5)零件表面光洁度较好;6)通过烧结后处理工艺(如烧结后热处理工艺、烧结后表面处理工艺等),可以灵活改善零件的性能(如提高强度、耐磨性等);7)在技术设计和工艺设计上,形状自由度极高,可以设计和制造出其他金属成形工艺不能制造的形状复杂或奇特的零件;8)对于自润滑等粉末冶金多孔材料,可通过控制孔隙度来获得材料或产品的性能;9)适合中等至大批量的零件生产。
1.2粉末冶金技术发展趋势目前,粉末冶金技术的发展日新月异,随着一系列新技术、新工艺的不断涌现,如粉末冶金注射成形、温压成形、流动温压成形、喷射成形、高速压制成形、微波烧结、烧结硬化等,粉末冶金技术正朝着高致密化、高性能化、集成化和低成本化等方向发展。
1)粉末冶金零部件的少无缺陷的高强度化趋势:通过对材料的组织控制和制造工艺的综合研究,从粉体粒子的流动、烧结机理、断裂力学等方面找到缺陷形成的原因并提出解决方案。
2)粉末冶金成形技术的近净成形和近终成形趋势:着眼于粉体流动、充填成形、烧结过程粉末特性控制、粘结剂等角度,大力发展近净成形和近终成形的高致密化工艺技术,是降低竞争成本、减少制造工序、适应国际化市场的必然要求。
3)粉末冶金零部件的`高精度化趋势:通过对粉末冶金工模具、粉末冶金设备、粉末冶金工艺过程的精确设计和控制,实现粉末冶金零部件宏观尺寸的更高精度;通过对粉体特性、粉末冶金过程显微组织、粉末冶金工艺过程的精确设计和控制,实现粉末冶金零部件微观领域的显微精度。
粉末冶金材料与技术进展综述
粉末冶金材料与技术进展综述摘要:在政府的大力支持下,我国的工业化发展水平不断提升,特别是冶金工业更是在短短几十年间取得了跨越式发展,各种各样的冶金技术及材料如同雨后春笋般涌现,保证了冶金工业的生产能力和发展前景。
本文就根据实际情况,对粉末冶金材料进行了简单介绍,在此基础上对相关的冶金技术加以分析。
关键词:粉末冶金;冶金材料;技术引言粉末冶金技术具有发展历史悠久、技术体系成熟的特点,早在十八世纪中期,欧洲就出现了粉末冶金制铂技术,经过漫长的发展与探索,粉末冶金技术开始得到越来越多的认可与关注,在我国工业化生产中占据重要地位。
但是与此同时也必须要看到,由于发展时间比较短,我国的粉末冶金材料与技术确实还不成熟,对本课题进行研究,是解决粉末冶金工作问题的有效手段,具有不可估量的重要价值。
1铁基粉末冶金材料与技术铁基粉末冶金材料是十分常见的粉末冶金材料,它指的是以铁元素为主、增添多种合金元素制成的一种钢铁材料,保证铁基粉末冶金材料与技术的应用效果,是确保我国冶金工业长远发展的不二之选。
1.1铁基粉末铁基粉末冶金材料主要可以分成纯铁粉、铁基复合粉及铁基预合金粉三种,目前我国的技术人员已经在铁粉制备方面有所成就,电解法、还原法、水汽联合雾化等多种制备技术越来越成熟,从根本上保证了铁基粉末的材料质量,以此为基础生产而来的高压缩性铁粉、磁性材料铁粉、化学铁粉、铁精矿粉生产还原粉等多种铁基粉末制品,已经开始投入市场使用,且配套的自动化生产线也已经建成,带动了钢铁行业的生产发展。
与此同时也必须要看到,受到市场发展不成熟等问题的影响,目前我国铁粉行业产粉量同下游行业的需求量不成正比,铁粉产品的质量档次不高,在未来的发展中,应尽快解决这一问题。
1.2 P/M铁基制品铁基制品是社会经济建设的重要产品之一,它的生产发展情况决定了我国汽车、机械等制造行业的未来前景,因此有关部门对铁基制品的研发等格外关注,目前铁基制品烧结及热处理炉和成型压机设备已经成型,模具设计、模具制造工作也越来越成熟,这在一定程度上保证了铁基制品的强度和密度等。
粉末冶金材料论文
粉末冶金材料论文粉末冶金材料在现代工业中的应用越来越广,在取代锻钢件的高密度和高精度的复杂零件的应用中,随着粉末冶金技术的不断进步也取得了快速发展。
