粉末冶金的优势范文1
关键词：粉末冶金 温压工艺技术与发展 。
引言：近十年来,粉末冶金工业发展迅速。1989～1999年中国大陆与世界铁基粉末主要生产地区的铁基粉末年发货量比较。铁基粉末的市场需求在总体上有明显的增长,特别是北美市场已保持了连续9年的高速增长。日本虽然受到国内长期经济不景气的拖累,但铁基粉末的产量仍然较高。中国大陆的铁基粉末产量缓慢增长。1994～1998年亚洲部分地区粉末冶金件的年产量。1997年亚洲金融风暴令日本和韩国的粉末冶金工业蒙受挫折,但在中国(包括大陆和台湾省),粉末冶金制品的产量明显增长。
粉末冶金制品的用途广泛,但主要用于机械零件,其中以铁基材料为主。过去十多年,全球粉末冶金制品大部分用于汽车工业,一直占粉末冶金件的70%左右。目前,每部欧洲汽车中约有7kg重的粉末冶金件。而每部美国汽车中粉末冶金件重达16kg[1],相对于1991年的10kg增幅超过50%。各大汽车制造商预言,未来10年每部汽车中将有重达25kg的粉末冶金件,美国汽车中或许更高。因此,在未来10年,汽车工业仍将是推动粉末冶金工业发展的主要动力。高性能铁基粉末冶金件已普遍用于传动装置、发动机、通用机械和工具等产品,其市场前景非常广阔。
一温压技术的特点
基于安全和耐用等理由,对汽车零部件的性能要求很高。近年我国快速发展的汽车工业必然会带动高性能粉末冶金材料特别是铁基材料的发展。因此,开发高性能特别是高力学性能的粉末冶金材料,是粉末冶金的发展方向和研究重点。提高粉末冶金材料的密度,是实现这一目的的最有效途径。
传统一次压制，一次烧结生产的铁基粉末冶金制品,其密度一般在7 1g/cm3(相对密度约90%)以下,力学性能远低于同类材料的全致密件。生产高密度、高性能粉末冶金件一直是粉末冶金行业追求的目标之一。在众多的高密度粉末冶金生产方法中,温压是最为经济的一种新工艺。温压技术在90年代中期发展成熟并成功用于工业生产。
温压工艺是在传统粉末冶金工艺的基础上改进而来。工艺过程是将混有温压专用剂(和粘结剂)的粉末加热至130～155℃,然后在加热到上述温度的模具里压制成形。与传统工艺相比,温压成形的压坯密度约有0 15～0 30g/cm3的增幅,对于提高粉末冶金制品的性能特别是力学性能具有重要作用。温压工艺的特色是工艺简单、成本低廉,在传统的粉末冶金设备上稍加改装,经一次温压压制，一次烧结即可生产出高密度、高性能且质量稳定的产品,其密度可达7 45g/cm3[9],经复压复烧更可高达7 65g/cm3
在比较了以温压工艺和传统复压复烧工艺生产齿轮的成本。在零件性能相当的情况下,温压生产的成本比复压复烧生产的成本低10%左右。温压能以低于复压复烧的成本生产出性能相当的产品。值得注意的是,其产品在某些方面可以和锻造产品相竞争。温压工艺成本低廉、产品密度高而均匀、力学性能优越,兼有弹性后效小、脱模力低等工艺特点,其生坯强度超过20MPa[10],可在烧结工序前作机加工处理,以节约机加工工时和减少刀具磨损。
二 温压技术发展现状
自1994年温压技术的成果被正式公布到1996年年底为止,在短短的两年时间就有大约36种温压产品在批量生产或准备批量生产,其中包括重达1 2kg,用在福特卡车变速箱上的转矩涡轮毂。国外多家公司也利用温压技术开发出高密度、高强度的斜齿轮。温压工艺除使齿轮整体密度增大外,齿的密度也大为增加,使齿的强度提高约30%,从而省去了用滚压工艺来局部提高齿部密度的工序。日本日立粉末金属公司采用温压技术生产粉末冶金小节锥半角斜伞齿轮,成功取代过去以机加工锻钢坯的昂贵生产工艺[19]。法国以温压技术为汽车工业制造了使用性能与锻造和粉末锻造相近,但成本较低的连杆,表明了温压技术有了重大突破,该公司计划到2002年生产350～600g重的各种连杆1500万件。瑞典采用温压工艺共同开发出一种用于重型卡车变速器的大型零件。该零件长期以来都是用精密锻造或粉末锻造方法生产的。由此可见,温压工艺具有工艺简单和较高性能价格比的优势是完全可以和锻造工艺竞争的。
在国内,引进温压工艺的粉末冶金零件生产厂有宁波东睦粉末冶金公司和扬州保来得工业有限公司。两家工厂都是从国外引进技术、生产线与购买专用温压粉末进行生产。 三 温压技术的发展及在我国的应用前景
由于长期缺乏数量较大和附加值较高的零件需求,没有机会让粉末冶金行业发挥它特有的优势,因此我国粉末冶金工业基础较为薄弱,一直都未受到重视。1989年粉末冶金轴承占我国粉末冶金零件总产量的60%(质量分数),其中大部分是低附加值的普通轴承。90年代中期,汽车工业发展较快,为高性能铁基粉末冶金件的生产发展提供了良好的机遇,用于汽车和摩托车工业的粉末冶金零件按质量计算在10年间几乎翻了一番。与此同时,用于附加值较低的农机工业粉末冶金零件则几乎减少一半。由此可见,发展高性能粉末冶金零件是大势所趋。目前,国产轿车只维持在年产几十万辆的水平,预期到2010年将会达到年产100万辆左右。届时,对高性能铁基粉末冶金件的需求将会达到万吨以上。这无疑是发展我国粉末冶金工业的一次难得的机遇。根据对我国粉末冶金零件市场的预测,在2000年生产规模的基础上,粉末冶金零件在各行各业的应用都将有所增长。到2005年,摩托车行业和小型制冷压缩机行业将有40%的增幅,而汽车行业的预期增幅更达70%。