粉末冶金技術(shù)發(fā)展動(dòng)向

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粉末冶金制品工業(yè)是一個(gè)高、新技術(shù)產(chǎn)業(yè)新材料、新工藝、新裝備層出不窮，瞬息萬變，當(dāng)前正在致力于研究與開發(fā)將鐵基粉末冶金零件的密度提高到7.6g/cm3的制造技術(shù)和粉末原料，預(yù)計(jì)2010年以前這個(gè)目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，現(xiàn)在些粉未冶金零件的密度己達(dá)到了7.5g/cm3，例如法國Sintertech生產(chǎn)的同步器環(huán)。當(dāng)前值得注意的一些技術(shù)發(fā)展動(dòng)向是：溫壓、模壁潤滑、高溫?zé)Y(jié)、金屬注射成形、燒結(jié)硬化及軟磁復(fù)合材料等。

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對粉末冶金機(jī)械零件行業(yè)而言，進(jìn)入九十年代以來,溫壓是最重要的技術(shù)進(jìn)展之一。據(jù)瑞典赫格納斯公司估計(jì)(1)，全世界用溫壓生產(chǎn)的粉末冶金零件己有38種，生產(chǎn)線共有20條，還有20多家公司正在進(jìn)行試驗(yàn)(見表1)。溫壓的可能用途見表2。實(shí)際上，現(xiàn)在用溫壓生產(chǎn)的粉末冶金零件遠(yuǎn)比表1中所列者多。如上所述，臺(tái)灣保來得公司就己用溫壓生產(chǎn)40多種零件了。

表一 ：1996年全球溫壓的動(dòng)態(tài)（1）

. c% w2 `2 I4 b( z+ z1 L6 A) x5 p4 }) S( Z2 N" n: n/ H+ _: s d+ \9 ~. G) `$ |) L& Y1 g/ _& Q5 S d6 T8 C: w; e$ U* [# @8 f( U9 V$ {* V7 ?$ r6 Q4 \2 V& ?2 a7 g9 B8 u% E8 e7 F+ O2 |7 H! [( s4 Z5 q" q! i7 M* W1 G$ p' Z, b& a3 g* M9 v* p, Q1 p) h9 f% C- B

2 @$ N0 E1 ]& n* M' f	* K( ~; g( v# P) c/ m3 B( k; D 美 國	8 Y% y0 a, p3 U5 N0 l 歐 洲	/ ^6 {& g: j6 J3 Q 遠(yuǎn) 東
生產(chǎn)線	10	6	4
在生產(chǎn)的零件	20	. y* n7 p& P. P0 a( j* \ 3	15
; h7 F% [$ g7 Y5 d& D" a$ A 在試驗(yàn)的公司	$ `$ a4 A- G+ H$ a 一些	10+	* V6 b$ a% e0 x2 q5 S: ^ 10+

 

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表二 ：溫壓的可能用途（1）

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+ _6 Z x5 O7 F3 z) K; } 應(yīng) 用	: ~! Q. x0 K$ p% d* E4 O 優(yōu) 點(diǎn)
螺旋齒輸（電動(dòng)工具） 泵輪 連桿 凸輪 鏈輪 同步器轂 螺旋齒輪（變速箱） 軟磁零件	) t7 `% k7 ?4 J- h$ n! H9 R 增高強(qiáng)度 增高強(qiáng)度 增高疲勞強(qiáng)度 減少磨損 增高切削加工強(qiáng)度 增高強(qiáng)度 增高彎曲疲勞強(qiáng)度 較高密度

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　 粉末鍛造興起于七十年代初。1981年日本豐田汽車公司宣布粉末鍛造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿試制成功，并投入了生產(chǎn)。但是，真正投入大批量生產(chǎn)和使用的是美國的Masco Tech Sintered Components與福特汽車公司，預(yù)計(jì)到1998年年生產(chǎn)能力將達(dá)到約3000萬根(2)。到1993年底，這家公司共生產(chǎn)了粉鍛連桿2500萬根。但是，1994年溫壓工藝出現(xiàn)后，福特汽車公司認(rèn)為粉鍛連桿不久將達(dá)到應(yīng)用的頂點(diǎn)，最終將為一次壓制一次燒結(jié)的連桿所替代。他們認(rèn)為“未來是屬于一次燒結(jié)連桿的”(3)。

