粉末燒結工藝

1、壓力燒結粉末冶金 壓力燒結粉末冶金（ Press Sinter ） 在高溫下，陶瓷生坯固體顆粒的相互鍵聯(lián)，晶粒長大，空隙（氣孔 ） 和晶界漸趨減少，通過物質的傳遞，其總體積收縮，密度增加，最后成為具有某種顯微結構的致密 多晶燒結體，這種現象稱為燒結。燒結的術語：1、燒結 sintering 粉末或壓坯在低于主要組分熔點的溫度下的熱處理， 目的在于通過顆粒間的冶金 結合以提高其強度。2、填料 packing material 在預燒或燒結過程中為了起分隔和保護作用而將壓坯埋入其中的一種材料。3、預燒 presintering 在低于最終燒結溫度的溫度下對壓坯的加熱處理。4、加壓燒結 pressu

2、re 在燒結同時施加單軸向壓力的燒結工藝。5、松裝燒結 loose-powder sintering,gravity sintering 粉末未經壓制直接進行的燒結。6、液相燒結 liquid-phase sintering 至少具有兩種組分的粉末或壓坯在形成一種液相的狀態(tài)下燒結。7、過燒 oversintering 燒結溫度過高和（或）燒結時間過長致使產品最終性能惡化的燒結。8、欠燒 undersintering 燒結溫度過低和（或）燒結時間過短致使產品未達到所需性能的燒結。9、熔滲 infiltration 用熔點比制品熔點低的金屬或合金在熔融狀態(tài)下充填未燒結的或燒結的制品內 的孔隙的工藝

3、方法。10 、脫蠟 dewaxing,burn-off 用加熱排出壓坯中的有機添加劑（粘結劑或潤滑劑）。11 、網帶爐 mesh belt furnace 一般由馬弗保護的網帶將零件實現爐內連續(xù)輸送的燒結爐。12 、步進梁式爐 walking-beam furnace 通過步進梁系統(tǒng)將放置于燒結盤中的零件在爐內進行傳送的燒結爐。13 、推桿式爐 pusher furnace 將零件裝入燒舟中，通過推進系統(tǒng)將零件在爐內進行傳送的燒結爐。14 、燒結頸形成 neck formation燒結時在顆粒間形成頸狀的聯(lián)結。15 、起泡 blistering 由于氣體劇烈排出，在燒結件表面形成鼓泡的現象。1

4、6 、發(fā)汗 sweating 壓坯加熱處理時液相滲出的現象。17 、燒結殼 sinter skin 燒結時，燒結件上形成的一種表面層，其性能不同于產品內部。18 、相對密度 relative density 多孔體的密度與無孔狀態(tài)下同一成分材料的密度之比，以百分率表示。19 、徑向壓潰密度 radial crushing strength 通過施加徑向壓力測定的燒結圓筒試樣的破裂強度。20 、孔隙度 porosity 多孔體中所有孔隙的體積與總體積之比。21 、擴散孔隙 diffusion porosity 由于柯肯達爾效應導致的一種組元物質擴散到另一組元中形成的孔隙。22 、孔徑分布 por

5、e size distribution 材料中存在的各級孔徑按數量或體積計算的百分率。23 、表觀硬度 apparent hardness 在規(guī)定條件下測定的燒結材料的硬度，它包括了孔隙的影響。24 、實體硬度 solid hardness 在規(guī)定條件下測定的燒結材料的某一相或顆?；蚰骋粎^(qū)域的硬度， 它排除了孔隙 的影響。25 、起泡壓力 bubble-point pressure 迫使氣體通過液體浸漬的制品產生第一氣泡所需的最小的壓力。26 、流體透過性 fluid permeability 在規(guī)定條件下測定的在單位時間內液體或氣體通過多孔體的數量。粉末冶金燒結爐sintering furn

6、ace for powder metallurgyfenmo yel 、 n shao 】 lelu 粉末冶金燒結爐 (Sintering furnaee fo:pow- der metallurgy)用于粉末冶金材料或粉末冶金 制品燒結的冶金爐。 類型燒結爐主要是電爐。 燒結電爐分為 電阻燒 結爐和感應燒結爐兩大類， 電阻燒結爐使用較多。 電阻 燒結爐是通過電熱元件將電出電流使其能轉變?yōu)闊崮苡脕磉M行燒 結的電爐 ; 感應燒結爐是利用電磁感應在金屬內激勵加熱的電爐。 按爐內使用氣氛和真空度， 電阻燒結爐分為普通 氣氛電阻燒結爐和真空電阻 燒結爐，感應燒結爐亦可 分為普通氣氛感應燒結爐和真空感應

