粉末冶金压制方法
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粉末冶金压制方法范文第1篇
关键词：《粉末冶金原理》；教学方法；经验
《粉末冶金原理》是我校材料科学与工程专业、金属材料方向的一门专业必修课。本课程的任务是使学生获得有关金属粉体烧结材料的基本知识和制造工艺，了解制取各种粉末的工艺过程；熟悉粉末体与粉末性能及应用，初步掌握混料、压制成形、烧结和必要的后续处理以及形成制品的工艺方法。在学习本门课程后，学生应知悉粉末冶金在实际生产生活中的应用情况，具有合理选取粉末成分、制定工艺路线和生产粉末冶金材料的能力，为日后从事相关技术工作打下必要的基础。由于课程开在大四，学生在学习过程中往往由于找工作的压力而觉得没有兴趣，不愿记忆和深入理解。从而造成学习效果差等问题。针对这些现象与问题，教师在课程讲授的过程中，应注意做到以下几个方面。
一、吃透教学大纲
教师讲课，首先需要深入地了解教学大纲，了解课程所需讲授的知识和学生所需掌握的程度，讲授的过程中做到有的放矢。我校《粉末冶金原理》课程主要包括“绪论”、“粉末制取方法”、“粉末体与粉末性能”、“压制和成形”、“烧结”、“粉末冶金材料”、“粉末冶金安全知识”等七部分。其中重点章节有“粉末制取方法”、“粉末体与粉末性能”、“烧结”等三章；其他章节则难度略低。绪论部分看似简单，但是对于教师所掌握本课程知识的全面性要求较高。如何使得学生了解本课程的性质、任务、内容、学习方法与要求、粉末冶金材料在制造业中的地位和作用等，需要仔细地琢磨。要让学生在第一节课上就对这种特殊的材料制备方法产生兴趣，愿意同老师一起学习粉末冶金学的知识。“粉末制取方法”、“粉末体与粉末性能”、“烧结”等三章内容是学生学习的重点，这三章内容对教师的要求很高，教师对知识的掌握程度，讲课技巧等各方面水平都要提高。“压制和成形”、“粉末冶金材料”、“粉末冶金安全知识”等三章则相对较简单，学生对于这几部分内容的理解不是很困难。这几章的教授方式应该以拓宽知识面、增强学生学习兴趣等为主。可以重点讲授新兴的粉末冶金技术、新兴的粉末冶金材料应用领域和应用实例等，拓宽学生的视野，激发其学习兴趣。
二、多方寻找教学资源，充实自身
当前讲授《粉末冶金原理》课程，应该综合依靠课本、幻灯片、模型和板书等来进行。单纯地依靠传统的课本和板书的教学方式已经被淘汰，但是单纯地依靠幻灯片的方式同样不可取。单纯依靠幻灯片讲解，学生与教师的互动难活跃起来，教学效果有时甚至不如板书。《粉末冶金原理》课程的教学资源大约有如下几种。
1.教材是课堂讲授最重要的资源。我校所选择的王盘鑫编著的《粉末冶金原理》课程教材，较注重工艺性和粉末冶金材料的应用方面，而对于粉末冶金原理部分相对简略。我校金属方向的大四学生金属学基础比较扎实而学习时间相对较少，这样的教材较适合这些学生的学习。
2.各种粉末冶金相关材料和设备的照片、原理图、录像等教学资料。这些资料非常重要，课本知识毕竟简单且枯燥，不利于讲授和理解。另外，所选教材不能涵盖现代粉末冶金所具有的最新发展水平，教师应多方收集各类教学素材，特别是注意查找最新的研究成果，同行的课件等。所查找到的素材往往有所重复，还应当反复挑选，找到适合同学们学习的最佳组合方式。
3.教师手写教案。俗话说“好记性不如烂笔头”，纸版教案是每一个教师必须认真准备的。在书写教案的过程中，教师可以加深对于课程知识的理解，编排课程讲授的顺序，提炼课程的难点，甚至可以写下与课程有关的任何话。以上这些都是幻灯片所难以做到的，而最重要的是，通过书写来理解和记忆，比通过制作幻灯片来记忆更深刻、透彻。教师绝对不能迷信幻灯片，况且做好手写版的教案，也是老师的一种本分。
4.板书。幻灯片所不能表达的知识其实很多，这个时候就需要教师亲自在黑板上书写。良好的板书，能够给人以美感，在表达清楚所教授知识的同时，可激发学生的学习兴趣。良好的板书布局，简洁易懂的书写（画图）方式，甚至清晰易读的字体，都是教师所应具有的基本素质。
三、重视授课学生，因材施教
了解学生是指教师在课堂课余时间观察分析学生的思想情绪等心理状况，以掌握学生各方面的情况。这就需要教师必须具有善于观察分析和与学生深入沟通交流的能力。只有在准确全面了解学生的内心活动、个性特征和智力水平后，才能有针对性地实施相应的教育教学措施。实践证明，如果教师对学生的个性、心理等方面不深入了解，不闻不问，漫不经心，对全班学生都采取完全相同的教育教学方法，往往难以取得好的教育教学效果。《粉末冶金原理》是一门专业性非常强的专业课，概念、设备原理较多，理解和记忆具有一定的难度。具体说来，大四的同学同时面对着找工作的压力，学习时间和精力相对有限，绝大多数同学没有时间课下预习和复习，在讲授《粉末冶金原理》课程的时候，要立足于课堂，将知识讲授清楚。《粉末冶金原理》课时量比较充足，对于同学们感兴趣的知识点，应不怕麻烦，详细讲解，力求激发出同学们的学习兴趣，使其感受到掌握知识的乐趣。在实际讲课过程中，应引导学生积极思维，培养学生自由思考的习惯，具体方法如下：①鼓励学生参与课堂活动，以课堂讨论、提问、抽取同学讲解某一问题等更加活泼的方式引导学生与教师和其他同学互动，主动思考。②注重“因材施教”原则。在《粉末冶金原理》课程的讲授过程中，经常会有同学由于找工作的原因请假，我们应该支持。同时，也应针对这一实际情况积极调整授课方式。有时需要将两节课的内容压缩在一节讲，有时又需要调整重点内容的顺序来适应。需要教师备课扎实且能灵活变化。③既要教授课本知识、专业知识，又注重同学们学习兴趣和学习能力的培养。坦率地讲，很难想象金属材料方向的同学会有较多人日后从事粉末冶金相关工作。多讲些材料学的相关原理和粉末冶金应用实例，让学生对于课程内容感兴趣，自发寻找一些知识充实自身，也是非常重要的。
对于《粉末冶金原理》的讲授，其关键点在于讲授内容的专业特色与社会要求、人才成长规律之间，以及学生特点与工作需要之间，进行系统地调整，寻求平衡。这样不仅能够使同学们掌握书本知识，而且能使他们对课程感兴趣，并在日后的工作中进行应用，成为用的人才。
参考文献：
[1]王盘鑫.粉末冶金学[M].北京：冶金工业出版社，2006：1-6.
[2]赵文炳.因材施教的关键在于正确把握“材”[J].教书育人，2006，（9）：50-51.
[3]叶宏，等.以专业主干课程建设为核心推进教学改革的不断深入[J].科学咨询，2008，（28）：94-95.
[4]张丹，等.试论“因材施教”在现代高校教育中的实现途径[J].西安文理学院学报（社会科学版），2006，9（2）：90-92.
