粉末冶金压制方法精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的粉末冶金压制方法主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：粉末冶金压制方法范文

关键词：粉末冶金 温压技术 流动温压技术 模壁技术 高速压制技术 动磁压制技术 放电等离子烧结技术 爆炸压制技术

1 温压技术

虽然温压技术只是一项新技术，在近几年才取得了一些发展，但是由于它生产出来的粉末冶金零件具有高密度、高强度的特点，现阶段已经得到了大量的应用。这项技术和传统的粉末冶金工艺不同，它可以采用特制的粉末加温、粉末输送和模具加热系统，将加有特殊剂的预合金粉末和模具等加热至130～150℃，并将温度波动控制在±2.5℃以内，之后的压制和烧结工序和传统工艺是一样的。与传统工艺相比，区别点就集中在温压粉末制备和温压系统两个方面。采用这项技术不管是从压坯密度方面来说，还是从密度方面来说，都比采用传统工艺要好很多。在同样的压制压力下，使用温压材料比采用传统工艺不管是屈服强度、极限拉伸强度，还是冲击韧性都要高。此外，由于温压零件的生坯强度比传统方法下的生坯强度要高很多，可达20～30MPa，如此一来，既降低了搬运过程中生坯的破损率，也保证了生坯的表面光洁度。另外，采用该技术生产出来的零件不仅性能均一，精度高，而且材料的利用率很高。温压工艺的成本不高，而且工艺并不复杂。与传统的工艺相比，温压工艺下的粉末冶金的利用率高，耗能低，经济效益高，是节能、节材的强有力手段。

2 流动温压技术

流动温压粉末冶金技术（Warm Flow Compaction，简称WFC）是一种新型粉末冶金零部件成形技术，目前国外还处于研究的初试阶段，它的核心价值就是能够提高混合粉末的流动性、填充能力和成形性。

WFC技术有效利用了金属粉末注射成形工艺的优点并在粉末压制、温压成形工艺的基础上被发现。这项技术可以将混合粉末的流动性提高，这样就使混合粉末可以在80～130℃温度下，只需要在传统的压机上经过精密成形就可以形成各种各样外形的零件，省掉了二次加工的步骤。WFC技术在成形复杂几何形状方面具有很大的优势，是传统工艺无法比的，而且成本不高，具有非常广阔的应用前景。

综上所述，我们可以归纳出WFC技术具有以下四个优势：一是能够制造出各种各样外形的零件；二是有着很好的材料的适应性；三是工艺简单，成本低；四是压坯密度高、密度均匀。

3 模壁技术

模壁技术是在解决传统工艺面临的一系列难题的基础上应运而生。传统工艺是采用粉末来减少粉末颗粒之间和粉末颗粒与模壁之间的摩擦，然而现实往往是由于加进去的剂因密度低，使得粉末冶金零件的密度也得不到有效的保证。此外，剂的烧结不仅会给环境造成很大的不利影响，还可能会影响到烧结炉的寿命和产品的性能。现阶段，有两个渠道可以进行模壁：一是由于下模冲复位时与阴模及芯杆之间的配合间隙会出现毛细作用，利用这个作用可以把液相剂带到阴模及芯杆表面。二是选择带着静电的固态剂粉末利用喷枪喷射到压模的型腔表面上，就是安装一个剂靴在装粉靴的前部。在开始成形时，压坯会被剂靴推开，此时带有静电的剂会被压缩空气从靴内喷射到模腔内，但是此时得到的极性和阴模的是不一致的，在电场牵引下粉末会撞击在模壁上，同时粘连在上面，之后装靴粉装粉，只需进行常规压制即可。采用该项技术可使粉末材料的生坯密度达到7.4g/cm3，大大提高了粉末材料的生坯密度，并且采用该方法比采用传统的方法还能够大大提高铁粉的生坯强度。有研究结果结果表明，利用温压、模壁与高压制压力，使铁基粉末压坯全致密也是有可能的。

4 高速压制技术

瑞典的Hoaganas公司曾经推出过一项名叫高速压制技术（Hjgh Velocity Compaction）的新技术，简称HVC。虽然这项新技术生产零件的过程和过去的压制过程工序是一样的，但是这项新技术的压制速度比过去的压制速度提高了500-1000倍，同时也大大增加了液压驱动的锤头重量，提高了压机锤头速度，在这种情况下，粉末利用高能量冲击只需0.02s就可以进行压制，在压制的过程中会出现明显的冲击波。要想达到更高的密度，通过附加间隔0.3s的多重冲击就能做到。HVC技术具有很多优势，比如高密度、低成本、可成形大零件、高性能和高生产率等。现阶段该技术已经得到了广泛的应用，很多产品都采用了该项技术，比如制备阀门、气门导筒、轮毂、法兰、简单齿轮、齿轮、主轴承盖等。有了这项技术，未来将会出现更多更复杂的多级部件。

5 动磁压制技术

动力磁性压制技术（dynamic magnetic cornpaction）是一种新型的压制技术，简称DMC，它能够使高性能粉末最终成形，这项技术固结粉末的方式主要是通过利用脉冲调制电磁场施加的压力。虽然这项技术和传统的压制技术一样都是两维压制工艺，但是不同的是传统的压制技术是轴向压制，而这项技术是径向压制。利用该项技术进行压制只需1ms，整个过程非常的迅速，只需把粉末放入一个具有磁场的导电的容器（护套）内，护套就会产生感应电流。利用磁场和感应电流之间的相互作用，就可以完成粉末的压制工作。DMC具有成本低廉、不受温度和气氛的影响、适合所有材料、工作条件灵活、环保等优点。DMC技术适于制造柱形对称的零件，薄壁管，高纵横比部件和内部形状复杂的部件。现可以生产直径×长度：12.7mm×76.2mm到127.0mm×25.4mm的部件。

6 放电等离子烧结技术

早在1930年美国科学家就提出了这项放电等离子烧结技术（Spark Plasma Sintering），简称SPS，然而该技术直到近几年才得到世人的关注。SPS技术独到之处就在于无需预先成形，也不需要任何添加剂和粘结剂，是集粉末成形和烧结于一体的新技术。这项技术主要是通过先把粉末颗粒周围的各种物质清除干净，如此一来粉末表面的扩散能力会得到提高，然后再利用强电流短时加热粉末就可以达到致密的目的，注意加热时应在较低机械压力情况下。有研究结果显示，采用该项技术由于场活化等作用的影响，不仅有效降低了粉体的烧结温度，也大大缩短了烧结时间，再加上粉体自身可以发热的影响，不仅热效率很高，加热也很均匀，所以采用该技术只需一次成形就可以得到质量上乘的、符合要求的零件。现阶段，该技术大范围应用的主要是在陶瓷、金属间化合物、纳米材料、金属陶瓷、功能材料及复合材料等。另外，该技术在金刚石、制备和成形非晶合金等领域也得到了不错的发展。

7 爆炸压制技术

爆炸压制（Explosive Compaction）是一种利用化学能的高能成形方法，也被叫做冲击波压制。一般情况下，它都是通过在一定结构的模具内对金属粉末材料施加爆炸压力，在爆炸过程中产生的化学能可以转化为四周介质中的高压冲击波，然后利用脉冲波就可以实现粉末致密。整个过程只需10-100us，其中粉末成形时间只有大约1ms。这种压制方式最大的优势是可以解决传统的压制方式一直无法解决的难题，即可以使松散材料达到理论密度，比如金属陶瓷材料、低延性金属等采用传统的压制方法无法使其致密，一直是一个未解的难题，随着爆炸压制技术的出现，我们发现采用这项技术就可以把其压制成复合材料，并制造成零件。

我国的粉末冶金技术带来的前景是非常广阔的，作为一种新工艺、新技术，与国外先进水平相比，它还有很多地方需要改进、需要提高。

参考文献：

[1]张建国，冯湘.粉末冶金成形新技术综述[J].济源职业技术学院学报，2006-03-30.

[2]郭峰.火电厂等离子点火装置中高性能阴极材料的制备与实验研究[D].华北电力大学，2006-03-01.

[3]刘双宇.高强度铁基粉末冶金材料复合制备方法及组织性能研究[D].吉林大学，2007-10-25.