7、燒結爐 ; 按爐子 結構型式， 電阻燒結爐分為豎式電阻燒結爐和臥式電 阻燒結爐，感應燒結爐亦可分為豎式感應燒結爐 和臥 式感應燒結爐 ;按作業(yè)性質， 電阻燒結爐分為間斷式電 阻燒結爐和連續(xù)式電阻燒結爐， 感應燒結爐亦可分為 間斷式感應燒結爐和連續(xù)式感應燒結爐。 此外， 感應燒 結爐按使用的 頻率，可分為中頻感應燒結爐 （sooHz 一 lokHZ） 和高頻感應燒結爐 （70 一 ZookHz） 。 按加熱 方式，電阻燒結爐又分為間接加熱式電阻 燒結爐和直接加熱式電阻燒結爐。間接加熱式電 阻燒 結爐是指電流通過電熱元件發(fā)出熱量，借輻射傳熱使 爐膛溫度升高從而將制品加熱 ; 直接加熱式電阻燒結 爐

8、是指電流由電源通過接頭直接流過被加熱制品使其加熱，例如， 用于鎢、鑰、擔和銳等難熔金屬高溫燒結的 高溫垂熔爐便是一種典型的直接加熱式電阻燒結 爐。 燒結時需要使用壓力而有加壓燒結爐， 這種爐子 主要用于薄層制品如粉末冶金摩擦片 的燒結， 鐘罩爐 便是一種典型的加壓燒結爐。 電熱元件電阻燒結爐的電熱元件分為金屬電 熱 元件和非金屬電熱元件兩大類。 金屬電熱元件有純金 屬和合金兩種。 純金屬電熱元件有 : 鉑（最高使用溫度 1400C） 、鑰（最高使用溫度 1600C）、鎢（最高使用溫 度 2100一 2500C）、 擔（最高使用溫度 2500C）等;合金 電熱元件有 :鎳鉻系（最高使用溫度 10

9、5。一 110。C）、 鐵 鉻鋁系 （最高使用溫度 130。1400C）。非金屬電熱 元件有 :碳化硅 （最高使用溫度 145oC）、 硅化鑰（最高 使用溫度 1700c） 、石墨（最高使用溫度 3000c） 等。有代表性的是鑰絲爐， 應用 也較廣泛。鑰絲燒結爐的結 利用金屬和合金作電熱元件的電阻燒結爐，根據構示意圖如圖 1 所示，工作溫度 1500 C，常用來燒結 電熱元件的材質和形狀，可分為鑰絲爐、鎢絲爐、 鎢棒粉末冶金材料和制品，特別是燒結硬質合金。如果需要 爐、鑰片爐、鈕片爐、鎳鉻絲 爐和鐵鉻鋁絲爐等。其中最使用真空，便可制成真空鋁絲爐、真空鎢棒爐等。 性食 困 1 臥式連續(xù)相絲燒結護

10、結構示意圖 l 冷卻水進口 ;2 一氫氣進口 ;3 冷卻水出口 ;4 鉑絲 ;5 爐 殼;6 一高溫測溫計 ;7 一熱電偶 ;粉末冶金燒結理論theory of powder metallurgical sinteringfenmo yejin shaojie gongyi粉末冶金燒結工藝 (powder metallurgieal sintering Procsintering) 有關燒結驅動力、 燒結過 程中物質遷移的方式和燒結致密化動力學的理論。 結可分為固相燒結和液相燒結兩類。在固相燒 結中，主要的燒結機理有粘性流動、蒸發(fā)凝 聚、表面擴 散、體積擴散、 晶界擴散等幾種。 (1) 粘性流