粉末冶金压制方法范文第2篇
【关键词】粉末冶金上盖 ； 三点焊 ； 振动试验 ； 力学性能
【中图分类号】G64 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2014）27-0008-01
1.引言
材料与制造技术的进步使粉末冶金零件取代各种应用的铸锻零件日益有吸引力。有时往往需要将粉末冶金零件相互连接或与其它材料相连接，制成一体零件。鉴于粉末冶金的独特材料组成和能压制成为复杂几何形状，因此，粉末冶金零件生产的灵活性具有巨大经济优势。
压缩机设计的目标将集中在轻量化、改进结构整体性及减低制造与组装成本上。满足设计准则的能力需要制造技术与新材料可达到较高强度，较长耐久性，较好质量及较低成本。粉末冶金零件能全面满足这些要求，因此，粉末冶金零件正在不断地替代汽车制造中使用的各种其它生产方法[1]。现已采用压缩机中三点焊的连接方法，研究粉末冶金上盖与结构钢筒体之间的三点焊接性。
2.试验材料与方案
2.1 材料与仪器
试验材料：LG粉末冶金上盖、铸铁上盖、GQ046Y4筒体、振动金属板。
试验仪器：气体保护焊机、UD？鄄T2000振动试验台（SAI90？鄄T2000？鄄53A？鄄ST）。
2.2 试验方案
将粉末冶金上盖和铸铁上盖分别在GQ046Y4筒体中进行三点焊接。制备样件数量5个，其中编号2？鄄1、2？鄄3、2？鄄5为粉末冶金上盖，2？鄄2、2？鄄4为铸铁上盖。将样件用夹具固定于试验台，夹具与台面力矩要求88N/m，在水平方向按试验条件：频率200Hz，加速度 20g，轴向水平，推力 67KN进行持续4小时振动试验，每过1小时对样件焊点进行检查，查看焊点是否脱落，并记录数据。试验结束后，线切割样件焊点，通过光学显微镜对焊点进行金相分析。确认粉末冶金焊点的力学性能。
3.试验结果
3.1 振动试验结果
振动试验是让样件承受一段给出频率的正弦振动或承受在一定的时间周期内处于离散的频率的正弦振动。是为了了解产品的耐振寿命和性能指标的稳定性，寻找可能引起破坏或失效的薄弱环节，对系统在模拟实际环境的振动、冲击条件下进行的考核试验。
振动试验后，对样件焊点沿中心线切割，分析结果见表1。
由上表数据可知，在持续4小时的振动试验后，只有粉末冶金2-5样件焊点未振脱，铸铁两样件全部振脱。可以初步确定粉末冶金三点焊接已达到可以接受的最低焊接强度。
试验结束后，除了确认焊点是否振脱外，还对样件的其他部位进行了检查，结果发现，编号2？鄄4样件中，铸铁上盖脖子中部已经断裂。由于在振动试验后才发现铸铁上盖振裂，所以无法判断焊点振脱和上盖振裂的先后顺序，但可以说明本次振动试验强度已达到压缩机所能承受的最大值。
4.结果分析与讨论
2？鄄1样件持续一个小时后焊点就振脱，主要是焊接工艺问题，焊偏导致焊缝未充满，未能与基体形成牢固的结合，而只是靠焊缝局部应力胶合，随着振动时间的增长，应力渐渐减弱，故造成很快脱落。
由于金属材料本身存在空隙或夹渣，加之焊接过程中焊料熔渣的影响（熔渣的氧化性增大时，有CO引起的气孔倾向增加；熔渣的还原性增大时，则氢气孔的倾向增加），所以任何材料在焊接过程中，焊点内部都会有或多或少的气孔形成，是不可避免的。
分析粉末冶金上盖焊接样件2？鄄3焊点振脱的原因：1.粉末冶金基体与焊缝界面存在气孔，气孔的存在减少了结合面的有效截面积，破环了焊点熔合区的致密性，降低了接头的疲劳性。焊点的熔合区是焊缝和基体金属的交接过渡区，焊缝和基体有良好的结合在很大程度上决定着焊接接头的性能。而气孔作为应力集中因素，在振动过程中只是加大了焊点脱落的可能性；2.三焊点中有一焊点出现烧穿现象。可能是由于操作者在焊接电流一定的情况下，焊接速度过慢造成的。焊缝中有穿孔会严重影响焊接接头的力学性能，也是该样件焊点振脱的主要原因。
振动试验后，粉末冶金三点焊2？鄄5样件焊点完好， 2？鄄3样件焊点脱落，通过比较两者金相形貌，分析发现，焊缝-基体结合面的状态与粉末冶金焊接牢固性有一定关系，结合面无气孔，提高了焊接结合强度，延长了样件使用寿命。
综合考虑，振动样件焊点强度：2？鄄5>2？鄄2≥2？鄄3，2？鄄4>2？鄄1，表明粉末冶金上盖三点焊接性能等效于铸铁上盖三点焊接性能。
5.结论
（1）本次振动试验条件可以作为考核压缩机三点焊强度的参考标准。
（2）粉末冶金三点焊接力学性能等效于铸铁上盖三点焊接力学性能。
（3）通过本次试验可说明，粉末冶金上盖应用于压缩机三点焊是可行的，且具有良好的可靠性。
（4）粉末冶金基体与焊缝结合面存在少许气孔虽然可以达到本次试验要求，但对粉末冶金焊接件使用寿命影响较大。要尽量避免在结合面形成气孔，进一步提高焊接质量。
粉末冶金压制方法范文第3篇
该书的特点之一是内容非常翔实,涉及温压成形技术诸多关键工艺环节的技术细节。例如,在第二章中,作者细致地介绍了温压粉末原料的基本要求、常用温压粉末及其性能,温压剂的选择、配比和加入方式对温压粉末性能的影响;在第三章中,详尽介绍了温压成形的各影响因素及其对成形密度的影响规律;在第六章中介绍了温压成形坯的不同烧结工艺对温压烧结体密度、强度、硬度、韧性等的影响规律。全书对不同的技术和工艺方法所能达到技术指标和工艺可实现性进行了全面对比分析,为读者在科研和生产实际中提供了有较强针对性的指导。
特点之二是在内容阐述上条理清楚、深入浅出,把复杂的理论模型和繁多的数学公式去粗取精,简练地表述给读者。金属粉末温压成形致密化过程中,金属粉末的、移动、摩擦、变形、磨损的行为和规律非常复杂。相对于致密金属材料的研究理论基础来说,对粉末这种复杂非常连续体的材料非线性、几何非线性和边界条件非线性,以及力学模型求解的研究还不成熟,对温压致密化的主导机制的认识也尚无定论。《金属粉末温压成形原理与技术》一书中,李元元教授在简要概述了国内外学者在温压成形致密化过程方面的主要研究成果和学术观点的基础上,重点介绍了温压致密化的唯象分析和功效分析,热弹塑性力学问题的基本方程和相关本构关系,温压数值模拟的各种流动应力模型。
特点之三是先进性。《金属粉末温压成形原理与技术》一书不仅介绍了温压技术的基本原理和方法,而且介绍了国内外许多科研和生产的最新成果和研究进展;不仅对金属粉末温压成形技术的发展历程作了完整清晰的回顾,介绍了国内外的成功应用实例,而且对金属粉末温压成形技术作了全面的发展展望,即温压技术主要朝着两个方向发展:适用材料体系向多方向拓展和工艺过程向纵深方向延伸。
特点之四是实用性。本书知识面很广,基本涵盖温压成形工艺及设备方面的全部内容,还比较系统地介绍了新近迅速发展的金属粉末温压过程的有限元数值模拟技术,介绍了典型温压零件的数值模拟过程及模拟结果,并与实际试验结果进行了对比分析。对于已经从事粉末温压成形的研究和技术开发的读者,可以根据自己的实际工作需要,查阅相关章节,了解有关原理、技术和应用等方面的内容;对于希望对温压技术有所了解的读者,通过比较系统地研读全书,会对金属粉末温压成形技术从适用范围、工艺技术环节及要求到温压成形件的加工等全工艺流程和相应的工装设备有比较清晰的整体认识。
李元元教授所领导的研究梯队的科研成果在该书中得到了全面的展示,本书中的每一章节都有作者自己的研究成果。由于金属粉末温压成形技术的基础理论涉及热力学、传热学和烧结理论等多学科的交叉,著述一本该领域的专著难度很大,在该书出版之前尚没有此领域的专著出版。
1994年,在加拿大多伦多举行的PM2TEC94会议上,美国Hoeganaes公司公布了其开发的一项高密度粉末冶金零件的生产新技术――Ancordense温压工艺。温压技术被认为是进入20世纪90年代以来粉末冶金零件生产技术方面最为重要的一项技术进步,于1995年获得美国粉末冶金协会的新技术新发展功勋奖,Hoeganaes公司也因在温压工艺方面的开创性成就而荣获1996年度MPR最高荣誉奖。温压工艺自问世之日起便以其经济上可行、产品性能优异而引起轰动,有望发展成为21世纪最有前途的零部件绿色制造技术之一。温压技术很好地满足了制造业结构调整、产品升级的需求,和材料加工技术朝着高性能、低成本、低能耗、短流程、高效率和净终成形的方向发展的需求。
温压成形是通过改进传统的粉末冶金压机,采用专门的粉末加热、粉末输送和模具加热系统,将混有温压专用剂/黏结剂的混合粉末加热到一个特定温度(一般130～150C)进行压制,再用传统的烧结工艺进行烧结,以获得较高产品密度的工艺技术。粉末冶金温压成形技术能以较低的成本制造出较高性能的粉末冶金零件,在性能与成本之间找到了一个最佳的结合点。
经过10余年的发展,包括世界著名的美国Hoeganaes公司、德国Linde公司、瑞士Sinterwerke AG公司、加拿大Quebec Metal Powder公司以及中国台湾的保来得公司在内的国内外多家单位已建立了70余条温压生产线并投入运行,200多种温压零件获得大批量生产,温压技术正在制造新的越来越多的标志性产品。采用温压技术开发出高密度、高强度和高精度的粉末冶金结构零部件,将带动汽车、摩托车、电动工具、家电、办公设备等行业零件制造技术的发展,市场前景非常广阔。在我国,深入研究和大力发展温压成形这种高性能低成本的粉末冶金生产技术,对提高我国粉末冶金产品的档次和技术水平,赶超世界先进制造水平具有重要的现实意义。