下文是店铺为大家整理的关于粉末冶金材料论文的范文,欢迎大家阅读参考!粉末冶金材料论文篇1浅析锰在粉末冶金材料中的应用摘要:锰是重要的工业原料,在粉末冶金材料中有广泛应用。
该文概述锰在烧结钢、阻尼合金、铝合金、钛铝合金、钨基重合金、硬质合金等材料中的应用情况。
可以预期,在提高粉末冶金材料性能与开发粉末冶金新材料的领域中,锰将具有广阔的应用前景关键词:锰粉末冶金应用前景引言:元素锰早在1774年就被发现,但是,在钢铁工业中的重要作用直到1856年发明底吹酸性转炉,以及1864年发明平炉炼钢法之后,才为人们所认识。
现在,锰作为有效而廉价的合金化元素,已成为钢铁工业中不可缺少的重要原料。
约90%锰消耗于钢铁工业,用量仅次于铁,其余10%消耗于有色金属冶金、化工、电子、电池、农业等部门[4,5]。
锰及其化合物是生产粉末冶金材料的常用原料。
于1950年便已经被人们认识到锰在粉末冶金材料中的重要性。
此后,锰在粉末冶金工业中的应用逐渐扩大。
通过开发母合金技术和预合金技术,开发了含锰系列的高强度烧结钢。
并且,在其它粉末冶金材料中作为主要组元或添加组元,发挥了重要作用。
本文就锰在粉末冶金材料中的应用情况进行综述。
一锰在高强度烧结钢中的作用将锰和硅作为合金元素同时添加的低合金烧结钢,表现出良好的强化效果和烧结尺寸稳定性,价格便宜,具有很强的竞争优势[7,8]。
据相关报道,1250℃保温60 min烧结的Fe-3.2%Mn-1.4%Si-0.4% C合金,拉伸强度达800~1000 MPa。
烧结铁和烧结钢主要用于制造机械零件,在选择合金元素时,必须注意到其对尺寸稳定性的影响。
在一般情况下,加入硅会引起压坯在烧结时收缩,而加入锰则会引起压坯膨胀。
同时加入锰和硅,能够较好控制烧结体的外观形状和尺寸[9]。
粉末冶金论文
粉末冶金论文引言粉末冶金是一种重要的金属材料加工技术,可以通过粉末的成型和烧结来制造各种复杂形状的金属零件。
这种加工方法具有高效、节能和环保等优点,在航空航天、汽车制造、电子设备等领域有着广泛的应用。
本文将探讨粉末冶金技术的原理、应用及其在未来的发展趋势。
粉末冶金的原理粉末冶金的基本原理是将金属粉末加工成形,然后通过烧结过程将粉末颗粒结合成密实的金属材料。
粉末的制备粉末的制备是粉末冶金的第一步。
常见的粉末制备方法有机械研磨法、物理气相法和化学法等。
其中,机械研磨法是最常用的方法之一,通过机械研磨设备将块状金属材料研磨成粉末。
粉末成型粉末成型是将粉末按照所需形状进行加工的过程。
常见的粉末成型方法有压制、注射成型和挤压成型等。
其中,压制是最常用的方法之一,在压制过程中,粉末经过一定的压力使其紧密结合。
烧结过程烧结是粉末冶金的核心工艺环节。
在烧结过程中,经过高温和一定的时间作用,粉末颗粒之间发生结晶增长,形成坚固的结合。
粉末冶金的应用航空航天领域粉末冶金技术在航空航天领域有着广泛的应用。
通过粉末冶金技术,可以制造出复杂形状的零件,如涡轮叶片、火箭发动机喷嘴等。
这些零件具有高强度、耐高温和耐腐蚀等特点,能够适应极端环境下的工作条件。
汽车制造在汽车制造过程中,粉末冶金技术可以用于制造发动机零件、传动系统零件以及制动系统零件等。
通过粉末冶金技术,可以提高零件的性能,如减轻重量、提高强度和耐磨性等,从而提高整车的性能和经济性。
电子设备粉末冶金技术在电子设备制造中也有着重要的应用。
通过粉末冶金技术,可以制造出高导电性和磁性的材料,如电子封装材料、磁性存储器件等。
这些材料具有良好的热传导性和电磁性能,能够满足高性能电子设备的需求。
粉末冶金的发展趋势随着科学技术的进步和需求的不断增加,粉末冶金技术也在不断发展和创新。
3D打印技术与粉末冶金的结合粉末冶金技术与3D打印技术的结合,可以实现更加复杂、精密的零件制造。
