铁基粉末冶金材料

• Microstructure
Pores Phases/structures
Size Shape Alloying
• Dimensional change
v Excessive die wall wear or insufficient lubrication may result in cold welding of the compact to the die wall.
• Results in increased ejection force and stick-slip behaviour (squeaky noise)
• RRS’s should be kept to a minimum to avoid high ejection forces, hence avoid tooling problems.
模具润滑状况对脱模力的影响
Good lubrication
模具润滑状况对脱模力的影响
Bad lubrication Good lubrication
粉末压制
摩擦力
❖ Between powder particles ❖ Between punches and the die-wall ❖ Between punches and powder particles ❖ Between powder particles and the die-wall
影响烧结的因素
❖ Temperature ❖ Time ❖ Atmosphere ❖ Material composition ❖ Alloying method ❖ Lubricant content ❖ Sintering cycle
烧结过程的实质
• Particle bonding
Sintering necks
压制缺陷
SEM image of a crack no sintering necks
过压分层
烧结
❖ 烧结的作用
脱除润滑剂
冶金粘结
元素扩散
尺寸变化
微观结构
防止氧化与还原氧化物
❖ 烧结温度、烧结时间、烧结气氛
烧结过程
Green state (cold welding)
Sintered state (bonding between particles)
b) Stationary lower punch and floating die.
c) Stationary lower punch, and the die being withdrawn at half the speed of the top punch.
如何减小摩擦力
❖ 加入润滑剂 ❖ 模壁润滑 ❖ 优化压制工艺
粉末冶金简介
粉末冶金技术发展迅速： 其原料涵盖了近乎所有技术元素 产品形状复杂程度日益提高
粉末冶金产业主要分为两个领域： 铁基粉末冶金 非铁基粉末冶金
铁基粉末冶金材料
❖ 自润滑制品 ❖ 结构件 ❖ 软磁材料
自润滑零件
结 构件零件
软磁零件
粉末冶金产品优势
❖ 近净成型 ❖ 期望的力学性能 ❖ 大规模的生产和重复性好 ❖ 表面光洁度 ❖ 高尺寸精度 ❖ 允许不同材料组合 ❖ 多孔及孔隙度可控（自润滑材料） ❖ 良好的磁性能（软磁材料）
-压制速度 -压制温度 -滑动距离 -
润滑剂含量对生坯理论密度的影响 ASC100.29
Amount of lubricant
不同润滑剂对生坯理论密度的影响 ASC100.29
脱模力的变化过程
v Due to residual radial stresses a significant force is required to eject compacts from the die.
粉末冶金基本工艺过程
后续处理
粉末原料
❖ 基粉类型 ❖ 合金体系 ❖ 合金化方式
基粉的选择
混料
❖ 混料要求 ❖ 混合方式 ❖ 均匀性与偏析 ❖ 松装密度与流动性
混粉及装粉过程中产生的细粉团聚
压制
❖ 压制方式 ❖ 生坯密度与密度均匀性 ❖ 生坯强度 ❖ 生坯缺陷
充模过程
v Care must be taken when filling thin sections as bridges may occur.
摩擦力导致的后果
❖ Losses of the applied force ❖ Variation of pressure and green density ❖ Higher ejection forces ❖ (Wear of the tool-set)
密度分布
双向压制示意图
a) Stationary die, two moving punches.
Metal powder compact
Porous metal
生坯与烧结件
After compaction
After sintering
烧结工艺示意图
Temp.
12
3
4
RT
1 Delubrication (300 - 700C) 2 C - dissolution (800 - 950C)
Time 3 Sintering (1100 - 1300C) 4 Cooling (Cooling Rate)
内容提要
❖ 概述 ❖ 工艺过程 ❖ 产品种类 ❖ 混料、成型、烧结及后处理 ❖ 发展趋势
粉末冶金简介
粉末冶金是： 通过对所需基础粉末，合金粉末及添加剂混合，
然后将混粉填充在具有要求形状的模腔内进行压制成 形，再将成型坯体在保护气氛下进行烧结使各种颗粒 形成冶金结合， 经过后续处理后得到最终产品。
由于精确的成型技术，粉末冶金产品具有以下特点： 近净成型 形状复杂 优良的尺寸精度.
The min. cross section size is about 1mm.
装粉高度与模冲进入量的计算
UP UP
H1
t1
H2
t2
Die
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱDie
LOP
CR
LIP
LIP LOP
FD= 3.2g/cm3 GD= 7.2g/cm3
H1=GD/FD*t1
H2=GD/FD*t2
UPentry=H2-t2
Example: t1=10mm t2=25mm H1=22.5mm H2=56 mm UPentry= 31mm