粉末冶金是一项集材料制备与零件成形于一体,节能、节材、高效、最终成形、少污染的先进制造技术,在材料和零件制造业中具有不可替代的地位和作用,已经进入当代材料科学的发展前沿.目前粉末冶金技术正向着高致密化、高性能化、低成本方向发展.
粉末冶金成形新技术包括温压技术、流动温压技术、模壁润滑技术、高速压制技术等.
温压技术
温压技术是粉末冶金领域近几年发展起来的一项新技术,可生产出高密度、高强度,具有非常广泛的应用前景.
所谓温压技术就是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加热至130 ~150℃,并将温度波动控制在±25℃以内,然后和传统粉末冶金工艺一样进行压制、烧结而制得粉末冶金零件的技术.
技术关键:温压粉末制备﹢温压系统
技术优点:温压工艺的压制压力低和脱模力小,同时零件性能均一,产品精度高,材料利用率高,工艺简单,成本低廉.
流动温压技术
流动温压技术(Warm Flow Compaction,简称WFC)是在粉末压制、温压成形工艺的基础上,结合了金属粉末注射成形工艺的优点而提出来的一种新型粉末冶金零部件近净成形技术.其关键技术是提高混合粉末的流动性.它通过提高了混合粉末的流动性、填充能力和成形性,从而可以在80~130℃温度下,在传统压机上精密成形具有复杂几何外形的零件,如带有与压制方向垂直的凹槽、孔和螺纹孔等零件,而不需要其后的二次机加工.
技术关键:WFC技术在国外还处于研究的初始阶段,其关键制造技术及其致密化机理研究尚未见报道.
技术优点:可成形具有复杂几何形状的零件、压坯密度高、密度均匀、对材料的适应性较好、工艺简单,成本低.
膜壁润滑技术
传统粉末零件成形时,为了减少粉末颗粒之间和粉末颗粒与模壁之间的摩擦,在粉末混合料中需添加一定量的润滑剂,但混进的润滑剂因密度低,不利于获得高密度的粉末冶金零件;而且润滑剂的烧结会污染环境,甚至会降低烧结炉的寿命和产品的性能.模壁润滑技术的应用则很好地解决了这一难题.近年来,采用模壁润滑取代粉末润滑技术已成为粉末成形研究和开发的又一热点.
技术关键:实现模壁润滑
技术优点:明显提高粉末材料的生坯密度,明显提高粉末材料的生坯强度.
高速压制技术
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,之后零件被顶出并转入烧结工序.所不同的是高速压制的压制速度和压机锤头速度远远高于传统压制.
技术关键:巨重的液压驱动的锤头,高压制速度
技术优点:HVC技术具有高密度、高性能、低成本、高生产率和可成形大零件的特点
动磁压制技术
DMC是采用脉冲调制电磁场施加的压力来固结粉末.与传统的粉末冶金压制工艺一样,动力磁性压制也是两维压制工艺,但却是径向压制而不是轴向压制.当粉末装入一个导电的容器(护套)内,置于高场强的中心腔中,线圈通入高电流脉冲,线圈中形成磁场,护套内因而产生感应电流.感应电流与施加的磁场相互作用,产生由外向内压缩护套的磁力,使粉末得到压制,整个压制过程时间不足1ms.
技术关键:两维径向压制,电磁场施加压力
技术优点:可达到更高的压制力,维修与生产成本更低 在任何温度与气氛中均可施加压力,且适合所有材料,工作条件更灵活 不使用润滑剂与粘结剂,有利于环境保护
放电等离子烧结技术
该技术集粉末成形和烧结于一体,不需要预先成形,也不需要任何添加剂和粘结剂.主要是利用外加脉冲强电流形成的电场清除粉末颗粒表面氧化物和吸附的气体,净化材料,活化粉末表面,提高粉末表面的扩散能力,再在较低机械压力下利用强电流短时加热粉体进行烧结致密.
技术关键:结合粉末成形和烧结于一体
技术优点:降低了粉体的烧结温度,缩短了烧结时间,并充分利用了粉末自身发热的作用,热效率极高,加热均匀,可通过一次成形获得高精度、均质、致密、含氧量低和晶粒组织细小的零件.
爆炸压制技术
通常将金属粉末材料置于具有一定结构的模具中施加爆炸压力,爆炸物质的化学能在极短的时间内转化为周围介质中的高压冲击波,并以脉冲波的形式作用粉末,使其获得高密度.
技术关键:剧烈爆炸﹢高速压制
技术优点:可使松散材料达到理论密度.能将不适合传统压力加工的材料制造成零件,可使传统的不可压缩的金属陶瓷材料、低延性金属等压制成复合材料.
粉末冶金是一门重要的零件成形技术.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,也必将带给材料工程和制造技术光明的前景.
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