李元元教授长期从事材料加工工程和机械工程方面的教学、科研及产业化工作,在高性能粉末冶金材料及其复合材料的制备与精密成形、高性能有色合金的制备与成形等方面颇有建树。他所领导的华南理工大学国家金属材料近净成型工程技术研究中心、广东省金属新材料制备与成形重点实验室10多年来一直在开展金属粉末温压成形技术的研究工作,对温压成形的理论和技术进行了系统深入的研究,研制开发多种新材料及其零件,已广泛应用于国防军工及民用行业,为国家和企业创造了巨大的经济效益和社会效益。
《金属粉末温压成形原理与技术》一书不仅可作为材料学和材料加工工程等专业的研究生教材或参考书,对于粉末冶金、材料、机械等领域的科研、设计和工程技术人员也不失为一本好的专业参考书。该书的出版将有助于推动我国在粉末冶金工程领域的基础研究、新技术开发和新产品的应用,提高我国粉末冶金行业的技术创新能力和国际竞争力。评
粉末冶金压制方法范文第4篇
随着新材料、新技术的不断发展与应用，材料的轻型化、节能化、智能化、环保化已经成为 21 世纪材料科学发展的主题。轻质高强金属基复合材料由于具有更高的比刚度、比强度，在强调材料轻型化的今天，受到越来越多的关注。在金属基复合材料的制备工艺中，粉末冶金工艺方法由于其工艺温度低及近净成形等特点, 使其具有独特的优越性并被广泛采用[1]。粉末冶金（PM）方法最初主要应用于一些难熔材料和高熔点金属，由于这些材料塑性差、变形困难，制备过程中主要采用粉末冶金工艺方法。粉末冶金工艺中的经典烧结理论的研究也是基于高熔点、脆硬材料的[2]。但是，建立在脆硬材料之上的经典烧结理论是否适用于低熔点、低密度的材料，至今仍在研究之中。以往的烧结工艺研究，为了了解烧结后材料显微组织的演变，是将烧结后的试样重新打磨、抛光成金相试样后，在光学金相显微镜下观察其组织的改变。这一方法的缺陷在于得出的试验结果只是烧结完毕后试样组织的变化，对于二元或多元合金系金属粉末而言，无法实时了解烧结过程中基体粉末和添加的合金粉末颗粒间的烧结机理和显微组织的演变过程。用粉末冶金方法制备金属基复合材料，在烧结阶段，基体与外加增强相之间一般不发生反应[3]，烧结工艺的设计是依据基体材料而定。由于铝合金的烧结温度低于纯铝的熔点，因此，在烧结过程中我们可以利用高温光学金相显微镜对整个过程进行原位观察。为了验证经典烧结理论中的“球－球烧结模型”对铝、镁等屈服强度比较低的粉末体系是否依然有效，西安交通大学材料学院柴东朗课题组成功利用自行改制的高温光学金相显微镜，对二元铝基纯金属粉末体系的烧结过程进行了原位观察，即在烧结的同时，实时观察金相试样表面组织的演变过程，并将烧结过程录像存入计算机，发现了许多先前未有报道的新成果，为材料的试验及检测开创了一条新路。
2 试验装置的改造
为了能做到烧结过程的原位观察，试验装置必须要解决两个问题，一是烧结炉要足够小，可以放在光学金相显微镜下对试样进行实时观察，并有冷却系统和控温系统；二是光学金相显微镜的镜片要耐高温，同时要具备成像系统，以便及时将光学信息转换成数字信号，并输入到计算机中以数字格式存储起来，使试验者可以实时观察。经过不断的探索与试验，课题组终于成功研制了可以用于原位观察的高温光学金相显微镜。
课题组自制的高温光学金相显微镜是在普通的光学金相显微镜基础上加以改造的，增加了成像系统和加热系统。结构框图见图 1。成像系统由光学成像系统和数码转换系统两部分构成，数码转换系统的作用是把拍摄到的图像由光学信号转换成数字信号，并存储为数字格式。通过数码转换系统，可以对实验过程拍摄动态连续图像，并根据需要截取成静态单幅图像。整个烧结过程均由成像系统实时录像，并可通过计算机原位观察。加热系统的作用则是实现在给定温度和保护气氛下的烧结，由加热坩埚以及水冷系统、气体保护系统、温控系统和电源等五部分组成，结构示意图如图 2 所示。加热坩埚位于电阻线圈中部，位置偏上，控温仪的热电偶安放在加热坩锅下方、线圈中部的位置。利用电阻线圈直接加热，加热效率高。加热台周围设计成空心环道以便通冷却水使设备降温；加热台上部也有通孔，当烧结某些易氧化材料时通入惰性气体进行保护。烧结时，可通过高温光学金相显微镜对试样表面变化的动态全过程进行实时录像，并可通过计算机原位观察为了进一步研究烧结时加热方式对烧结过程的影响，课题组还对高温光学金相显微镜的电源作了不断改进，使之不仅能实现阶梯式升温，而且能实现震荡式加热。
3试样制备
3.1 试样冷坯的制备
原位观察所用试样均采用粉末冶金法（PM）制备，主要工艺流程如图 3 所示。从烧结加热台示意图（图 2）可以发现，由于热电偶放在试样下方，因此，控温仪显示的温度并不是试样表面的温度。试样只有做得尽可能薄，才能使观察面的温度接近控温仪显示温度。为了保证试验结果的可比性，我们在制作试样时，尽量使所有试样厚度相等；由于加热台中的坩埚直径只有φ10mm，试样也必须做得直径小于 φ10mm；为了保证试验结果的可重复性和真实可靠性，我们把同一种试验材料的试样先制成 φ30×3.5mm 的冷坯，再进行切割分离、磨制后制成 φ7×3mm 的小试样，然后对每一个小试样，按照金相试样制备方法做成金相试样。
3.2金相试样的制备
随着科技的进步和发展，许多先进高端的检测设备被越来越多地应用到新材料的研制和产品检验中去。但是光学金相检验始终是最普遍最广泛的一种主要手段。在光学金相检验中金相试样的制备是获取清晰照片和正确结论的重要环节。利用光学显微镜对试样进行观察时，其观察到的信息主要来自试样表面颜色深浅的变化。我们在制作金相试样时也是依据试样表面不同区域能量的差异或不同相颜色的差异，通过腐蚀剂的作用，使其显示不同的颜色。腐蚀程度深的区域对光的散射严重，腐蚀程度浅的区域对光的散射轻微，这样，在光学显微镜下观察，颜色就有暗、亮之分，从而能分辨出试样表面的细微结构，如晶粒边界、相界、析出物等。用于原位观察的试样由于在压制冷坯时表面已经比较平整，因此，在金相试样的制备过程中只需经过砂纸细磨、抛光、腐蚀等过程。前两个过程的制备方法与一般金相试样制备并无差别，只是腐蚀过程有其自身的特殊要求。腐蚀的目的是将金属的显微组织显现出来。常用的金相组织显示法有化学腐蚀法、电解腐蚀法、金相组织特殊显示等[4]。本课题组采用的是化学腐蚀法。
在普通金相试样的腐蚀中一般经常使用氯化铁盐酸水溶液进行化学腐蚀。课题组在利用原位观察法进行烧结原位观察时发现，原位观察用的试样不能按照常规金相试样的制作方法制作，原因在于经过深度腐蚀的试样，在光学显微镜下观察，还未开始烧结时，外加硬质相颗粒颜色已经很暗，接近于黑色，以致烧结开始后无法观察颗粒表面是否已经发生了变化；如果抛光后的试样不进行腐蚀，又观察不到颗粒边界，也无法了解颗粒边界在烧结过程中的变化。课题组经过不断摸索与反复试验，针对铝基二元合金系试样，调制出浓度极低的腐蚀液，成分为：氢氟酸 1％、盐酸 1.5％、硝酸 2.5％，水 95％。腐蚀开始时，用吸管取出一滴腐蚀液，滴至试样表面 30s左右后立即用清水冲洗、擦酒精、吹干，这样腐蚀出的试样烧结时观察效果最好。此时，腐蚀后的试样只显示出颗粒在基体中的边界，颜色与基体差别不大，而基体和颗粒中的晶界则看不出来。图 4 为烧结时原位观察中截取的烧结试样照片。（a）为烧结前经轻微腐蚀后的试样。此时，可清晰地分辨出外加颗粒在基体中的轮廓。（b）为烧结10 min 时，颗粒周围发生的组织演变，其中黑色部分表明颗粒与基体间已形成共晶液相。
粉末冶金压制方法范文第5篇
关键词：
“十一五”期间，喀左县为促进县域经济的快速发展，大力实施“工业强县、项目支撑”的战略，通过引进外资形成了以铸造、冶金、采矿、机械、建材、化工、酿造、农产品加工为主的工业格局。特别是以冶金铸锻产业产生一大批骨干企业，形成集群发展态势，成为地方财政收入的主要来源和城乡居民就业的重要渠道。
一、基本情况
喀左县冶金铸锻产业经过十多年的发展，已初具规模，形成了涵盖矿山采选、钢铁冶炼、粉末冶金、粉末冶金、精密铸造、冷压热锻及钼、锰、镍、钛生产加工等具有地方特色的冶金及铸锻产业体系，上游的采选、冶炼产业、中游的铸造、锻压产业、下游的精密加工产业，基本实现良性联动，产业链雏形已初步形成，一批具有地方特色的专业化分工配套企业正在崛起；一批技术含量高、附加值大的粉末冶金制品、精密铸造件、汽车零部件、有色金属和磁性材料等产品得到快速发展，产业集群在工业经济中的地位日益突出，已成为全县经济发展的主要动力和重要支柱产业。
目前，全县冶金铸锻产业集群入驻企业已达到107户，其中规模以上企业68户。产业集群主要产品为：铸造生铁、锻造钢坯、各类铸锻件、粉末冶金压制件、汽车零部件及零部件总成、镍、钼、钛、等有色金属加工产品等。核心企业有：
