【摘要】：目前研究發(fā)展高密度高力學(xué)性能Fe基粉末冶金材料已經(jīng)成為粉末冶金領(lǐng)域重點(diǎn)方向,高速壓制工藝可以制造出高密度壓坯,在燒結(jié)后獲得氋密度、高性能的粉末冶金材料,是實(shí)現(xiàn)高密度高力學(xué)性能的一個重要途徑。但目前高速壓制成形裝置價格昂貴的問題限制了高速壓制工藝的發(fā)展;而且在高速壓制過程中,由于沖錘質(zhì)量較大,沖擊速度快,因此會產(chǎn)生巨大的沖擊力,當(dāng)沖錘沖擊模具時,會對模具造成損傷,降低模具的壽命,不利于高速壓制工藝在工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。改善粉末特性可以使粉末經(jīng)高速壓制和燒結(jié)后獲得較好的力學(xué)性能。本文研究內(nèi)容主要包括:自主設(shè)計制造了一種重力蓄能式高速壓制裝置,并進(jìn)行高速壓制實(shí)驗(yàn);研究了模壁潤滑對Fe基粉末高速壓制成形及燒結(jié)性能的影響;研究了預(yù)擴(kuò)散及退火對Fe基粉末高速壓制成形及燒結(jié)性能的影響。得出結(jié)論如下:綜合分析現(xiàn)有高速壓制裝置的成形特點(diǎn),自主設(shè)計制造了一種重力蓄能式高速壓制裝置,進(jìn)行高速壓制后,壓坯密度達(dá)到7.5 g/cm~3,壓制速度、壓制能量等參數(shù)達(dá)到高速壓制要求。與傳統(tǒng)壓制相比,高速壓制得到的壓坯密度要明顯提高,使得燒結(jié)試樣的力學(xué)性能明顯提升,同時高速壓制過程中形成大量的冷焊,在燒結(jié)過程中促進(jìn)合金元素擴(kuò)散,但高速壓制后的脫模力卻明顯提升。模壁潤滑在高速壓制過程中能有效提升壓坯密度,有模壁潤滑的壓坯密度比無模壁潤滑的要高0.07-0.12 g/cm~3。模壁潤滑在高速壓制情況下能有效降低內(nèi)潤滑劑含量,當(dāng)內(nèi)潤滑劑硬酯酸鋅含量為0.1%時,壓坯密度達(dá)到最佳值。隨著壓坯密度的提升,壓坯孔隙減少,冷焊數(shù)量增加,在燒結(jié)過程中促進(jìn)合金元素擴(kuò)散,使顯微組織更加均勻,同時提升力學(xué)性能。模壁潤滑在高速壓制情況下能有效提升最大沖擊力,同時顯著減小脫模力,使壓力損失百分比降低。相較于退火處理后Fe粉,預(yù)擴(kuò)散處理后的Fe粉中Ni和Mo元素分布更加均勻。粉末的顯微硬度隨著退火溫度的升高而降低,退火溫度從600℃升至900℃時,粉末的顯微硬度從90HV降至82 HV。經(jīng)預(yù)擴(kuò)散處理,800℃以下時,粉末的顯微硬度變化不大,900℃時顯微硬度明顯升高。退火處理后的壓坯密度要高于預(yù)擴(kuò)散處理后的壓坯密度。預(yù)擴(kuò)散處理燒結(jié)試樣中金相組織中珠光體組織的含量更高,分布更加均勻,而且晶粒明顯細(xì)化。退火和預(yù)擴(kuò)散處理都能提升燒結(jié)試樣的力學(xué)性能。在800℃以下進(jìn)行退火和預(yù)擴(kuò)散處理,預(yù)擴(kuò)散處理后的燒結(jié)試樣的力學(xué)性能要好于退火處理后的燒結(jié)試樣。未經(jīng)退火和預(yù)擴(kuò)散處理的燒結(jié)試樣,表觀硬度和抗彎強(qiáng)度分布為55.3 HRB和786.8 MPa,預(yù)擴(kuò)散溫度為800℃時,表觀硬度和抗彎強(qiáng)度分別升高至72.3 HRB和1326.6 MPa。
【圖文】：

圖 1. 1 燒結(jié)鋼力學(xué)性能與理論密度的關(guān)系加合金元素進(jìn)行合金化來提高 Fe 基粉末冶金零件的力學(xué)性能。合金化能夠明顯提升粉末冶金材料的力學(xué)性能，通過添加適當(dāng)適結(jié)鋼的硬度、強(qiáng)度以及韌性[17-20]。然而，當(dāng)合金含量較高時，合末顯微硬度顯著升高，使粉末在壓制過程中不易發(fā)生塑性變形前，F(xiàn)e 基粉末冶金材料中使用最廣泛的合金元素是 Cu、Ni、M大量應(yīng)用于生產(chǎn)。參考傳統(tǒng)冶金鋼鐵材料，近期又有學(xué)者研究微合金元素 V、Ti、Nb 在傳統(tǒng)冶金鋼鐵材料應(yīng)用廣泛，部分學(xué)粉末冶金中的應(yīng)用[23-26]。面處理改善燒結(jié)鋼的表面組織、通過熱處理改善燒結(jié)鋼的顯微與傳統(tǒng)冶金鋼鐵材料相似，通過碳氮共滲提升表面硬度和強(qiáng)度材料的微觀組織[27-30]。將提升密度、合金化、熱處理及表面處來，共同作用以獲得高力學(xué)性能的 Fe 基粉末冶金材料。在粉末冶金中的研究與應(yīng)用

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文加工難度，高速壓制工藝生產(chǎn)的壓坯強(qiáng)度較高，可以在燒結(jié)前對壓坯進(jìn)行一定程度的機(jī)加在壓坯階段對粉末冶金零件進(jìn)行機(jī)加工，可以避免或者減少燒結(jié)后加工困難的問題，因幅降低了生產(chǎn)成本；（2）壓坯密度高且分布均勻，由于高速壓制過程中，沖錘沖擊速度沖擊能量大，在壓制粉末時產(chǎn)生壓力要遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)壓制，所以壓制出的壓坯密度要高于壓制。在高速壓制過程中，壓坯是在應(yīng)力波的反復(fù)作用下進(jìn)行致密化的，，因此獲得的壓度分布較傳統(tǒng)壓制要更加均勻；（3）彈性后效低，高速壓制的壓坯在燒結(jié)后尺寸變化比壓制小得多，有利于獲得高精度的粉末冶金零件。圖 1.2.1 所示的是高速壓制工藝成形原
【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】：2019
【分類號】：TF125

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4 鐘培全;瑞典H銉gan

本文編號：2643118