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    總結粉末冶金技術的作用及對熱處理的影響

    2021-09-26 14:28:03

    粉末冶金技術較為優越,在新材料開發中起著至為關鍵的作用。粉末冶金具有傳統熔煉和鑄造方法無法獲得的特別化學成分和機械物理性能。利用粉末冶金技術可以直接制造多孔、半致密或全致密的材料和產品,如軸承、齒輪、凸輪、導桿、刀具等。

    (1) 粉末冶金技術可以更大限度地減少合金成分偏析,消除鑄件組織粗糙和不均勻。在制備高性能稀土永磁材料、稀土儲氫材料、稀土發光材料、稀土催化劑、高溫超導材料、新型金屬材料等方面發揮著重要作用(如鋁鋰合金、耐熱鋁合金、高溫合金、粉末耐蝕不銹鋼、粉末高速鋼、金屬間化合物高溫結構材料等)。

    (2) 可以制備一系列高性能的非平衡材料,如非晶、微晶、準晶、納米晶和過飽和固溶體等,這些材料具有優異的電學、磁學、光學和力學性能。

    (3) 它可以很容易地實現各種類型的復合材料,并充分發揮各組成材料各自的特性,是一種低成本生產高性能金屬基和陶瓷復合材料的工藝技術。

    (4) 可生產具有普通冶煉方法無法生產的特殊結構和性能的材料和產品,如新型多孔生物材料、多孔分離膜材料、高性能結構陶瓷磨料、功能陶瓷材料等。

    (5) 可實現近凈成型和自動化批量生產,有效降低生產的資源和能源消耗。

    (6) 它可以充分利用礦石、尾礦、煉鋼污泥、軋鋼鱗片和回收的廢金屬為原料,是一種有效Z生和綜合利用材料的新技術。

    我們的許多常用加工工具和五金磨料均采用粉末冶金技術制造。

    粉末冶金

    粉末冶金材料在燒結過程中產生的氣孔是其固有的特性,對熱處理尤其是氣孔率變化與熱處理的關系也有很大的影響。為了提高致密度和晶粒度,添加的合金元素對熱處理也有一定的影響:

    1.孔隙率對熱處理過程的影響

    粉末冶金材料在熱處理過程中,快速冷卻抑制了奧氏體向其它組織的擴散和轉變,從而獲得馬氏體,氣孔的存在對材料的散熱有很大影響。通過導熱系數公式:

    導熱系數=金屬的理論導熱系數×(1-2×孔隙率)/100

    可以看出,淬透性隨孔隙率的增加而降低。另一方面,孔隙率也會影響材料的密度,這與熱處理后的表面硬度和硬化深度有關,從而降低了材料的表面硬度。此外,由于孔隙的存在,在淬火過程中不能使用鹽水作為介質,以避免因鹽殘留而造成腐蝕。因此,一般熱處理在真空或氣體介質中進行。

    2.熱處理過程中孔隙率對表面硬化深度的影響

    粉末冶金制品材料的熱處理效果與材料的密度、滲透性(淬透性)、導熱性和電阻有關??紫抖仁钱a生這些因素的更大原因。當孔隙率超過8%時,氣體將快速穿透間隙。滲碳硬化時,增加滲碳深度會降低表面硬化的效果。此外,如果滲碳氣體的滲透速度過快,淬火時會產生軟點,從而降低表面硬度,使材料脆性和變形。

    3.合金含量和類型對粉末冶金熱處理的影響

    銅和鎳是常見的合金元素。其含量和類型會影響熱處理效果。熱處理硬化深度隨銅含量和碳含量的增加而增加,達到一定含量后降低;鎳合金的硬度大于銅合金,但鎳含量的不均勻性會導致奧氏體組織的不均勻性。

    4.高溫燒結效應

    雖然高溫燒結可以獲得Z佳的合金化效果并促進致密化,但燒結溫度的差異,特別是在溫度較低時,會導致熱處理敏感性(固溶體中合金含量的降低)和力學性能的降低。因此,通過高溫燒結和足夠的還原氣氛可以獲得良好的熱處理效果。


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