朝阳飞马集团。集团成立于2003年8月，下属四个分公司，分别是飞马车辆设备股份公司、飞马集团机械制造公司、飞马铸造有限公司和利州进出口公司。总资产15亿元，占地面积68.7万平方米，现有员工4000人。经过今年来不断的扩产改造，目前企业年生产能力15万吨，主导产品为汽车轮毂、刹车毂、刹车盘，产品出口到欧美亚四十余个国家和地区。2006年8月被国家商务部、国家发改委评定为“国家汽车零部件出口基地企业”。2010年实现销售收入8.1亿元，上缴税金6890万元，出口创汇5120万美元。今年1—4月份，实现工业总产值24300万元，缴纳税金1185万元。
朝阳金河集团。集团组建于2007年，是由鑫兴矿业、鑫晟矿业、鑫隆矿业、辘轱井铁远、金河粉末、鑫成铸钢、晟博压件等7个企业组成。经过几年的不断扩产改造及产业链条延伸，目前，集团已形成年产50万吨铁精粉、3万吨粉末冶3万吨雾化粉、3000吨精密制件的生产能力。2010年实现产值8.5亿元，缴纳税金12288万元
朝阳西姆莱斯石油铸钢管件有限公司。主要是利用无锡西姆莱斯多项荣获国家专利技术和高新技术，年产30万吨石油专用管坯。2010年实现产量10万吨。销售收入5.6亿元，税收1622万元。还有朝阳利鑫有色金属公司，目前每天生产镍铁100吨左右，实现产值220万元。今年1—4月份实现产值14116万元，同比增长163.8；实缴税金1020.3万元，同比增加1014.4万元。喀左县鑫丰金属制品有限公司，今年1—4月份实现产值3.8亿元，全年计划实现产值10亿元，利税8000万元。等大一批骨干企业。
2010年冶金铸锻产业集群实现产值107.4亿元，占全县工业的85.9%；实现工业增加值34.1亿元，占全县工业的86.5%;实现税收3.2亿元，占全县工业税收的88.9%。
目前，该集群正在建设的较大项目有：金河集团投资1.5亿元的年产3万吨雾化粉、6万吨海绵铁项目，金旭锰业投资1.75亿元的年产4万吨硅锰合金和1万吨中低碳锰项目，中天有色投资1.5亿元的年产5.4万吨硅锰合金和2.1万吨中碳锰铁项目，圣峰电力投资8000万元的年产6万元吨铸钢件项目，鑫丰金属投资1亿元的55立方米转炉特钢项目，明鑫铸造投资5亿元的年产60万吨铁和3万吨铸件项目，圣峰镍业投资9800万元的年产6千吨镍基料冶炼项目，盛奥投资8300万元的年产20万吨铁精粉和3万吨钢球衬板项目，亿通金属制品投资8000万元的年产2.5万吨硅锰合金项目，兴发矿业投资8000万元的年产3万吨铸造排水管件项目，聚丰合金投资5000万元的年产1.3万吨耐磨合金铸件项目，永生锰业投资4000万元的年产1万吨富锰渣及锰铁铸件，博华新金属投资2800万元建设电子封装金属键合线项目等。以上这些项目陆续建完投产后，将进一步壮大我县冶金铸锻产业集规模，也必将对我喀左县工业经济形成强有力的支撑和拉动作用。
二、集群发展面临的主要问题
近年来，喀左县冶金铸锻产业集群虽然取得较快发展，但与省内和周边地区相比，在面临诸多发展机遇的同时，也存在一些制约发展的因素，总体看仍有一些差距。
一是产业集中度较低，企业协作配套不紧密。冶金、铸造、锻压、加工行业龙头企业少，特别缺乏集设计、制造、服务于一体的成套总包企业，围绕龙头企业的中小企业群体还未形成，原材料供应、外协配套件等相关产业发展不足，尚未形成专业化分工、社会化配套的制造体系，制约了企业做强做大，对区域经济发展带动作用不明显。
二是产品结构层次低，创新能力不足。多数企业的集成创新、引进消化再创新意识不够强、能力不足，高技术含量、高附加值得精密加工和智能控制等设备比例低，产品大多处于产业分工价值链的中低端。加上企业的经营理念较为落后，开拓市场的力度不够，产品结构老化，不注重品牌和企业形象的建设，缺乏现代化的营销理念及手段，制约着企业市场的开拓和创新能力的提高。
三是熟练技工少，人力资源匮乏。我县内冶金铸锻加工企业数量较多，劳动力密集，大部分员工学历偏低，技术类、管理类的人才缺乏，影响了冶金铸锻及加工产业企业的健康发展。
四是资金短缺，融资能力较低，由于企业规模偏小知名度低，地方政府资金支持力度有限，域外资金介入的规模偏小，难以满足企业发展的需要，资金的缺乏成就冶金铸锻及加工企业实现跨越式发展的“瓶颈”，此外，园区基础设施建设资金投入不足，与发达地区的园区相比较一些功能还相对滞后。
五是瓶颈制约影响集群发展。主要是土地指标缺口大、环评审批周期过长、一些地方电力不足等，这些因素影响了一些项目的引进和落地，也限制了现有企业扩产改造，制约了集群发展。
三、须要解决的问题
1．加大政策支持力度。全面贯彻落实辽宁省政府《关于实施突破辽西北战略的若干意见》的政策，积极争取省、市对冶金铸锻企业在技术开发、项目建设等方面给予重点支持，在资金投入、环保、土地等方面给予优先扶持。
2．加强组织领导。要把冶金铸造锻压产业作为一个长期战略重点来抓，成立专门机构，抽调 专门人员，一以贯之的常抓不懈。同时，加强宏观指导和微观协调服务，为冶金铸造锻压产业发展创造宽松的软硬环境。
3.加大资金扶持力度。希望对我县冶金铸锻产业集群一些在建项目给予技改贴息或项目补贴等资金支持，以此激发投资者投资上项目的积极性。对冶金铸造园区给予资金支持，以保证其基础设施投入，不断提升园区条件，吸引更多项目进驻。
4.给予人才、技术等方面的支持。随着冶金铸锻产业的规模壮大，企业增多，产业工人、技术工人、管理人才短缺矛盾日益突出，一些企业还存在着某些技术方面的瓶颈制约，建议：一是大中专毕业生和一些使用技术人才多往喀左引进、推荐；二是省经信委在专项资金中砍出一块专门用于企业工人培训；三是联合大中专院校、一些科研部门帮助企业解决技术难题。
5．加大招商引资工作力度，紧紧抓住铸造产业发达地区资金产业招商、概念招商、地产招商、定点定向招商，引进一批较大项目落户我县。进一步放宽思路，采取灵活的方式方法，提高在谈项目成功率和落地率。鼓励开展中介招商，努力探索专业化、市场化招商的新路子。
6．着力培育优势骨干企业。更新发展理念，创新经营模式。支持冶金铸造锻压企业积极面向市场，打破体制性障碍，拓展发展领域，实现快速发展。较快各类冶金铸造锻压企业兼并、联合、重组步伐，整合社会资源，促进生产要素向优势企业集中，通过多种途径培育一批大型企业集团。
7．引导企业集聚发展。积极运用土地、环保、电价和政府补贴等手段，支持园区建设，发挥骨干企业作用。吸引相关企业建立生产基地，壮大产业规模，形成特色明显的冶金铸造锻压产业园区。要在产品研发、电子商务、金融服务、现代物流等方面，加快建立和完善公共服务体系，全面提升集群的综合竞争力。
8．提高自主创新能力。积极争取符合条件的企业和项目列入国家、省重大创新专项和国债项目。鼓励企业与高校和科研院所开展产学合作，推进大型冶金铸造锻压企业和研究院所合作。培育具有自主创新能力的大型企业集团。在园区建立公共技术研发平台，冶金铸造锻压企业建立市级以上技术中心。
粉末冶金压制方法范文第6篇
摘要：
开发出一种钼合金纳米喷雾掺杂工艺及其过程控制方法；采用传统固-液掺杂工艺和纳米喷雾掺杂工艺分别制备出Mo-La合金丝材和板材，并测试其室温力学性能和使用性能；采用透射电镜（TEM）和经典弥散强化理论，分析了纳米掺杂钼合金强韧化机制。结果表明，按照1:20的纳米粉末与去离子水的最大固液质量比、经过30min搅拌制备的纳米悬浮液在在线搅拌装置和空气压力作用下，通过适当结构的喷头喷淋到MoO2粉末中，可实现钼合金的纳米掺杂；液体介质中纳米粉末离散稳定性检测方法和钼合金粉末中掺杂元素微观均匀性检测方法可对纳米喷雾掺杂工艺的制备过程实现实时控制；在相同成分下，纳米喷雾掺杂工艺制备的Mo-La合金丝、板材的综合力学性能和使用寿命均比固-液掺杂工艺提高50%以上。TEM照片和Fisher理论分析结果表明，纳米喷雾掺杂工艺实现了第二相粒子以纳米尺度均匀分布，第二相粒子的尺寸、数量和分布均匀程度远优于固-液掺杂工艺，从而保证了其有效发挥弥散强化作用。
关键词：
纳米喷雾掺杂；弥散强化；微观均匀性；纳米粒子悬浮液；钼合金
钼金属固有的韧-脆转变、低温脆性和比强度不足的特性，是其深加工困难、韧性不足、使用寿命低、应用范围受限的本质原因[1-4]。热处理强韧化、合金强韧化和形变强韧化，一直是克服金属的脆性、提高其强度水平的主要手段。由于钼金属没有随温度变化而发生晶体学相变的性质，通过热处理进行强韧化的可行性不大[5]。同时，由于钼与大多数合金化元素难于真正形成合金相，在热变形过程中，不会出现其它金属所普遍存在的“固溶-过饱和-析出”的相变现象，仅仅只能依靠破碎晶粒产生的细晶强韧化，其形变强韧化的效果不大[6]。因此，钼金属的强韧化研究多集中在合金化方面（并辅之以适当的变形），从而出现了Mo-Ti、Mo-Zr、Mo-La、Mo-Y、Mo-Ce、Mo-Nb、TZM、TZC、Mo-Hf-C等大量的钼合金[7-9]。除了W、Ta、Re外，钼与大多数合金化元素难于真正形成“合金”[10]。W元素尽管与Mo可形成连续固溶体，但只有强化作用而毫无韧化效果，甚至有进一步脆化的趋势[11,12]。Ta元素的过饱和固溶仅提高耐腐蚀作用，对其强韧化作用甚微[12]。唯一可以同时实现强化和韧化的Re元素却受制于成本原因[13]。因此，钼金属的强韧化水平多依赖于钼“伪合金”中，非合金化元素产生的第二相弥散强化效果。