在粉末冶金零件生產(chǎn)中，為了減少粉末顆粒之間和粉末顆粒與模壁之間的摩擦，粉末混合料中都添加有一定量的潤滑劑，諸如硬脂酸鋅等。要除去這些潤滑劑始終是粉末冶金機(jī)械零件生產(chǎn)中一個(gè)難題。能否將潤滑劑混入粉末中改為噴涂于模壁上，是長期探索的一條途徑。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)(4)，用鐵粉(F－0000)和鋼粉(FN0205，Fe－2.Ni－0.45 C-1.3Cu)進(jìn)行的試驗(yàn)表明，在密度6.0g/em3－7.3g/cm3的范圍內(nèi)，模壁潤滑者比將潤滑劑摻加于粉末內(nèi)者，生坯強(qiáng)度可增高128%－127%(對于F－0000)和66%－139%(對于FN0205)，而兩者的燒結(jié)件強(qiáng)度相差很小，可認(rèn)為在試驗(yàn)的誤差范圍之內(nèi)。現(xiàn)在，美國Gasbarre Products己采用模壁潤滑，其系統(tǒng)已在市場出售。

燒結(jié)硬化是將鐵基粉末冶金零件的燒結(jié)過程和借助于通過爐子冷卻帶時(shí)進(jìn)行淬火硬化結(jié)合起來的一項(xiàng)新工藝。在美國MPIF1997年版“粉末冶金結(jié)構(gòu)零件材料標(biāo)準(zhǔn)”中，己含有這類材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(見“粉末冶金工業(yè)”V01.8N0.3，1998，444)。這類材料是由預(yù)合金化Ni-Mo鋼粉混合以銅粉與石墨粉制成的。QMP的ATOMET4701粉就是為燒結(jié)硬化工藝而開發(fā)的。在燒結(jié)硬化過程中，可通過控制燒結(jié)爐冷卻帶的冷卻速度來調(diào)整材料的顯微組織，使之達(dá)到所要求的馬氏體含量和力學(xué)性能。表3顯示由低合金Ni-Mo鋼粉+2%銅粉+1%石墨粉制造的，密度6.75g/cm3的燒結(jié)硬化鋼的硬度和馬氏體百分含量的關(guān)系(5)。很明顯，這類材料的開發(fā)，對于需要進(jìn)行后續(xù)熱處理的高強(qiáng)度粉末冶金結(jié)構(gòu)零件的發(fā)展具有重要實(shí)際意義。

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表三 ：燒結(jié)硬化鋼的硬度與馬氏體百分含量的關(guān)系

7 a1 ]: r; s: Z" T2 R3 n* Q: J% u1 x: Q( p; e$ r: Z- ?( e( ^% E9 i2 D5 k. l. l, g7 O9 U" K, q; x' P3 I6 u. E5 c z! A4 U: w$ J4 j. |

' z+ ?* }3 \" H/ Q/ ~# u 硬 度（HRC）	_; a+ f7 S3 _- ?, V4 x( T 馬氏體（％）	珠光體＋孔隙（％）
7 e+ D8 @; l0 O o9 V* d8 m/ ]* X4 }& X7 I: t( I7 d# M: q8 a! O! X' G5 y* y$ Y2 I% x {3 l8 P3 C, Z3 L* z 10 15 20 25 30 35 40 * Z: w, k- u9 ~, d: r# a 10 18 40 55 75 85 95 0 ?& s1 f3 S. x 90 82 60 45 25 15 5

這種材料是由顆粒表面涂覆有一層樹脂類材料的鐵粉，用溫壓壓制成形的。瑞典赫格納斯公司生產(chǎn)的這類粉末牌號(hào)為Somaloy500、QMP的牌號(hào)為ATOMETEM－1。由這種SMC材料制造的鐵粉芯，在美國通用汽車公司的整體線圈與電子線路(ICE－4)點(diǎn)火裝置中己得到了應(yīng)用。在1997年SAE國際會(huì)議與博覽會(huì)上，這個(gè)產(chǎn)品獲得了汽車革新獎(jiǎng)。這個(gè)產(chǎn)品是用溫壓試制的第一產(chǎn)品，1990年開始在葡萄牙試生產(chǎn)，1992年樣品開始投放歐洲與南美市場，1998年這種產(chǎn)品將開始用于美國車輛中，現(xiàn)在這種SMC材料已發(fā)展到第三代，其性能改進(jìn)的數(shù)據(jù)見表4。

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表四 ：美國通用汽車公司用于AC用途的SMC材料的性能改進(jìn)(4)

 