第2篇：粉末冶金压制方法范文

【关键词】粉末冶金 模具 仿真技术 加工方法

中图分类号：TD353.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-111-01

0引言

粉末冶金是通过制取金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作为生产原材料，通过过压制成形、烧结等工艺过程，制造出各种粉末冶金制品的工艺技术。现在，这种工艺已经成为我们在新材料研制领域内的重要工艺技术。在粉末冶金工业中，模具对于在很多工序中都有所应用，并且对于整个生产工艺也具有较大的影响。粉末冶金模具是粉末冶金制品生产的重要工艺装备，粉末冶金模具的质量对粉末冶金制品的质量具有直接的影响。然而，粉末冶金模具的质量主要取决于它的加工过程。因此，对于粉末冶金模具加工方法及仿真技术的研究，对于粉末冶金工业具有重大的意义。

1 粉末冶金模具的加工方法

目前，对于粉末冶金模具的先进加工方法种类很多，其中各种加工方法也是各有特点。现就几种主要的粉末冶金模具加工方法进行介绍，并对各种方法的特点和对粉末冶金模具的影响进行探讨。

1.1 电火花加工方法

电火花加工的方法，是通过在放电瞬间产生剧烈高温。然后，利用这一高温将工件的表面熔化（甚至汽化），从而达到机械加工的目的。这种加工方法在一些难以加工的超硬材料加工中具有明显的优势。

（1）电火花加工方法的特点

电火花加工方法能够有效的填补常规的机械加工方法对于难加工材料的不足，适用于对于强度高、熔点高、硬度高等难加工的材料的加工。另外，由于电火花加工方法直接利用电能与热能进行加工，因此在加工过程中可以实现加工的自动化控制。再者，这种加工方法的精细度很高，对于粉末冶金模具这种加工质量要求较高的产品是一种较为合适的加工方法。不过，这种方法也存在着一定的缺点，那就是利用电火花加工方法加工的粉末冶金模具的表面粗糙度较高，会对粉末冶金工业造成一定的影响。

（2）电火花加工方法在模具加工中的应用

在粉末冶金模具电火花加工中，常是通过使用数控电火花机床来进行加工的。数控电火花机床可以实现粉末冶金模具的精密加工，确保满足粉末冶金模具的质量要求。在粉末冶金模具的尺寸精度、仿形精度和表面质量等方面将发挥重要的作用。

1.2 仿形磨削加工方法

利用仿形磨削加工方法加工粉末冶金模具，即是通过利用专门的平面磨床，通过仿形尺对粉末冶金模具进行仿形磨削。这种粉末冶金模具加工方法的特点是其加工生产的粉末冶金模具的精密度较高，且表面较为光滑、平整，粗糙度较低。这种加工方法的缺点是加工效率较低。

1.3 数控线切割加工方法

数控线切割加工的方法，是通过将金属丝电极安装在一个转动的贮丝筒上，然后分别将被切割工件与金属丝电极接到高频电源的正、负极上，通过计算机技术控制控制电极的移动方向，并通过电火花加工达到自动切割的目的。

数控线切割方法是计算机技术与电火花加工技术的结合，可以发挥电火花加工方法的优点，还可以实现自动切割的目的。其在粉末冶金模具的加工上具有重要的作用。由于这种加工方法对于电极没有特别的要求，并可以对各种硬度和形状的工件进行加工。数控线切割加工的方法，还可以反复的使用电极丝，加工损耗小、精度高等特点，非常适合粉末冶金模具的加工生产。因此，数控线切割加工的方法也是目前在粉末冶金模具加工中最常用的方法之一。

2 粉末冶金模具的数控加工动态仿真

计算机仿真技术在各类科技领域都有广泛的影响，随着计算机仿真技术不断发展成熟，已经可以应用到产品从概念设计到结束使用寿命的整个周期的各个环节中，其中在产品的加工阶段应用更为广泛。在粉末冶金模具的加工过程中，仿真技术的应用将对粉末冶金模具的加工行业，甚至整个粉末冶金工业都具有重要的意义。

在粉末冶金模具的加工过程中，建立一个较为精确的数控加工动态仿真模型，通过模拟整个模具加工过程，从而获得在粉末冶金模具加工过程中所需的几何数据和力学信息，以及加工过程中可能发生的不良影响和可能出现的偏差值。通过数控动态仿真模型，便可以在加工前获得准确的信息，规避可能产生的不良影响，有效的降低了加工失误、偏差等现象发生的可能性。

在粉末冶金模具的加工过程中，利用精确的数控加工动态仿真模型，可以获得准确的数控加工代码，避免加工的错误和偏差；另外，还可以对加工误差值、刀具磨损等进行预测，为保证粉末冶金模具的质量要求和刀具的更换提供重要的参考信息。因此，在粉末冶金模具的制造加工过程中，计算机仿真技术发挥了重要的作用，对于保证模具加工生产的质量和提高模具生产效率都有很大的帮助。

3 结语

粉末冶金模具的加工，对于粉末冶金制品的质量具有很大的影响。目前，对于粉末冶金模具的加工方法仍具有很大的发展空间，计算机仿真技术在粉末冶金模具加工中的应用，也还需要人们不断的进行发展和研究。

参考文献：

第3篇：粉末冶金压制方法范文

已知粉末冶金工艺的一种特异特性，是零件中的连通孔隙可产生相当大的毛细力。尽管毛细作用会把熔化的钎料吸进设计的必要的连接间隙，但孔隙的毛细力一般太大，很快就会将钎料从连接界面吸走。孔隙网络起着将填料金属吸进零件容积内的管道作用，这可能导致连接处填料金属不足。为此孔隙总是烧结钎焊中的一个难题。解决此问题的一种选择，是钎焊前进行铜熔渗，从而可将多孔性体完全充填。可是，这种方法不但效率低而且可能成本过高。

另一种方法是将零件生坯压制到密度高于7．2g／cm3，也可防上熔渗［4］。可是，短距离熔渗对提高结合强度可能是有利的，在较高密度下，表面孔隙的封闭可能会完全阻止这种情况发生。这样做，结合强度可能比预期的要小。

因此，粉末冶金钎焊需要能够部分熔渗，而大部分保持在预定的间隙中以形成牢固结合的特种填料合金。已确立的钎焊合金，Ancorbraze　72，是专门为粉末冶金产业此项用途而设计的，在短距离熔渗后即固化。这可防止钎料材料过分损失在零件容积内，留下足够的填料合金以实现母体表面间的牢固金属结合。这一机制出现在钎料材料与铁基体溶解而产生熔化钎焊材料的液相线温度升高时。随着液相线温度升高，表面张力增高，流动性降低，使钎料合金难以进一步渗入，最终在或接近烧结温度处固化。从原理上讲，这些就是用钎焊连接粉末冶金零件的工序，尽管如此，它并不总是一种顺利、可控的工艺，因为有许多外部参数会影响其性状。

尽管粉末冶金烧结焊接已在成功地应用，但似乎有许多随机事件发生，当钎料材料在合金与铁熔化时未能及时封住接近零件表面的孔隙时，则会发生过多的熔渗。从图1（a）可看出一个合格的钎焊连接的实例，展示出的间隙中有足够量的填料合金，母体表面有最小熔渗，这可能具有适度的连接强度。

与此相反，图1（b）示出在连接处两侧都有过多的熔渗，较亮的相是富集的钎料合金。由于熔渗太多，剩余的填充间隙的钎料材料量不足。这种现象并不总是容易理解的，当制造过程中出现这种情况时，都要下很大力气去解决它。大家知道，一些零件制造商用在钎料预混合粉中添加少量铁粉以防止表面腐蚀，通常用液相处理，可能会抵消过多熔渗。以前支持这种方法的研究工作表明，在钎料预混合粉中添加铁粉将影响固化温度的起始，或许会影响熔渗程度［5，6］。