为了保证钼基体中的第二相尽可能地发挥弥散强化作用，钼金属生产和研究人员花费了很大的精力摸索提高掺杂物分布均匀性的方法，已经形成了固-固、固-液和液-液等三种掺杂方法[14,15]。这三种方法各有很大的局限性，因此在生产上很难获得大的推广。本文旨在以Mo-La合金为例，开发一种可以保证第二相微粒均匀分布的新型钼合金掺杂方法。
1实验
1.1原料本文采用高纯MoO2粉末为原料，含钼量为74.64%（质量分数），颗粒呈规则晶体（图1（a）），粒度分布基本呈正态分布，d0.1为13.039μm，d0.5为101.602μm，d0.9为300.855μm；费氏粒度为2.52μm，松装密度为0.92g•cm-3。掺杂用纳米La2O3粉末的平均颗粒尺寸为50nm（图1（b））。
1.2过程首先实验获得纳米粒子悬浮液的制备工艺。（1）称取100g纳米La2O3粉末，分别加入1000、1500、2000、2500ml去离子水，搅拌1h；（2）选择20、25、30、35、40min等不同搅拌时间；对这9种悬浮液进行离散性分析，获得纳米粉末与去离子水的最佳比例和最佳搅拌时间；（3）按照不同比例加入十二烷基硫酸钠（DBS）和聚乙二醇作为分散剂，确定其最佳加入量。然后将制备好的纳米La2O3悬浮液转入在线搅拌罐（图2）中，将纳米La2O3悬浮液喷淋到MoO2粉末中，获得掺杂MoO2粉末。在整个喷淋过程中悬浮液一直处于均匀的离散状态。随后选择适当的粘结剂，按照一定比例，将去离子水、粘结剂与掺杂MoO2粉末混合、压制成片并烘干，在扫描电镜（SEM）中进行能量弥散X射线谱法（EDS）检测，以判断这种纳米掺杂工艺获得的掺杂MoO2粉末中La2O3粒子的微观均匀性。最后经过粉末冶金和压力加工工艺，将掺杂MoO2粉末制成Mo-La合金板材（厚度为0.2mm）和丝材（Ø0.18mm），分别测量其室温力学性能，并对其显微组织进行SEM和透射电镜（TEM）观察。同时，以Cr12Mo材料为对象，对Ø0.18mm丝材进行线切割寿命实验。
2结果与讨论
2.1纳米掺杂物悬浮液配制由于纳米粒子的尺寸小，表面存在大量不饱和键，表面活性很大，再加上静电力等，分散在液体介质中的纳米粒子易于发生凝并、团聚，形成二次粒子，使粒径变大，最终喷淋到MoO2中将处于微米级颗粒团，第二相粒子就无法真正起到纳米弥散强韧化的作用。因此，配制纳米掺杂物悬浮液不是简单地将纳米粉末倒入去离子水中获得悬浮液即可，而是要保证悬浮液中纳米粒子真正离散为单个纳米粒子。判断纳米粒子在水剂中是否真正离散的判据很多，如分光光度法、Zeta电位计法、动力粘度法[16,17]。这些方法理论上很严谨，但操作起来非常困难。本文采用如下方法获得纳米掺杂物的离散状态：在图2中的喷嘴处放置一张滤纸，瞬间喷淋后，将滤纸缓慢干燥，然后通过SEM观察悬浮液在滤纸上粒子的分布情况，来判断纳米粒子是否真正离散。配制纳米掺杂物悬浮液涉及三个工艺要点。（1）纳米粉末与水的配比：通过分析纳米La2O3粉末与去离子水的质量比为1:10、1:15、1:20、1:25的悬浮液在滤纸上的离散状态（图3）可以看出，当固液比大于1:20时，无论怎样延长搅拌时间，纳米La2O3粒子依然团聚为牢固的颗粒团；当固液比小于1:20后，纳米La2O3粒子就离散为单个粒子；再加大去离子水的剂量，悬浮液中纳米粒子的离散效果与之相近。由此确定，纳米粉末与去离子水的最大配比为1:20。（2）纳米悬浮液搅拌时间：通过对比搅拌时间为20、25、30、35、40min时，悬浮液中纳米La2O3粒子的离散情况（与图3相似，不再列出）可判断出，当搅拌到30min以后，悬浮液可消除絮凝颗粒团，纳米粒子基本上呈单个纳米粒子。（3）纳米粉末分散剂的作用：由于纳米La2O3粒子密度较大，在悬浮液中尝试添加了几种配比的十二烷基硫酸钠（DBS）和聚乙二醇作为分散剂，其分散效果不明显，且不添加分散剂时悬浮液中纳米La2O3粒子也可以得到很好的离散。故不再添加分散剂。
2.2纳米掺杂物悬浮液喷淋过程控制纳米La2O3悬浮液的喷淋过程见图4。纳米悬浮液喷淋过程需要控制如下三点。（1）纳米粒子在液体介质中的离散稳定性：通过观察纳米La2O3悬浮液静置5、15、20、25min后的离散情况（与图3相似，不再列出），静置到20min后，悬浮液已经出现较为明显的凝聚，也就是说，纳米La2O3悬浮液的整个喷淋过程必须在20min内完成，而一般的钼合金掺杂过程所需时间远远超过20min，因此必须设计适当结构、功率和搅拌速度的在线搅拌罐（图2中8号件），使悬浮液在整个喷淋过程中一直处于均匀、无死角、稳定的悬浮状态。在本实验条件下，搅拌器功率为250kW，搅拌转速为250~350r•min-1。（2）喷头结构：喷头的结构应保证悬浮液既能顺利喷淋到MoO2粉末中，又不至于喷淋过程过快而造成纳米La2O3粒子在MoO2粉末中局部富集。（3）喷射压力：喷射压力决定了纳米La2O3悬浮液的流速，进而影响纳米La2O3粒子在MoO2粉末中的弥散程度，经过多次实验确定，在本实验条件下，0.4~0.8MPa的空气压力较为合适。
2.3纳米掺杂物的微观均匀性分析掺杂MoO2粉末中，掺杂物粒子的微观均匀性决定了第二相粒子是否能够真正起到有效的弥散强韧化作用。从理论上讲，采用SEM和TEM对钼合金进行显微组织分析，是判断掺杂物质微观均匀性的最直观和最准确的检测方法，但是这种检测方法需要在钼合金粉末经过整个粉末冶金甚至压力加工过程后才能进行，滞后性非常严重，无法及时有效地指导掺杂工艺。根据能量弥散X射线谱法（EDS）的分析原理[18,19]，本文探索出一种纳米掺杂粉末微观均匀性快速检测方法。首先，选择分子量为25000~35000的低聚合度聚乙烯醇（PVA）作为粘结剂，按照PVA：水=100g:500~800ml的比例，将适量的PVA粉末倒入50~80℃的去离子水中，搅拌至粘结剂胶体澄清为止；然后按照0.01:1的质量比，将粘结剂胶体与掺杂MoO2粉末混合并压制成片，最后将压片整体或切取压片一部分放入扫描电镜，进行EDS分析，获得掺杂MoO2粉末中纳米掺杂物粒子的分布状态。图5为纳米喷雾掺杂的MoO2-0.26La2O3粉末的EDS图谱，从中可以看出，这种掺杂工艺获得的混合粉末是均匀的。
2.4纳米掺杂Mo-La合金力学性能和使用性能表1和2分别给出了纳米喷雾掺杂工艺和传统固-液掺杂工艺制备的Mo-0.3La合金Ø1.8mm丝材和厚度0.2mm板材的室温力学性能，其中，ASTMB387标准和Plansee等国内外厂家普遍采用固-液掺杂工艺。由此可见，纳米喷雾掺杂工艺制备的Mo-0.3La合金的屈服强度、抗拉强度和塑性均远高于固-液掺杂工艺。线切割加工Cr12Mo工件时，固-液掺杂工艺制备的Mo-0.3La合金丝材工作100h后，丝径由0.18mm变为0.11~0.12mm而报废，而纳米掺杂Mo-0.3La合金丝工作128h后，丝径仅变为0.155mm。这种Mo-La合金的优异力学性能是纳米喷雾掺杂工艺所获均匀弥散的第二相粒子所致。在钼合金中，弥散分布的第二相粒子都是通过改变位错分布组态，使其分布趋于均匀，从而起到弥散强化作用[20-23]。这样，一方面使钼变形程度更加均匀，缩短了单个滑移面的运动长度，使晶界附近的位错塞集减轻；另一方面，大量的位错被粒子钉扎在晶内或强滑移带内，使晶界或强滑移带附近的位错密度降低，这种位错组态有利于延缓沿晶微裂纹的形成。图6为传统固-液掺杂、纳米掺杂工艺分别获得的Mo-0.3La合金的TEM照片。可以看出，这两种掺杂工艺生成的第二相粒子的数量、尺度和分布情况大不相同。采用固-液掺杂工艺时，镧元素以La(NO3)3溶液形式加入MoO2粉末后，需要通过后续反应将La(NO3)3转化为La2O3粒子，不但其在钼基体中的分散均匀性不理想，而且La2O3粒子的尺寸难以控制；在大量位错塞集的位置很难发现La2O3粒子（图6（a））；而一旦出现La2O3粒子又多处于微米级（图6（b）），这种大颗粒硬质相不但很难发挥改变钼基体的错位组态的作用，而且因容易成为裂纹源而导致钼基体脆化。纳米喷雾掺杂工艺获得的Mo-La合金中，La2O3粒子非常多，且均以纳米级尺度均匀分布在钼基体的晶内和晶界（图6（c）），这样就较好地保证了La2O3粒子发挥其弥散强化作用。掺杂工艺造成的强韧化效果差异可从Fisher理论[24]得到很好的解释。Fisher理论认为，对不可变形第二相而言，位错只能绕过这些粒子，由此增加的剪切应力。可见，在相同成分（即相同体积分数f）下，与固-液掺杂工艺相比，纳米喷雾掺杂工艺提供的钼合金中第二相粒子尺寸r更小（甚至小三个数量级），数量n更多，因此其强化作用显著增强。
