粉末冶金材料试题和答案

粉末冶金材料试题和答案
粉末冶金材料试题和答案

粉末冶金材料工程硕士考试题

一、简述提高粉末冶金结构材料密度的可能途径及其特点。

答:1、在粉末中加入适量成形剂和润滑剂。原料粉末中的成形剂和润滑剂能有效减少压制过程中粉末之间的摩擦力,从而降低压力损失,

2、润滑模壁、芯杆。对模壁和芯杆进行润滑可以有效降低模具与粉末之间的摩擦力,降低压力损失,从而提高压坯密度和最终产品的密度。

3、提高压制压力。在一定的范围内,压坯的密度随压制压力的提高而提高,因此提高压制压力能提高压坯密度。但是压制压力过高会使模具损害加剧,降低模具的使用寿命,并对压机有一定的损害。

4、采用多向压制、流动温压、高温温压、热冷等静压、高速压制等成形方式,可以在一定程度内提高产品的密度,并且可以提高产品密度分布的均匀性。

5、提高烧结温度。在一定范围内提高烧结温度可以提高烧结产品的密度,但过高的烧结温度会使烧结炉寿命减少,并且还有可能造成产品的过烧和/或晶粒粗大,从而使产品性能降低或报废。

6、采用压力烧结,在烧结过程中提高气氛压力,可提高产品密度。

7、采用强化活化烧结,增加烧结液相,减少产品孔隙度,提高产品密度。

8、采用熔渗、复压复烧等方式。熔渗和复压复烧等方式也能在一定程度范围内提高烧结产品的密度,但熔渗产品的尺寸精度不易控制,复压复烧工序较多,增加了成本。

二、试分析常规液相烧结与超固相线液相烧结的异同。

答:粉末液相烧结具有两种或多种组分的金属粉末或粉末压坯在液相和固相同时存在状态下进行的粉末烧结。此时烧结温度高于烧结体中低熔成分或低熔共晶的熔点。由于物质通过液相迁移比固相扩散要快得多,烧结体的致密化速度和最终密度均大大提高。液相烧结工艺已广泛用来制造各种烧结合金零件、电接触材料、硬质合金和金属陶瓷等。根据烧结过程中固相在液相中的溶解度不同,常规液相烧结可分为3种类型。(l)固相不溶于液相或溶解度很小,称为互不溶系液相烧结。如W一Cu、W一Ag 等假合金以及A12O3一Cr、A12O3一Cr一Co一Ni、

A12O3一Cr- W、BeO一Ni等氧化物一金属陶瓷材料的烧结。(2)固相在液相中有一定的溶解度,在烧结保温期间,液相始终存在,称为稳定液相烧结。如Cu 一Pb、w一eu一Nl、we- C。、TIN一Ni等材料的烧结。(3)因液相量有限,又因固相大量溶入而形成固溶体或化合物,使得在烧结保温后期液相消失,这类液相烧结称为瞬时液相烧结。

超固相线液相烧结也属于液相烧结的范畴(简称SLPS),但它又不同于传统混合粉的液相烧结。SLPS是将完全预合金化的粉末加热到合金相图的固相线与液相线之间的某一温度,使每个预合金粉末的晶粒内、晶界处及颗粒表明形成液相,从而使烧结体迅速达到致密化。SLPS的特点可概括为:

(1)在烧结过程中,固相和液相的体积分数及成分是基本恒定的;

(2)由于粉末颗粒本身是液相源,所以液相对固相的润湿是迅速、均匀和完整的;

(3)颗粒之间及晶界处的液相膜对致密化起决定作用,二晶粒内部呈点分布的液滴对致密化无明显影响,液相膜是物质扩散的媒体;

(4)可灵活调整烧结温度和合金成分来控制液相的体积分数,以便获得最好的显微组织和力学性能。

SLPS最为突出的应用是在粉末注射成形方面,注射成形最大的缺点是要求粉末超细,以便促进烧结致密化更充分,而SLPS工艺使预合金粉末的晶界上出现液相,这样较粗的预合金粉末可以同样获得较高的致密化,所以将SLPS工艺与注射成形结合起来,可大大降低制造超细粉末的难度和成本。

三、Cu基粉末冶金零件实际生产过程中发现:在含少量水蒸汽的氢气氛中烧结可以得到较高密度的产品,请分析其中的原因。(15分)

答:氢气气氛中含有少量水蒸汽能使Cu基粉末冶金零件表面预氧化,使Cu粉颗粒产生较多晶体缺陷或不稳定结构,提高Cu粉活性,使烧结过程活化,从而得到较高密度的产品。

四、相变韧化和弥散韧化的机理分别是什么?试分别举例说明其应用。

答:(1)相变韧化机理,应力诱导相变韧化提高复合陶瓷断裂韧性。例如氧化锆增韧陶瓷(t-ZrO2 与Al2O3)的制得是利用陶瓷机体内的弥散的亚稳四方氧化锆粒子在收到外力作用时转变为单斜氧化锆,吸收了能量从而提高了陶瓷的韧性。

(2)弥散强化原理,硬质点提高基体强度的同时会降低韧性,如果基体本身是脆性材料,塑性区很小,那么粒子可能提高其韧性,这就是弥散韧化的出发点。例如,c-ZrO2 与Al2O3的韧化机理就是弥撒韧化,在复合陶瓷中,当裂纹遇到第二相粒子时会避开粒子而偏转,在弥散粒子之间走“之”字,裂纹形状和长度的改变,新的断裂表面都会吸收能量,从而提高材料的韧性。

五、试分析为什么粉末冶金材料一般具有细晶特征。

答:粉末冶金材料一般具有细晶特征是由粉末冶金材料生产工艺和粉末冶金材料用途决定的。粉末冶金材料在烧结后期才会发生可观察到的晶粒长大现象但与普通致密材料相比较,烧结材料的这种晶粒长大现象几乎可以忽略,主要原因:(1)孔隙、夹杂物对晶界迁移的阻碍,烧结坯中孔隙对晶界迁移施加了阻碍作用,即孔隙的存在阻止晶界的迁移,粉末颗粒的原始边界随着烧结过程的进行一般发展成晶界;当孔隙度固定时,孔隙数量愈大,这种阻碍作用也愈强,相应地,晶粒长大趋势亦小;

(2)烧结温度低于铸造温度;

因此采用粉末冶金工艺制备的材料一般具有细晶特征。

六、Fe-Cr-Al丝是常用的电热材料,其最高工作温度可达1300°C,但在使用过程中发现采用熔炼—压力加工工艺生产的Fe-Cr-Al丝易发生破断,试分析其中的原因,并设计一完整的工艺以解决该问题。(20分)