在进 行 钎 焊 时 已 确 立 了 许 多 要 遵 循 的的 准则［1，6，7］。一个关键因素是气氛组成，并且在烧结的每一阶段都须要严格控制。当零件在预热带时，最重要的是要轻微氧化以促进有效脱出剂而不会熏黑。进入高温加热带的残留在表面上的污染物，可能对有不良影响，阻碍钎料合金流过间隙。如果预热带的气氛过分氧化，钎料合金组成可能被氧化。在这种场合，在高温加热带可能不会充分还原钎料材料，或者钎料材料被焊剂改变使着可适当润湿与流动。钎料表面的绿色表示是过度氧化的迹象［1］。当装炉量改变与发送零件速度变化时，可能需要调整气氛。烧结时的另外一个因素涉及到零件的加热温度分布，鉴于较高温度可将钎料材料由较冷区吸走，故零件的温度不均匀可能会导致钎焊合金不规则的流动。这可能会形成不均匀的钎焊连接。另外，加热速度慢可能促使钎料合金的低熔点成分从钎料中析出，在与铁合金化后很快再凝固，阻止剩余的钎料流入间隙［2］。

液态钎料有效地润湿母体材料，常常是成功进行钎焊作业的关键。表面氧化物会阻止钎料合金在表面上的散布，在钎料通过连接处进行虹吸之前，必须将其清除［8］。因此，关键是要含有一种焊剂以溶解钎料与母体材料二者的表面氧化物，在表面张力减小时，促使钎料润湿与展开。在使用焊剂时，会在放置钎焊片处留下含金属氧化物（代表性的为Mn或Si氧化物）的玻璃质残渣。残渣一般是粘着的，也有实例表明，如果不除去，使用时会剥落。因而，习惯的做法是，在零件设计中包含有盲孔或封闭的空洞用来保持残渣，防止在使用时干扰活动件。如果使用钎焊时，采用开孔设计，可推荐采用像洗涤、化学浸蚀或研磨作用使残渣松散去除类似玻璃的焊剂残渣的方法，尽管如此，在烧结钎焊时，在钎料中添加焊剂是必要的，除非生产是在真空室中进行。

在历史上，烧结钎焊大多在炉中用吸热气氛与Ancorbraze　72进行的，因为这种主要钎焊合金是为在这种气氛中使用而设计的。吸热煤气的典型组成为20％～30％CO，30％～40％H2，40％～47％N2，1％水蒸气及0．5％CO2和能够根据要求的效应调节露点与碳势。这些年来，许多烧结炉为了经济效益而转向采用干燥、贫弱气氛（体积分数）90％N2－10％H2。面临的难题是，气氛组成已改变，这导致钎焊性能不可预知，却必须提供始终如一的钎焊结果。为了更好地了解钎焊合金与影响钎焊性状的工艺参数，进行了以下研究以定性地评估钎焊合金的熔化与凝固的性状，和在预混合粉中如何添加铁来改变其在贫弱烧结气氛中的相互作用。

1　方　法

这项研究使用的钎料合金，是水雾化法生产的Ancorbraze　72，其标称组成（质量分数）为：

41％Ni，40％Cu，15％ Mn，1．8％Si，1．5％B。用于压制圆片的是市场上可买到的粒度分布为425μm／＋75μm的。添加0．75％Acrawax剂制成预混合粉，在20 MPa下压制成圆片，每个圆片重0．85g。将钎料圆片置于直径1英寸基体压坯之上，在Abbatt高温连续带式烧结炉中于1　120℃下烧结，测定了钎料的润湿性状。将基体压坯压制到密度7．0g／cm，其组成是由市场可实到的Ancor－steel　1000B铁粉，Acu　Powder　8081铜粉及Asbury3203H型石墨。表1列出了所有可能组合的评价参数。另外，在第二次发送的钎焊小片测定生坯表面或烧结表面的影响前，一组基体压坯在90％N2－10％H2中进行过预烧结。烧结后用目视检查钎焊小片的残留物，观察所列不同参数的影响

作为对润湿性状研究的观察结果，进一步研究了基体压坯中石墨含量的影响。铁基混合粉（质量分数）是由2％Cu粉与三种石墨含量0．3％，0．6％，0．8％制成的。钎焊连接是由这些混合粉压制到密度7．0g／cm3的，尺寸为1．25in×0．25in×0．5in的矩形生坯试条叠加构成的。顶端的试条中央钻有孔，以便放置一小片钎料。将试样在1　120℃，于90％N2－10％H2气氛（体积分数）中进行了烧结钎焊。为了在零件间形成间距，将顶端试条的一面压制成为倒斜边的，以在上、下试条间形成0．076～0．127mm的间隙。将试样在垂直于连接面的方向切开，随后依照标准金相法进行镶样与抛光以便获得光学图像。另外，用自动图像分析仪测定了横穿烧结钎焊连接区的孔隙分布和自钎焊连接处中心线距离的关系。

此外，用差热分析（DTA）对钎料的熔化与凝固性状及其与铁 的相互作 用进行了评估。用STA449Jupite在40ml／min的流动的氮气氛中在氧化铝坩埚中对代表性试样同时进行了热重－差热分析。温度曲线包括以20℃／min冷却到600℃之前，以20℃／min由25℃升温到1130℃，保温5min。以将细铁粉混进钎料预混粉的方式研究了铁进入钎料合金溶液中的影响。另外，用模拟典型零件组成进行的烧结钎焊的DTA，检验了FC－0208预混合粉层间的钎料。

2　结果与讨论

2．1　润湿研究的观察

图2示润湿研究的烧结试样。这里并未展示所有的观察，除非另有说明，只是用在90％N2－10％H2气氛中的FC－0208基体压坯组成说明一般趋势。在第一排，增大焊剂的量对表面展开或熔渗的影响好像微不足道，在每种情形下熔渗都是过多了。对钎料添加质量分数为10％细铁粉，顶部的残留钎料量增多，可是，对展开似乎无影响。在第二排为添加质量分数为3％焊剂与使用不同的气氛。在每种情况下，都是熔渗显著。与100％H2的结果相比，添加CH4与CO的似乎残留在表面上的残渣较多。底下一排改变了基体压坯的组成。基体压坯中不添加石墨，钎料合金的表面展开显著，而很小熔渗。不添加铜，加大石墨量，提高了对基体压坯的熔渗。另一种方法，当基体压坯进行预烧结时，在所有的试验条件下，大多数钎料材料都残留在表面上。由这项研究可得出的几个关键结论：

（1）基体材料中的石墨对钎料润湿的性状有强烈影响。在压坯中添加石墨会导致熔渗增强，从而减少了用于在表面上展开的材料。不添加石墨的压坯，在表面上展开的量最大。尽管减少石墨可减小熔渗，但在制造粉末冶金零件中这并不是可行的选择，因为需要用石墨来提高强度和达到所需要的性能。

（2）对压坯进行预烧结对防止熔渗虽有显著影响，可是，这种方法在制造调整中在经济上可能是行不通的。

（3）在钎料预混合粉中添加细铁粉，好像会导致熔渗到压坯中的量减小，正进一步研究这种相互作用。

（4）在所有试验条件下，添加焊剂都是需要的，可溶解表面的氧化物和促进表面润湿；关于钎料在表面上如何流动，与3％（质量分数）焊剂相比，将焊剂增大到5％（质量分数）似乎并未看出改善。在实验室的条件下，增加焊剂含量没有看出有任何好处，而可能进一步受到满载生产炉的影响。

（5）基体材料中的铜粉，对烧结前试样生坯的表面润湿没有影响。压坯的预烧结会导致对含0～2％（质量分数）铜的钎料表面展开略有改进。这种性状暗示，在铁表面溶解的铜会减小与铁接触的钎料的润湿角，使其更成功地合金化，从而阻止熔渗，而促使代之以展开。

（6）在钎料预混合粉中添加石墨有不良影响，完全阻止钎料颗粒聚集与润湿压坯表面。这暗示，在炉子预热带产生的任何残渣与烟黑，都会大大阻止钎料润湿表面与流动，而这与焊剂含量无关。

（7）在这项研究中，在气氛中注入少量（0．5％（体积分数））CO或CH4好像并没有改善润湿性状或防止熔渗。但是，在满载的生产炉中，结果可能不同。

2．2　支持的证据

在大多数情况下，不论参数如何，变化通常结果是钎料会熔渗进基体压坯。一个有趣的观察（本实验的整个的持续趋势）是，由于减少石墨含量，钎料材料在表面上的展开会增大，这与熔渗正相反。为进一步研究基体材料中石墨含量的影响，利用混合有不同石墨含量的基体试条，进行了钎焊连接。