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	初期材料	y6 M) C2 E' d+ } 現(xiàn)在的材料	第二代材料	+ x% a+ o: a( \/ U# H8 \+ Q9 H& | 第三代材料
4 B s% M7 {0 h8 B/ ^ 密度(g/cm3)	: s! y. m5 n+ c- Y! i' A: U% V) D* I0 W 7.20	7.25	7.35	# o3 Q/ K, G( ]1 w: G4 l* _ 7.45
電陰率(ohm-cm)	$ Y: R* ^) G) \6 d' | 0.15	0.20	6 @- H6 i+ E* w: ], W- t7 p 0.20	, A; {+ q% W/ ~1 L! J' F) x, [ 1.50
* W0 E( i& N+ q- ~' n( X Bmax(KG)	5 U; \) ?* N1 k* R' k9 @% c' G 13.00	1 E1 K) h8 P9 C4 {. \1 [ 13.5	' Y* y" f- [7 ?5 ]. ]4 S8 K) R6 _ 14.5	0 k8 F7 }0 f9 I* z3 G 15.75
% u4 t# n. C. q. J3 G0 }# m 最大磁導(dǎo)率 (G/Oe)	90	190	) y/ K( a* E d' }/ j 350	6 B* K' I; U* T* |3 b: X 400
于1500e和50Hz下測量的數(shù)據(jù)

這種材料的開發(fā)與應(yīng)用為汽車點(diǎn)火裝置、電燈振流器、變壓器鐵芯、低頻濾波器與扼流圈鐵芯，以及電動(dòng)機(jī)中的硅鋼片制品，找到了一種經(jīng)濟(jì)的替代產(chǎn)品。因此,這可能是一類極有發(fā)展前景，市場廣闊的新材料。

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除上述外，金屬注射成形(MIM)和高溫?zé)Y(jié)工藝也都是值得重視的新工藝。

在二一世紀(jì)來臨之際，讓我們回顧一下世界粉末冶金機(jī)械零件行業(yè)的發(fā)展動(dòng)向，對我國粉末冶金零件的生產(chǎn)廠和用戶如何面對二一世紀(jì)粉末冶金零件的生產(chǎn)、發(fā)展和應(yīng)用，或許是有益的。

一夕

我是外行，請問樓主，溫壓的定義是什么？

szsszs

很有啟發(fā)!!

wdl97

大蝦好文章,能否對溫壓、高溫?zé)Y(jié)、金屬注射成形、燒結(jié)硬化等內(nèi)容在詳細(xì)介紹呢!

cqjfhyq

我們處理過粉末冶金,但對具體的還真沒研究過

xgztf

黃伯云就有一本講注射成型理論方面的書，不知道誰有電子版的，能不能共享一下

tiange1217

溫壓就是在金屬粉末成形過程中對金屬粉末加溫，使金屬粉末的壓縮性能變好，從而可以使壓坯達(dá)到較一般壓制（常壓）較高的密度。我司產(chǎn)品一般常壓密度大部分在6.75-6.9之間，而溫壓可以高達(dá)7.10-7.3。

+ ?2 o) ~' M- n3 H5 E& r高溫?zé)Y(jié)聽老師講過，不過我還沒有具體接觸過。不敢妄加評論。
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7 F* n6 Q/ O/ J# ]. B金屬注射成形我在學(xué)校的時(shí)候見過，和我們打注射針有點(diǎn)類似，不過那配方什么的不好弄。不過其產(chǎn)品性能非常優(yōu)良，內(nèi)部均勻性很好，沒有壓制這么明顯的孔隙。
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' r3 p4 V0 i7 b% S燒結(jié)硬化：這個(gè)需要燒結(jié)爐和原料。HAGANAS生產(chǎn)的燒結(jié)硬化粉據(jù)說不錯(cuò)，據(jù)說產(chǎn)品燒結(jié)后不進(jìn)行熱處理表面硬度可以達(dá)到HRC15 MIN，我們還沒有用過。還有一種燒結(jié)硬化就是類似于熱處理工序：即產(chǎn)品在高溫區(qū)后急劇冷卻，從而達(dá)到熱處理的同等效果，現(xiàn)在國內(nèi)好像沒有用這個(gè)的，在國外有用過。


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我前幾天和同學(xué)聯(lián)系了，他留校讀研究生（中南大學(xué)粉末冶金研究院，主攻方向：注射成形），他答應(yīng)給我弄資料，^_^。看到時(shí)候我給大家SEE下啦

yyh1204

粉末注射成形也算是粉末冶金領(lǐng)域的一項(xiàng)新技術(shù)！！！！

xlw2007

很受啟發(fā)，注射冶金的產(chǎn)品有些什么特性呢？？