11、動。 燒結 早期粉末顆粒間的粘結 可 視為在表面張力的作 /尸 用下，顆粒發(fā)生類似粘 l、 性液體的流動。燒結的、 。劇 l 兩球 模型如圖所示，其、試 l/ 燒結頸半徑 x和燒結時廠 一、 間 t 滿足關系式 :擴 OCt。l 卜 刊、 (2) 蒸發(fā)一凝聚。粉末穎、 ， 粒球表面處的蒸氣壓高 / 于燒結頸凹面的蒸氣 壓， 蒸氣 可在球表面產燒結的兩球幾何模型 生，重新在燒結頸上凝 聚，使燒結頸長大。 此機構的特 征方程為 :擴 cct 。此 機構對某些蒸氣壓在燒結溫度下較高的物質有一定作用。 (3) 體積擴散。燒結頸處空位濃度高于顆粒的其他 部位，空位將通過顆粒內部向球表面擴散，原子向 燒結

12、 頸方向擴散，使燒結頸長大。此機理的特征方程為 : 擴 o=t 。(4) 表面擴散 : 。物質通過 表面擴散向燒結頸遷移， 特征方程為 :了cct 。(5) 晶界擴散。原子能通過晶界 向燒結頸擴 散。晶界擴散系數較體積擴散系數大得多， 因此晶界對燒結有重要意義。此機構的特征方 程為 : x6cct 。 實際的燒結過程非常復雜，往往同時包括上述多 個機理。在較低溫度時， 表面擴散有較大作用 ; 在較高 溫度時，特別是燒結后期，即形成閉孔后，體積擴散和 晶界 擴散對致密化起主要作用。表面擴散和蒸發(fā)一凝 聚過程只使閉孔球化。根據這些情況，已 有學者提出了 多種燒結機理綜合作用的燒結理論。 在液相燒至

13、靛丈程中， 燒結機理有以下 3 種。 (1) 顆 粒重排。液相的毛細管吸力使顆粒重新排列，以盡可能 密堆，密度迅速增加。 此機理發(fā)生在液相大量產生的燒 結初期。 (2) 溶解一析出機理。固體順粒中曲率大的部 位 在液相中的溶解度大，溶質通過液相向低濃度部位， 即曲率小的部位遷移，并析出。 (3) 骨架形成， 固相燒 結機構。當固體顆粒彼此接觸后，燒結主要以固態(tài)擴散 的方式進行。 前 兩種機理的特征方程分別為 :(1) V/ V 。3天 r 一 It +之;(2) v/V 。 =sK， r 一tl/3 。 式中 V/V。 為體積收縮率 ;r 為原始顆粒半徑 ;t 為燒結時間。 BuB粉末冶金燒結

14、工藝 powder metallurgical sintering processess) 將粉末或粉末壓坯經過加熱 而得到強化和致密化制品的方法和技術。 燒結是粉末 冶金 過程中最重要的工序。在燒結過程中，由于溫度的 變化粉末坯塊順粒之間發(fā)生粘結等物理 化學變化， 從 而增加了燒結制品的電阻率、強度、 硬度和密度，減小 了孔隙度并使晶粒結 構致密化。 根據致密化機理或燒結工藝條件的不同，燒結可 分為液相燒結、 固相燒結、 活 化燒結、反應燒結、瞬時 液相燒結、超固相燒結、松裝燒結、電阻燒結、電火花 燒結、微 波燒結和熔浸等。 為了控制周圍環(huán)境對燒結制品的影響并調整燒結 制品成分， 在燒結中使

15、 用以下幾類不同功能的燒結氣 氛 :(1) 氧化性氣氛， 包括純氧、 空氣、水蒸氣等，用 于貴金 屬的燒結，氧化物彌散強化材料和某些含氧化 物質點電接觸材料的內氧化燒結以及預氧化 活化燒 結 ;(2) 還原性氣氛，包括氫、分解氨、煤氣、轉換天 然氣等，用于燒結時還原被氧 化的金屬及保護金屬不 被氧化， 廣泛用于銅、 鐵、鎢、鑰等合金制品的燒結中 ; (3) 惰性或 中性氣氛，包括氮、氫、氦及真空等 ;(4) 滲碳氣氛，即 CO，CH;及其他碳氫化合物的氣體， 對 于鐵及低碳鋼具有滲碳作用 ;(5) 滲氮氣氛， 即 NH3 以及對于某些合金系而言的 NZ。對于 不同合金，上述 分類可以有變化。在

