發(fā)布時間：2020-04-27 11:21

【摘要】：在粉末冶金應(yīng)用領(lǐng)域中,Fe基粉末冶金材料是目前應(yīng)用最為廣泛的一類材料,廣泛應(yīng)用于汽車等工業(yè)中。隨著汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展,帶動了粉末冶金零件產(chǎn)業(yè)的高速增長,汽車性能的不斷提高,也對Fe基粉末冶金材料的性能提出了更高的要求。粉末冶金材料中固有孔隙的存在以及顯微組織不均勻等問題是影響粉末冶金材料力學(xué)性能的兩個重要因素,因此降低粉末冶金材料的孔隙度和提高顯微組織均勻性對提高Fe基粉末冶金材料的力學(xué)性能具有重要意義。本論文以Fe-Ni-Mo-Cu-C系粉末冶金材料為研究對象,采用霍爾流速計、光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)和力學(xué)性能測試等分析和測試手段,研究了添加細(xì)石墨粉的乙撐雙硬脂酸酰胺(EBS)和芥酸酰胺復(fù)合潤滑劑對Fe基粉末及其壓坯性能的影響,以及預(yù)擴(kuò)散溫度和預(yù)擴(kuò)散時間對含Cr鐵基粉末冶金材料組織與性能的影響規(guī)律。與不添加細(xì)石墨粉的復(fù)合潤滑劑相比,隨著細(xì)石墨粉添加量的增加,EBS和芥酸酰胺復(fù)合潤滑劑分散性顯著提高,潤滑劑顆粒尺寸減小。加入0.4wt.%復(fù)合潤滑劑后,Fe基粉末壓坯試樣生坯密度提高,但Fe基粉末流速、松裝密度和壓坯試樣生坯強(qiáng)度降低;與酰胺類復(fù)合潤滑劑中不添加細(xì)石墨粉的Fe基粉末相比,隨著EBS和芥酸酰胺復(fù)合潤滑劑中細(xì)石墨粉添加量的增加,Fe基粉末的流速、松裝密度、壓坯試樣生坯密度和生坯強(qiáng)度提高,但當(dāng)細(xì)石墨粉添加量大于3 wt.%時,細(xì)石墨粉添加量的影響降低。加入潤滑劑后,生坯脫模力降低,生坯最大脫模力從不添加潤滑劑時的5.6kN降為添加采用3wt.%細(xì)石墨粉粘附的60wt.%EBS+40wt.%芥酸酰胺復(fù)合潤滑劑時最低的3.9kN;添加細(xì)石墨粉的酰胺類復(fù)合潤滑劑在Fe基粉末表面分布更為均勻,生坯斷口Fe基粉末顆粒間嚙合更為緊密。與未預(yù)擴(kuò)散Fe基粉末相比,在750℃、780℃、810℃和840℃溫度條件下,預(yù)擴(kuò)散40min的Fe基粉末中Cr元素分布均勻性提高,并且預(yù)擴(kuò)散溫度越高,Cr元素在預(yù)擴(kuò)散Fe基粉末中分布越均勻。與未預(yù)擴(kuò)散Fe基粉末燒結(jié)試樣相比,隨預(yù)擴(kuò)散溫度的升高,預(yù)擴(kuò)散Fe基粉末燒結(jié)試樣組織細(xì)化均勻、顯微硬度提高、細(xì)小孔隙數(shù)量增加,斷口韌窩數(shù)量增多、塑性變形特征明顯。隨預(yù)擴(kuò)散溫度的升高,預(yù)擴(kuò)散Fe基粉末冶金試樣生坯密度和燒結(jié)密度降低,在840℃時出現(xiàn)大幅度降低;表觀硬度和抗彎強(qiáng)度先升高后降低,在810℃時達(dá)到最大值,分別達(dá)到81.4HRB和647.3MPa。在810℃下進(jìn)行預(yù)擴(kuò)散20min、40min、60min和80min,隨預(yù)擴(kuò)散時間的延長,Cr元素在預(yù)擴(kuò)散Fe基粉末中分布均勻性提高。與未預(yù)擴(kuò)散Fe基粉末燒結(jié)試樣相比,隨著預(yù)擴(kuò)散時間的延長,預(yù)擴(kuò)散Fe基粉末燒結(jié)試樣組織細(xì)化均勻、顯微硬度提高、細(xì)小孔隙數(shù)量增加,斷口韌窩數(shù)量增多、塑性變形特征明顯。隨預(yù)擴(kuò)散時間的延長,預(yù)擴(kuò)散Fe基粉末冶金燒結(jié)試樣的生坯密度和燒結(jié)密度出現(xiàn)降低;Fe基粉末冶金燒結(jié)試樣的表觀硬度和抗彎強(qiáng)度先升高后降低,在預(yù)擴(kuò)散40min時達(dá)到最大值,分別為83.5HRB和645.3MPa。
【圖文】：