2．2．1　石墨的影响

如图3所示，对利用压制到7．0g／cm3的基体材料FC－020X（X＝碳含量）制取的烧结钎焊试条进行了对比。（a）是烧结体碳含量w（C）为0．28％的，钎焊连接处很清晰。请注意，零件中的熔渗是最小的，因为早在熔渗之前就将孔隙网络封堵了。（b）的基体材料烧结体碳含量w（C）为0．55％，在将孔隙封堵之前，钎料合金就已更深地流入零件中。（c）的烧结体碳含量w（C）为0．72％，零件表面与钎焊连接处间的界面更模糊，这是因为由原始表面溶解的铁量增多，钎料材料更进一步熔渗进毗连的零件中。在w（C）＝0．72％烧结体碳水平下钎料似乎进一步熔渗进了开孔网络，但这并不意味着发生了过多熔渗，因为连接处依然完全充满钎料材料。值得注意的是，连接处的显微结构形态由于使较多钎料合金熔渗进零件而发生了变化。迄今，尚未试验测定过这种显微结构变化对连接处强度的影响。但是认为，需要钎料合金对基体材料进行一些熔渗，以促进较均匀的金属结合，见图3（c）。为支持增大熔渗的目视观测，对图3示的试样用图像分析测定了百分率孔隙度和自估计的钎焊连接处中心线的距离的关系。这些测量结果示于图4。已知基体零件的平均起始孔隙度约为11％，孔隙度水平应增加到距离钎焊作用远处的值。对于w（C）＝0．28％烧结体碳的合金化零件，在距中心线300μm以内，孔隙度水平就很快升高到了基体零件的孔隙度水平，这说明很少发生熔渗。这种测量与上面的目测结果很一致。在达到基体试条的标称孔隙度水平之前，基体零件的较高的碳含量，会导致熔渗深度稍有增加，如测得的自中心线的较大距离为440～500μm所表明的。这些结果表明，碳含量影响钎焊连接处的形成，并且可能影响熔渗程度。但是，还不十分明了碳含量是如何具体地改变润湿性状的，是通过帮助减少表面的氧化物还是控制了熔化钎料的表面张力，阻止它与铁表面的密切接触。熔渗随着碳含量增加而增强，这种迹象表明，钎料一开始是不能与铁合金化的，因此才能不断地被吸进多孔性体中。

2．2．2　铁的影响

另外一个值得注意的观察是，润湿研究的结果是添加少量细铁粉对残留在压坯表面上的钎料数量的影响。为了进一步研究钎料与铁的相互作用，用DTA研究了熔化与凝固的性状。如图5（a）所示，钎料粉末＋3％焊剂（质量分数）加热时的典型DTA曲线表明，约在935℃开始熔化，在约1　060℃完全熔化。但是，这一结果并没有考虑到像粉末冶金零件烧结－钎焊时所经受的与铁或与其他成分的相互作用。为了研究钎料合金与粉末冶金钢表面的相互作用，在钎料预混合粉中添加了少量铁粉，然后予以混合。如图5（b）所示，不管预混合的铁含量如何，开始的熔化温度依然未变，这是因为在较低温度下初始钎料组成未发生变化。可是当与Fe极接近很明显的合金开始熔化时，液相就会局部地将铁溶进与钎料的溶液中。这种现象将熔化范围扩展到较高温度，对添加质量分数2％与5％（质量分数）铁粉者，这是明显的。添加20％铁粉时，熔化性状发生明显变化，加热到1　130℃时扩展的范围好像超出了测量的范围。当接近1　130℃时，曲线的下降斜率表明，并没有完全熔化，因为其已达到了典型烧结温度。尽管没有示出，但以后的试验证明，添加20％铁粉时，在约1160℃才能接近完全熔化。考察图5（c），在由1　130℃冷却时，仅只钎料的凝固开始 （冷却时的初始放热峰）约在955℃，于830℃完成。这表明，如果钎料不与铁合金化，则在烧结时钎料合金可在一段时间内呈液体状态，这可能导致熔渗。在这些条件下，凝固时有两个独立的峰存在，这表明有两相存在。在预混合粉中添加铁粉，在烧结钎焊的过程的冷却阶段的作用是相当明显的，突显出在钎料熔化与溶解铁时产生的合金化机制的重要性。钎料的开始凝固温度随着溶液中铁的添加而显著升高。预混合的铁粉为2％时，凝固开始的温度升高到1　010℃，添加5％（质量分数）铁粉时，温度升到1　045℃。凝固相的数目是由于溶于溶液中的铁，随着Fe外加的尽管有小的峰值曲线变化。有趣的是，在固溶体中的Fe含量w（Fe）为20％时，合金的主要组分的初始凝固温度就接近于典型的烧结温度。这表明，当含有钎料的溶液的铁含量一旦接近或大于20％时，钎焊合金液体的主要组分就将在烧结温度下凝固。如在图3（a）所看到的，钎焊连接处的显微结构的EDS分析表明，在整个连接区固溶体铁的含量相似。这些DTA结果与先前的关于用添加铁对改变钎焊合金的熔化与凝固性状的影响的研究［5，6］很一致。这也暗示，对钎料预混合粉添加少量铁粉也可能是避免熔渗的一个机会。通过使铁与熔化的钎料邻接，为封闭孔隙从母材溶解的Fe就会减少。这有双重作用，由于因铁溶解，可防止浸蚀零件表面，并在钎焊过程中很快地提前进行封孔，可防止显著熔渗。实际上在烧结温度下，钎料是连续熔化的，在20％溶解铁的情形下，这表明，它可能对流动性有相当大的影响。钎料的流动性相当大地影响其被吸进连通孔隙或易于虹吸到整个间隙中的能力。自然设计的原理如下：由于溶解铁的含量增高，钎焊合金在熔渗进零件短距离后凝固，这可防止连接区材料的进一步损失。相反地，如果钎料不能与铁合金化，在升高的温度下液体越来越多，较大的可能熔渗到多孔性体中更大的距离，遗留下的材料不足以形成强固的连接。为进一步研究涉及典型材料烧结钎焊的机制，用DTA与钎料相结合研究了FC－0208及FC－0208＋钎焊合金的组成。图6（a）示FC－0208粉末的基本曲线，在850～860℃左右开始α－γ产生相变，和在930℃左右碳完全溶解。混入的铜在约1　083℃熔化，达到烧结温度时完全变为液体。将钎料加在两层FC－0208混合粉之间（在氧化铝坩埚中），可说明各种成分间的相互作用，当有钎料存在时，虽然α－γ相变好像移向较高温度，但还不清楚这是否只是加热速度的影响，或者是否钎料对变动有什么影响。另外，钎料的熔化趋势的性状与添加20％铁粉（质量分数）的钎料预混合粉（见图5（b））相同。钎料达到铜熔点时可能还在连续熔化，因为铜的拐点被遮掩了。由图6（b）可见，FC－0208的冷却曲线表明发生反应都是在变化的，这表明，在冷却阶段开始前液体铜已溶解到铁中。可是将钎料材料添加于混合粉中后，一个相开始于约1　060℃在1　000℃结束。与图5（d）示的结果相对比，这表明凝固起始的铁含量w（Fe）在5％～20％之间。进一步用添加10％铁粉（未示出）进行的检验表明，铁含量w（Fe）接近10％时，如同凝固起始温度约为1055℃的结果所表明。

第4篇：粉末冶金压制方法范文

关键词：粉末制品双向压制油压机；齿轮同步分流马达；工作效率；产品质量

引言

粉末冶金通常采用四柱液压机单向压制成型，但是由于受到压装厚度的限制，成品一般密度不均匀而造成成品报废率高，为了保证产品的密度，有些厂家在将一面压制好后，再把产品翻转过来，对另一面进行压装，这种方法无疑生产效率很低，而且有的粉末冶金产品中间有芯片，这样，即使是翻转过来再压制，芯片的位置难以保证，从而难以保证产品的质量。