16、燒結過程中，在不同階段可能采用 不同的氣氛。 燒 結制度包括升溫、高溫燒結、冷卻等幾個部分。 在燒結時，根據需要，可以采用快速升溫， 也可以采用 慢速升溫 ; 可以直接升溫到最高燒結溫度，也可以分階 段逐步升溫，如在需預 燒或脫除成形劑和潤滑劑時的 情況， 燒結溫度和保溫時間由金屬特性和制品尺寸決定。冷卻也有慢冷、快冷和淬火等幾種情況。 在燒結過程中，粉末體發(fā)生以下一系列變化: 表面吸附的水分或氣體揮發(fā)或分解 ; 應力松弛 ; 發(fā)生回復和 再結晶 ; 原子在顆粒表面、 晶界或晶內 擴散，使顆粒間 的結合由機械結合逐步轉變?yōu)橐苯鸾Y合，化學組分均勻化 ;在有液相存在時，發(fā)生顆粒重排， 固相物質的溶

17、 解和析出， 液相網絡提供一物質輸運的快速通道。在這 些過程的綜合作用下， 能獲得滿足一定物理、 化學和幾 何特性要求的材料或零件。 燒結過 程受許多因素影響，它們可分為 3 類。第 1 類與材料的溫度特性有關，包括自由表面能、 界面能和 體積自由能，以及點陣、晶界、表面擴散系數等。第 2 類為粉體特性，包括有效 接觸面積、表面活性、體積活 性、接觸面取向等。第 3 類為外部因素，包括燒結氣氮、 燒結溫度、 燒結保溫時間、升溫及降溫速度、 顆粒表面 層附層狀態(tài)等。 常用的燒結設備有 箱式爐、管式爐、馬弗爐、碳管 爐、感應爐、推舟爐、帶式爐、輥式爐、反射爐等，分間斷式、半連續(xù)、連續(xù)式等幾類。采用

18、的加熱方式有包阻加熱，以鎳鉻合金、鐵鉻鋁合金、鎢、鉑、碳化硅、 硅化鉑等作為發(fā)熱元件。還可以用碳管來通電發(fā)熱，有 時也利用坯塊本 身的電阻。感應加熱的應用也很普遍。 除電能外，天然氣、燃油、煤亦可作為加熱能源。 根居 對溫度、升降溫速度、氣氛、生產的連續(xù)與否等要求， 選禪燒結爐及加執(zhí) * 少 BuB粉末冶金燒結 powder metallurgy sintering燒結是使壓坯或松裝粉末體進一步結合起來，以提高強度及其他性能的一種高溫處理工藝。 它是粉末冶金的重要工序之一。 在燒結過程中粉末顆粒要發(fā)生相互流動、擴散、熔解、 再結 晶等物理化學過程，使粉末體進一步致密，消除其中的部分或全部孔隙。

19、燒結方法 通常有以下幾類：固相燒結 燒結溫度在粉末體中各組元的熔點以下，一般是(為絕對熔點，以 K 計)。液相燒結 粉末壓坯中如果有兩種以上的組元，燒結有可能在某種組元的熔點以上進行，因 而燒結時粉末壓坯中出現少量的液相。加壓燒結 在燒結時， 對粉末體施加壓力， 以促進其致密化過程。 加壓燒結有時與熱壓 (hot pressing) 為同義詞，熱壓是把粉末的成形和燒結結合起來，直接得到制品的工藝過程。活化燒結 在燒結過程中采用某些物理的或化學的措施，使燒結溫度大大降低，燒結時間顯 著縮短，而燒結體的性能卻得到改善和提高。電火花燒結 粉末體在成形壓制時通入直流電和脈沖電， 使粉末顆粒間產生電弧而

20、進行燒結； 在燒結時逐漸地對工件施加壓力，把成形和燒結兩個工序合并在一起。熔滲 又稱浸透。為了提高多孔毛坯的強度等性能，在高溫下把多孔毛坯與能潤濕它的固態(tài) 表面的液體金屬或合金相接觸， 由于毛細管作用力， 液態(tài)金屬會充填毛坯中的孔隙。 這種工 藝適合于制造鎢銀、鎢銅、鐵銅等合金材料或制品。燒結機理 在燒結過程中粉末體要經歷一系列的物理化學變化，如水分或有機物的蒸發(fā)或揮 發(fā)，吸附氣體的排除，應力的消除，粉末顆粒表面氧化物的還原，顆粒間的物質遷移、再結 晶、晶粒長大等， 因而使顆粒間的晶體接觸面增加 , 孔隙收縮甚至消失。 出現液相時 , 還會發(fā)而是互相重疊，互相影響。再加上生固相的溶解與析出。這