目前,国产汽车平均每辆使用3～6kg粉末冶金零件,而国外则多达16kg,两者的差距反映出我国粉末冶金工业相对比较落后。但是,随着中国汽车工业迈向大规模生产,这一差距将很快缩小。以桑塔纳轿车为例,每辆用粉末冶金件仅15种,重3kg,而去年投放市场、以美国技术生产的别克轿车则每辆用粉末冶金件35种,重12 5kg。从生产普通粉末冶金件向生产高性能粉末冶金件过渡不是一朝一夕的事,特别是为汽车提供零件不是接了订单就能组织生产这么简单,必须通过一连串的试验、试制、台架试验、装机试验、定型、批量生产等相当长的过程。尽管未来汽车用粉末冶金件大量需求,但在国内推广温压技术的工业化还有不少困难。除少数几家拥有雄厚财力和技术实力的大型粉末冶金厂外,一般生产厂是不太可能投入大量的资金进口昂贵的温压设备和专用粉末。因此,温压技术的国产化非常重要。 性能优良、质量稳定的粉末是高性能粉末冶金工业的基础,我国的铁基粉末生产无论在产量、性能或质量的稳定性等方面都与世界发达地区有着明显的差距。适用于生产高密度、高性能零件的雾化铁粉其产量长期偏低,90年代以前年产量一直徘徊在几百吨,1995年起开始快速增长,目前雾化铁粉的产量已占铁基粉末总产量的1/4左右。雾化铁粉的年产量节节攀升,充分说明我国铁基粉末冶金件的产品结构正向高性能方向发展。目前,温压专用粉末尚未有批量生产。如果完全依赖进口,不但成本高昂,而且还将制约粉末冶金产品的自主开发。因此,大批量生产压缩性能优良和质量稳定的铁粉和预合金粉末,并研制适合我国国情的温压专用粉末加热装置是当务之急,以免过分依赖昂贵的进口产品。可喜的是华南理工大学已成功开发出有自主知识产权的温压专用粉末及其加热装置,为温压原材料及设备的国产化打下了基础。 目前,对粉末冶金结构件的密度要求一般在7 0g/cm3以上,有些甚至高达7 6g/cm3。而温压成形正好是生产密度此范围零件的工艺。我们可以利用温压技术只需较小成形压力等优点开发较大型的零件。我们亦可以利用温压成形的零件具有较高力学性能的优势,在免除诸如热处理等后续工序的基础上生产强度达800MPa以上、精度达IT6～IT5的粉末冶金零件以增强粉末冶金零件的竞争力。 德国在温压工艺的基础上,开发出一种称为“流动温压工艺”的技术。通过加入适量较微细的粉末、加大及调节剂的含量以提高粉末的流动性、填充能力和成形性,可以制造带有垂直于压制方向上的凹槽、孔和螺丝孔等制件。制造此类粉末冶金件过去一直被认为是非常困难甚至是不可能的,利用程控压机复杂和精准的动作也只能生产出较为简单的此类零件[32]。该工艺不但适用于铁基材料,还适用于诸如钛等其他材料。由此可见,温压工艺具有非常广阔的发展前景。目前,温压技术还远远没有发挥出其潜在的和应有的作用,其发展前途是不可低估的。 利用计算机进行温压成形过程的模拟是提高产品开发效率的有效工具,可充分利用温压的优点开发新零件或重新设计零件,扩大粉末冶金件的应用,并突破只凭经验摸索的瓶颈,大量减少试验次数,缩短产品开发周期,使企业能更快速地对市场作出反应。高密度、高性能零件是未来几年的高增长点,掌握此方面的技术对夺取潜在的市场具有积极意义。 利用粉末冶金技术开发无需油脂的耐磨件,以适应某些特殊行业的要求,如纺织机械等行业。在纺织机械和缝纫机上的某些零件,目前是采用复压复烧法生产,其密度达7 5g/cm3,抗拉强度达500MPa[33]。这些产品的性能正好是温压工艺所能达到的范围,问题是产量的大小,因为粉末冶金的低成本是建立于大批量生产的基础上,所以开发非汽车用的粉末冶金零件还要耐心地解决有关问题。所幸我国市场庞大,以缝纫机为例,1995年的产量就达970万台。只要不发生恶性竞争,开发非汽车用零件是大有可为的。 大力发展和推广温压工艺这种低投入、低成本的高密度粉末冶金生产技术,能为我国粉末冶金工业在新世纪里挤身国际市场打下坚实的基础。我国的汽车工业目前还处于初级发展阶段,在未来的十多年里随着汽车工业的发展,一定能提供一个庞大的市场消化我国粉末冶金工业为国产汽车研制的高性能粉末冶金件,形成一个以市场带动新技术,又以新技术开发新产品、开拓新市场的良性循环。
四 结束语：
国外温压技术从实验室到产业化大致用了5年左右的时间。与其它先进技术相比，温压技术产业化的速度是快的。其中一条成功的经验是，该技术从一开始就是以“研究―企业集合”的面貌出现的。粉末冶金工艺人员、压机制造商、化工、化学研究人员，组成一个集合体来突破技术的各个环节。在这方面行业协会或学会应当发挥更大的作用。 温压技术产业化的根本出路在于，真正理解和掌握温压―烧结工艺系统的各个环节，在有可能持续发展的骨干粉末冶金企业的牵头和带动下，组成一个各方均可受益的粉末、制件、压机、化工厂商和研究团体的“研究―企业集合”体，以典型的温压系列产品开拓钢铁粉末内冶金高密度、高强度零件的新市场。
参考文献：
粉末冶金的优势范文2
摘 要：文章针对粉末冶金进行分析，并对难熔金属金属、钛基合金、氧化物弥散强化合金、超高温合金以及喷涂合金粉末等多种带有明显特征的航空发动机的粉末冶金技术。在这其中，对钛基合金粉末与高温合金粉末以及喷涂合金粉末的制造预备的关键进行重点的研究和探析。还对喷射成形和热等静压以及注射成形以及迅速成形的工艺特征与发展状态。最重要的是对粉末冶金技术在航空发动机的使用进行全方位多角度的研究与探析，并做以简单的论述，为相关人员提供参考意见。