最近我公司在引进德国RONZIO技术的基础上研制开发的粉末制品双向液压机，可以有效解决传统单向压制造成的产品密度不均，次品率高的问题。

1双向压制液压机主要液压控制部分

此液压系统控制2个基本回路的动作。一是上缸的动作，二是下顶缸的动作。上、下两只同等吨位的液压缸，内置的上、下位移传感器，以及与上、下油缸和控制系统相连的上、下压力传感器，所述上、下液压缸都与齿轮同步分流马达相连并受其控制。

新研制开发的系统，将换向阀与齿轮同步分流马达并联，并与上、下液压缸连接。在液压滑块接触到粉末材料之前，用普通换向阀控制其快速运行，在接触到粉末材料后换为由齿轮式同步分流马达控制，提高了工作效率和产品质量。

采用齿轮式同步分流马达的两输出分别控制上、下油缸，实现了压力和速度的同步，在液压滑块接触到粉末材料之前，用普通换向阀控制其快速运行，在接触到粉末材料后换为由齿轮式同步分流马达控制，提高了工作效率和产品质量。上、下液压缸放内置位移传感器，时时检测两缸的时时位移和压力，两缸时时位移和压力的同步靠同步分流马达实现。本实用新型实现了双向同步压制的作用，产品质量完好，且不会对整个系统产生不良影响，提高了生产效率和产品合格率。

2 液压原理图的确定

由上述所需控制部分确定原理图如1所示。图中，上液压缸2和下液压缸3上分别装有上位移传感器1和下位移传感器4，并安装有上压力传感器8和下压力传感器7，上、下液压缸都与齿轮同步分流马达7相连，马达输出油路上都安装有换向阀6，所述的位移传感器1、4，下、上压力传感器5、8和齿轮式同步分流马达7,都与控制系统相连。三个换向阀6与齿轮式同步分流马达7并联，并与上、下液压缸2、3连接。

系统的原理图如图1所示。

图1 系统的原理图

图中：1、上位移传感器；2、上液压缸；3、下液压缸；4、下位移传感器；5、下压力传感器；6、换向阀；7、齿轮式同步分流马达；8、上压力传感器；9、控制系统。

在液压缸滑块接触到粉末材料之前，用普通换向阀6控制其液压缸快速运行，在接触到粉末材料后换为由齿轮式同步分流马7达控制，在提高工作效率的同时，保证了产品的合格率。

3 结论

本文主要论述了粉末制品双向压制液压系统原理方案的确定。最近我公司已生产一台实验机，在公司内进行了空载及负载实验，所有的液压控制都达到了预期的效果。

参考文献

[1]海锦涛.锻压手册.北京:机械工业出版社,1996.

[2]帅长红.液压机设计、制造新工艺新技术及质量检验标准规范.北京:北方工业出版社,2006.

第5篇：粉末冶金压制方法范文

关键词 压制成形，流变学，CAE优化分析

1前 言

计算机辅助工程（CAE）是利用计算机辅助求解复杂工程、产品结构的力学性能分析计算以及结构性能优化设计的重要工具。对于陶瓷墙地砖模具领域，CAE技术的应用尚未见相关报导。结合目前陶瓷墙地砖模具技术比较落后的现状，利用CAE技术对陶瓷墙地砖模具设计及其粉料压制成形机理，以及墙地砖产品综合力学性能等方面展开研究，可揭示模具设计过程中模具的受载特性、运动特性及其与粉料压制成形的相互影响，从而获得陶瓷墙地砖模具的优化设计方案。CAE技术为陶瓷墙地砖模具的设计提供了虚拟的设计平台，设计人员可以提前对设计过程中模具存在的缺陷进行修改并提出优化方案，缩短了设计周期，减少了模具生产成本，并提高了陶瓷墙地砖模具及砖坯的质量。

2陶瓷墙地砖粉料压制的成形机理

2.1 陶瓷墙地砖压制成形的过程

墙地砖坯体致密度和强度的提高是由于陶瓷粉料在适宜的成形压力作用下发生了以下变化：（1）固体颗粒的塑性变形和弹性变形；（2）固体颗粒互相移近和靠拢；（3）气体和水份在颗粒间隙中的移动；（4）气体受压后，有一部分溶解在水份中，其余部分经压模、底模与模框的缝隙逸出。由此可见，墙地砖坯体的压制成形过程实质上是陶瓷粉料各组分互相移动、变形，迫使孔隙率减少和坯体结构致密化的过程。

2.2 陶瓷墙地砖粉料压制成形机理的基本假设

墙地砖因形状简单，通常采用单向压制成形的工艺，如图1所示。坯体的受力分析如图2a所示，坯体在成形压力Py，侧压力Pc，底模反力Pm及摩擦力Pf的作用下保持平衡。由于在墙地砖坯体的压制过程中，陶瓷粉料中的颗粒在互相移动、靠拢以致压实成形的过程中需要克服摩擦阻力等，由此可见侧压力Pc沿压坯高度方向逐渐减弱至最底层；同时因坯体与模壁之间存在摩擦力的作用，致使底模反力Pm小于成形压力Py。但因墙地砖的厚度尺寸通常较小，并忽略摩擦力Pf的作用，致使底模反力Pm小于成形压力Py。

我们可近似地认为侧压力Pc沿压坯高度方向均匀分布，且底模反力Pm与成形压力Py近似相等，那么可得理想状态下坯体的受力分析示意（如图2b所示）。如果再进一步将分布力简化为集中力，可得坯体的受力分析示意图（如图2c所示）。显然它是建立在基本假设基础上的：（1）假设坯体为一刚性整体；（2）假设坯体在压制成形时，坯体与模腔内壁等产生的摩擦力忽略不计；（3）假设侧压力Pc沿压坯高度方向均匀分布。

2.3 成形压力对坯体压制成形过程的影响

当作用于陶瓷粉料上的成形压力大于固体颗粒的变形阻力、受压气体的变形阻力、固体颗粒之间的摩擦力及陶瓷粉料与模腔内表面的摩擦阻力时，固体颗粒就开始移动、变形，并互相靠近，结果迫使陶瓷粉料压实成形。其具体过程就是靠近压模上表面的陶瓷粉料层最先被压实，当这个陶瓷粉料层的颗粒互相靠近时，颗粒间的摩擦阻力就急剧地增大。此时，要使坯体压得更实就必须施加更大的成形压力，此成形压力同时还通过压模上表面的粉料层依次传递到邻近的粉料层上，直至最低层，由于成形压力在粉料层之间不断传递的过程中，有一部分消耗于克服颗粒变形、颗粒之间及颗粒与模腔内表面的摩擦损失上，所以离压模上表面越远，粉料层受到的成形压力越小，结构越疏松、致密度越低。

当成形压力与上述各种变形阻力及摩擦力相等时，陶瓷粉料的压制成形过程就处于相对平衡状态，坯体结构不再致密化，因此过大地增大成形压力，并不能使坯体变得更紧密或使坯体的强度更高。各种陶瓷粉料依其物理化学性质的差异，各有其最适宜的成形压力。这个成形压力既能保证坯体所要求的致密度和强度，又不会使坯体产生压制裂纹等缺陷。

3陶瓷墙地砖粉料压制成形过程的CAE优化分析研究

3.1 陶瓷墙地砖粉料压制成形过程数学模型的建立

陶瓷粉料压制成形是靠强大的压力使含有一定粘性颗粒的粉料在模具内产生流动、变形，最终压成致密的坯体。所以，陶瓷粉料的性能与其压制行为的关系（如粉料流动的快慢、变形的难易、作用力和变形力之间的关系等）成为压制成形过程中的关键因素。因此，用流变学的理论来建立粉料的流变模型和压制方程对于研究陶瓷粉料压制行为规律有重要的指导意义。

如图3所示，在刚模中粉料的表面施加压力σΔ(t)，Δ(t)是单位阶跃函数。

假设刚模壁与粉料间不发生剪切应力，则在忽略重力时粉料间不发生剪切应力，此时粉料中各点x方向的正应力σx均为σΔ(t)，为方便起见，以压应力为正，且σy＝σx，由于刚模的限制，y和z方向应变εy=εx=0，只有x方向的应变εx，那要求解的未知数就是横向力σy 和竖向应变εx 。

以Tσ、Tε分别代表应力、应变张量，用上标O，d分别代表球张量和偏张量，

应力张量为：Tσ=TσO+Tσd(1)

应变张量：Tε=Tε0+ Tεd(2)

