第四章 粉末冶金成形 第四节 粉末冶金新工艺、新技术简介

发布日期:[09-10-30 22:13:17] 浏览人次:[]

第四节 粉末冶金新工艺、新技术简介

粉末冶金新工艺:超微粉或纳米粉制备、快速冷凝技术、机械合金化、热等静压烧结、粉末注射成形、涂层技术、电火花烧结、激光烧结、微波烧结等。现代粉末冶金不仅是一种材料制造技术,而且其本身包含着材料的加工和处理,并逐渐形成了自身的材料制备工艺理论和材料性能理论。

粉末冶金新技术、新工艺的应用不但使传统的粉末冶金材料性能得到根本的改善,而且使得一批高性能和具有特殊性能的新一代材料相继产生。例如粉末高温合金、高性能难熔金属及合金、超硬材料、粉末微晶材料和纳米材料、快速冷凝非晶及准晶材料、高性能永磁材料、高性能摩擦材料、固体自润滑材料等。这些新材料都需要以粉末冶金工艺作为其主要的或唯一的制造手段。现代粉末冶金技术已发展成为制取各种高性能结构材料、特种功能材料的有效途径。

(一)粉末注射成形工艺

粉末注射成形工艺是一种将粉末冶金工艺与注射成形工艺相结合的新型制造工艺。简单地说,就是采用塑料注射成形工艺,制造粉末冶金零件。该工艺适合大批量生产小型、精密、复杂以及具有特殊性能要求的零件。该工艺的基本过程是:将微细的金属或陶瓷粉末,与有机粘结剂均匀混合,形成具有流变性的物质,然后采用先进的注射机将其注入具有零件形状的模腔,形成坯件,再脱除粘结剂并经烧结,使其高度致密化成为制品。粉末注射成形技术是近年来世界粉末冶金领域发展最快的高新技术。

1.粉末注射成形的工艺特点

(1)零部件几何形状的自由度高、制件各部分密度均匀、尺寸精度高,适用于制造几何形状复杂、精密及具有特殊要求的小型零件(0.2~200g);

(2)对于过硬、过脆、难以切削的材料,或原料液态成形时有偏析或污染的零件,可降低制造成本;

(3)产品质量稳定、性能可靠,制件的相对密度可达95%~98%,制件强度比传统的压制成形粉末冶金产品高15%左右,可进行渗碳、淬火、回火等后处理;

(4)加工零件的典型公差为±0.004mm/mm,二次加工可达0.002mm/mm;

(5)制造工艺简单、生产效率高,易于实现大批量生产。

2.粉末注射成形适用的材料

粉末注射成形适用的材料主要有:Fe合金、Fe-Ni合金、不锈钢、W合金、Ti合金、Si-Fe合金、硬质合金、永磁合金等。

3.粉末注射成形技术的应用领域

粉末注射成形技术的应用:①计算机及其辅助设施,如打印机零件、磁头、磁芯;②工具,如钻头、刀头、螺旋铣刀、电工工具、手工工具等;③家用器具,如表壳、表链、照相机用零件等;④医疗机械零件,如牙矫形架、剪刀、镊子等;⑤军用零件,如导弹尾翼、枪支零件、弹头等;⑥电气零件,如微型马达、电子零件、传感器件等;⑦机械零件,如纺织机零件等;⑧汽车船舶用零件,如离合器内环、汽门导管等。

几种典型的粉末注射成形材料的基本性能见表4-19。

表4-19 几种典型的粉末注射成形材料的基本性能

材   料

密度/g·cm-3

硬度

抗拉强度/MPa

抗弯强度/MPa

伸长率(%)

矫顽力

铁基
合金

98Fe2Ni

7.41

87HRB

552

——

5.5

——

98Fe8Ni

7.50

88HRB

560

——

8

——

95.5Fe8NiCu0.5Mo

7.40

99HRB

682

——

3.3

——

不锈钢

304

7.42

42HRB

520

——

20

——

316

7.60

42HRB

520

——

20

——

硬质
合金

YG6

14.60

——

——

1460

——

173

YG8

14.40

——

——

1680

——

124

YT15

10.45

——

——

1140

——

117

钨合金

93%W

17.90

320HV30

920

——

6

——

96%W

18.30

310HV30

990

——

10

——

97%W

18.50

350HV30

8820

——

6

——

Si3N4Y2O3AL2O3

95.2

——

——

——

——

——

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