关键词：粉末冶金技术 航空发动机 应用
中图分类号：V263 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）03（a）-0010-03
粉末冶金技术的特点是对性能高的材料进行制造的技术，并且对航空发动机有直接和紧密的联系。粉末冶金技术不但可以制作配备出没有宏观偏差、晶粒细微、组织非常均衡、各向同性、热加工性能过硬的复合材料与合金材料，大大提升了粉末冶金材料的疲劳能力与屈服能力，还可以实现零部件的最终成型。粉末冶金技术在航空的发动机的重要热端零件与别的航空发动机零件的全新材料的优质制造设备科学技术。航空飞机的心脏是航空发动机，而航空发动机性能的好坏会直接影响到飞机的众多指标和安全性质。伴随我国航空发动机转向多元化、多性能以及大型化的角度扩展以及在涡轮之前燃气的不断提升，零部件承受更大的负荷压力，工作的状况也越来越恶化，与此同时，对航空发动机的重要部件的功能的标准提出了更为严峻的要求。另外，涡与涡轮叶片的重要部件可以承担的压缩比与燃烧的温度更能够提升航空发动机的燃油的经济特征，降低排放与延长航空发电机的使用年限。根据以上的陈述，性能较强的航空发动机的发展壮大与粉末冶金技术的提升存在紧密的联系。文章主要是针对在航空发电机中应用众多形式不同的粉末冶金材料和粉末冶金设备、粉末成形以及粉末的增强重要技术进行的分析，使粉末冶金技术可以在航空的发动机中得到有效的应用。以下是具体的论述。
1 在航空发动机中使用的粉末冶金材料具体种类
1.1 P/M钛基合金
钛基合金的优势是耐腐蚀性强、强度较高以及热强的性能强。其最主要应用在对航空发动机的压气机的中压气机中的机盘、机叶、风扇以及连接环与导航仪。钛合金取代钢或者是高温合金能够显著降低发动机的所承受的重量，提升发动机的推重比重。以上零部件的标准是在高温的状况下呈现非常强的强度与高温的蠕变抵抗力，持久的强度与稳定组织性。P/M钛合金的伸拉所具备的性能可以大大超出熔断材的质量。但是在P/M钛合金中出现的杂质所含的数量以及钛合金的孔隙，这些都会使钛合金出现疲劳性的减少。在提升密集度与精华工艺程序是P/M钛合金当前最应该解决的状况。
钛合金金属间的化合物的复合材料主要是由氧化物、碳化物以及二硼化钛等颗粒当成提升相，其主要的特点是抗氧化的能力非常强、抗蠕变的特性也非常强、密度较低。温度可以到达816 ℃～982 ℃之间。促使钛合金能够在航空发动机应用的位置是从风扇与风压机变换到涡轮长中，并且合适于制造预备的高压压气的发电机的机片以及低压涡轮的发电机的也变。钛铝合金的基复合的材质是使用粉末冶金、高温组合、热压以及静压、放电等离子体的烧结和喷射堆积、冲击波的固组成法等方式的制作设备。但是钛铝合金的基复合的材质会增大热加工的难度性，整体的功能性也要大力提升，在当前的航空发电技术中还没有应用此项技术。
1.2 喷涂合金粉末
热喷涂粉末会应用在航空发电机的抗高温烧浊涂层、封闭涂层、热障涂层抗磨抗损中，涂层技术对于航空发电机的重要部位进行高温的防护，以及封严耐磨、高温零件的阻燃和防止磨损的状况中，存在非常重要的价值。涂层不仅可以提升发动机重点零件在高温的影响下抵抗侵蚀的重要性，以及在炎热的状况下出现抵抗零件疲劳的能力，以此增加航空发电机的使用年限。热喷粉末的成分具体是指：氧化物陶瓷粉末、合金粉末、金属陶瓷粉末以及纯金属粉末。在美国的飞机的发电机中使用的热喷技术所需的零件数目大概是7 000件除外。热喷涂粉末和别的冶金所需要的粉末有很多不一样的地方，它对粉末的要求非常高，具体体现在粉末的颗粒形状要小而精、要具备高度的球形、良好的流动、颗粒的分布范围要小、所含的气体和杂质量一定要低、松装的密集程度要符合规定的标准。
1.3 氧化物弥漫强化合金
镍基氧化物弥散强化合金可以当成涡轮喷气发动机器中的涡轮叶片和导向叶片，这种粉末不仅可以在高温的状况下得到有效的使用，还可以忍受带来的负重疲劳、气体的蠕变以及气体受到的气势。镍基ODS合金能够抵挡强度较大的蠕变性质，其最重要的原因是氧化物存在的弥漫强化的作用和增强晶状物的移动与滑动。具有代表性的镍基ODS合金主要有3种，分别是MA754、MA600以及MA760。镍基ODS合金主要是运用热挤压制作方式以及机械合金的制作方式，主要有3个关键的步骤，分别是热挤压和热轧制、机械合金化以及进行热处理。只有提升氧化物弥散强化合金的氧化颗粒形状才能更好地提升科学技术水平，增添Hf匀速可以促使氧化物的颗粒的尺寸由原来的30 nm减少到5～10 nm（见图1），与此同时，也为氧化物的根本体积面的掌控创造了全新的方式，在强化晶界降低晶界逃离规定范围的方向开展工作，并且对柱状的晶粒所具有的力学性质存在的各异性提供解决方案，尤其是占据横向方位的晶界的蠕变的村若星的状况是增大镍基ODS合金使用的重点。
1.4 难熔金属