答:Fe-Cr-Al型电热合金这类合金以铁为基体,含Cr12~30%,Al4~8%,Cr与Al的适当配比以及添加微量的 La、Ce、Y等元素,可获得高性能的电热合金。例如Cr17Al5、Cr25Al5、Cr28Al8Ti等,最高使用温度依次可达1050、1200、1300℃。这类合金为铁素体组织,在450℃和700℃左右分别有脆化区,在高温下长期使用,晶粒容易粗化,因而易发生破断。

电热合金的冶炼应根据合金的化学成分,特别是碳、磷、硫以及为提高合金性能加入的微量元素和对合金纯度的要求,分别采用电弧炉、真空感应炉以及电渣重熔等方法冶炼。为改善合金的加工性能,在冶炼过程中应加强脱氧,防止铸锭时二次氧化,减少偏析和粗大的柱状结晶组织。 Fe-Cr-Al型合金在热加工过程中应防止加热温度过高和加热时间过长,以避免晶粒粗化。热加工终止温度一般不高于850℃。这类合金的冷加工性能较差,因此在冷加工过程中应及时进行再结晶退火处理,采用均匀变形的工艺方法并加强润滑。

粉末冶金摩擦材料-培训教材

粉末冶金摩擦材料 (培训教材) 中国粉末冶金实验基地

目录 1.概述 2.粉末冶金摩擦材料的特点 3.我国生产的粉末冶金摩擦材料4.粉末冶金摩擦材料的装配 5.粉末冶金摩擦材料的组成 6.粉末冶金摩擦材料的生产 7.对摩材料

1.概述 摩擦材料是制动器(刹车制动)、离合器(传递扭矩)使用的一种功能性材料,它对制动器、离合器的工作起着重要的作用。例如,飞机的刹车片、汽车的刹车带、火车的制动闸瓦(闸片)等,是用做制动器中的摩擦材料。离合器片则是用在离合器中的摩擦材料。与摩擦材料一起摩擦进行工作的材料在飞机上称为对偶,或者叫作对摩材料;而在火车和汽车上则称为制动盘材料。摩擦材料和对摩材料构成一组摩擦副。尽管摩擦副的工作是由摩擦材料和对摩材料的共同性质所决定的,但是在其中起主要作用的、决定性作用的仍然是摩擦材料。 制动就是强制运转的机器或机械减速和停止的过程。在制动器中,摩擦副吸收机器或机械的动能,并把它转化为热能。一部分热量发散到周围的环境中去,而另一部分为摩擦副所吸收,使摩擦副本身的温度升高。传递扭矩摩擦副的工作和制动摩擦副的工作没有什么本质的区别,同样都是摩擦副中摩擦材料和对摩材料的相对速度发生变化。工作开始时相对速度最大,而后逐渐减小到零的过程。区别是工作时间的长短(制动时间一般是从几秒到十几秒,传递扭矩的时间一般是十分之几秒到几秒)不同,吸收能量的大小不同,摩擦因数不同,因而摩擦副的工作温度也不同。 摩擦副在工作过程中总是要吸收能量,使本身的温度升高。因此,摩擦材料不是在室温,而是在较高的温度下工作的。 摩擦材料工作时的温度和升温速度,在结构一定的情况下,主要和摩擦副工作时必须吸收的能量大小、吸收这些能量的时间间隔有关。吸收的能量越大、时间间隔越短,那么摩擦材料的温度越高,升温速度也越大。在某些情况下,发生热冲击,也就是在很短的时间间隔之内,摩擦表面产生极高的温度。例如,飞机在着陆制动时,在3~5秒种之内,摩擦材料工作表面温度可达到1000℃以上,体积温度高达400℃~600℃。 在油中工作的离合器摩擦副(称为湿式工作条件下),尽管工作时吸收的能量也很大,但由于有油的存在,一般工作表面的温度和整个摩擦材料的体积温度不超过200℃。 摩擦材料是靠表面工作的。在工作中,摩擦材料的工作表面温度很快升高,而后靠传导作用,使整个摩擦材料的温度升高。因此,摩擦材料的工作表面温度和整

Fe在铜基粉末冶金摩擦材料中的作用

收稿日期:2006-02-20 基金项目:湖南省科技重大项目产业化研究资助(01-96-10)作者简介:陈 洁(1978-),女(汉),湖南长沙人,在读博士,主要从事复合材料的研究。 Fe 在铜基粉末冶金摩擦材料中的作用 陈 洁,熊 翔,姚萍屏,李世鹏 (中南大学粉末冶金研究院国家重点实验室,湖南 长沙 410083) 摘 要:研究了Fe 在铜基粉末冶金航空摩擦材料中的摩擦磨损作用及机理。研究表明:Fe 在 铜基摩擦材料中起到了摩擦组分的作用,对材料的机械性能和摩擦磨损性能起到了重要的作用。Fe 能提高铜基摩擦材料的强度、硬度;当Fe 含量超过4%后,随Fe 含量的增加,材料的摩擦系数及稳定性增加;高速摩擦条件下,Fe 能促进摩擦面氧化膜的形成,减小材料的摩擦系数和磨损量。 关键词:粉末冶金摩擦材料;摩擦磨损;摩擦组分;摩擦机理中图分类号:TF12512 文献标识码:A 文章编号:1006-6543(2006)04-0016-05 THE WOR KIN G OF Fe IN COPPER -BASED P/M FRICTION MA TERIAL CHEN Jie ,XIONG Xiang ,YAO Ping -ping ,L I Shi -peng (Stare K ey Laboratoty of Powder Metallurgy ,Central S outh University ,Changsha 410083,China ) Abstract :The working mechanism of Fe in a new type of copper -based P/M friction material was studied 1The results show that Fe works as frictional component in copper -based friction ma 2terials ,influening the mechanical and frictional property of materials 1Fe can increase the strength and hardness of friction material ;when Fe is more than 4%,with the increase of Fe ,the friction coefficient and stability of the material are enhanced 1At the same time ,at high speed friction ,Fe takes part in formation of oxide film on friction surface ,so the wear loss of friction material is de 2creased 1 K ey w ords :P/M friction material ;friction and wear ;friction component ;friction mechanism 铜基粉末冶金摩擦材料由于其良好的导热性、耐磨性而被广泛应用于各种离合器和刹车装置中[1]。粉末冶金摩擦材料是以金属及其合金为基体,添加硬质颗粒摩擦组元和固体润滑组元,用粉末冶金的方法制造而成的金属基颗粒复合材料[2]。因此,可以通过调节和控制复合材料中各组元的含量及存在形式来改善材料的物理机械性能,进而提高材料的摩擦磨损性能,最终得到综合性能优异的粉末冶金摩擦材料。 粉末冶金摩擦材料中大都加有Fe 作为摩擦组元,以提高材料的摩擦系数[3,4],其含量一般在5%~25%的范围内。有资料显示[5],Fe 含量在5%以下时,摩擦系数才有所提高,随后Fe 含量增加,材料的摩擦系数变化不大,且Fe 含量增加,材料磨损量增加,对偶磨损量则减少[6]。本文即针对Fe 在新型铜基粉末冶金摩擦材料中的作用机理进行了系统的分析,明确了Fe 对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响。 第16卷 第4期 2006年8月 粉末冶金工业POWDER METALL URG Y IN DUSTR Y Vol.16No.4Aug.2006