对于满足流变模型的各种粉料，应力球张量和应变球张量之间的关系可以认为是线弹性的，则有：

TσO=3EvTε0(3)

式中：

Ev――积弹性模量

应力偏张量与应变偏张量之间的关系，随着粉料的性质以及模型而异。借助粉末冶金技术，非线性K体比较接近粉体变形的实际情况，并且容易进行数学处理。非线性K体是由Hooke体（简称H体）与Newton体（简称N体）并联组成的。经过对H体与N体不同组合的数学模型的研究与对比，发现当非线性K体与非线性H体并联，所建立的数学模型就比较符合粉料压制机理。 依图4所示模型，其数学模型为：

式中：

σ＝σ1+σy

σ1＝σ2＝σ3(4)

ε＝ε1＝εx

εx=ε2+ε3

又

式中：

――应力对时间t的导数

变换整理得：

式中：

M1，M2，M3，τ――与弹性有关的常数

m1 ，m3，K――指数常数

――应变对时间t的导数

图4所示的模型具有普遍性，可以较全面研究非线性粉料在压制成形过程中的流变行为，从而为陶瓷墙地砖模具设计及加工过程中工艺参数的选定提供了依据。

3.2 陶瓷墙地砖粉料压制成形过程CAE优化分析的探索研究

在对陶瓷墙地砖粉料压制成形机理全面分析的基础上，综合考虑墙地砖模具结构的具体设计要求以及原材料的性质、配方等因素，借助冶金技术中粉料在压制成形中的流变模型建立起相应的数学模型，继而采用华中科技大学国家模具重点实验室开发的HSCAE（华塑CAE）软件进行优化及动态模拟分析，从而改变了过去那种单靠人为经验来制定粉料压制成形的加工工艺，以及设计相应模具尺寸需要多次试模、反复修改，才能最后设计定型和制造模具的方法。

利用CAE技术对陶瓷墙地砖粉料压制成形过程进行仿真模拟，并在此基础上，提高模具的设计的效率，优化模具设计以及制造工艺。在后期的研究工作中，其工作重点将放在对粉料压制成形过程的仿真模拟，并结合陶瓷墙地砖实际生产情况及存在的问题，对现有的墙地砖模具进行CAE优化分析，并提出模具的优化设计方案，从而有效地提高墙地砖在压制成形过程中的综合性能。

4总结

陶瓷墙地砖粉料压制成形过程中的应力与应变是一个相当复杂的过程，由于在这个过程中，陶瓷墙地砖粉料的变形及运动状态满足粉末冶金技术中流变模型的条件，因此，在此课题中，笔者大胆借助粉料运动的流变模型建立相应的数学模型，为后面的CAE优化分析提供了有利的分析依据。CAE技术充分结合了陶瓷墙地砖的生产现状及工艺要求，在后期的研究工作中将逐步展开粉料压制成形过程的模拟仿真，并对墙地砖模具进行优化设计，从而提高墙地砖的综合性能。

参考文献

1 向卫兵．陶瓷墙地砖模具类型与分析[J]．佛山陶瓷，2008，3

2 孙德亮．墙地砖常见缺陷分析[J]．现代技术陶瓷，1998，3

3 王艳春．陶瓷墙地砖模具的设计［J］．佛山陶瓷，2006，7

4 黄培云．粉末冶金基础理论与新技术［M］．中南工业大学出版社，1987

5 王忠辉．陶瓷墙地砖在压制过程中缺陷的成因分析及预防措施[J]．中国建材装备，1998，4

第6篇：粉末冶金压制方法范文

【关键词】药型罩；粉末；聚能破甲

0.引言

药型罩材料是聚能效应能量的载体，其性能直接影响着射流质量的优劣。在现代反装甲战争中，如何提高聚能射流的侵彻性能是世界各国竞相研究的课题。解决这一问题的关键在于控制射流或弹丸的长度、形状、质量等，而其中药型罩材料的选择是关键因素之一，合适的药型罩材料可不同程度地改善战斗部的侵彻性能[1]。本文介了近几年国内外药型罩材料的发展与现状，详细介绍了几种金属粉末在药型罩中的应用。

1.单金属粉末药型罩材料

根据侵彻流体动力学理论[2]，金属射流的侵彻深度H可用下式表示：

H=（v■-v■)t■(?籽■/?籽■)■ （1）

式中，v■为射流头部速度；v■为射流尾部速度；t■为射流断裂前持续时间；?籽■为药型罩材料密度；?籽■为目标靶材料密度。

由式（1）可知当药型罩材料的?籽■高、v■大、延展性好时，射流在侵彻之前就能充分拉长而不断裂，此时t■的时间就相对长，最终金属射流的侵彻深度H就随着增大。因此若想药型罩破碎性好，侵彻能力强，我们在选择材料时就要求材料的密度高，声速大，延展性好。常用的粉末药型罩材料有铜粉、钨粉等。

铜粉（Cu)具有密度较大(8.9g/cm3)、熔点适中(1083℃)、声速较高(4.7km/s)、塑性好、有一定的强度等特点，易于形成延展性好、不易断裂、不气化的金属射流，而且价格便宜，所以是制造药型罩的首选材料[5]。国内的铜粉主要有两种形貌的铜粉：枝形粉和球形粉。枝形粉的成形性好，粉末罩结合强度高，但是流动性差，易氧化，并且容易形成杵堵。而球形铜粉价格低，流动性好，保质期长，不易于形成杵堵;但成形性差，压制的粉末罩结合强度低，易破碎。因此在实际生产中可以合理的搭配使用，充分发挥两种粉末各自的优点。李如江[6]等对铜粉末药型罩进行了实验研究。得出孔隙度为11.4%和9.3%的铜粉末药型罩，聚能射流分别在1.1～3.0倍和1.1～2.2倍装药口径的炸高范围内，穿深要比密实的药型罩具有明显的优势。

钨（W）因具有高声速(常温下声速为4.03km/s)、高密度(19.3g/cm3)、高熔点（3400℃）、良好的延展性等优异性能，成为有前景的新型药型罩材料。高声速是获得高连续射流头部速度所必需的，而高的材料密度是提高侵彻威力所必需的。钨是体心立方金属，具有较高的动态性能。根据侵彻流体动力学理论，侵彻能力与材料密度的关系可用平方根定律描述。如果钨射流具有较高的头部速度，就能更有效地对抗反应装甲，缩短贯穿时间。在掠飞攻顶侵彻情况下更希望有尽可能快的射流速度。1996年英国国防研究局研究对比了重金属药型罩的射流性能，发现热压烧结锻造切削成形工艺制造的纯钨药型罩(晶粒直径约15μm)的射流断裂时间为221.5μs，射流长度为881.0mm，性能优于纯铜药型罩(晶粒直径约10μm，射流断裂时间142.0μs，射流长度671.0mm)。

2.多种金属复合粉末药型罩材料

从文献[5]可以看出单金属粉末药型罩的力学性能明显低于多种金属复合粉末罩的力学性能，说明了多种金属复合粉末罩的优越性。常用的复合粉末罩有：钨铜粉末药型罩、钨铜镍复合粉末型罩、钨铜铋复合粉末药型罩等。

钨铜复合材料（W-Cu）是由高熔点、高密度、高硬度、低膨胀系数的钨和高导电、导热率的铜所构成的假合金。由于钨铜不互溶，钨铜复合材料目前多采用粉末冶金方法制备。常规工艺的产品密度低，成分均匀性差，性能很难满足高要求。为改善该材料使用性能，国内外学者多年来对其制备工艺进行了大量研究[6~7]。Janet研究了钨铜药型罩烧结工艺对射流性能的影响，Jackowski研究了铜粉末药型罩再压对射流断裂时间的影响，Seong研究了锻压钨铜药型罩聚能射流的侵彻性能，王凤英[8]、王铁福等通过试验，研究了钨铜射流的侵彻性能。