3结论
1．开发出一种纳米喷雾掺杂工艺，包括纳米掺杂物悬浮液配制、纳米掺杂物悬浮液喷淋过程控制、纳米掺杂微观均匀性分析等工艺环节。2．采用分子量为25000~35000的低聚合度聚乙烯醇（PVA）作为粘结剂，按照100g:500~800ml的PVA/水比，获得澄清的胶体后，胶体与MoO2粉末按照0.01:1的质量比混合、压片，进而在扫描电镜中进行EDS分析，可快速判断出纳米掺杂粉末的微观均匀性。3．在相同成分下，纳米喷雾掺杂工艺获得的Mo-0.3La合金在保证强度的前提下，塑性和使用性能高于固-液掺杂工艺50%以上。4．纳米喷雾掺杂工艺使钼合金获得优异综合力学性能和使用性能的原因在于保证了第二相粒子以纳米尺度、均匀地弥散在钼基体的晶内和晶界，从而保证了其改变位错组态、延缓沿晶微裂纹的形成与扩展的作用。
参考文献：
[1]KumarA,EyreBL.Grainboundarysegregationandintergranularfrac-tureinmolybdenum[J].ProceedingsoftheRoyalSocietyofLondonSe-riesA,1980,370(1743):431.
[2]WadsworthJ,PackerCM,CheweyPM,CoonsWC.AmicrostructuralinvestigationoftheoriginofbrittlebehaviorinthetransversedirectioninMo-basedalloybars[J].MetallurgicalTransactionsA,1984,15(9):1741.
[3]FanJinglian,ChengHuichao,LuMingyuan,HuangBoyun,TianJiamin.EffectofalloyedelementsTi,ZronthepropertyandmicrostructureofMoalloy[J].RareMetalMaterialsandEngineering,2008,37(8):1471.（范景莲，成会朝，卢明园，黄伯云，田家敏．微量合金元素Ti、Zr对Mo合金性能和显微组织的影响[J]．稀有金属材料与工程，2008，37(8)：1471.）
[4]GellerCB,SmithRW,HackJE,SaxeP,WimmerE.AcomputationalsearchforductilizingadditivestoMo[J].ScriptaMaterialia,2005,52:205.
[5]XuKedian.TheMaterialScienceandEngineeringofMolybdenum[M].Beijing:MetallurgicalIndudustryPress,2014:479,582.（徐克玷．钼的材料科学与工程[M]．北京：冶金工业出版社，2014：479，582.）
[6]LiJiwen,YangSongtao,WeiShizhong,ZhangGuoshang,,XuLiujie.Mi-crostructureandtextureofpuremolybdenumsheetatdifferentrollingmethodsanddeformation[J].ChineseJournalofRareMetals,2014,38(3):348.（李继文，杨松涛，魏世忠，张国赏，徐流杰．轧制方式和变形量对纯钼板坯显微组织和织构的影响[J]．稀有金属，2014，38(3)：348.）
[7]IorioLE,BewlayBP,LarsenM.AnalysisofAKS-andlanthana-dopedmolybdenumwire[J].InternationalJournalofRefractoryMetalsandHardMaterials,2006,24(4):306.
[8]SturmD,HeilmaierM,SchneibelJH,JéhannoP,SkrotzkiB,SaageH.Theinfluenceofsilicononthestrengthandfracturetoughnessofmolyb-denum[J].MaterialsScienceandEngineeringA,2007,463(1):107.[9]MrotzekT,HoffmannA,MartinU.Hardeningmechanismsandrecrystal-lizationbehaviourofseveralmolybdenumalloys[J].InternationalJournalofRefractoryMetalsandHardMaterials,2006,24(4):298.
[10]LeichtfriedG,SchneibelJH,HeilmaierM.Ductilityandimpactresis-tanceofpowder-metallurgicalmolybdenum-rheniumalloys[J].Metal-lurgicalandmaterialstransactionsA,2006,37(10):2955.[11]FreundE,AgronovD,RosenA.CreepruptureofthermomechanicallytreatedMo-5%Walloy[J].EngineeringFractureMechanics,1986,24(2):157.
[12]ParkPY,AkiyamaE,KawashiamaA,AsamiK,HashimotoK.Thecor-rosionbehaviorofsputter-depositedMo-Taalloysin12MHClsolution[J].CorrosionScience,1996,38(3):397.
[13]ChenChang,WangMingpu,GuoMingxing,TANWang,ZHANGZhen.StudyOnannealingbelmviorsofMo-43wt%Realloypreparedbypowdermetallurg[J].TransactionsofMaterialsandHeatTreatment,2007,28(6):54.（陈畅，汪明朴，郭明星，谭望，张真．粉末冶金法制备Mo-43wt%Re合金退火行为的研究[J]．材料热处理学报，2007，28(6)：54.）
[14]WangLin,SunJun,SunYuanjun,LuoJianhai,WangJianwu,ZhaoBaohua.EffectsofdopingmethodsonmicrostructureandmechanicalpropertiesofMo-La2O3[J].RareMetalMaterialsandEngineering,2007,36(10):1827.（王林，孙军，孙院军，罗建海，王建武，赵宝华．掺杂方式对Mo-La2O3合金组织和力学性能的影响．稀有金属材料与工程，2007，36(10）：1827.）
[15]FengPengfa,LiuRenzhi,ZhaoHu,YangQinli,FuJingbo,SunJun.EffectofSiandLaadditionsonthemicrostructureandmechanicalpropertiesofmolybdenumwire[J].PowderMetallurgyTechnology,2011,29(5):328.（冯鹏发，刘仁智，赵虎，杨秦莉，付静波，孙军．Si和La元素对Mo丝显微组织与力学性能的影响[J]．粉末冶金技术，2011，29(5)：328.）
[16]YangJingyi,LinYusheng,YangFengke,HouYaoyong.AStudyonSta-bilityofNano-ZrO2AqueousSuspension[J].JournalofInorganicMate-rials,1997,12(5):665.（杨静漪，李理，蔺玉胜，杨丰科，侯耀永．纳米ZrO2水悬浮液稳定性的研究[J]．无机材料学报，1997，12(5)：665.）
[17]FangMin,ZhangZongtao,HuLiming.Suspension,rheologyandslipcastingofnanometerY-TZPpowders[J].JournalofInorganicMaterials,1995,10(4):417.（方敏，张宗涛，胡黎明．纳米ZrO2粉末的悬浮流变特性与注浆成型研究[J]．无机材料学报，1995，10(4)：417.）
[18]HoneckerD,MichalukC,CoxC,ColeJ.Methodsforproducingso-dium/molybdenumpowercompacts[P].US:US8197885B2,2012-6-12.