21、些過程彼此間并無明顯的界限，其他燒結工藝條件，使整個燒結過程的反應復雜化。 1942 年德國許蒂希利用物理化學的研 究手段測定了燒結溫度對燒結體的電動勢、溶解度、密度、顯微組織、力學性能等的影響， 發(fā)現燒結是一個十分復雜的過程。 1949 年美國庫琴斯基 研究了金屬球與金屬板的燒結，認 為燒結時的物質遷移主要是以擴散方式進行的 （見金屬中的擴散） 。他們的工作把燒結理論 的研究推向新的階段。后來的許多研究工作都是圍繞著燒結過程中的物質遷移機理進行的。 燒結過程中物質遷移 一般認為有下列五種機理：粘性或塑性流動, 蒸發(fā)和凝聚，體積擴散，晶界擴散 , 表面擴散。兩個相互接觸的球形顆粒（圖 1 兩個

22、相互接觸的球形顆粒的變化）燒 結時，接觸頸部半徑 的增長與燒結時間可能有下列關系： 粘性或塑性流動 蒸發(fā)和凝聚 體積擴散 晶界擴散 表面擴散 燒結過程中組織和性能的變化 燒結過程中，燒結體的組織結構會發(fā)生復雜的變化。首先粉 末顆粒間的接觸點和接觸面隨時間的延長逐漸擴大， 同時孔隙要發(fā)生收縮， 漸呈球形。 有些 孔隙與外界連通成為開口孔， 有些孔隙則成為孤立的閉口孔。 粉末顆粒由于在壓制過程中發(fā) 生了變形， 因此在燒結時要發(fā)生再結晶和晶粒長大。 西澤龍和拉孔布報道過羰基鐵粉的試驗 情況，在 890氫氣中燒結時 , 隨著燒結時間的延長，可以看到晶粒的長大，而孔隙則從微 細分散的孔隙變成較粗大集中的

23、孔隙， 而數量越來越少， 最后趨向消失。 多組元的壓坯在燒 結時還要發(fā)生擴散均勻化，形成固溶體或化合物。 粉末顆粒的大小、形貌和成形、 燒結工藝 等對壓坯的再結晶、 晶粒大小、 均勻化等均有影響。 在燒結過程中粉末體的性能隨組織結構 的變化而發(fā)生變化（圖 2 燒結溫度對粉末體性能的影響）。 不同燒結溫度和燒結時間對繞結體強度的影響見圖 3 不同燒結溫度和燒結時間對燒結體強 度的影響。在較高的溫度或條件下燒結時 , 開始燒結體的強度隨時間的延長而增 加，而后下降。這是由于燒結的后期發(fā)生了晶粒長大。燒結體的硬度與致密程度有關， 大體上與燒結體的密度成比例增加。 測量硬度時如壓痕包含 一些孔隙則硬度

24、值偏低， 如用顯微硬度計測定， 可避開孔隙， 因而得到金屬材料本身的固有 硬度,不受密度的影響（圖 4 鐵粉壓坯燒結后的洛氏硬度）。燒結工藝 燒結必須在有保護氣氛的燒結爐內進行，以避免燒結體氧化，或發(fā)生不利的化學 反應。燒結爐的種類很多，可用天然氣、煤氣、油、電等作熱源。電加熱爐經濟方便，易于 調節(jié)控制。常用的保護氣氛有真空，氬、氦、氮、二氧化碳等惰性氣體和氫、分解氨、一氧 化碳、轉化天然氣等還原性氣體。為了進一步提高燒結制品的使用性能以及尺寸和形狀精度，往往要進行整形、精整、復壓、 浸油、機械加工、熱處理等后續(xù)工序。參考書目培云主編 , 粉末冶金原理，冶金工業(yè)出版社 , 北京， 1982。不