铌合金、钨合金、钼合金以及钽合金都是难熔的金属。钼铜合金可以当成固体火箭发动机的帮衬材料，Ta-10W-2.5H合金主要应用于液体火箭喷管中的喷嘴，Ta-10W合金在火箭发动机中的喷管的阿波罗以及燃气的扰流片的实验燃烧的实验室中。在这些难熔的金属中，密度系数最小的是铌合金，并且强度呈现1 100 ℃～1650 ℃中，仍然具有较强的焊接能力和对室内温度有效控制的能力，还能在薄板的制作以及制成外形非常繁琐的发动机的零件。钨合金可以打造成不需要进行冷却工作的火箭喷管、喷气叶片、热然器的反射器、用于离子火箭发射需要的离子环以及燃气舵。钨取代钼当成固体火箭发动机的喉管和喉衬，进口套管，可以把材料的运用所需的温度在1 760 ℃的基础上提升到3 320 ℃之上。如，美国的联合飞机企业就把钨铜两种材料进行融合，以此当成火箭发动机中的喷管隔板，钨铜融合的材质完全可以承受超出钨的熔点值3 400 ℃。在当前的粉末冶金技术的发展中，难熔金属的高温氧化与高温形成的强度，以及高温材料的重量化是面临的最根本的挑战。
2 粉末冶金的工艺
2.1 镍基高温合金粉末
进行镍基合金粉末要具备含氧量低、制作预备的颗粒的形状要小还要具备较强的纯度的特点，是依据制作预备较强性质功能的粉末的涡的主要技术。当今存在两种方式都是十分重要的，一种是氨气雾化法制成AA粉；另一种是等离子旋转电极法的制粉。如，俄罗斯主要选用是等离子旋转电极法制粉，而等离子旋转电极法制粉的主要特点是夹杂物的尺寸过大、而等离子旋转电极法制粉的颗粒的形状又非常的大。在进行高温后的合金粉末正迈进无污染、没有陶瓷的状况下迈进。粉末的颗粒的径长的分类会阻碍粉末中不是金属融合的尺寸，还会合理科学提升声涡的使用年限和可靠性质，降低出现疲劳寿命的机率。另外，在针对粉末开展颗粒界面韧化与热处理强韧化的处理工作以及进行真空脱皮工作，可以提升材料的塑性与强度。
为解决VIM惰性气雾化德体系中存在的熔化金属和陶瓷资料从而出现的“陶瓷状况”。在最近几年中，我国已经研发了众多的制粉措施和纯净熔炼技术（见图2）。在ELGA的工艺施工中，预合金棒是电极，在电极逐渐旋转到达环形感应线圈的中间位置时，电极会发生熔化的变化，熔滴在准确进入惰性的气体中开展雾化工作。PIGA法主要是根据等离子弧在水冷的铜坩埚中开展熔炼工作，水冷铜坩埚的最底层要和感应器的加热漏嘴相互连接，没有陶瓷漏嘴系统要把熔化掉的金属溶液倒入气体的雾化喷嘴中开展雾化工作。在进行冷壁坩埚熔炼的气体雾化体系中，坩埚要具备一个最底端的浇筑体系，并且冷坩埚的底端浇注的方位和冷壁感应领导体系的相互连接，这个体系也可以使用在活性的金属中。如，在进行碳合金或者是TiAL的金属上的化合物熔炼工作中，在电渣进行重新的熔炉冷璧感应的导向工作中，要对电极的格式以及雾化的材料进行整体的创新，在电源头和熔渣的接触面积的开展熔化工作时，要把熔炼的金属溶液贯穿于具有活性性质的熔渣层，然后在融入到铜金属制成的水冷坩埚中。
2.2 喷涂粉末
不一样的制作设备的工艺会促使粉末的颗粒形状、颗粒分布、颗粒状态以及颗粒的化学成分都会发生非常大地改变，这也会对涂层的能力产生一定的影响。制作设备使用道德喷涂粉末常用的方式主要有机械研磨、气体雾化、制造喷雾干燥颗粒以及水雾化。伴随科学技术的不断发展，喷涂的合金粉也研究出了全新的技术。
首先是等离子体球化的问题上，等离子体球化指的是运用等离子弧促使形态不一的原始粉末进行快速地加工并且使之熔化，使熔化的颗粒在基础的作用下产生非常高的球状度的液体，在非常高的温度中使滴液得到快速地凝固，以此使球状粉末得到有效保存。这也是一项制备非常的密实、解决纯度较高的热喷涂抹粉末的方式，图3是运用气流磨分级和分散以及与等离子球化星湖融合的工艺，制成的球状的钨粉。
2.3 纳米粉体进行再次的造粒
纳米粉体是热障涂层的主要原材料。主要优势是有较强的抗热震能力和较强的隔热性能。可是纳米粉末不可以进行直接喷涂工作，必须借助喷雾干燥剂和之后的处理制作而成微米级别的团聚体的粉末。纳米粉体二次造粒的主要步骤是：第一，运用球磨混合一级超声把纳米结构所具有的信息，合理有序地分布在液体的介质中，并且要添加有机的粘合剂；第二，要把所得到的溶液使用喷雾干燥剂制成纳米结构的聚集体；第三，要把纳米结构团聚集在一起，使之能够快速去除水分，还要去除吸附在化学附氧，为更好地推进一些烧结或者是加热内部整合的温度，以此获得纳米结构的喷涂的粉末数据，使之可以在以往的热喷涂喷枪上得到有效的应用。
2.4 喷射成形
喷射成形的技术主要是把液态金属的快速凝固与熔滴动态致密固化相互融合，并且这也是流程在快完成阶段而飞速凝固的固体材料的全新技术。喷射成形的优势是较高的整体致密度、较低的氧含量以及组织细小匀称。可以提升完善高温合金中的热加工的塑性，提升材料的整体力学的功能和能力，合理改善合金的加工，使之更加与预制设备的高温合金性融合，还能够节省众多和压制相关联的工艺环节。
3 结语
总而言之，要把粉末冶金技术科学、合理、有效地应用在我国的发动机中，并且使其发挥最大限度的价值和重要意义。促进我国航天发动机得到更好地发展，为我国的航天事业奉献更多的力量。
参考文献
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粉末冶金的优势范文3
【关键词】粉末冶金上盖 ； 三点焊 ； 振动试验 ； 力学性能
【中图分类号】G64 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2014）27-0008-01
1.引言
材料与制造技术的进步使粉末冶金零件取代各种应用的铸锻零件日益有吸引力。有时往往需要将粉末冶金零件相互连接或与其它材料相连接，制成一体零件。鉴于粉末冶金的独特材料组成和能压制成为复杂几何形状，因此，粉末冶金零件生产的灵活性具有巨大经济优势。