[19]YunJH,KimKH,KimMS,AhnBT,AhnSJ,LeeJC,YoonKH.Fa-bricationofCIGSsolarcellswithaNa-dopedMolayeronaNa-freesubstrate[J].ThinDolidFilms,2007,515:5876.[20]GellerCB,SmithRW,HackJE,SaxeP,WimmerE.AcomputationalsearchforductilizingadditivestoMo.ScriptaMaterialia,2005,52:205.
[21]FengPengfa,YangQinli,ZhaoHu,LiuRenzhi,FuJingbo.Methodofproducingmolybdenumpowdersandingotsdopedbynanosecondaryphases[P].China:ZL201310175538.1,2015-04-15.（冯鹏发，杨秦莉，赵虎，刘仁智，付静波．纳米第二相颗粒掺杂钼合金粉末及制品的制备方法[P]．中国：ZL201310175538.1，2015-04-15.）
[22]WangJS,WangYM,ZhouML.Anti-bombinginsensitivitylifeofmo-lybdenumcathodedopedwithLa2O3andY2O3[J].MaterialsScienceandEngineeringB,2006,128:211.
[23]ZhangJiuxing,LiuYanqing,ZhouMeiling,LiuDanmin,ZuoTieyong.DeformationandfracturebehaviourofannealedMo-La2O3sheetsbyambienttension[J].RareMetalMaterialsandEngineering,2005,34(2):221.（张久兴，刘燕琴，周美玲，刘丹敏，左铁镛．Mo-La2O3板材室温拉伸变形与断裂研究．稀有金属材料与工程，2005，34(2)：221.）
粉末冶金压制方法范文第7篇
关键词：液滴 均匀 脉冲 射流断裂
一、绪论
（一）颗粒制备技术发展现状
颗粒化制备技术无论是在基础理论研究，还是在气体雾化、喷射干燥、喷射冷却、热喷涂、喷墨打印等具体工业生产中，都扮演着极为重要的角色。
传统的微球制备方法包括雾化法、切丝重熔法、乳化法[1]等。这些方法都有各自的特点和局限性。1990年，美国麻省理工学院（MIT）教授Passow博士等一些材料科学专家提出了利用均匀液滴喷射法（Uniform Droplet Spray,UDS）生产粉末的工艺。该工艺保留了传统粉末冶金工艺的优点，克服了传统工艺下的粉末颗粒尺寸分散、结晶不均匀、性能不一致等缺点。一些采用UDS工艺制造的新型合金粉末已在高科技领域得到应用[2]。
（二）Rayleigh射流失稳理论
1879年，英国科学家Rayleigh[3]利用数学模拟的方法分析了非粘性射流(层流)的断裂现象。当液体从喷嘴流出后，施加适当频率的微小扰动，由于表面张力的作用，在激振条件下，射流表面会产生表面波，随着表面波在射流表面的增长，射流就断裂成均匀液滴[4]。
（三）本文选题意义及主要工作
本文的目标是针对UDS的不足，创新地设计了适用于均匀颗粒制备的流体脉冲喷射（Jet Pulse Spray, JPS）系统，利用脉冲式气体施加于装有待处理液体的密闭腔室，形成定量液体射流段，通过合理设置气压、脉冲频率和脉宽等参数，可获得粒径分布窄、表面状况良好的微球，为均匀微球提供了一种设备和工艺简单的制备方法。
二、流体脉冲喷射系统制粒原理、实验装置、材料
（一）流体脉冲喷射系统制粒原理
应用Rayleigh线性不稳定理论，现有的射流断裂技术主要利用压电激振元件对液束施加扰动，使之分裂成液滴并最终凝固成形。为提高工艺稳定性，本文通过旋转切割的方式，利用周期转动定量切割连续气流，形成定量气体脉冲，进而挤出定量液体，使之断裂成均匀颗粒。
（二）流体脉冲喷射系统实验装置
压力气体由管道中经过刚性联轴器，再进入气体脉冲发生器中。通过气体脉冲发生器中阑孔之间的周期通闭，得到正弦定量气体脉冲。气体脉冲随后进入密闭喷射腔，将定量液体从喷嘴挤出，并断裂成均匀颗粒。密闭喷射腔中损耗的液体通过补液腔进行补充。
（三）实验材料
因为石蜡具有熔点较低、易于成型、成本低廉等特点，本文选取固体切片石蜡作为研究对象。
三、实验结果及理论分析
（一）转速的影响
不使用本系统自由喷射所制得的微粒，结果出现了诸如粒度不均、板结、异型轮廓等典型雾化法缺陷。旋阑转速在75rpm时制得的微粒，尽管相比不使用本系统在球粒化上取得了较明显的改善，但其粒径分布十分宽广，均匀度低。随着转速上升，微粒均匀度和球化程度明显改善，至350rpm时达到最佳值，球粒粒径亦稳定在520μm左右。当转速进一步上升至450rpm时，球粒粒径有变大趋势，与350rpm相比平均粒径有所提高，均匀度有所下降。由此可见该颗粒制备系统存在最佳匹配转速，粒径均匀度与旋阑转速并非为简单的单调变化关系。
（二）基于气压制粒模型
定量气体脉冲进入密闭喷射腔后，对腔内液面产生大小为Pgas的气压，并与腔内液体压力Pliquid共同作用，从喷嘴处挤出流速为uj的液束。
经推导可得式微粒的体积为：
式中P0为大气压，dN为喷嘴直径，lN为喷射腔厚度，μ为液体粘度。
（三）气压模型预测值与实验结果比较
理论计算得到的VN是在一个正弦气体脉冲从喷嘴处挤出的液体总量。根据Rayleigh射流失稳理论，射流会断裂成均匀液滴。假设一个气体脉冲挤出的液体均匀断裂成N个液滴，N=1时即为射流没有发生断裂，如图3所示，与实验结果偏差较大。当N=10时，模型预测值与实际值较为吻合。但在实现更有效的机电控制和工业应用，本项目还有待进一步深入研究。
[参考文献]
[1]Schadler.V,Windhab E.J.,Continuous membrane emulsification by using a membrane system with controlled pore distance, Desalination,2006, 130-135
[2]张海庆.均匀颗粒成型法(UDS)原理及应用,天津冶金,2001, 99(1),39-40.
[3]Rayleigh,On the instabitlity of jets,Proceedings London Mathematic Society, 1879,10(4),4-13.
粉末冶金压制方法范文第8篇
关键词： Al2O3； MoWCo； 高温合金； 硬度； 耐磨性能； γAl2O3
中图分类号： TG 135.5文献标志码： A
Effect of Al2O3 on Mechanical Properties of MoWCo Superalloy
ZHONG Jianhua， JIANG Zhiping， YU Xiangyang， LIU Fang
（School of Material Science and Engineering， Jiangxi University of Science
and Technology， Ganzhou 341000， China）
Abstract： This paper aims to study the effect of Al2O3 on MoWCo super alloy’s hardness and wear ability by changing the percentage of Al2O3 in MoWCo super alloy.MoWCoAl2O3 super alloy was prepared by ball milling，press forming and vacuum sintering，the phase structure，profile and particle size of which were analyzed by XRD，SEM and metallographic microscope，and the hardness and wear ability of which were tested.The results showed that the addition of Al2O3 into MoWCo super alloy can improve its hardness and wear ability.When the percentage of Al2O3 increased to 5%wt，its hardness and wear ability reached the highest level.During vacuum-sintering，Al2O3 turns into γAl2O3 phase in super alloy，which acts as the key phase to exert an effect on the microstructure and mechanical properties of the super alloy.
Keywords： Al2O3； MoWCo； super alloy； hardness； wear ability； γAl2O3
目前，在高温耐磨领域应用的钼合金主要是TZM（钼锆钛）合金，但由于TZM合金中硬质耐磨相很少，其高温耐磨性有限，已经难以满足科技的快速发展对高温耐磨件的性能要求[1-3].常规钼合金在高温耐磨领域的发展受到了限制，含高耐磨硬质相的钼基复合材料可以提高钼合金在高温条件下的耐磨性能，故开发在高温条件下，仍具有高硬度和强耐磨性能的钼基复合材料显得十分必要和迫切.其中MoWCo系高温合金具备钼基合金的优良性能，且在MoWCo系高温合金中添加Al2O3可以改善该合金的高温耐磨性能.因此，研究MoWCoAl2O3高温合金的力学性能具有巨大的市场价值和潜力.
