低温温压工艺的研究

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1、中南大学硕十学位论文摘要降低温压工艺中的粉末、模具温度可以减小温压加热设备的能耗，延长模具使用寿命；同时，使粉末具有更高的流动性和更好的填充性。而且，若通过冷粉模压工艺也可以制备高密度的铁基粉末冶金材料，则可解决目前温压技术在工业大规模推广应用中的瓶颈问题，即无需装备高昂的粉末加热设备乃至模具加热系统。本实验通过设计适合于低温温压条件(粉末温度小于100。C)和室温压制条件的两种新型润滑剂，分别研究了低温温压工艺和冷粉模压工艺。在低温温压工艺中，以扩散粘结粉作为原料，将粉末温度控制在100℃以内(常规温压工艺的最佳粉末温度为130—150。C)

2、，研究了润滑模式(包含模壁润滑)、粉末温度、模具温度、压制压力等工艺参数对低温温压效果的影响，并考察了温压材料的性能；在冷粉模压工艺制备高密度铁基粉末冶金材料的研究中，以未退火混合粉(即未退火处理的市售雾化铁粉配制的混合粉末)和退火混合粉两种粉末作为原料，考察了模具温度、润滑剂含量、压制压力等工艺参数对压制效果的影响。另外，本文在Cooper-Eaton改进模型和川北公夫理论的基础上发展了新的粉末压制数学模型，即C(P)=(Vo—V)～o=aP／(1+bP)+cexp(一d／P)，并利用该模型和Cooper_Eaton改进模型分别比较探讨了温压

3、致密化的机理。在无模壁润滑低温温压工艺中，研究结果显示，最佳的粉末温度为100。C，模具温度为120。C，最佳润滑剂含量为0．65％；当压制压力为686lVIPa时，Fe一1．5Cu一0．5C和Fe．1．5Ni．0．5Mo一0．5Cu一0．5C两种中南火学硕士学位论文摘要粉末压坯密度分别为7．429／era3和7．419／cm3，而压力升高到735MPa时，密度均提高到7．449／cm3，达到了常规温压工艺的密度指标；粉末压坯经烧结热处理后，密度为7．459／cm3左右的Fe—Ni．Mo和Fe，Cu．C材料拉伸强度分别达到了1200—1400M

4、Pa和1000—1IOOMPa。在模壁润滑低温温压工艺巾，粉末中较理想的润滑剂含量则降到了0．2％一0．3％，因模壁润滑剂种类和含量不同而导致的密度差异达到了0．049／cm5；在686MPa的压力下，Fe．1．5Cu．0．5C和Fe．1．5Ni．0．5Mo一0．5Cu一0．5C两种粉末压坯密度分别为7．489／cm3和7．399／cm3，模壁润滑温压工艺对于压缩性较好的粉末体系可以明显提高粉末压坯密度；模壁润滑工艺的脱模压力比无模壁润滑温压工艺小35—45％。对于温压工艺的致密化机理，利用Cooper-Eaton改进的粉末压制数学模型分析显示

5、，当压力为600．676MPa时，颗粒重排对致密化的相对贡献约为50％；而粉末压制新数学模型的分析结果显示，颗粒重排对致密化的贡献比例占到65—76％，该模型更符合实验事实。在冷粉模压工艺中，对经退火处理和未退火处理的粉末均采用常规冷压工艺和模具加热模压工艺进行N,肯tJ，研究结果显示，润滑剂含量对压制效果的影响并不敏感，较理想的润滑剂含量为O．1—0．3％。对于未退火处理的混合粉末，在676．763MPa压力下，常规冷压工艺可以制备密度为7．20一7．309／cm3的铁基粉末冶金材料，而模具加热模压工艺适合于制备密度为7．35—7。459圯m

6、3的高密度铁基粉末冶金材料：在833MPa压力下，以一卜两种压制工艺所获得的压坯密度分别为7．369／cm3和7．489／cm3。对于经退火处理的}眙粉末，常规冷压工艺中南人学硕十学位论文摘要适合制备7．25．7．359／cm3的粉末冶金零部件，而模具加热模压工艺适合制各7．40．7．509／cm3的高密度粉末冶金零部件；在833MPa压力下，以上两种压制]i艺所获得的压坯密度分别为7．409／era3和7．529／cm3。脱模压力的测试结果显示，冷粉模压工艺的脱模压力火小明显低于低温温压工艺，并达到模壁润滑温压工艺的效果。利用粉末压制新数学模

7、型分析显示，较粉末塑性变形而言，压制过程中的颗粒重排是更主要的致密化机理。关键词：铁基合金，低温温压，模壁润滑，常规冷压工艺，模具加热模压工艺，致密化数学模型，致密化机理中南大学硕士学位论文ABSTRACTReductionofpowderanddietemperatureinwaiTncompactingtechniquefavorsloweringenergyconsumptionofspecialheatingequipmentsandprolongingdieworkinglife．Moreover,itimprovespowderfl

8、owabilityanddie—fillingability．Particularly,ifitisfeasibletofabricatehigh—d