钨-铜-镍合金粉（W-Cu-Ni）是广泛应用的一种用于制造粉末药型罩材料。该合金药型罩所形成的射流，具有高性能聚能装药射流的两种特性，即高密度和在射流断裂前的高延伸性。王凤英等人对钨-铜-镍合金粉末罩进行了详细的研究，对比研究了钨铜镍罩和紫铜罩的射流变化及破甲深度。从射流形态上看，钨铜镍罩射流粗，边缘不光滑，呈现各种形状的颗粒，但均未断开，而紫铜罩射流断裂颗粒呈蛋形。从破甲穿深看，钨-铜-镍合金粉末的侵彻性能比紫铜罩提高约38%，而且光滑无杵。

钨铜铋复合粉(W-Cu-Bi)是现用石油射孔弹药型罩的主要成分。通常，铜钨射流在形成后，会迅速弥散，形成较差的疏散性射流，这是不利于破甲的。铋粉的熔点较低，不能单独制备药型罩，但是添加铋可使金属射流保持连续性，从而减少杵堵的发生。铋起到射流改善剂的作用。在射流的形成和拉伸阶段，在冲击波作用下，药型罩内的空穴进行绝热压缩，理论估算其瞬时温度远高于铋的熔点（熔点为271.4℃），但这一时间极短，虽然不足以使铋大量气化，但可以使其全部或大部分处于熔融状态，当在粉末药型罩材料中添加适量的铋后，因为射流是处于固液混合态的，其中的液体部分可以利用表面张力约束射流，保持射流的表面光滑和轴对称性，推迟射流断裂的时间。根据侵彻流体动力学理论，加入铋后复合粉末罩的侵彻能力有很大提高。

3.存在的问题及发展前景

粉末药型罩虽然具有传统密实材料所不具有的力学性能，但是也存在一些问题。例如：

（1）如何合理的选择和搭配粉末材料。根据材料的不同性质，若选取搭配的好，可以增加粉末药型罩延展性，提高射流的速度和侵彻能力。在改善药型罩材料性能的同时降低材料的成本。

（2）如何利用先进的制造技术。复合粉中由于各成分的密度、粒度差别较大，在混粉和压制时极易形成成份偏聚，所压制的粉末罩质量分布不均匀而影响使用性能。

（3）粉末药型罩从本质上来说属于多孔材料，孔隙度是影响多孔射流稳定性的一个重要因素。合适的孔隙度可以延长聚能射流的断裂时间，提高射流的稳定性和侵彻能力。

（4）如何提高聚能射流的后效性能。由一些含能物质构成的药型罩所形成的射流在侵彻目标的过程中会发生剧烈的化学反应，发生爆炸，产生二次爆炸效应。

以上存在的问题是粉末药型罩要改进的地方，也是粉末药型罩发展的趋势。

【参考文献】

［1］Alistar Doig.Some Metallurgical Aspects of Shaped Charge Liners[J].Journal of Battlefield Technology,1998,1(1).

［2］Cowan K G,Bourne B,Dobison G.Characterisation of shaped charges containing heavy metal conical liners[C].16th Internation Symposium on Ballistics,1996:623.

［3］A dam Jackowsk i,Edward Wlodarczyk.The influence of repressing liners made from sintered copper on jet format ion [J].Journal of Materials Processing Techno logy,2006,171:21-26.

［4］李如江,沈兆武,刘天生.铜粉末药型罩试验研究[J].工程爆破,2008,14(3):18-22.

［5］Manfred Held. Liners for shaped charge [J]. Journal of Battlefield Technology, 2001,4 (3):2-11.

［6］范景莲,刘军,严德剑.细晶钨铜复合材料制备工艺的研究[J].粉末冶金技术,2004,22(2):83-86．

第7篇：粉末冶金压制方法范文

成果简介：制氟碳阳极化学气相沉积热解碳抗极化涂层制备方法，采用C3H6和N2为碳源气对碳阳极进行化学气相沉积，获得热解碳涂层；采用硝酸镍水溶液作电镀液，对含热解碳涂层碳阳极电镀，电镀后超声清洗，烘干；真空下热处理，得到热解碳涂层与金属质点掺杂相结合的热解碳抗极化涂层。采用本发明，所得化学气相沉积热解碳涂层厚度均匀、与碳阳极基体结合紧密；以低石墨化、难极化的化学气相沉积热解碳封闭碳阳极表面孔隙，阻止电解液向电极内部渗入，保护电极内部结构；形成表面金属质点掺杂层，阻止不导电氟化石墨的产生，提高表面导电性能，阳极电流密度为0.1mA/cm2，有效防止碳阳极板的极化。

成果简介： 本发明公开了一种高速动车组用粉末冶金制动闸片材料，其特征是，原料包括掺杂有锡、铁合金组元的铜基粉末和α碳化硅，各成分的质量百分比为：1～8锡、4～10铁、50～80铜以及1～3α碳化硅。本发明还提供了一种制备这种材料的工艺，其特征在于，包括以下步骤：按如下质量百分比称取各种粉末：4～10铁、6～12石墨、1～8海砂、1～3α碳化硅、1～8锡、1～4三氧化二铝、1～10硼铁、1～5二硫化钼、2～8硅铁、余量为铜；混合均匀后掺入航空煤油和乳胶，混合均匀；将混合料经压制得到压坯；将压坯固定于支撑钢背上，经烧结得到粉末冶金制动闸片材料。应用本发明所制得的闸片使用寿命和制动性能能满足时速达250km/h及以上速度的高速动车组制动要求。

成果简介： 飞机机轮刹车副结构强度检测装置，包括机座、刹车副轴向加载装置、扭力矩加载装置、轴向定位装置，机座两端各设有一支撑座，在两支撑座之间安装有一根主轴，主轴上依次安装有刹车副轴向加载装置、扭力矩加载装置、轴向定位装置；本发明结构简单合理，检测参数数据准确、快捷、操作简单并且检测成本低，适用于各种机型及材质的机轮刹车副的结构强度检测；特别适用于碳/碳复合材料机轮刹车副的结构强度检测。

成果简介：本发明公开了一种工业制动器用炭/陶制动衬片的制造方法，首先采用针刺的方法制备炭纤维预制体，对其进行高温热处理后采用化学气相渗透法制得低密度的C/C复合材料，对C/C复合材料进行高温热处理后进行机加工，然后在高温真空炉中对C/C材料进行熔融渗硅，通过Si与C反应形成SiC制得C/C-SiC制动材料，最后将C/C-SiC制动材料进行机加工后用铆钉将其与钢背进行冷铆接，制得所需的工业制动器用C/C-SiC制动衬片。本发明所制造的工业制动器用炭/陶制动衬片具有较高的力学性能和优异的摩擦磨损性能。

成果简介： 本发明公开了一种提纯乙交酯的方法，该方法通过将乙交酯低聚物、乙醇酸、水等其他杂质从粗乙交酯中除去从而从粗乙交酯中制得高收率高纯度的乙交酯。该方法的特征是将含有乙交酯低聚物、乙醇酸和水的乙交酯的混合物与有机溶剂混合，它能从粗乙交酯中除去乙醇酸和水，而防止乙交酯水解，并以高收率制得高纯度的乙交酯。

成果简介： 新型智能电气火灾探测监控保护系统是结合现代计算机技术研制成的新一代智能防火监控系统，主要由监控设备和分布在各个监测点的多功能剩余电流式电气火灾监控探测器经由CAN通讯总线组成网络，对各用电回路的电压、剩余电流以及温度等参数进行监测，能及时准确地探测不安全隐患，发出声光报警信号，并实施保护动作达到防止因电路故障、供电电压异常而导致的电器损坏事故的目的。该系统可对电压、温度、线路剩余电流进行实施监测，当参数超过预设参数时报警，可以迅速提醒值班人员，必要时可迅速切断事故电流，从根本上防止电气火灾的发生。

成果简介：本项目能够有效地减少配电网络的线损实现节能降耗，以提高终端用户电能质量，项目的研发对促进电力行业与大型工矿企业节能有着重要意义。

1、技术关键突破：研制出一种新型的以CPU为控制核心的电力电子模块为执行机构的零电压投切电子开关，实现电容器投切时不出现电压冲击而形成的电污染，且该开关使用电寿命长，实际指标不低于100000次。