压缩机设计的目标将集中在轻量化、改进结构整体性及减低制造与组装成本上。满足设计准则的能力需要制造技术与新材料可达到较高强度，较长耐久性，较好质量及较低成本。粉末冶金零件能全面满足这些要求，因此，粉末冶金零件正在不断地替代汽车制造中使用的各种其它生产方法[1]。现已采用压缩机中三点焊的连接方法，研究粉末冶金上盖与结构钢筒体之间的三点焊接性。
2.试验材料与方案
2.1 材料与仪器
试验材料：LG粉末冶金上盖、铸铁上盖、GQ046Y4筒体、振动金属板。
试验仪器：气体保护焊机、UD？鄄T2000振动试验台（SAI90？鄄T2000？鄄53A？鄄ST）。
2.2 试验方案
将粉末冶金上盖和铸铁上盖分别在GQ046Y4筒体中进行三点焊接。制备样件数量5个，其中编号2？鄄1、2？鄄3、2？鄄5为粉末冶金上盖，2？鄄2、2？鄄4为铸铁上盖。将样件用夹具固定于试验台，夹具与台面力矩要求88N/m，在水平方向按试验条件：频率200Hz，加速度 20g，轴向水平，推力 67KN进行持续4小时振动试验，每过1小时对样件焊点进行检查，查看焊点是否脱落，并记录数据。试验结束后，线切割样件焊点，通过光学显微镜对焊点进行金相分析。确认粉末冶金焊点的力学性能。
3.试验结果
3.1 振动试验结果
振动试验是让样件承受一段给出频率的正弦振动或承受在一定的时间周期内处于离散的频率的正弦振动。是为了了解产品的耐振寿命和性能指标的稳定性，寻找可能引起破坏或失效的薄弱环节，对系统在模拟实际环境的振动、冲击条件下进行的考核试验。
振动试验后，对样件焊点沿中心线切割，分析结果见表1。
由上表数据可知，在持续4小时的振动试验后，只有粉末冶金2-5样件焊点未振脱，铸铁两样件全部振脱。可以初步确定粉末冶金三点焊接已达到可以接受的最低焊接强度。
试验结束后，除了确认焊点是否振脱外，还对样件的其他部位进行了检查，结果发现，编号2？鄄4样件中，铸铁上盖脖子中部已经断裂。由于在振动试验后才发现铸铁上盖振裂，所以无法判断焊点振脱和上盖振裂的先后顺序，但可以说明本次振动试验强度已达到压缩机所能承受的最大值。
4.结果分析与讨论
2？鄄1样件持续一个小时后焊点就振脱，主要是焊接工艺问题，焊偏导致焊缝未充满，未能与基体形成牢固的结合，而只是靠焊缝局部应力胶合，随着振动时间的增长，应力渐渐减弱，故造成很快脱落。
由于金属材料本身存在空隙或夹渣，加之焊接过程中焊料熔渣的影响（熔渣的氧化性增大时，有CO引起的气孔倾向增加；熔渣的还原性增大时，则氢气孔的倾向增加），所以任何材料在焊接过程中，焊点内部都会有或多或少的气孔形成，是不可避免的。
分析粉末冶金上盖焊接样件2？鄄3焊点振脱的原因：1.粉末冶金基体与焊缝界面存在气孔，气孔的存在减少了结合面的有效截面积，破环了焊点熔合区的致密性，降低了接头的疲劳性。焊点的熔合区是焊缝和基体金属的交接过渡区，焊缝和基体有良好的结合在很大程度上决定着焊接接头的性能。而气孔作为应力集中因素，在振动过程中只是加大了焊点脱落的可能性；2.三焊点中有一焊点出现烧穿现象。可能是由于操作者在焊接电流一定的情况下，焊接速度过慢造成的。焊缝中有穿孔会严重影响焊接接头的力学性能，也是该样件焊点振脱的主要原因。
振动试验后，粉末冶金三点焊2？鄄5样件焊点完好， 2？鄄3样件焊点脱落，通过比较两者金相形貌，分析发现，焊缝-基体结合面的状态与粉末冶金焊接牢固性有一定关系，结合面无气孔，提高了焊接结合强度，延长了样件使用寿命。
综合考虑，振动样件焊点强度：2？鄄5>2？鄄2≥2？鄄3，2？鄄4>2？鄄1，表明粉末冶金上盖三点焊接性能等效于铸铁上盖三点焊接性能。
5.结论
（1）本次振动试验条件可以作为考核压缩机三点焊强度的参考标准。
（2）粉末冶金三点焊接力学性能等效于铸铁上盖三点焊接力学性能。
（3）通过本次试验可说明，粉末冶金上盖应用于压缩机三点焊是可行的，且具有良好的可靠性。
（4）粉末冶金基体与焊缝结合面存在少许气孔虽然可以达到本次试验要求，但对粉末冶金焊接件使用寿命影响较大。要尽量避免在结合面形成气孔，进一步提高焊接质量。
粉末冶金的优势范文4
1 试验
将平均粒度为 60μm 的 N2雾化 Al 粉配以 0 ～15% ( 质量分数) 的 Cu、Mg、Si 等合金化元素粉末，使用钢模以 80MPa 的压力在数显式工程陶瓷压缩强度试验机上压制成 17mm × 12mm ×11mm 的压坯，该压坯的相对密度约为 78%。将其置于真空烧结炉中于 520 ～ 570℃ 烧结 4h，随炉自然冷却至室温，于 90℃真空浸油 30min。用同步差式扫描量热/热重分析测试仪分析烧结坯的局部熔化温度区间，用扫描电子显微镜观察烧结坯的显微结构，用 SWX数显式万能强度试验仪测定烧结坯的压溃强度，用真空浸渍法测定烧结坯的含油率。
2 结果与讨论
2. 1 烧结温度的优化选择