通过3D打印技术,可以直接控制粉末的成型过程,制造出各种复杂形状的零件。
[其他论文文档]分析粉末冶金的发展及现状
分析粉末冶金的发展及现状1 粉末冶金的起源与概述1.1 粉末冶金的起源在1930 年代,螺旋磨削后还原铁粉,因此铁粉和碳粉制成的铁基粉末冶金方法的机械零件获得快速发展。
第二次世界大战后,粉末冶金技术就得到了快速发展,新的生产技术和技术设备,许多新材料和产品可以衍生出一些特殊材料的制造领域,成为现代工业的重要组成部分。
1.2 粉末冶金的概述粉末冶金是一项能将金属粉末或金属粉末( 或金属粉末和非金属粉末的混合物) 作为原料烧结, 制造出金属材料、复合材料以及各种类型的产品技术。
粉末冶金方法和生产陶瓷有相似的地方, 都是粉末烧结技术的一部分, 因此, 一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。
由于粉末冶金技术的优点, 它已成为解决问题的关键性新材料,在整个工程系统领域的发展中发挥关键作用。
但是从定义上说粉末冶金产品往往是远超出了材料和冶金的范围, 通常跨越多个学科( 材料、冶金、机械、力学等) 的技术。
特别是现代金属粉末3 d 打印技术,集机械工程、AUTOCAD、逆向工程技术, 分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术共同与粉末冶金产品技术进入一个更全面的现代技术的学科。
2 我国粉末冶金面临的技术难题我国冶金技术目前的困难,是如何积极培育自己的核心竞争力的团队已成为国家和企业急需的解决问题。
我们都知道汽车零部件核心技术的价值所在,高价值主要包括:发动机进排气阀,发动机连杆,传动齿轮同步器锥环和泵在主从动齿轮等等。
在这些零部件中,主流技术,粉末冶金技术。
如:连杆是发动机的重要部件之一,许多进口车型的绘图规则都有连杆疲劳试验载荷,而且载荷下的载荷疲劳循环次数每年超过500 多万次。
而国产汽车发动机连杆锻造钢连杆和连杆疲劳铸造用途大多数次大于500000 周以上是比较困难的,因为汽车钢部件的连杆没有切割,微小缺陷对连杆的疲劳寿命影响较大。
国外主流主要采用粉末锻造,如:别克汽车,德国的宝马,GNK 公司制造的连杆甚至达到了1041MPa 的抗拉强度。
粉末冶金压制成形理论与工艺综述
粉末冶金压制成形理论与工艺综述一、本文概述粉末冶金压制成形理论与工艺综述是一篇全面探讨粉末冶金压制成型技术的文章。
粉末冶金,作为一种重要的材料制备技术,广泛应用于冶金、机械、电子、航空航天、新能源等领域。
压制成形作为粉末冶金的核心工艺之一,对于材料的性能、形状和尺寸精度具有决定性的影响。
本文将从粉末冶金压制成形的理论基础出发,详细阐述其工艺过程、影响因素、优化措施以及发展趋势,以期对粉末冶金压制成型技术的深入研究与应用提供有益的参考。
在概述部分,我们将简要介绍粉末冶金压制成型技术的基本概念、原理及其重要性。
对国内外粉末冶金压制成型技术的研究现状和发展趋势进行概述,以便读者了解该领域的最新动态和发展方向。
在接下来的章节中,我们将逐步深入探讨粉末冶金压制成形的理论基础、工艺过程、影响因素以及优化措施,以期为粉末冶金行业的发展提供有益的理论支持和实践指导。
二、粉末冶金压制成形理论基础粉末冶金压制成形是粉末冶金工艺中的核心环节,其理论基础涉及材料科学、力学、塑性成形理论等多个学科领域。
在这一部分,我们将详细讨论粉末冶金压制成形的基本原理、影响因素以及优化方法。
粉末冶金压制成形的基本原理是通过对粉末颗粒施加压力,使其在模具中发生塑性变形,从而得到所需形状和尺寸的压坯。
这一过程中,粉末颗粒之间的摩擦、粘结和重排等行为对压坯的质量和性能具有重要影响。
粉末冶金压制成形受到多种因素的影响,包括粉末特性、模具设计、压制工艺参数等。