MoWCo系高温合金不仅保持了W和Mo元素高熔点的优良特性，而且Mo具有与W相同的体心立方晶格，它可以固溶于W，从而起到固溶强化、细化晶粒的作用.Co与W、Mo都具有良好的浸润性和很高的互溶度，因此可作为一种良好的协同强化元素改善合金的耐高温性能.同时Co元素在Mo-W合金中能形成强化黏结相，其在粉末压制成形过程中又起到黏结剂的作用，且可避免Mo-W合金在真空烧结过程中产生金属间化合物和晶面空洞而导致合金的强度和硬度降低[4-6].在钼基合金中添加一定量的Al2O3能够提高钼基合金的硬度及改善合金的耐磨性能[7].以γAl2O3相为高耐磨硬质相，采用球磨工艺使硬质相和MoWCo合金基体实现均匀混合的工艺及其控制条件，Al2O3掺杂到钼基合金粉末中，为提高该合金的耐磨性能的研究提供指导[8-9].
结合MoWCo系高温合金的本身优点及Al2O3对钼基合金有良好的力学性能，MoWCoAl2O3高温合金是前景十分广阔的一种高温合金，具有很大的研究价值和市场潜力.
上海有色金属第37卷
第1期钟建华，等：Al2O3对MoWCo高温合金力学性能的影响
1试验方法
称取6组相同质量的Mo、W、Co和Al2O3混合粉末各20 g，MoWCo高温合金中的Mo、W和Co元素是按一固定比例添加配置的.试验只改变混合粉末中Al2O3的含量，其中Al2O3的质量分数（wAl2O3）分别配置为：0%、0.5%、1.25%、2%、5%和7% 6组成分，每组成分都配置两份并相应标记序号为：1#，2#，3#，4#，5#和6#，对应关系见表1.
合金粉末在表2～表4的具体参数下，经过球磨、粉末压制成形和真空烧结工艺最终得到6组不同Al2O3含量的MoWCoAl2O3合金试样.
用QG700高温气氛摩擦试验机对合金试样进行耐磨性能测试.试验环境温度为200 ℃，利用电阻丝加热，摩擦为干摩擦.本试验中摩擦试验机的速度为1 m/s，力的大小为9.5 N，摩擦行程为7 200 m.摩擦试验后，把试样放到精度为0.1 mg的电子天平上称重，在相同时间内（20 min），通过试样磨损量来确定试样耐磨性能的优劣，磨损量越小，耐磨性能就越好.
2结果与讨论
2.1合金金相组织和硬度
对1#～6#合金试样进行金相组织分析，金相组织照片如图1所示.从图1中可以看出，Al2O3颗粒较为粗大且形状不规则，主要分布于晶界处和烧结孔周围，少量分布于晶内，且颗粒与基体合金结合较紧密，无空隙和裂痕，结合处无明显相互扩散的过渡层.分析图1发现，1#合金试样的晶界和晶内几乎没有空洞或黑色颗粒.而当MoWCo合金中添加了Al2O3之后，出现了明显的孔洞和黑色颗粒，且随着Al2O3含量的增加，3#～5#合金试样的孔洞和黑色颗粒随之增多.当wAl2O3>5%时，即6#合金试样的孔洞和黑色颗粒较5#合金试样有所减少.最后得出，试样金相组织中的黑色颗粒绝大部分是Al2O3颗粒，只存在少量孔洞.这些孔洞形成的原因主要是黏结剂的熔化挥发以及试样在砂纸打磨和抛光时Al2O3的脱落[10].
金相组织还表明，MoWCoAl2O3合金晶粒随Al2O3含量的增加而逐渐减小.这是由于在烧结时，Al2O3颗粒能够钉扎晶界，阻碍晶界运动，抑制晶粒长大，从而保持晶粒的高温稳定性，且效果随Al2O3颗粒的增加而更加明显，最终提高了MoWCo合金基体的硬度和耐磨性[11].
图2是不同Al2O3含量试验合金的洛氏硬度值（HRC）的变化.结果表明：6组不同Al2O3含量合金试样的洛氏硬度值呈现先增后减的趋势.当wAl2O3为0%～2%时，对合金试样的硬度影响非常明显，随Al2O3含量的增加硬度明显提高；在wAl2O3>2%后，合金试样硬度随Al2O3含量的增加而增加的幅度减缓；当wAl2O3=5%时，合金试样硬度达到最高值.随后合金试样硬度随Al2O3含量的增加而呈现下降趋势.通过上述分析得出：在一定范围内，Al2O3的掺入提高了合金的硬度.随着Al2O3含量的增加，合金硬度逐渐增加.其强化机制包括：（1） Al2O3的加入细化了晶粒，起到了细晶强化的效果；（2） Al2O3颗粒能增加钼基体的位错密度，在其周围产生应力场，引起应力集中，钉扎位错，阻碍位错的运动，从而对基体起到强化作用[12].而当Al2O3含量过高时，Al2O3颗粒会出现偏聚富集，使合金脆性增大，硬度减小.
2.2XRD分析
图3为不含Al2O3及含Al2O3 的试验合金的XRD图谱.对比图3（a）和（b）可以看出，添加Al2O3的合金试样生成了γAl2O3相，且峰强度较未添加Al2O3的合金试样明显降低.在对比Mo元素的标准峰时发现，图3（a）中Mo的峰值向左有一定的偏离.由布拉格方程2dsinθ=nλ可知，当θ减小时，d必定增大.由Mo、W、Co元素的原子半径关系（rCo
2.3SEM和EDS分析
图4为1#和5#合金试样的SEM图和能谱分析图.从图4（a）中可以看出，黑色颗粒成分主要是Mo、W和O三种元素，不含Al元素，故不存在Al2O3.不出现Co元素是由于Co与W形成了CoW固溶相（μ相），而基体组织的成分主要是Mo、W两种元素.从图4（b）中可以看出，试样的基体为MoW固溶体，颗粒为γAl2O3相，没有其他相.且γAl2O3相主要分布在合金的晶界处和烧结孔周围，极少分布在晶内.晶界组织的成分主要是Mo、O、W和Al四种元素，基体组织的成分主要是Mo、W和O三种元素，不出现Co元素是由于Co与W形成了CoW固溶相（μ相），在SEM图中不能显现出来.
这是因为随着Al2O3含量（一定范围内）的增加，Al2O3颗粒使得摩擦表面的支撑点增多，支撑点承受了较多载荷，减少了摩擦副之间的直接摩擦，降低了材料的摩擦系数[15-16].
3结论
（1） 在MoWCo合金中添加Al2O3能够提高合金的硬度.
（2） 在一定范围内提高合金中Al2O3的含量，合金的硬度随Al2O3含量的增加而提高，在wAl2O35%时，合金的硬度达到最大值；当Al2O3的含量超过5%时，合金的硬度随Al2O3含量的增加而降低.
（3） Al2O3能提高MoWCo合金材料的耐磨性能，在一定范围内随着Al2O3含量的增加，合金材料的耐磨性能越好，在wAl2O3=5%时，合金材料的耐磨性能达到最佳.
参考文献：
[1]钟培全.钼与钼合金的应用及其加工方法[J].中国钼业，2000，24（5）：15-16.
[2]朱琦，王林，杨秦莉，等.钼钨合金的组织和性能研究[J].中国钼业，2013，37（5）：49-51.
[3]Nahif F，Music D，Mráz S，et al.Ab initio study of the effect of Si on the phase stability and electronic structure of γand αAl2O3[J].Journal of Physics：Condensed Matter，2013，25（4）：125-502.
[4]黄培云.粉末冶金原理[M].北京：冶金工业出版社，1982.
[5]Gupta K P.The CoMoW system（cobaltmolybdenumtungsten）[J].Journal of Phase Equilibria，2002，23（3）：274-277.
[6]魏世忠，韩明儒，徐流杰，等.钼合金的制备与性能[M].北京：科学出版社，2012.
[7]殷为宏.现代高科技中的钼[J].中国钼业，1997，21（2/3）：27-33.
[8]侯风亮，倪峰，代宝珠，等.Al2O3掺杂钼基合金混合粉末的制备[J].稀有金属与硬质合金，2010，38（4）：17-20.
[9]Nguyen M A，Ngo D T，Le V T，et al.Synthesis of singlewalled carbon nanotubes over CoMo/Al2O3 catalyst by the catalytic chemical vapor deposition of methane[J].Advances in Nature Sciences：Nanoscience and Nanotechnology，2012，4（3）：035-018.
[10]廖雪松，范景莲，成会朝，等.脱脂与烧结工艺对WC6Co1TaC硬质合金显微结构与性能的影响[J].中国钼业，2006，21（（4））：29-33.
[11]代宝珠.Al2O3颗粒增强钼基复合材料的制备与性能研究[D].洛阳：河南科技大学，2010.
[12]张丹丹.Al2O3增强钼基复合材料的机械合金化及性能研究[D].洛阳：河南科技大学，2012.
[13]蒋松林.CoMoCrSi体系相关系及其耐液锌腐蚀性能的研究[D].湘潭：湘潭大学，2014.
[14]程鑫.添加剂对超、特粗晶硬质合金及其Co粘结相微观结构和性能的影响[D].长沙：中南大学，2012.