新型粘結(jié)劑鐵基粉末溫壓成形的研究.pdf

1、粉末冶金鐵基結(jié)構(gòu)零件因具有突出的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，在機(jī)械、汽車、家電、電動(dòng)工具以及其它民用和軍事工業(yè)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。溫壓成形技術(shù)是一種低成本制造高密度、高性能的鐵基粉末冶金材料的新方法。開(kāi)展這一新技術(shù)的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究，對(duì)充分挖掘溫壓工藝的潛力，推動(dòng)溫壓技術(shù)的發(fā)展具有重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)用價(jià)值。因此，本文選用不同的粘結(jié)劑體系對(duì)純鐵粉和低合金鋼粉的溫壓成形行為進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并考察了溫壓壓坯燒結(jié)體的性能。 溫壓成形工藝的關(guān)鍵

2、之一是粘結(jié)劑的制備，本文采用聚乙二醇PEG、聚苯乙烯PS和少量添加劑的混合物作為粘結(jié)劑，同時(shí)加入硬脂酸鋅和石墨作為潤(rùn)滑劑。為了實(shí)現(xiàn)粘結(jié)劑、潤(rùn)滑劑與鐵粉的均勻混合，采用濕混法分別將0.2～0.8wt％的粘結(jié)劑、0.2wt％的潤(rùn)滑劑、0.6wt％的石墨與原料粉末混合獲得混合料，供溫壓成形使用。 論文在鐵基粉末成形行為的研究中，對(duì)添加兩種粘結(jié)劑鐵粉的松裝密度和流動(dòng)性進(jìn)行了測(cè)定，重點(diǎn)考察了粘結(jié)劑含量、溫壓溫度和壓制壓力等對(duì)溫壓生坯密度的

3、影響并研究了壓制壓力對(duì)溫壓生坯強(qiáng)度、彈性后效與脫模力的影響。結(jié)果表明，在粘結(jié)劑含量為0.4wt％時(shí)，鐵基粉末的松裝密度和流動(dòng)性均達(dá)到最佳值；純鐵粉在PEG含量為0.4wt％時(shí)，其松裝密度和流動(dòng)性分別為3.18g/cm3和26.9s·50g-1。由于PEG和PS具有不同的玻璃化溫度，因此優(yōu)化的壓制工藝參數(shù)會(huì)有所不同。在600MPa壓制壓力下，PEG粘結(jié)劑的最佳壓制工藝為：PEG含量0.4wt％、溫壓溫度75℃，而PS粘結(jié)劑的最佳壓制工藝為

4、：PS含量0.4wt％、溫壓溫度135℃。純鐵粉在PEG粘結(jié)劑優(yōu)化工藝下的生坯密度為7.29g/cm3、生坯強(qiáng)度為28.1MPa、脫模力為1.9KN、彈性后效為0.27％分別優(yōu)于PS最佳壓制工藝下0.08g/cm3、3.9MPa、0.2KN和0.02％。在相同壓制條件下，溫壓鐵基壓坯的密度比冷壓提高了約0.20g/cm3，壓坯強(qiáng)度提高了約3.7MPa。隨著壓制壓力的升高，溫壓生坯密度呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，對(duì)溫壓中壓制壓力與生坯密度關(guān)系的研究發(fā)

5、現(xiàn)：其關(guān)系仍可用巴爾申、黃培云等經(jīng)典壓制方程來(lái)描述。 為了進(jìn)一步考察溫壓成形的效果，在氫氣氣氛下對(duì)溫壓壓坯進(jìn)行燒結(jié)，對(duì)燒結(jié)體的物理性能、力學(xué)性能和尺寸變化等進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)燒結(jié)體的顯微組織進(jìn)行了觀察。結(jié)果表明，溫壓壓坯燒結(jié)體的密度、硬度、壓潰強(qiáng)度和收縮率均隨著燒結(jié)溫度的上升而提高。以PEG為粘結(jié)劑的合金鋼粉溫壓壓坯，在1200℃下H2氣氛中燒結(jié)1.5h后，燒結(jié)體的各項(xiàng)性能達(dá)到最佳值，其燒結(jié)密度、硬度、壓潰強(qiáng)度和收縮率分別達(dá)到7.