烧结气氛论文:烧结工艺对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

烧结气氛论文:烧结工艺对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响 【中文摘要】随着我国铁路运输业的飞速发展,列车运行速度一提再提,这就对制动摩擦材料提出了更为苛刻的要求。铜基粉末冶金摩擦材料因其具有高的机械强度、高导热性和优良的摩擦磨损性能而成为高速列车制动闸片的首选材料,如何通过制备工艺和原料体系的改进提高材料的耐温性能和摩擦稳定性一直是人们研究的重点。本文通过采用不同的烧结工艺制备了铜基粉末冶金摩擦材料,研究不同烧结温度和烧结气氛对材料显微组织、物理机械性能和摩擦磨损性能的影响,并探讨了材料在不同制动条件下的摩擦磨损行为及机理,结果 表明:(1)铜基粉末冶金摩擦材料中各组元分布均匀,组元间接触紧密,鳞片状石墨垂直于压制方向呈层状分布,SiO2以黑色大颗粒状镶嵌于铜基体内。随的烧结温度提高,材料中各组元间的孔隙减少,当达到一定程度后,孔隙不再减少;烧结气氛对材料的形貌无明显影响。(2) 烧结工艺对材料的物理-机械性能影响较大。随烧结温度的提高,采用N2和N2+H2混合气制备材料的密度先升后降,抗压强度较大,且随之呈上升趋势;H2气氛制备材料的密度呈下降趋势,抗压强度与其他两种气氛下制备的相比显著降低,且呈下降趋势。(3)相同制动压力下,材料的摩擦系数随的转速的提高先升高后降低,磨损量随着转速的提高逐渐增加;在较低转速时,磨损以粘着磨损为主,随着转速提高,磨损逐渐表现为氧化磨损和疲劳磨损。N2+H2混合气氛烧结材料在较低

转速下具有较好的摩擦性能,磨损量很低,且随烧结温度提高呈下降 趋势;N2气氛烧结材料在较高转速下摩擦性能较好,摩擦稳定性好,而且磨损量也较低。(4)在一定转速下,随着制动压力的提高,材料的摩擦系数呈下降趋势,摩擦稳定性系数先升高后下降,磨损量显著增加;较低压力时,磨损主要由粘着机理控制,较高压力时,磨损主要表现为疲劳磨损和剥层脱落。N2+H2混合气氛烧结材料在高制动压力下具有较好的摩擦性能,摩擦稳定性最高,磨损量最小,且随烧结温度升高先减少后增加,在1000℃时最低。 【英文摘要】With the development of train transport, the requirements are stiffer and stiffer in the properties of the braking materials by the speed improvement. Because of the high mechanical strength, high conductibility and excellent friction and wear properties, Cu-based P/M friction materials have been the leading material for friction brake of high-speed train.Cu-based P/M friction material has been made by different sintering process. The effect of sintering temperature and atmosphere on the micro-structure, physical and mechanical properties and friction and wear properties of material have been investigated, and the friction and wear behavior and mechanism in the different braking conditions have been discussed. The results show:(1) Scaly graphite and SiO2 are well-distributed in Cu-based P/M materials. With the

粉末冶金材料标准表

公司制造的铁基粉末冶金零件执行标准与成分性能<一> GB/T14667.1-93 <二> MPIF-35

烧结铁和烧结碳钢的化学成分(%). 材料牌号Fe C F-0000 97.7-100 0.0-0.3 F-0005 97.4-99.7 0.3-0.6 F-0008 97.1-99.4 0.6-0.9 注: 用差减法求出的其它元素(包括为了特殊目的而添加的其它元素)总量的最大值为2.0%。▲烧结铁-铜合金和烧结铜钢的化学成分(%). 材料牌号Fe Cu C FC-0200 83.8-98.5 1.5-3.9 0.0-0.3 FC-0205 93.5-98.2 1.5-3.9 0.3-0.6 FC-020893.2-97.9 1.5-3.9 0.6-0.9 FC-0505 91.4-95.7 4.0-6.0 0.3-0.6 FC-0508 91.1-95.4 4.0-6.0 0.6-0.9 FC-0808 88.1-92.4 7.0-9.0 0.6-0.9 FC-1000 87.2-90.5 9.5-10.5 0.0-0.3 烧结铁-镍合金和烧结镍钢的化学成分(%). 材料牌 号 Fe Ni Cu C FN-0200 92.2-99.0 1.0-3.0 0.0-2.5 0.0-0.3 FN-0205 91.9-98.7 1.0-3.0 0.0-2.5 0.3-0.6 FN-0208 91.6-98.4 1.0-3.0 0.0-2.5 0.6-0.9 FN-0405 89.9-96.7 3.0-5.5 0.2-2.0 0.3-0.6 FN-0408 89.6-96.4 3.0-5.5 0.0-2.0 0.6-0.9 注: 用差减法求出的其它元素(包括为了特殊