圖 1.1 粉末冶金零件舉例(a) 汽車用齒輪; (b) 電動工具齒輪; (c) 軸承; (d) 渦輪盤隨著汽車等行業(yè)的飛速發(fā)展，汽車的性能也不斷地提高，這就對汽車上使用的 Fe 基粉末冶金零部件的尺寸精度和機(jī)械性能等方面提出了更高的要求，采用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的 Fe 基粉末冶金零部件難以滿足迅速發(fā)展地汽車行業(yè)的需求[2, 8]。我國的粉末冶金產(chǎn)業(yè)起步比較晚，技術(shù)水平與北美、歐洲、日本等先進(jìn)國家和地區(qū)相比仍有較大的差距，而且生產(chǎn)產(chǎn)能主要是集中在技術(shù)水平不高的中小企業(yè)，其中具有較強(qiáng)技術(shù)水平的大型粉末冶金企業(yè)比較少，，難以滿足高性能粉末冶金零部件的生產(chǎn)需求[8, 13, 19]。因此，研究和開發(fā)高性能粉末冶金材料生產(chǎn)工藝，提高我國粉末冶金產(chǎn)業(yè)的整體技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)規(guī)模，拓寬粉末冶金材料的應(yīng)用領(lǐng)域，在技術(shù)上趕超歐美、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，是當(dāng)代我國粉末冶金領(lǐng)域科研工作者們共同的努力方向。1.2 Fe 基粉末冶金用潤滑劑的研究與應(yīng)用粉末冶金材料壓坯的致密化機(jī)理主要包括粉末顆粒重排、塑性變形和斷裂機(jī)制（脆性材料），壓制過程中，金屬粉末顆粒隨機(jī)填充、顆粒重排和局部塑性變形同時發(fā)生。雖然在早期階段顆粒重排占據(jù)主導(dǎo)，但隨著壓坯密度的提高，塑性變形使顆粒的表面變平并抑制方面顆粒的運(yùn)動。

南京航空航天大學(xué)全日制專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文其它成分粉末按照一定成分配比在球磨機(jī)、V 型混粉器等混粉設(shè)備中進(jìn)行混合，得到的混合粉末是各成分簡單機(jī)械混合的產(chǎn)物。純 Fe 粉硬度較低、壓制性能好，預(yù)混合粉末中的純 Fe 粉保留其原有的高壓縮性，因此預(yù)混合粉末具有良好的壓制性，可以獲得高密度的壓坯。但是，預(yù)混合法生產(chǎn)的粉末也有其缺點(diǎn)：一方面，加入的合金元素在 Fe 基粉末中分布不均勻，不能夠得到成分均一的混合粉末；另一方面，一般來說加入的合金粉末粒度較細(xì)，合金元素粉末顆粒填充在 Fe 粉顆粒縫隙中，在長時間儲存和運(yùn)輸過程中，填充在 Fe 粉顆�？p隙中的合金元素粉末顆粒容易出現(xiàn)成分偏析現(xiàn)象，這些都將會引起最后成形燒結(jié)后生產(chǎn)出的粉末冶金材料顯微組織不均勻，造成零件力學(xué)性能變差。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TF125.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2642203