粉末特性如颗粒大小、形状、表面能等直接影响压坯的成形质量和性能。
模具设计则决定了压坯的形状、尺寸和精度。
压制工艺参数如压制压力、压制速度、保压时间等也对压坯的成形效果产生显著影响。
为了优化粉末冶金压制成形过程,研究者们提出了多种方法。
例如,通过改进粉末制备工艺,提高粉末的流动性和压缩性;优化模具设计,减少压坯内部的应力集中和缺陷;调整压制工艺参数,实现压坯的均匀致密化等。
随着数值模拟技术的发展,越来越多的研究者开始利用有限元分析等数值模拟方法对粉末冶金压制成形过程进行仿真研究,以进一步揭示其成形机理和优化方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
合金元素在Cu-PM材料中的应用研究进展(重庆理工大学重庆巴南)摘要:在铜基粉末冶金材料中添加合金元素可以显著改善材料的性能特别是摩擦性能,烧结含合金元素的Cu-PM材料是一种有发展前景的粉末冶金材料,如添加Al、Cr、Ni等元素。
本文综述了合金元素对铜基粉末冶金材料的性能和组织结构等的影响,总结了到目前为止相关领域的结论和进展,并讨论了Cu-PM 材料生产现状和发展趋势。
关键词:合金元素;Cu-PM;应用;进展1 引言铜基粉末冶金摩擦材料是以铜粉为主要成分,此外含有润滑组元石墨和摩擦组元陶瓷颗粒以及强化铜基体的合金元素等多种组分。
其最早出现于1929年,材料是含少量的铅、锡和石墨的铜基合金。
铜基粉末冶金摩擦材料在飞机、汽车、船舶、工程机械等刹车装置上的应用发展较快,使用较成熟是在70年代之后。
前苏联于1941年后成功地研制了一批铜基摩擦材料,广泛应用于汽车和拖拉机上。
美国对铜基摩擦材料的研究也较多,主要是致力于基体强化,从而提高材料的高温强度和耐磨性。
二十世纪初,铜基摩擦材料大多用在干摩擦条件下工作,五十年代以后,大约75%的铜基摩擦材料,均在润滑条件下工作。
这些摩擦材料都是以青铜为基,以锌、铝、镍、铁等元素强化基体。
由于合金元素在铜基粉末冶金材料中的良好作用,国内很多单位及个人展开了相关方面的工作并发表了论文及成果。
本文就国内含合金元素的铜基粉末冶金材料的相关研究进行了论述。
2 Cu-PM材料生产现状及国内外对比纯铜粉末主要用电解法和雾化法生产。
电解法是借助电流的作用, 使电解液中的铜离子在阴极析出成粉的制粉过程。
用电解法生产的铜粉呈表面积发达的树枝状、纯度高、压制性能优良, 是纯铜粉末的主要生产方法。
相关文献表中数字表明, 我国的铜及铜基合金粉末的产量和用量与欧美等国家差距很大, 这从一个侧面说明我国铜粉生产与应用还具有十分广阔的开发空间。
电解铜粉与国外产品相比, 主要差距在于:(1)产品的规格少。
(2)粉末的抗氧化性不足, 国外电解铜粉可以保存一年甚至数年都不氧化变色, 而国内铜粉保存期一般不超过半年。
雾化法是借助于高压气流或水流介质的冲击作用将液态铜或其合金粉碎成粉末的工艺过程。
所产生的纯铜粉末为近球形, 松装密度大, 流动性好, 但压制性能较差, 用量不及电解铜粉。
由于雾化法生产成本低、效率高、对环境污染小, 是一个很有发展潜力的生产方法。
我国的铜基合金粉末的应用以粉末冶金零件为主,与国外相比主要存在两个方面的不足:(1)在新产品的开发能力方面。
如美国青铜粉末公司开发了无铅可切削黄铜粉末,已形成Cu-10Zn、Cu-20Zn 、Cu-30Zn 三个牌号;而且国外大公司除完全合金化的粉末外, 还普遍开发部分合金化粉末和预混合粉末, 为不同的产品和用户提供特定的粉末, 以提高产品性能, 降低生产成本, 而我国在这方面还是空白。
(2)特种铜基粉末的研制和生产能力不足。
特种铜基粉末一般指非结构材料中应用的铜合金粉末。