粉末冶金摩擦材料原料作用分析

高铁粉末冶金刹车片用原材料作用分析粉末冶金摩擦材料的问世距今已有近百年的历史,尤其在近几年发展尤为迅猛。粉末冶金工艺可以将金属和非金属组分的不同性能很好地配合于一种材料中,已有逐渐代替有机物粘结高分子材料的趋势。 粉末冶金摩擦材料一般由三部分组成:构成基体金属骨架的组元、润滑组元和摩擦组元。是一种含有金属和非金属多种组分的假合金。 1构成基体金属骨架的组元 简称基体组元。常用铜、铁、二硫化钼、镍、钛、铬、钼、钨、磷、锡、铝、锌等。 基体组元由基本组元和辅助组元两部分组成,基本组元在成分中占的比重最大。在铁基中,基本组元是铁。在铜基中,基本组元是铜。辅助组元与基本组元形成合金,从而改善基本组元的性能,或者是赋予基本组元以某种所需要的性能。辅助组元在铁基材料中有二硫化钼、镍、铬、钼、铜及磷等。在铜基中主要是锡、铝、锌及磷等。 粉末冶金摩擦材料的性能、工艺特点在很大程度上取决于基体组元的化学成分、结构和物理机械性能。基体组元保证了材料的承载能力、热稳定性、耐磨性,以及在高温工作时保持住摩擦剂和润滑剂颗粒的能力。一般在粉末冶金摩擦材料中,基体组元占铁基材料的50%~70%,占铜基材料的60%~90%。 1.1铁 近年来铁基粉末冶金摩擦材料的发展很快,主要是由于它节省有色金属,在高温高负荷下显示出更加优良的摩擦性能,机械强度高,能够承受比较大的压力,因而它应用在很多领域。但是,由于铁与对偶具有很强的亲和性,有利于粘结过程的发展,因此需加入大量的其他元素使铁合金化以降低铁的塑性,提高其强度、屈服极限和硬度,以克服次缺点,但同时也提高了成本和加工工艺复杂度。 铁基材料的基体组元中,加入镍、铬、钼,主要目的在于提高材料机械-物理性能和耐热耐腐性能。加入磷,能提高材料的强度,提高耐磨性。加入二硫

粉末冶金材料标准表完整版本

公司制造的铁基粉末冶金零件执行标准与成分性能 <一> GB/T14667.1-93 <二> MPIF-35 编辑版word

烧结铁和烧结碳钢的化学成分(%). 材料牌号Fe C F-0000 97.7-100 0.0-0.3 F-0005 97.4-99.7 0.3-0.6 F-0008 97.1-99.4 0.6-0.9 注: 用差减法求出的其它元素(包括为了特殊目的而添加的其它元素)总量的最大值为2.0%。▲烧结铁-铜合金和烧结铜钢的化学成分(%). 材料牌号Fe Cu C FC-0200 83.8-98.5 1.5-3.9 0.0-0.3 FC-0205 93.5-98.2 1.5-3.9 0.3-0.6 FC-020893.2-97.9 1.5-3.9 0.6-0.9 FC-0505 91.4-95.7 4.0-6.0 0.3-0.6 FC-0508 91.1-95.4 4.0-6.0 0.6-0.9 FC-0808 88.1-92.4 7.0-9.0 0.6-0.9 FC-1000 87.2-90.5 9.5-10.5 0.0-0.3 烧结铁-镍合金和烧结镍钢的化学成分(%). 材料牌 号 Fe Ni Cu C FN-0200 92.2-99.0 1.0-3.0 0.0-2.5 0.0-0.3 FN-0205 91.9-98.7 1.0-3.0 0.0-2.5 0.3-0.6 FN-0208 91.6-98.4 1.0-3.0 0.0-2.5 0.6-0.9 FN-0405 89.9-96.7 3.0-5.5 0.2-2.0 0.3-0.6 FN-0408 89.6-96.4 3.0-5.5 0.0-2.0 0.6-0.9 注: 用差减法求出的其它元素(包括为了特殊 编辑版word

粉末冶金摩擦材料原料作用分析

高铁粉末冶金刹车片用原材料作用分析 粉末冶金摩擦材料的问世距今已有近百年的历史,尤其在近几年发展尤为迅猛。粉末冶金工艺可以将金属和非金属组分的不同性能很好地配合于一种材料中,已有逐渐代替有机物粘结高分子材料的趋势。 粉末冶金摩擦材料一般由三部分组成:构成基体金属骨架的组元、润滑组元和摩擦组元。是一种含有金属和非金属多种组分的假合金。 1构成基体金属骨架的组元 简称基体组元。常用铜、铁、二硫化钼、镍、钛、铬、钼、钨、磷、锡、铝、锌等. 基体组元由基本组元和辅助组元两部分组成,基本组元在成分中占的比重最大。在铁基中,基本组元是铁。在铜基中,基本组元是铜。辅助组元与基本组元形成合金,从而改善基本组元的性能,或者是赋予基本组元以某种所需要的性能。辅助组元在铁基材料中有二硫化钼、镍、铬、钼、铜及磷等。在铜基中主要是锡、铝、锌及磷等。 粉末冶金摩擦材料的性能、工艺特点在很大程度上取决于基体组元的化学成分、结构和物理机械性能。基体组元保证了材料的承载能力、热稳定性、耐磨性,以及在高温工作时保持住摩擦剂和润滑剂颗粒的能力。一般在粉末冶金摩擦材料中,基体组元占铁基材料的50%~70%,占铜基材料的60%~90%。 1.1铁 近年来铁基粉末冶金摩擦材料的发展很快,主要是由于它节省有色金属,在高温高负荷下显示出更加优良的摩擦性能,机械强度高,能够承受比较大的压力,因而它应用在很多领域。但是,由于铁与对偶具有很强的亲和性,有利于粘结过程的发展,因此需加入大量的其他元素使铁合金化以降低铁的塑性,提高其强度、屈服极限和硬度,以克服次缺点,但同时也提高了成本和加工工艺复杂度。 铁基材料的基体组元中,加入镍、铬、钼,主要目的在于提高材料机械-物理性能和耐热耐腐性能。加入磷,能提高材料的强度,提高耐磨性.加入二硫化钼,

