粉末冶金是一項集材料制備與零件成形于一體,節能、節材、高效、最終成形、少污染的先進制造技術,在材料和零件制造業中具有不可替代的地位和作用,已經進入當代材料科學的發展前沿.目前粉末冶金技術正向著高致密化、高性能化、低成本方向發展.
粉末冶金成形新技術包括溫壓技術、流動溫壓技術、模壁潤滑技術、高速壓制技術等.
溫壓技術
溫壓技術是粉末冶金領域近幾年發展起來的一項新技術,可生產出高密度、高強度,具有非常廣泛的應用前景.
所謂溫壓技術就是采用特制的粉末加溫、粉末輸送和模具加熱系統,將加有特殊潤滑劑的預合金粉末和模具加熱至130 ~150℃,并將溫度波動控制在±25℃以內,然后和傳統粉末冶金工藝一樣進行壓制、燒結而制得粉末冶金零件的技術.
技術關鍵:溫壓粉末制備﹢溫壓系統
技術優點:溫壓工藝的壓制壓力低和脫模力小,同時零件性能均一,產品精度高,材料利用率高,工藝簡單,成本低廉.
流動溫壓技術
流動溫壓技術(Warm Flow Compaction,簡稱WFC)是在粉末壓制、溫壓成形工藝的基礎上,結合了金屬粉末注射成形工藝的優點而提出來的一種新型粉末冶金零部件近凈成形技術.其關鍵技術是提高混合粉末的流動性.它通過提高了混合粉末的流動性、填充能力和成形性,從而可以在80~130℃溫度下,在傳統壓機上精密成形具有復雜幾何外形的零件,如帶有與壓制方向垂直的凹槽、孔和螺紋孔等零件,而不需要其后的二次機加工.
技術關鍵:WFC技術在國外還處于研究的初始階段,其關鍵制造技術及其致密化機理研究尚未見報道.
技術優點:可成形具有復雜幾何形狀的零件、壓坯密度高、密度均勻、對材料的適應性較好、工藝簡單,成本低.
膜壁潤滑技術
傳統粉末零件成形時,為了減少粉末顆粒之間和粉末顆粒與模壁之間的摩擦,在粉末混合料中需添加一定量的潤滑劑,但混進的潤滑劑因密度低,不利于獲得高密度的粉末冶金零件;而且潤滑劑的燒結會污染環境,甚至會降低燒結爐的壽命和產品的性能.模壁潤滑技術的應用則很好地解決了這一難題.近年來,采用模壁潤滑取代粉末潤滑技術已成為粉末成形研究和開發的又一熱點.
技術關鍵:實現模壁潤滑
技術優點:明顯提高粉末材料的生坯密度,明顯提高粉末材料的生坯強度.
高速壓制技術
高速壓制生產零件的過程和傳統的壓制過程工序相同.混合粉末加進送料斗中,粉末通過送粉靴自動填充模腔壓制成形,之后零件被頂出并轉入燒結工序.所不同的是高速壓制的壓制速度和壓機錘頭速度遠遠高于傳統壓制.
技術關鍵:巨重的液壓驅動的錘頭,高壓制速度
技術優點:HVC技術具有高密度、高性能、低成本、高生產率和可成形大零件的特點
動磁壓制技術
DMC是采用脈沖調制電磁場施加的壓力來固結粉末.與傳統的粉末冶金壓制工藝一樣,動力磁性壓制也是兩維壓制工藝,但卻是徑向壓制而不是軸向壓制.當粉末裝入一個導電的容器(護套)內,置于高場強的中心腔中,線圈通入高電流脈沖,線圈中形成磁場,護套內因而產生感應電流.感應電流與施加的磁場相互作用,產生由外向內壓縮護套的磁力,使粉末得到壓制,整個壓制過程時間不足1ms.
技術關鍵:兩維徑向壓制,電磁場施加壓力
技術優點:可達到更高的壓制力,維修與生產成本更低 在任何溫度與氣氛中均可施加壓力,且適合所有材料,工作條件更靈活 不使用潤滑劑與粘結劑,有利于環境保護
放電等離子燒結技術
該技術集粉末成形和燒結于一體,不需要預先成形,也不需要任何添加劑和粘結劑.主要是利用外加脈沖強電流形成的電場清除粉末顆粒表面氧化物和吸附的氣體,凈化材料,活化粉末表面,提高粉末表面的擴散能力,再在較低機械壓力下利用強電流短時加熱粉體進行燒結致密.
技術關鍵:結合粉末成形和燒結于一體
技術優點:降低了粉體的燒結溫度,縮短了燒結時間,并充分利用了粉末自身發熱的作用,熱效率極高,加熱均勻,可通過一次成形獲得高精度、均質、致密、含氧量低和晶粒組織細小的零件.
爆炸壓制技術
通常將金屬粉末材料置于具有一定結構的模具中施加爆炸壓力,爆炸物質的化學能在極短的時間內轉化為周圍介質中的高壓沖擊波,并以脈沖波的形式作用粉末,使其獲得高密度.
技術關鍵:劇烈爆炸﹢高速壓制
技術優點:可使松散材料達到理論密度.能將不適合傳統壓力加工的材料制造成零件,可使傳統的不可壓縮的金屬陶瓷材料、低延性金屬等壓制成復合材料.
粉末冶金是一門重要的零件成形技術.粉末冶金新技術、新工藝的不斷出現,必將促進高技術產業的快速發展,也必將帶給材料工程和制造技術光明的前景.
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