烧结温度的选择必须满足在此温度下烧结坯内存在较多的液相，但过多的液相将使坯体变形、坍塌，因此不同合金相应地有不同的最佳烧结温度［9］。为了选择较优的烧结温度，将样品置于 N2保护下以 10℃ /min 的速度加热，进行同步差式扫描量热-热重分析( DSC-TGA) 测试。图 1 所示为 Al-Cu 系含油轴承合金样品的 DSC-TGA 测试结果。从图中热流变化曲线可以看出: 加热温度为 520℃时，样品开始吸热，但吸热量很小，表明此时微小局部熔化; 温度升高到 567℃ 时，吸热速度明显加快，表明此时熔化区域显著增大; 温度升高到 577℃时，吸热停止，表明此时熔化结束。从图中质量损失变化曲线可以看出: 由室温到 230℃，样品质量损失较快，该阶段失重主要是由于样品中吸附的气体和水的挥发; 温度为 570℃ 时，此时质量损失急剧增大，主要是因为样品内部熔化区域显著增大导致样品大量挥发造成的。图中热流变化曲线与质量损失变化曲线所对应的温度较为吻合，很好地反映了 Al-Cu 轴承合金样品随加热温度的变化情况。烧结温度对 Al 基含油轴承的性能起着决定性的作用，直接影响烧结坯的微观形貌及性能。为了使烧结坯能够获得良好的微观形貌、较高的尺寸精度和较好的力学性能，必须精确地控制烧结温度，使压坯在烧结过程中仅发生局部熔化，避免熔融现象的出现。因此，烧结温度应介于局部熔化开始温度与局部熔化结束温度之间。由 Al-Cu 系含油轴承合金样品的 DSC-TGA 图谱分析得出，其烧结温度应在520 ～ 570℃ 。
2. 2 烧结温度对压溃强度、含油率与微观形貌的影响
由于 Al 的化学性质比较活泼，极容易与 O 反应，其表面常覆盖一层致密的、化学性能稳定的、强度高的 Al2O3薄膜。在 Al 烧结过程中 ，Al2O3薄膜阻碍了颗粒之间的直接接触和元素在烧结过程中的润湿和扩散，妨碍了烧结的进行［10 －12］。烧结温度偏低，致密的 Al2O3薄膜不易被破坏，Al 粉的冶金结合比较困难，烧结坯强度很低; 烧结温度偏高，烧结坯发生过烧及熔融，孔隙直径增大，孔隙数量急剧减少，含油率较低，收缩较大，尺寸精度较差，都不能满足使用要求。
表 1 所示为不同烧结温度下烧结坯的压溃强度、含油率与尺寸变化。可以看出，烧结坯的压溃强度随着烧结温度的上升而显著增大，超过最佳烧结温度 550℃后又逐渐降低，含油率却随着烧结温度的上升而急剧下降。当烧结温度低于 540℃ 时，烧结坯的压溃强度很低，承受很小的压力即碎，这主要是因为烧结温度较低时，致密的 Al2O3薄膜不易被破坏，颗粒之间未产生明显的冶金结合，结合强度很低; 当烧结温度高于 550℃ 时，烧结坯的含油率较低，仅为 15%左右，这主要是因为烧结温度过高促使烧结坯发生过烧及熔融，颗粒大量熔化，颗粒间的烧结颈迅速长大，相邻颗粒彼此熔结在一起，颗粒间间隙大大减少，孔隙直径显著增大，孔隙数量急剧减少; 烧结温度为 550℃时，烧结坯具有最佳的压溃强度和含油率，分别达到了 198MPa 和 22%，这主要是因为在此温度下烧结坯内部产生了少量的液相，破坏了 Al 粉颗粒表面致密的 Al2O3薄膜，粉末颗粒之间产生了良好的冶金结合，并且，烧结坯孔隙数量较多，孔隙大小适中，微观形貌良好。
图 2 所示为不同烧结温度下烧结坯的显微结构照片。从图 2( a) 可以看出，540℃烧结时，粉末颗粒之间未发生明显的冶金结合，大多数 Cu 颗粒仍保持粉末颗粒中的形貌，弥散分布在 Al 基体之中。这是由于烧结温度偏低，覆盖在 Al 颗粒表面的致密的Al2O3薄膜阻碍了物质之间的扩散迁移，使颗粒之间不能互相融合长大，进而不能产生良好的冶金结合。因此，烧结坯的塑性很差，稍微施加外力即被压溃，表现出了明显的“欠烧结状态”。从图 2( b) 可以看出，550℃ 烧结时，由于烧结温度略高于 Al-Cu共晶合金的共晶点温度( 548℃) ，烧结坯内部发生了微小局部熔化，产生的局部熔化破坏了颗粒之间致密的 Al2O3薄膜，颗粒之间的物质迁移得以实现，彼此粘结，实现了冶金结合; 并且，烧结坯中的液相在毛细管力的作用下，渗入 Al 粉颗粒之间，在产生液相的位置形成了数量众多、分布均匀、大小约为30μm 的细小孔隙，因此，烧结坯具有较高的压溃强度和含油率，呈现出“最佳烧结状态”。从图 2( c)和图 2( d) 可以看出，当烧结温度≥560℃时，粉末颗粒的局部熔化区间显著增大，产生大量的液相，烧结坯孔隙直径显著增大，孔隙数量急剧减少，烧结坯的含油率迅速降低; 此外，烧结坯的尺寸收缩较大，达到了 1. 5%左右，尺寸精度较差，大直径孔隙对基体的割裂作用较大，严重影响烧结坯的塑性，其强度也呈下降趋势，已不能满足使用要求，烧结坯呈现出“过烧结”及“熔融”状态。
粉末冶金的优势范文5
关键词：
“十一五”期间，喀左县为促进县域经济的快速发展，大力实施“工业强县、项目支撑”的战略，通过引进外资形成了以铸造、冶金、采矿、机械、建材、化工、酿造、农产品加工为主的工业格局。特别是以冶金铸锻产业产生一大批骨干企业，形成集群发展态势，成为地方财政收入的主要来源和城乡居民就业的重要渠道。
一、基本情况
喀左县冶金铸锻产业经过十多年的发展，已初具规模，形成了涵盖矿山采选、钢铁冶炼、粉末冶金、粉末冶金、精密铸造、冷压热锻及钼、锰、镍、钛生产加工等具有地方特色的冶金及铸锻产业体系，上游的采选、冶炼产业、中游的铸造、锻压产业、下游的精密加工产业，基本实现良性联动，产业链雏形已初步形成，一批具有地方特色的专业化分工配套企业正在崛起；一批技术含量高、附加值大的粉末冶金制品、精密铸造件、汽车零部件、有色金属和磁性材料等产品得到快速发展，产业集群在工业经济中的地位日益突出，已成为全县经济发展的主要动力和重要支柱产业。