25、銹鋼燒結成型添加劑摩擦磨損是材料三種主要失效形式之一， 是材料使用過程中普遍存在的現象， 是造成巨大經 濟損失的主要來源。 眾所周知， 潤滑是減少摩擦降低磨損最有效的措施。 粉末冶金減摩材料 是以金屬及其合金為基體， 添加具有減摩作用的潤滑組元， 用粉末冶金技術制成的復合材料。 研發(fā)粉末冶金不銹鋼基減摩材料， 首先要解決的問題之一， 是盡可能提高粉末不銹鋼基體的 燒結密度； 316L 不銹鋼材質較軟，與金屬對偶件摩擦時及易發(fā)生嚴重的粘著。因此尋找適 合 316L 不銹鋼的減摩潤滑組元是發(fā)展粉末冶金不銹鋼基減摩材料要解決的第二個問題。 本 文研究添加不同體積份數青銅粉末對粉末 316L 燒結不銹

26、鋼材料的密度、硬度和微觀組織的 影響。結果表明：添加青銅粉末提高了 316L 不銹鋼的生坯密度。燒結樣品的密度和硬度均 隨著青銅粉體積份數的增大而提高。 燒結溫度的提高也有利于燒結密度和硬度的提高， 最佳 燒結溫度為 1200 左右。當青銅粉的體積份數為 30，燒結溫度為 1200 時，材料的最大 相對密度和硬度分別為和 83HRB。添加青銅粉后液相燒結使得不銹鋼顆粒球形化趨勢明 顯，顆粒表面平直化。本文還研究了添加體積份數分別為15、20、 25、 30的青銅粉末對材料摩擦磨損性能的影響。添加 15時摩擦系數最小，在左右，而添加20青銅粉316L的材料磨損量最小。 研究了添加不同份數銅錫鉛、

27、鉛粉、氮化硼、二硫化鉬對粉末 不銹鋼的燒結性、摩擦磨損性能的影響。 結果表明：隨著銅錫鉛份數的增加，材料生坯密度 增加，其中添加青銅 30vol 、鉛 3wt生坯相對密度達到。但燒結密度卻隨著添加份數 的增加而降低， 其中添加青銅 15vol 、鉛 3wt 相對密度為，添加青銅 25vol 、鉛 3wt 密度降低出現分層，添加青銅 30vol 、鉛 3wt 甚至出現開裂現象。磨損量與摩擦系數 都隨著添加份數的增加而降低；鉛粉份數對 316L 不銹鋼粉末的壓制性能影響不大，材料燒 結后相對密度比較低，最高僅為 80，添加 5wt 的材料磨損量最少，摩擦系數穩(wěn)定在左 右，主要表現為粘著磨損；添加氮

28、化硼可以改善壓制性能，但是它對于 316L 不銹鋼的潤濕 性不好，當添加 3wt氮化硼后，材料燒結后膨脹分散；二硫化鉬添加份數的增加明顯提高 了材料的壓制性能， 燒結后也更致密， 其中加入 8wt MoS2燒結后相對密度達到， 而添加 4wtMoS2后的材料減摩性能最優(yōu)。研究了分別添加 20（質量分數）銅粉、錫粉，鋁粉對粉末冶金3161，不銹鋼性能的影響。在燒結溫度為 1100、燒結氣氛為分解氨的條件下，對燒結材料的硬度、密度和顯微組織 進行了檢測和分析。結果表明：添加20鋁粉可顯著提高不銹鋼粉末的壓制性，但鋁粉會與不銹鋼基體發(fā)生強烈的化學反應， 生成 Fe2Al ，惡化材料的性能； 添加 2

29、0錫粉可顯著提 高材料的硬度；添加 20銅粉對材料的硬度影響不大。添加大量低熔點金屬粉末的液相燒 結不能顯著提高材料的密度。第 11卷第 6 期.粉末冶金材料科學與工程 2006 年 12 月.2006 添加金屬粉末對粉末冶金 316 不銹鋼性能的影響孟飛 ,果世駒 ,張恒 ,楊霞 ,郭林（北京科技大學粉末冶金研究所 .北京 1000 83）摘要: 研究了分別添加 20（質量分數 ）銅粉, 錫粉, 鋁粉對粉末冶金 316不銹鋼性能的影響 . 在燒結溫度為 1100,燒結氣氛為分解氨的條件下 , 對燒結材料的硬度 , 密度和顯微組織進 行了檢測和分析 . 結果表明 :添加 2 鋁粉可顯著提高不銹