这类粉末对合金的成分、纯度、粒度、粒形均有着较高的要求, 如热喷涂、钎焊、化工等领域应用的铜基粉末。
目前这些高性能粉末主要是由高等学校和研究院进行研制和小批量生产试制, 还未形成成熟的牌号和批量生产能力。
而且部分特殊性能的粉末还需依靠进口。
3 合金元素添加对Cu-PM材料影响进展3.1 Al元素在Cu-PM材料中的应用综合相关文献可知,材料的显微组织有新相生成,基体组织得到细化且晶粒分布均匀,材料整体性能得到提高。
其中,黄建龙等[1]关于Al元素含量对Cu-PM材料性能的影响研究中发现在Cu-PM材料中添加铝元素后,材料的密度、孔隙度和抗压强度、摩擦因数降低,硬度和线膨胀率增加,而磨损率明显降低,同时随着Al含量的增加,材料的密度、孔隙度、抗压强度逐渐降低,线膨胀率呈上升趋势,磨损率明显降低,而摩擦因数变化不明显。
杨明关于Al、Zr元素含量对Fe-18Cu-PM材料组织和性能影响的硕士论文[2]中发现,Al元素的添加量为 0%~3%,添加Al后材料的显微组织有AlCu4新相生成,且随着Al含量的增加,其力学性能不断提高(含铝 2%时材料的力学性能最佳),材料的摩擦因数随Al含量和转速的增加先上升后下降,在 Al量为2%时,在中高转速下摩擦材料的表面出现薄的氧化膜,这些氧化膜薄较薄且致密,在Al含量为3%时,在高转速下材料由于摩擦热的产生在表面形成氧化膜较厚,且易剥落,剥落后的氧化以磨粒的形式存在,材料的磨损以粘着和犁削为主。
3.2 Cr元素在Cu-PM材料中的应用铬是改善铜基摩擦材料摩擦磨损性能的一个重要组元,以Cr或Cr-Fe取代传统材料中的陶瓷相作为硬质相(即摩擦组元)制备铜基粉末冶金摩擦材料,可改善硬质相与基体间的结合状态从而使摩擦系数和磨损量降低。
大连交通大学房顺利的学位论文[3]成果表明,铜基摩擦材料中添加铬元素有利于提高材料的硬度和致密度,且随铬含量的增加,材料的摩擦系数降低、耐磨性增加,而摩擦系数随着摩擦压力的增大整体降低,铬含量较高时,随着压力的增加,摩擦系数的降低幅度变小,磨损量随压力增加而增加,且对于铬含量较少的材料比较明显。
赵翔[4]等人的研究结论为用Cr-Fe取代传统铜基粉末冶金摩擦材料中的陶瓷摩擦组元,可有效改善硬质相与基体间的结合状态,摩擦过程中硬质颗粒不易脱落,同时可改变传统摩擦材料的摩擦因数随速度提高而降低的特性,摩擦因数随转速提高呈先降低后增加的趋势,从整体上看,以 Cr-Fe为摩擦组元的摩擦材料相对于以 Al2O3为摩擦组元的材料,其摩擦因数提高12%-27%,摩擦因数稳定性提高 10%-20%,线磨损量降低20%-70%。
同时以 Al2O3为摩擦组元的材料,在7000 r/min转速下摩擦后磨损表面存在脱落掉块的现象,而以Cr-Fe为摩擦组元的摩擦材料的摩擦面平整,形成的氧化膜致密、无明显脱落掉块现象。
3.3 Fe元素在Cu-PM材料中的应用由相关文献可知,粉末冶金摩擦材料中经常加入铁粉,或作为基体组元,或作为摩擦组元,或是与基体组元合金化。
钟志刚等人[5]研究了Fe含量对Cu基金属陶瓷摩擦材料的摩擦磨损性能的影响,发现随Fe含量从5%增至35%, Cu基金属陶瓷摩擦材料的硬度基本呈线性增加,但 Fe对摩擦系数的提高是有限的。
Fe含量的增加导致了Cu基金属陶瓷摩擦材料的耐磨性降低,并且当Fe含量大于20%时,材料的磨损性急剧降低。
从摩擦磨损综合性能考虑, Fe粉可以部分替代Cu粉用以制造Cu基金属陶瓷摩擦材料,但Fe粉含量不应超过20%。
陈洁等人[6] 发现Fe在铜基航空摩擦材料中起摩擦组元的作用,当Fe含量超过4%后能提高材料的摩擦系数,并且随Fe含量的增加,材料摩擦系数不断增加。
低转速摩擦条件下,Fe组元起磨粒作用,使磨损量增大,降低了摩擦材料的耐磨性能。
但在高速摩擦条件下,随摩擦面温度的升高,Fe参与摩擦面氧化膜工作层的形成,从而降低了磨损量,提高了材料的耐磨性。