粉末冶金材料学

1.粉末冶金技术的特点(优越性) 能制造熔铸法无法获得的材料和制品 1、难熔金属及其碳化物、硼化物和硅化物; 2、孔隙可控的多孔材料 3、假合金 4、复合材料;5 微、细晶(准晶)和过饱和固溶的块体金属和制品; 能制造性能优于同成分熔铸金属的粉末冶金材料 1、制造细晶粒、均匀组织和加工性能好的稀有金属坯锭; 2、制造成分偏析小、细晶、过饱和固熔的高性能合金; 具有高的经济效益 1、少无切削; 2、工序短,效率高; 3、设备通用性好,适合于大批量生产; 2.粉末冶金材料的分类 1、机械材料和零件; 2、多孔材料及制品; 3、硬质工具材料 4、电接触材料; 5、粉末磁性材料; 6、耐热材料; 7、原子能工程材料; 3.粉末冶金材料的孔隙产生过程及其存在形态 产生过程:颗粒间隙(松装粉末聚集体或粉末成形素坯)烧结形成孔隙。存在形态:开孔:与外表面连通的孔隙,半开孔:孔隙只有一端与外表面连通的孔隙,闭孔:与外表面不连通的孔隙,连通孔:互相连通的孔隙 4. 孔隙对材料性能影响的基本理论; 减小承载面积;应力集中剂(减小孔隙尺寸、孔隙球化、孔隙内表面圆滑处理能有效降低应力集中,从而提高强度和韧性)应力松弛剂:裂纹遇到孔隙后被磨钝,提高断裂水平 5.哪些力学性能对孔隙形状敏感:强度、弹性模量、延伸率、断裂韧性、冲击韧性、硬度 6. 提高粉末冶金材料密度的方法:复压复烧,溶浸、粉末冶金热锻 7.固溶强化机理:晶体中有合金元素,固溶原子与晶体中缺陷的交互作用,溶质元素使基体(溶剂)金属的塑性变形抗力、强度、硬度增大,延性和韧性降低 8.影响固溶度(合金溶解度)的因素:晶格因素,相对尺寸因素,化学亲和力,电子浓度因素 9.什么是金属材料热处理?将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却,以改变金属或合金的内部组织结构,使材料满足使用性能要求。 10.加热奥氏体化时影响粒度的因素:加热温度和保温时间,加热速度,合金元素,原始组织 11.刚冷却时等温转变的基本类型及对应组织结构的名称 共析钢等温转变:珠光体,贝氏体,马氏体;亚共析钢等温转变:奥氏体,铁素体,珠光体;过共析钢等温转变:奥氏体,渗碳体,珠光体 12.烧结钢热处理的工艺特点及注意事项 工艺特点:奥氏体化温度高:致密钢为AC+30~50℃,烧结钢为AC+100~200℃,密度的要求:烧结钢密度过低(<6.0g/cm3)淬火无任何效果,淬透性比致密钢差 注意事项:(1)孔隙率>10%易腐蚀,不能在盐浴中加热(2)表面热处理前应进行封孔处理:滚压、精整、或氮化、硫化处理 (3)加热时应气氛保护或添加保护性填料 (4)淬火介质不能用水。 13.烧结钢淬透性的影响因素:孔隙度,合金元素,氧、碳含量 14.身高结钢合金化的特点:1、孔隙的影响:密度低于6.5g/cm3,合金的强化作用很弱;2、某些强化效果好合金元素,如Cr、Mn易氧化,常以中间合金粉或预合金粉引入;3、铜和磷常用,4、烧结钢中常用的合金元素除碳外,主要有Cu、Ni、Mo、Cr、P等 15. C含量对烧结Fe-C系结构与性能的影响 珠光体随C含量而增大而增大,渗碳体随C含量而增大而增大强度有极大值,塑性(延伸率、断面收缩率)单调下降;由于碳分布不均匀,一般烧结钢显微组织为:珠光体+铁素体+少量渗碳体+孔隙+夹杂 16.常见烧结碳钢显微组织:铁素体,珠光体,渗碳体 17.影响烧结碳钢化合碳含量的因素:1、石墨加入量,2、烧结气氛3、烧结温度4、烧结时间5、氧含量

FeSO4对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

FeS04对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响/龙波等445 FeS04对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响 龙波,白同庆,李东生 (北京百慕航材高科技股份有限公司,北京100095) 摘要研究了FeS04对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响。结果表明,摩擦材料中添加FeS04产生了较好的润滑效果。在烧结过程中FeSO。发生分解生成S02和如03,s02与基体材料中的金属反应生成FeS、M nS等金属硫化物。随着F eS04含量增加,材料的密度与硬度逐渐降低;在M M-1000摩擦试验机上进行摩擦性能测试,结果表明随着Fes04含量的增加,摩擦副摩擦系数降低;当材料中FeS04含量为4%时,金属陶瓷摩擦材料具有最佳的摩擦磨损性能。 关键词FeSO‘金属陶瓷摩擦系数磨损 E f f ect of FeS04A ddi t i on on Pr oper t i es of C oppe r-ba sed Pow der M e t al l ur gy Fr i ct i on M at er i al L O N G B o,B A I Tongqi ng,L I D ongs heng (B A I M T E C M at er i al C o.,Lt d,B ei j i ng100095) A bs t ract T he ef fect of FeS04o n t he copper-ba se d pow der m e t al l ur gy f ri ct i o n m at er i aI i s i nves t i gat ed i n t h i s pa per.T he r es u l t s ho w s t hat t he addi t i on of FeS04m ak es pr ef e r abl e l ubr i cat i ve act i on t O t he f r ict ion m at eri al.D uri ng t he s i nt er i n g per i od,FeS04i s decom pos ed i n t O S02and如03.The SQ r eact s w i t h t he m e t a l i n t he m a t r i x and FeS,M nS e t c m e t a l s ul t ides ar e ge nera t ed.W i t h t he i ncr ease of FeS04addi t i on i n t he f ri ct i o n m at er i al t he den si t y a nd har d—nes s of t he m at er i al de bas e gr a dual l y.The f ri ct i o n w ear t e st i s eval ua t ed o n t he M M-1000f ri ct i o n w e ar t est er.W i t h t he r i sing of FeS04addi t i o n。t he f ri ct i o n coe“i ci ent re duc es w h i l e t he s t abi l it y coef f ici ent i ncr e ases.As t he FeS04addi t i on i n t he f ri ct i o n m a t er i al i s a bout4%,t he coppe r-base d f ri et i o n m at er i al posses ses t he best f r ict ion and w ea r per f or m ance.K ey w or ds FeS04,cer m e t,f r i ct i on coef f i ci ent,w ear 粉末冶金摩擦材料又称烧结金属摩擦材料,是以金属及合金为基体,添加摩擦组元和润滑组元,用粉末冶金技术制成的复合材料,是摩擦式离合器与制动器的关键组件[1’2]。 随着科学技术日新月异的发展,飞机、坦克、火车、汽车、船舶及工程机械等的运转速度及负荷迅速增长,对制动材料提出了越来越高的要求,粉末冶金摩擦材料因其具有足够的强度、合适而稳定的摩擦因数、工作平稳可靠、耐磨及污染少等优点而得到广泛应用。粉末冶金摩擦材料主要有铁基和铜基摩擦材料,为充分利用二者性能优势又发展了铁铜基摩擦材料[3~5]。 摩擦材料中加入润滑组元的作用是改善其抗卡滞性能、提高其耐磨性。金属陶瓷摩擦材料中常用的固体润滑剂有石墨、二硫化钼、氮化硼以及一些低熔点金属等[6~8]。FeS04作为固体润滑剂已在铁基粉末冶金摩擦材料中得到应用[9],而未见关于FeS04用于铜基摩擦材料的报导,本文选择铜基粉末冶金摩擦材料作为研究对象,考察了FeS04含量对航空制动用金属陶瓷摩擦材料性能的影响。 1试验 1.1实验材料及制备方法 为了排除其他组元对实验结果的影响,本实验仅改变C u 和FeS04的配比,其他组元固定不变,具体配方如表1所示。. 表1材料配方(%(质量分数)) Tabl e1M a t er i a l com pos i t i on(w t%) 按比例称取各种粉末,在V型混料筒内混合4~6h;混合料在400M Pa压力下压制成压坯;装入钟罩炉中,于900930℃和H z的保护气氛下加压烧结,烧结压力为2.o~3.0M P a,保温3h,降温随炉冷,小于100℃出炉。 1.2测试方法 采用H B3000型布氏硬度计测量试样的硬度。在盼1450扫描电镜下观察组织形貌并进行微区元素分析。将摩擦材料加工成量75m m×①53m m的试环,对偶材料为30Cr Si M oV A钢,在M M-1000摩擦试验机上进行摩擦磨损实验,按照H B5434.7-1989《航空机轮刹车材料摩擦试验法》进 龙波:男,1980年生,硕士,工程师,主要从事摩擦材料的研制、开发与生产E-m a i l:l b904221@ya hoo.com.c a

