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总结粉末冶金技术的作用及对热处理的影响

2021-09-26 14:28:03

粉末冶金技术较为优越,在新材料开发中起着至为关键的作用。粉末冶金具有传统熔炼和铸造方法无法获得的特别化学成分和机械物理性能。利用粉末冶金技术可以直接制造多孔、半致密或全致密的材料和产品,如轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等。

(1) 粉末冶金技术可以更大限度地减少合金成分偏析,消除铸件组织粗糙和不均匀。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料等方面发挥着重要作用(如铝锂合金、耐热铝合金、高温合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等)。

(2) 可以制备一系列高性能的非平衡材料,如非晶、微晶、准晶、纳米晶和过饱和固溶体等,这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。

(3) 它可以很容易地实现各种类型的复合材料,并充分发挥各组成材料各自的特性,是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。

(4) 可生产具有普通冶炼方法无法生产的特殊结构和性能的材料和产品,如新型多孔生物材料、多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷磨料、功能陶瓷材料等。

(5) 可实现近净成型和自动化批量生产,有效降低生产的资源和能源消耗。

(6) 它可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢鳞片和回收的废金属为原料,是一种有效Z生和综合利用材料的新技术。

我们的许多常用加工工具和五金磨料均采用粉末冶金技术制造。

粉末冶金

粉末冶金材料在烧结过程中产生的气孔是其固有的特性,对热处理尤其是气孔率变化与热处理的关系也有很大的影响。为了提高致密度和晶粒度,添加的合金元素对热处理也有一定的影响:

1.孔隙率对热处理过程的影响

粉末冶金材料在热处理过程中,快速冷却抑制了奥氏体向其它组织的扩散和转变,从而获得马氏体,气孔的存在对材料的散热有很大影响。通过导热系数公式:

导热系数=金属的理论导热系数×(1-2×孔隙率)/100

可以看出,淬透性随孔隙率的增加而降低。另一方面,孔隙率也会影响材料的密度,这与热处理后的表面硬度和硬化深度有关,从而降低了材料的表面硬度。此外,由于孔隙的存在,在淬火过程中不能使用盐水作为介质,以避免因盐残留而造成腐蚀。因此,一般热处理在真空或气体介质中进行。

2.热处理过程中孔隙率对表面硬化深度的影响

粉末冶金制品材料的热处理效果与材料的密度、渗透性(淬透性)、导热性和电阻有关。孔隙度是产生这些因素的更大原因。当孔隙率超过8%时,气体将快速穿透间隙。渗碳硬化时,增加渗碳深度会降低表面硬化的效果。此外,如果渗碳气体的渗透速度过快,淬火时会产生软点,从而降低表面硬度,使材料脆性和变形。

3.合金含量和类型对粉末冶金热处理的影响

铜和镍是常见的合金元素。其含量和类型会影响热处理效果。热处理硬化深度随铜含量和碳含量的增加而增加,达到一定含量后降低;镍合金的硬度大于铜合金,但镍含量的不均匀性会导致奥氏体组织的不均匀性。

4.高温烧结效应

虽然高温烧结可以获得Z佳的合金化效果并促进致密化,但烧结温度的差异,特别是在温度较低时,会导致热处理敏感性(固溶体中合金含量的降低)和力学性能的降低。因此,通过高温烧结和足够的还原气氛可以获得良好的热处理效果。


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