对比Fe和SiO2的作用[7],Fe、SiO2都能提高材料的硬度,但加入SiO2降低了材料的密度。
Fe、SiO2都可作为摩擦组元,但二者增摩效果不同,摩擦速度较低时SiO2能较大地提高摩擦因数,却增加了材料的磨损量;摩擦速度较高时,因表面工作膜的形成,SiO2提高摩擦因数的作用较小,磨损量也较少。
Fe 虽然对摩擦因数的提高作用不显著,但能有效地增加材料的耐磨性。
不同转速条件下,加Fe材料的摩擦因数和磨损量的变化都较加入SiO2的材料要小。
Fe、SiO2在摩擦过程中的作用机理不同,它们对材料摩擦性能的影响与本身的性质、与基体的结合能力以及表面形成的工作膜等因素有关。
沈红娟的硕士学位论文[8]中得出了Fe在铜基粉末冶金材料中的作用,随着铁含量升高,磨损率增大,摩擦系数在低速时增大,高速时减小。
铁含量为5%左右时摩擦材料的性能最好,具有较低的磨损率和较高的摩擦系数,且摩擦系数和磨损率稳定。
对铁含量 5%的试样外加铁粉,摩擦系数在低速度时(小于2000r/min)几乎不变,在较高速度时减小。
干湿摩擦相比,湿摩擦的磨损率大于干摩擦。
3.4 其他元素在Cu-PM材料中的应用姚萍屏等人关于合金元素锌/镍对铜基粉末冶金刹车材料的影响[9]的研究发现,铜基粉末冶金刹车材料中加入少量的Zn能提高材料的摩擦因数,降低材料的磨损量,但Zn含量过多则反而会降低材料的摩擦磨损性能。
Zn溶入基体,对基体起到了固溶强化作用。
高转速摩擦条件下,Zn能提高材料的耐磨性能。
而加入少量的Ni能提高材料的摩擦因数和耐磨性能,Ni在基体中起到了固溶强化作用和细晶强化作用,改善了材料的显微结构和物理性能,从而提高了材料的摩擦磨损性能。
但Zn、Ni含量不宜过高,加Ni比加Zn更有利于提高材料的综合性能。
由文献[2]可知,添加Zr 后材料基体显微组织有FeZr3新相生成,材料的组织晶粒细化,孔隙率下降,随着Zr含量的增加材料的抗压强度先上升后下降,材料的摩擦系数总体趋势呈先下降后上升的趋势。
在 500r/min 的转速下材料摩擦划痕也显著小于不含Zr的材料,材料主要以磨粒磨损为主。
材料在中速1500r/min转速下有第三体生成,含锆材料的由于基体组织完善,材料主要以氧化磨损为主,并掺杂少量磨粒磨损。
在高速3000r/min下,材料磨损以氧化磨损和磨粒磨损及疲劳磨损为主。
赵翔等人[11]的研究表明Al2O3颗粒表面镀铜能使烧结后的铜基粉末冶金摩擦材料Al2O3-Fe-Sn-C/Cu的力学性能有所改善,布氏硬度增加了12%,弹性模量提高了约7%。
Al2O3颗粒镀铜使铜基粉末冶金摩擦材料Al2O3-Fe-Sn-C/Cu的摩擦磨损性能提高,摩擦系数提高了5%-10%,摩擦系数稳定性提高了13%-23%,线磨损量降低了20%-50%。
Al2O3镀铜能使摩擦材料Al2O3-Fe-Sn-C/Cu在摩擦过程中于摩擦表面形成致密的氧化膜,且不易出现脱落掉块现象。
4 Cu-PM材料研究前景及效益4.1 研究前景铜基粉末冶金研究显示,由于材料的用途不同,配方的侧重点也有很大的差异,材料的力学性能也不同,这似乎暗示影响摩擦材料性能的因素很多。
目前,理论研究的结论很少,比如材料的动态性能,高温疲劳性能分析,刹车的热机动态藕合等等,都是一些值得研究的问题。
材料应用的条件不同则可能表现出不同的性能(比如被动围压),今后研究铜基粉末冶金摩擦材料可从以下几个方面考虑:(l)摩擦时产生振动的原因分析。
(2)刹车时摩擦材料中的热应力测量,磨损测量等。
(3)具有减震层的摩擦材料的抗震和除噪研究。
(4)摩擦材料的高温冲击及冲击磨损性能研究。
(5)材料在高速刹车时抗冲击性的1:l试验研究等。
(6)摩擦材料冲击疲劳过程中的微观形变。