目前，全县冶金铸锻产业集群入驻企业已达到107户，其中规模以上企业68户。产业集群主要产品为：铸造生铁、锻造钢坯、各类铸锻件、粉末冶金压制件、汽车零部件及零部件总成、镍、钼、钛、等有色金属加工产品等。核心企业有：
朝阳飞马集团。集团成立于2003年8月，下属四个分公司，分别是飞马车辆设备股份公司、飞马集团机械制造公司、飞马铸造有限公司和利州进出口公司。总资产15亿元，占地面积68.7万平方米，现有员工4000人。经过今年来不断的扩产改造，目前企业年生产能力15万吨，主导产品为汽车轮毂、刹车毂、刹车盘，产品出口到欧美亚四十余个国家和地区。2006年8月被国家商务部、国家发改委评定为“国家汽车零部件出口基地企业”。2010年实现销售收入8.1亿元，上缴税金6890万元，出口创汇5120万美元。今年1—4月份，实现工业总产值24300万元，缴纳税金1185万元。
朝阳金河集团。集团组建于2007年，是由鑫兴矿业、鑫晟矿业、鑫隆矿业、辘轱井铁远、金河粉末、鑫成铸钢、晟博压件等7个企业组成。经过几年的不断扩产改造及产业链条延伸，目前，集团已形成年产50万吨铁精粉、3万吨粉末冶3万吨雾化粉、3000吨精密制件的生产能力。2010年实现产值8.5亿元，缴纳税金12288万元
朝阳西姆莱斯石油铸钢管件有限公司。主要是利用无锡西姆莱斯多项荣获国家专利技术和高新技术，年产30万吨石油专用管坯。2010年实现产量10万吨。销售收入5.6亿元，税收1622万元。还有朝阳利鑫有色金属公司，目前每天生产镍铁100吨左右，实现产值220万元。今年1—4月份实现产值14116万元，同比增长163.8；实缴税金1020.3万元，同比增加1014.4万元。喀左县鑫丰金属制品有限公司，今年1—4月份实现产值3.8亿元，全年计划实现产值10亿元，利税8000万元。等大一批骨干企业。
2010年冶金铸锻产业集群实现产值107.4亿元，占全县工业的85.9%；实现工业增加值34.1亿元，占全县工业的86.5%;实现税收3.2亿元，占全县工业税收的88.9%。
目前，该集群正在建设的较大项目有：金河集团投资1.5亿元的年产3万吨雾化粉、6万吨海绵铁项目，金旭锰业投资1.75亿元的年产4万吨硅锰合金和1万吨中低碳锰项目，中天有色投资1.5亿元的年产5.4万吨硅锰合金和2.1万吨中碳锰铁项目，圣峰电力投资8000万元的年产6万元吨铸钢件项目，鑫丰金属投资1亿元的55立方米转炉特钢项目，明鑫铸造投资5亿元的年产60万吨铁和3万吨铸件项目，圣峰镍业投资9800万元的年产6千吨镍基料冶炼项目，盛奥投资8300万元的年产20万吨铁精粉和3万吨钢球衬板项目，亿通金属制品投资8000万元的年产2.5万吨硅锰合金项目，兴发矿业投资8000万元的年产3万吨铸造排水管件项目，聚丰合金投资5000万元的年产1.3万吨耐磨合金铸件项目，永生锰业投资4000万元的年产1万吨富锰渣及锰铁铸件，博华新金属投资2800万元建设电子封装金属键合线项目等。以上这些项目陆续建完投产后，将进一步壮大我县冶金铸锻产业集规模，也必将对我喀左县工业经济形成强有力的支撑和拉动作用。
二、集群发展面临的主要问题
近年来，喀左县冶金铸锻产业集群虽然取得较快发展，但与省内和周边地区相比，在面临诸多发展机遇的同时，也存在一些制约发展的因素，总体看仍有一些差距。
一是产业集中度较低，企业协作配套不紧密。冶金、铸造、锻压、加工行业龙头企业少，特别缺乏集设计、制造、服务于一体的成套总包企业，围绕龙头企业的中小企业群体还未形成，原材料供应、外协配套件等相关产业发展不足，尚未形成专业化分工、社会化配套的制造体系，制约了企业做强做大，对区域经济发展带动作用不明显。
二是产品结构层次低，创新能力不足。多数企业的集成创新、引进消化再创新意识不够强、能力不足，高技术含量、高附加值得精密加工和智能控制等设备比例低，产品大多处于产业分工价值链的中低端。加上企业的经营理念较为落后，开拓市场的力度不够，产品结构老化，不注重品牌和企业形象的建设，缺乏现代化的营销理念及手段，制约着企业市场的开拓和创新能力的提高。
三是熟练技工少，人力资源匮乏。我县内冶金铸锻加工企业数量较多，劳动力密集，大部分员工学历偏低，技术类、管理类的人才缺乏，影响了冶金铸锻及加工产业企业的健康发展。
四是资金短缺，融资能力较低，由于企业规模偏小知名度低，地方政府资金支持力度有限，域外资金介入的规模偏小，难以满足企业发展的需要，资金的缺乏成就冶金铸锻及加工企业实现跨越式发展的“瓶颈”，此外，园区基础设施建设资金投入不足，与发达地区的园区相比较一些功能还相对滞后。
五是瓶颈制约影响集群发展。主要是土地指标缺口大、环评审批周期过长、一些地方电力不足等，这些因素影响了一些项目的引进和落地，也限制了现有企业扩产改造，制约了集群发展。
三、须要解决的问题
1．加大政策支持力度。全面贯彻落实辽宁省政府《关于实施突破辽西北战略的若干意见》的政策，积极争取省、市对冶金铸锻企业在技术开发、项目建设等方面给予重点支持，在资金投入、环保、土地等方面给予优先扶持。
2．加强组织领导。要把冶金铸造锻压产业作为一个长期战略重点来抓，成立专门机构，抽调 专门人员，一以贯之的常抓不懈。同时，加强宏观指导和微观协调服务，为冶金铸造锻压产业发展创造宽松的软硬环境。