粉末冶金材料的分类及应用

粉末冶金材料的分类及应用 粉末冶金材料是指用几种金属粉末或金属与非金属粉末作原料,通过配料、压制成形、烧结等工艺过程而制成的材料。这种工艺过程称为粉末冶金法,是一种不同于熔炼和铸造的方法。其生产过程与陶瓷制品相类似,所以又称金属陶瓷法。 粉末冶金法不仅是制取具有某些特殊性能材料的方法,也是一种无切屑或少切屑的加工方法。它具有生产率高、材料利用率高、节省机床和生产占地面积等优点。但金属粉末和模具费用高,制品大小和形状受到一定限制,制品的韧性较差。 粉末冶金法常用于制作硬质合金、减摩材料、结构材料、摩擦材料、难熔金属材料、过滤材料、金属陶瓷、无偏析高速工具钢、磁性材料、耐热材料等。 粉末冶金的生产过程 (1)生产粉末。粉末的生产过程包括粉末的制取、粉料的混合等步骤。为改善粉末的成型性和可塑性通常加入汽油、橡胶或石蜡等增塑剂。 (2)压制成型。粉末在500~600MPa压力下,压成所需形状。 (3)烧结。在保护气氛的高温炉或真空炉中进行。烧结不同于金属熔化,烧结时至少有一种元素仍处于固态。烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程,成为具有一定孔隙度的冶金产品。 (4)后处理。一般情况下,烧结好的制件可直接使用。但对于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件还要进行烧结后处理。后处理包括精压、滚压、挤压、淬火、表面淬火、浸油、及熔渗等。 粉末冶金材料的主要类型 1 硬质合金 硬质合金是以一种或几种难熔碳化物的粉末为主要成分,加入起粘结作用的钴粉末,用粉末冶金法制得的材料。 常用硬质合金按成分和性能特点分为:钨钴类、钨钴钛类、钨钛钽(铌)类。常用硬质合金的牌号、成分和性能见表1。 表1 常用硬质合金的牌号、成分和性能

粉末冶金工艺及材料基础知识介绍

粉末冶金工艺及材料基础知识介绍 粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法,既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料,又可制造各种精密的机械零件,省工省料。但其模具和金属粉末成本较高,批量小或制品尺寸过大时不宜采用。粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比,具有以下特点: 1.粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的,因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。 2.提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末,凝固速度极快、晶粒细小均匀,保证了材料的组织均匀,性能稳定,以及良好的冷、热加工性能,且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制,可提高强化相含量,从而发展新的材料体系。 3.利用各种成形工艺,可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件,大量减少机加工量。提高材料利用率,降低成本。 粉末冶金的品种繁多,主要有:钨等难熔金属及合金制品;用Co、Ni等作粘结剂的碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)等硬质合金,用于制造切削刀具和耐磨刀具中的钻头、车刀、铣刀,还可制造模具等;Cu合金、不锈钢及Ni等多孔材料,用于制造烧结含油轴承、烧结金属过滤器及纺织环等。

1 粉末冶金基础知识 ⒈1 粉末的化学成分及性能 尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末,其计量单位一般是以微米(μm)或纳米(nm)。 1.粉末的化学成分 常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末,要求其杂质和气体含量不超过1%~2%,否则会影响制品的质量。 2.粉末的物理性能 ⑴粒度及粒度分布