30、鋼粉末的壓制性 ,但鋁粉會與不銹鋼 基體發(fā)生強烈的化學反應 , 生成,惡化材料的性能 ; 添加 20錫粉可顯著提高材料的硬度 ;添加 2 銅粉對材料的硬度影響不大 . 添加大量低熔點金屬粉末的液相燒結不能顯著提高材料的密 度 關鍵詞 : 粉末冶金 ;316 不銹鋼 ;液相燒結 ; 顯微組織中圖分類號 :124 文獻標識碼 :文章編號 :1673 0224(2006)6 341一 4316,-,(,100083):(),1100 .,. :1) 2);3).20.;316 粉末冶金奧氏體不銹鋼的生產比較經濟 , 耐腐蝕性能好 , 因此發(fā)展較快 . 為了提高粉末冶 金奧氏體不銹鋼的燒結密度 , 從

31、而進一步提高其力學性能和耐腐蝕性能 , 很多學者在添加劑 方面做了大量的研究 .使用過的添加劑有銅 ,硅,錫,硼,鋁,碳,鎳,. 和等口 . 有報導說添加銅 粉可提高不銹鋼力學性能 2, 但也有結果相反的報導 3. 添加大量錫粉對不銹鋼力學性能 影響的報導很少 , 主要是研究添加 5 左右錫粉對不銹鋼耐腐蝕性能影響的研究 . 關于添加鋁 對不銹鋼性能的影響 , 國內外的一些結論是調整好燒結溫度可以改善鋁與不銹鋼的潤濕性-.本文作者研究了分別添加 2%(質量分數 )銅粉,鋁粉,錫粉對 316 奧氏體不銹鋼力學性能的影 響.1 實驗原料及試樣制備原料粉末采用石家莊京元粉末材料公司生產的一74 水霧

32、化 316 不銹鋼粉 ,北京恒源粉末廠生產的一 74電解銅粉 ,一 74#水霧化鋁粉和一 74 水霧化錫粉 .潤滑 劑為美國公司生產的潤滑劑 . 將 316 不銹鋼粉和金屬粉末按 4;1 的質量比配制成混合粉末 , 添加成形劑后用球磨機混料 1,球料質量比為 4:1, 混料桶轉速 60/. 基金項目 :國家 863 計劃 資助項目 (10) 收稿日期 :2006 0515修訂日期 :2006 0623 通訊作者 :孟飛,電話:010 ,;126. 粉末冶金材料科學與工程在 32-630 四柱液壓機上分別在 509,636 和 764 的壓力下 , 將混合粉末鋼模單向壓制成形 , 壓坯尺寸為 1

33、1 3.再將壓坯在分解氨氣氛中進行燒結 , 燒 結工藝為 :以 6 /升溫到 500保溫 ,再以 6/升溫至 1100,保溫 1,之后隨爐冷卻至室溫 .性 能測試用阿基米德排水法測量壓坯及燒結試樣的密度.用 150型洛氏硬度計測量材料硬度 ,載荷為 980.將燒結試樣用 1.一 1溶液侵蝕后 ,用一 2503掃描電子顯微鏡觀察其顯微組織 , 并用分析微區(qū)成分 . 采用公司生產的射線衍射儀分析燒結試樣的物相組成.2 結果與分析添加 20%鋁粉圖 1 所示為在不同壓制壓力下添加粉對316 不銹鋼粉末壓坯相對密度的影響 . 從圖可以看出 , 添加粉提高了不銹鋼壓坯的相對密度 . 在壓制壓力為 636 時,29/61/316 不銹鋼 壓坯相對密度為 , 純 316不銹鋼壓坯相對密度僅為 6. 說明添加鋁粉顯著地改善了 316不銹鋼 粉末的壓制性 ./ 圖 1 添加鋁對 3161 不銹鋼壓坯相對密度的影響 .121/316 不銹鋼壓坯燒結后 , 尺寸膨脹 ,表面粗糙 ,其譜