3.加大资金扶持力度。希望对我县冶金铸锻产业集群一些在建项目给予技改贴息或项目补贴等资金支持，以此激发投资者投资上项目的积极性。对冶金铸造园区给予资金支持，以保证其基础设施投入，不断提升园区条件，吸引更多项目进驻。
4.给予人才、技术等方面的支持。随着冶金铸锻产业的规模壮大，企业增多，产业工人、技术工人、管理人才短缺矛盾日益突出，一些企业还存在着某些技术方面的瓶颈制约，建议：一是大中专毕业生和一些使用技术人才多往喀左引进、推荐；二是省经信委在专项资金中砍出一块专门用于企业工人培训；三是联合大中专院校、一些科研部门帮助企业解决技术难题。
5．加大招商引资工作力度，紧紧抓住铸造产业发达地区资金产业招商、概念招商、地产招商、定点定向招商，引进一批较大项目落户我县。进一步放宽思路，采取灵活的方式方法，提高在谈项目成功率和落地率。鼓励开展中介招商，努力探索专业化、市场化招商的新路子。
6．着力培育优势骨干企业。更新发展理念，创新经营模式。支持冶金铸造锻压企业积极面向市场，打破体制性障碍，拓展发展领域，实现快速发展。较快各类冶金铸造锻压企业兼并、联合、重组步伐，整合社会资源，促进生产要素向优势企业集中，通过多种途径培育一批大型企业集团。
7．引导企业集聚发展。积极运用土地、环保、电价和政府补贴等手段，支持园区建设，发挥骨干企业作用。吸引相关企业建立生产基地，壮大产业规模，形成特色明显的冶金铸造锻压产业园区。要在产品研发、电子商务、金融服务、现代物流等方面，加快建立和完善公共服务体系，全面提升集群的综合竞争力。
8．提高自主创新能力。积极争取符合条件的企业和项目列入国家、省重大创新专项和国债项目。鼓励企业与高校和科研院所开展产学合作，推进大型冶金铸造锻压企业和研究院所合作。培育具有自主创新能力的大型企业集团。在园区建立公共技术研发平台，冶金铸造锻压企业建立市级以上技术中心。
粉末冶金的优势范文6
【关键词】金属基复合材料 性能 关键技术
一、背景
20世纪60年代，美国航天飞机主舱体的主龙骨的支柱就采用了硼纤维增强铝基复合材料；20世纪80年代初期，逐渐强化对碳纤维增强铝基复合材料制备工艺技术研究力度，如压铸、半固态复合铸造以及喷射沉积和原位金属直接氧化法、反应生成法。80年中期开始加强对金属基复合材料界面稳定性研究。
二、金属基复合材料特征性能内容
高强度、高模量、低密度的增强纤维的加入，使MMC的比强度和比模量成倍地提高；良好的高温稳定性和热冲击性。金属基体的高温性能比聚合物高很多，加上增强材料主要为无机物，在高温下具有很高的强度和模量，因此MMC比基体金属具有更高的高温性能；热膨胀系数小、尺寸稳定性好；良好的导热性；不吸潮、不老化、气密性好。
三、MMC的制备工艺和制备方法研究
金属基复合材料的制备工艺研究主要包含以下几个方面：金属基体和增强物的结合方式和结合性；增强物在金属基体中的混合分布情况；降低成本，复合材料硬度、稳定性的提升；避免连续性纤维在制作中的出现伤损状况。
目前制备方法有固态法，液态法，喷涂喷射沉积，原位复合等。
（一）固态法。固态法指在制备过程中把纤维、颗粒等与金属基体按照原始设计要求，通过低温、高压条件将二者复合粘结，最终形成金属基复合材料。该制备方法整个工艺保持在低温环境下、且金属材料和纤维、颗粒等增强物状态呈现为固态、界面反应不严重。固态法制备工艺包含以下两个方面：
1.扩散结合。扩散结合是指金属材料在一定温度和压强下，把新鲜清洁表面的金属和增强材料，通过表面原子的互相扩散而连接在一起的固态化焊接技术。如图
2.粉末冶金。粉末冶金（Powder Metallurgy）适应范围广，对于长纤维、短纤维、颗粒性金属基增强材料的制备都适合，粉末冶金制作工艺是将金属材料和增强物（颗粒、纤维等）按照一定要求混合，并经过压制、烧结及后期一系列处理工艺制成金属基复合材料。在制备过程中，为提升该方法产品的压制性和烧制收缩率，可根据实际需要加入液相烧结组元，通过这种工艺制备的金属基复合材料可有效增强其室、常温条件下材料的硬度、耐磨度的部分。[1]粉末冶金法工艺过程如下图
（二）液态法。液态法包含压铸、半固态的符合铸造、搅拌法和无压渗透法等，根据其内容划分又称之为“熔铸法”。这些方法的共同持点是金属基体在制备复合材料时均处于液态。这种方法优点显著，成本低、基础设施要求不高，且只需要一次性即可完成，它的这些优势决定其可批量大规模进行生产。其中日本松下润二 采用离心铸造法制造出AlSi 基石墨增强复合材料[2]。
（三）喷涂与喷射沉积。喷涂沉积主要应用于纤维增强金属基复合材料的预制层的制备，亦可以作为获取层状复合材料坯料的方法。该工艺主要用作颗粒型金属复合材料的制作，其最大的优势在于对增强材料、金属润湿要求不高，接触时间较短且界面反应量少。
（四）原位复合。解决了增强材料与金属基体之间的相容性问题、即增强材料与金属基体的润湿性要求。解决了高温下的界面反应等。例如：
四、技术关键以及难点
主要是加工温度高，性能波动，成本高以及制造工艺中的金属基复合材料中的金属与增强物的相容性。
五、应用前景
金属基复合材料独特优势，决定其必然在将来得到广泛利用，并得到规模生产，且伴随着科技发展，其成本亦会变得越来越低。当前就工艺技术而言，铸造法和原位复合法得到广泛应用，前者工艺流程简易、且成本廉价，而后者具备优良工艺特征，具备极强发展前景。若将来可综合二者，金属基复合材料将会取得更为显著的成果。
参考文献：