粉末冶金摩擦副材料及其成形技术

机器设备在运转过程中,部分零件之间相互接触产生摩擦形成摩擦副。摩擦副零件是机器设备的重要组成部分,其性能对机器设备使用寿命有着重要影响。组成摩擦副的零件一般在相对速度高、接触比压大的摩擦工况下服役,因此此类零件磨损也较为严重。现代工业发展促使了高能效和微型化机械设备的应用,这使得摩擦副零件工况条件更为苛刻,所以开发高性能摩擦副材料具有重要意义。粉末冶金工艺生产机械零件具有突出的经济优势、良好的尺寸精度,并可生产形状复杂的零件。因此,国内外对粉末冶金摩擦副材料及制品开发高度关注,并开展了大量工作。 粉末冶金摩擦副材料主要包括两类,一类是粉末冶金减摩耐磨材料,另一类是粉末冶金摩擦材料。其中粉末冶金减摩耐磨材料主要是在基体中浸入润滑油或加入固体润滑剂,使材料具有减摩耐磨性能,这类材料主要用来制造轴承、轴瓦以及滑块等零件。粉末冶金摩擦材料主要由基体组元、润滑组元和摩擦组元组成,要求材料具有较高的摩擦系数和耐磨性,主要用于离合器和制动器等关键零部件。 粉末成形作为粉末冶金重要的一项生产工序,直接影响生坯的密度和强度,进而对制品性能产生影响。目前,应用于摩擦副零件制备的成形工艺主要有传统模压成形、粉末注射成形、温压以及粉末锻造技术等,这些成形工艺各有其独特的优点。本文简述了粉末冶金摩擦副产品的性能特点,介绍了其成形工艺技术发展现状,并对摩擦副零件市场进行了展望。 1 粉末冶金摩擦副材料发展现状 1.1 粉末冶金摩擦材料 机械设备运行速度以及负载增加,使得传动装置对摩擦材料性能要求变得越来越高。粉末冶金技术可以在大范围内改变材料组分,所以粉末冶金摩擦材料工作可靠性、摩擦系数稳定性和耐摩性较好。 常见粉末冶金摩擦材料主要有铁基和铜基两类。铜基摩擦材料主要应用于高铁、风电及航空航天等领域,其摩擦学性能与材料组分有关,如在基体中添加适量合金元素Sn可提高材料强度和硬度;还可通过润滑组元和摩擦组元的合理搭配,来提高材料耐磨性。与铜基摩擦材料相比,铁基摩擦材料更耐高温,成本也相对较低,但此类材料容易与对偶件发生咬合,且抗氧化性和导热性相对较差;为了改善这种状况,可以在基体中添加合金元素Cu等。 近年来,C/C复合材料也被广泛用于飞机和高速列车等摩擦副部件制造中。这种材料虽然密度较低,但其高温强度较为优异,但此类材料摩擦系数相对较低,高温抗氧化性较差;为了改善材料性能,可在基体中加入S i C等来提高材料的抗氧化性和耐磨性。 1.2 粉末冶金减摩耐磨材料 粉末冶金减摩耐磨材料在基体选择上与粉末冶金摩擦材料基本相同,但主要考虑减摩性能。传统粉末冶金减摩耐磨材料是通过浸油处理使基体含有一定润滑油,它是以牺牲材料本身力学性能来获得减摩效果。由于润滑油在某些工况条件(如超低温、高真空和高速高负载)下容易失效,使材料减摩耐磨性能下降甚至完全丧失,导致零件严重磨损。因此,粉末冶金减摩耐磨固体自润滑材料应运而生。目前,粉末冶金减磨耐磨固体自润滑材料研究主要集中在开发固体润滑剂方面,包括多元固体润滑剂和纳米固体润滑剂。 固体润滑剂开发和应用对于解决关键零部件摩擦问题具有重要意义。在某些特殊工况条件下,仅依靠单一润滑 学性能要求。例如,在烧结过程中, 分发生固相反应,生成Mo 和Mo (1.合肥工业大学材料学院,合肥 230009;2.安徽省粉末冶金工程技术研究中心,合肥 230009; 3.合肥波林新材料股份有限公司,合肥 231121) 摘 要:机器设备失效主要原因之一是摩擦副零件的磨损。作为高性能摩擦副材料的重要组成部分,粉末冶金摩擦副材料研究与开发受到了国内外的广泛关注。传统粉末冶金摩擦副制品由于受孔隙和强度等因素限制,在高速、重载等工况条件下容易发生失效,所以发展高性能的粉末冶金摩擦副材料及其制备技术具有重要意义。主要简述了国内外粉末冶金减摩耐磨材料和摩擦材料最新研究进展,重点介绍了一些典型粉末冶金摩擦副零件成形工艺与特点,同时对粉末冶金摩擦副零件市场应用和发展趋势进行讨论。 关键词:粉末冶金 摩擦副 磨损 成形技术 通讯作者:程继贵。

粉末冶金材料标准表

公司制造的铁基粉末冶金零件执行标准与成分性能<一>G B/T14667.1-9 3

-35 240 390 260 1.0 25070 7.0 F-0008-50HT -65HT -75HT -85HT 380 450<0.5S 480 22HRC 60HRC 6.3 450520 <0.5 55028 60 6.6 520 590 <0.5 620 32 60 6.9 590 660 <0.5 690 35 60 7.1 烧结铁和烧结碳钢的化学成分(%). 材料牌号Fe C F-0000 97.7-100 0.0-0.3 F-0005 97.4-99.7 0.3-0.6 F-0008 97.1-99.4 0.6-0.9 注:用差减法求出的其它元素(包括为了特殊目的而添加的其它元素)总量的最大值为2.0%。▲ 注:用差减法求出的其它元素(包括为了特殊目的而添加的其它元素)总量的最大烧结铁-铜合金和烧结铜钢的化学成分(%). 材料牌号Fe Cu C FC-0200 83.8-98.5 1.5-3.9 0.0-0.3 FC-0205 93.5-98.2 1.5-3.9 0.3-0.6 FC-020893.2-97.9 1.5-3.9 0.6-0.9 FC-0505 91.4-95.7 4.0-6.0 0.3-0.6 FC-0508 91.1-95.4 4.0-6.0 0.6-0.9 FC-0808 88.1-92.4 7.0-9.0 0.6-0.9 FC-1000 87.2-90.5 9.5-10.5 0.0-0.3 烧结铁-镍合金和烧结镍钢的化学成分(%). 材料牌 号 Fe Ni Cu C FN-0200 92.2-99.0 1.0-3.0 0.0-2.5 0.0-0.3 FN-0205 91.9-98.7 1.0-3.0 0.0-2.5 0.3-0.6 FN-0208 91.6-98.4 1.0-3.0 0.0-2.5 0.6-0.9 FN-0405 89.9-96.7 3.0-5.5 0.2-2.0 0.3-0.6 FN-0408 89.6-96.4 3.0-5.5 0.0-2.0 0.6-0.9 注:用差减法求出的其它元素(包括为了特殊目 的而添加的其它元素)总量的最大值为2.0% ⊙铁-铜合金和铜钢粉末冶金材料性能(MPIF-35) 材料编号最小强度(A)(E) 拉伸性能 横向 断裂 压缩 屈服 强度 (0.1%) 硬度 密度屈服极限极限强度 屈服强度 (0.2%) 伸长率 (25.4mm ) 宏观 (表 现) 微观 (换算 的) MPa MPa MPa % MPa MPa 络氏g/cm3 FC-0200-15 -18 -21 -24 100 170 140 1.0 310 120 11HR B N/A 6.0 120 190 160 1.5 350140 18 6.3 140 210 180 1.5 390 160 26 6.6 170 230 200 2.0 430 180 36 6.9 FC-0205-30 -35 -40 -45 210 240 240 <1.0 410 340 37HR B N/A 6.0 240 280 280 <1.0 520 370 48 6.3 280 340 310 <1.0 660 390 60 6.7

粉末冶金_论文司宗甲

先进制造技术---粉末冶金技术 2013届机械在职研究生司宗甲(扬州保来得科技实业有限公司) 摘要:粉末冶金是制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方,因此,一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。粉末冶金材料是指用几种金属粉末或金属与非金属粉末作原料,通过配料、压制成形、烧结等工艺过程而制成的材料。这种工艺过程成为粉末冶金法,是一种不同于熔炼和铸造的方法。其生产过程与陶瓷制品相类似,所以又称金属陶瓷法。粉末冶金法不仅是制取具有某些特殊性能材料的方法,也是一种无切削或少切削的加工方法。它具有生产率高、材料利用率高、节省机床和生产占地面积等优点。但金属粉末和模具费用高,制品大小和形状受到一定限制,制品的韧性较差。粉末冶金法常用于制作硬质合金、减摩材料、结构材料、摩擦材料、难熔金属材料、过滤材料、金属陶瓷、无偏析高速工具钢、磁性材料、耐热材料等。 关键词:粉末冶金、基本工序、应用、发展方向、问题及机遇 一、世界粉末冶金工业概况 2012年全球粉末货运总量约为88万吨,其中美国占51%,欧洲18%,日本13%,其它国家和地区18%。铁粉占整个粉末总量的90%以上。从2010年起,世界铁粉市场持续增长,4年时间增加了近20%。 汽车行业仍然是粉末冶金工业发展的最大动力和最大用户。一方面汽车的产量在不断增加,另一方面粉末冶金零件在单辆汽车上的用量也在不段增加。北美平均每辆汽车粉末冶金零件用量最高,为19.5公斤,欧洲平均为9公斤,日本平均为8公斤。中国由于汽车工业的高速发展,拥有巨大的粉末冶金零部件市场前景,已经成为众多国际粉末冶金企业关注的焦点。 粉末冶金铁基零件在汽车上主要应用于发动机、传送系统、ABS系统、点火装置等。汽车发展的两大趋势分别为降低能耗和环保;主要技术手段则是采用先进发动机系统和轻量化。 欧洲对汽车尾气过滤为粉末冶金多孔材料又提供了很大的市场。在目前的发动机工作条件下,粉末冶金金属多孔材料比陶瓷材料具有更好的性能优势和成本优势。 工具材料是粉末冶金工业另一类重要产品,其中特别重要的是硬质合金。要求加工工具本身更锋利、刚性更好、韧性更高;加工材料的范围扩大到吕合、镁合金、钛合金以及陶瓷等;尺寸精度要求更高;加工成本要求更低;环境影响要减到最小,干式加工比例更大。这些新要求加快了粉末冶金工具材料的发展。 二、粉末冶金技术简介 粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法,既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料,又可制造各种精密的机械零件,省工省料。但其模具和金属粉末成本较高,批量小或制品尺寸过大时不宜采用。 粉末冶金工艺的基本工序是: 1、原料粉末的制备。现有的制粉方法大体可分为两类:机械法和物理化学法。而机械法可分为:机械粉碎及雾化法;物理化学法又分为:电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。 2、粉末成型为所需形状的坯块。成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯,并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。 3、坯块的烧结。烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。对于单元系和多元系的固相烧结,烧

金属多孔材料的制备及应用_于永亮

金属多孔材料的制备及应用 于永亮,张德金,袁勇,刘增林 (粉末冶金有限公司) 摘要:在归纳分析目前国内外各种制备多孔材料新技术的基础上,阐述了多孔材料在过滤、电极材料、催化载体、消音材料、生物和装饰材料方面应用及未来发展前景。 关键词:多孔材料功能结构制备方法金属加工 0前言 多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料,孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。由于多孔材料具有相对密度低、比强度高、比表面积大、重量轻、隔音、隔热、渗透性好等优点,其应用范围远远超过单一功能的材料。近年来金属多孔材料的开发和应用日益受到人们的关注。目前,金属多孔材料已经在冶金、石油、化工、纺织、医药、酿造等国民经济部门以及国防军事等部门得到了广泛的应用。从20世纪中叶开始,世界科技较发达国家竞相投入到多孔金属材料的研究与开发之中,并相继研发了各种不同的制备工艺。 1金属多孔材料的制备工艺 1.1粉末冶金(PM)法[1] 该方法的原理是将一种或多种金属粉末按一定的配比混合均匀后,在一定的压力下压制成粉末压坯。将成形坯在烧结炉中进行烧结,制得具有一定孔隙度的多孔金属材料。或不经过成形压制,直接将粉末松装于模具内进行无压烧结,即粉末松装烧结法。 1.2纤维烧结法[2] 纤维烧结法与粉末冶金法基本类似。用金属纤维代替金属粉末颗粒,选取一定几何分布的金属纤维混合均匀,分布成纤维毡,随后在惰性气氛或还原性气氛保护的条件下烧结制备金属纤维材料。该法制备的金属多孔材料孔隙度可在很大范围内调整。 作者简介:于永亮(1981-),男,2006年7月毕业于中南大学粉末冶金专业。现为莱钢粉末冶金有限公司技术科助理工程师,主要从事生产技术及质量管理工作。1.3发泡法[3] 1)直接吹气法。对于制备泡沫金属,直接吹气法是一种简便、快速且低耗能的方法。 2)金属氢化物分解发泡法。这种方法是在熔融的金属液中加入发泡剂(金属氢化物粉末),氢化物被加热后分解出H2,并且发生体积膨胀,使得液体金属发泡,冷却后得到泡沫金属材料。 3)粉末发泡法。该方法的基本工艺是将金属与发泡剂按一定的比例混合均匀,然后在一定的压力下压制成形。将成形坯经过进一步加工,如轧制、模锻等,使之成为半成品,然后将半成品放入一定的钢模中加热,使得发泡剂分解放出气体发泡,最后得到多孔泡沫金属材料。 1.4自蔓延合成法[4] 自蔓延高温合成法是一种利用原材料组分之间化学反应的强烈放热,在维持自身反应继续进行的同时产生大量孔隙的材料合成方法。该方法放热反应可迅速扩展(即自蔓延),在极短时间内即可完成全部燃烧反应。同时因为反应时的温度高,故容易得到高纯度材料。这种方法主要是依靠反应过程中产生的液体和气体的运动而得到多孔结构,因此其孔隙大多是相互连通的,采用这种方法制备的多孔材料孔隙度可达到60%以上。然而,由于在自蔓延高温合成过程中,其热量释放和反应过程过于剧烈,容易导致材料的变形和开裂,同时不利于材料的孔结构控制和近净成形。 1.5铸造法[5] 1)熔模铸造法。熔模铸造法是先将已经发泡的塑料填入一定几何形状的容器内,在其周围倒入液态耐火材料,在耐火材料硬化后,升温加热使发泡塑料气化,此时模具就具有原发泡塑料的形状,将液态金属浇注到模具内,在冷却后把耐火材料与 36 莱钢科技2011年6月

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