2、集成技术创新：从目前分散型的无功补偿上升到分布式的动态无功补偿，吸收电压型无功补偿装置安装维护简单、成本低廉的优点，又克服了可能造成过补偿的弊端。

3、产品结构创新：在户外箱体中采用小环境温湿度控制技术，确保电力电子器件以及其他控制板在户外环境中工作。

第8篇：粉末冶金压制方法范文

【关键词】二硼化钛；复合材料；微波烧结；致密性

0 引言

陶瓷在高温条件下仍具有很高的硬度，但是陶瓷的脆性限制了它的应用。为了改善其性能，可采用液态金属铜（Cu）作粘结剂，促使陶瓷的硬质相致密化，从而提高陶瓷的性能。研究发现，随着Cu含量的变化，TiB2颗粒之间的孔隙逐渐被金属相填充，使其致密性、韧性、强度都得到很大的提高。

1 原位合成制备TiB2/Cu陶瓷

通过TiB2基体内部利用元素间或元素与复合相间的化学反应合成强化相。于是将Ti粉、B粉和Cu粉按Ti+2B+xCu―>TiB2+xCu反应方程式进行配料。利用球磨机在无氧条件下球磨样品粉末5h，充分混合后真空干燥。干燥后将粉末放置于压力机中，梯度增压到20MPa，保压5min后取出压片，以同样的方法分别压制3组含铜量为15%、25%和35%的样品压片，经适当的烧结制取TiB2/Cu复合材料。

2 XRD射线测试分析与总结

已知在烧结过程中，Ti、B及Cu可能会发生以下化学反应：

2Ti + O2 = 2TiO

Ti + O2 = TiO2

4Ti + 3O2 = 2Ti2O3

Ti + 2B = TiB2

Ti + B = TiB

为了确定合成产物的反应方向和最终相，对上式反应的反应自由能进行了理论计算。计算后发现在TiB2，TiB及TiCu三种可能产物中，TiB2的反应自由能最低。这说明在Ti-B-Cu体系中，TiB2是在理论上最稳定的相。根据自由能计算参考数据可知，TiCu是可以可按下式和B反应而转变为TiB2。反应式如下：

TiCu + 2B = TiB2 + Cu

通过用XRD射线测试后所得到的衍射峰的强度和衍射峰的数目可以看出，如图1所得到的XRD射线测试的峰值图，图中含有TiB2和Cu，于是可以确定，通过用原位合成的方法能够得到TiB2/Cu复合材料，根据成分配比，TiB2颗粒的体积分数应达到80%左右。这一结果基本满足要求。但同时在样品中也发现有少量TiO、TiO2、CuO、TiB等杂质，可能与烧结过程发生氧化有关。

图1 样品复合材料X射线谱

3 金相显微镜的测试与分析

通过金相显微镜的测试，我们根据3组对照实验可以发现：随着Cu含量的增加，TiB2复合材料的颗粒逐渐变小，空洞也在减少。如图2所示的3组电子扫描的图片。三组对比试验可以发现，金属确实能够改变TiB2陶瓷的致密性。

图2 3组Cu含量为15%（a）、25%（b）、35%（c）的电子扫描的图片

由图2给出的3组分别含Cu15%、25%和35%的TiB2/Cu复合陶瓷的扫描照片。其中，灰色是TiB2相，白色是Cu相，黑色是孔洞。孔洞的存在主要来源于可能是在烧结过程中杂质或单质硼（B）的挥发造成。从图中可以看出，该组织较为致密，仅有少量孔洞。同时从图中可以看出，随着Cu含量的增加，TiB2颗粒的尺寸逐渐减小。可能是随着Cu含量的增加，体系中的液相逐渐增多，抑制了TiB2颗粒的长大，另外随着Cu含量的增加，金属铜填充了陶瓷的空洞。

4 密度的测定与分析

用阿基米德排水法来测量复合材料的密度。利用浸在液体里的物体受到向上的浮力作用，浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力的原理，实现对陶瓷材料密度的测量。利用式F浮=ρ水gV排，分别计算出15%、25%和35%的陶瓷复合材料的密度是6.32g/cm3，6.54g/cm3和7.03g/cm3。根据密度测定可以发现：随着铜质量分数的增加，TiB2复合材料的密度也随之增加。同时，由密度可以得出材料的相对密度，于是根据铜质量分数不同时，材料相对密度的变化。可以看出：随着Cu含量的不断增加，致密度呈逐渐增加趋势，但是增加幅度逐渐变缓。

5 结束语

（1）将Ti粉、B粉和Cu粉按照一定的比例混合，通过原位合成的方法是能够得到一定量的TiB2/Cu陶瓷材料；

（2）在TiB2陶瓷中添加金属（Cu）粘结剂是能够改变陶瓷材料的一些性能包括致密性。

【参考文献】

[1]郭峰，李历坚，等.TiB2基陶瓷材料的研发进展与展望[J].粉末冶金材料科学与工程，2009.

[2]董仕节，雷永平，等.原位生成TiB2/Cu复合材料的研究[J].西安交通大学学报，2000.

[3]Fu zhengyi（傅正义）.TiB2系金属陶瓷的SHS-QP制备[N]. journal of The Chinese Ceramio Society（硅酸盐学报），1996.

[4]徐强，张林，等.压力对反应合成TiB2-Cu基复合材料力学性能的影响[J].新技术新工艺，2005.

第9篇：粉末冶金压制方法范文

关键词：堇青石；蜂窝陶瓷；热膨胀系数；发展现状；应用

1 前言

蜂窝陶瓷作为一种功能性多孔材料[1]，越来越受人们的重视，其应用范围不断扩大，应用水平也不断提高。因为蜂窝陶瓷具有比表面积大、隔热性较好、重量较轻、热膨胀系数低、耐高温、耐酸碱等特点，而被广泛应用于汽车尾气处理、烟道气的净化、蓄热体、红外辐射燃烧板、粉末冶金的承烧板、化学反应的载体和催化剂、窑炉的隔热材料等领域[2-5]。

近年来，随着制备工艺的不断发展，其应用范围不断扩大。蜂窝陶瓷可由多种材质制成，主要材质有堇青石、莫来石、碳化硅、氧化锆、氮化硅及堇青石-莫来石等复合基质。几种材质的蜂窝陶瓷的性能如表1所示。

2 堇青石蜂窝陶瓷的发展

2.1 国外堇青石蜂窝陶瓷的进展

1972年美国尾气净化条例的实施，推动了汽车尾气净化器的发展，美国Corning公司率先通过挤压成型技术制备了具有高性能、可满足美国尾气净化条例要求的堇青石蜂窝陶瓷，其制成的蜂窝陶瓷净化器应用到了各种车型上。随着对洁净空气的需求越来越高，以及蜂窝陶瓷载体迅速发展，产品很快从200孔/平方英寸扩到300孔/平方英寸。在1979年，美国Corning公司推出了400孔/平方英寸，壁厚为0.165mm的蜂窝陶瓷（后成为堇青石蜂窝陶瓷的工业标准）；到1996年，日本HONDA公司就已经生产出了600孔/平方英寸的产品[6-7]。

目前，美国Corning公司以及日本NGK公司已经能生产900孔/平方英寸，壁厚为0.0508mm的蜂窝陶瓷，处于世界领先水平。他们采用的是一次烧成工艺，而国内大部分研究机构和生产厂家仍然采用20世纪80年代的二次烧成工艺。

2.2 国内堇青石蜂窝陶瓷的进展

在20世纪80年代，国内的许多科研单位就已经开始研制低热膨胀系数的高性能堇青石蜂窝陶瓷。从1984年开始用挤出法生产薄壁蜂窝陶瓷，但规模很小。尽管这些研究取得了一定的进展，但并没有完全消除与国外先进产品的性能差距。进入20世纪90年代后，国家逐步提高了汽车尾气的排放标准。这就使汽车尾气催化净化器及其载体市场潜力进一步凸显出来。

目前，国内生产堇青石蜂窝陶瓷的主要厂家有：江苏省宜兴非金属化工机械厂有限公司、萍乡市高科陶瓷有限责任公司、山西科德技术陶瓷有限公司、宜兴市光天耐火科技有限公司、宜兴市前锦特陶科技有限公司、萍乡市鑫陶化工填料有限公司等等，他们主要生产400～600孔/平方英寸的薄壁蜂窝陶瓷。国内开展蜂窝陶瓷研制的单位有上海硅酸盐研究所、山东工业陶瓷研究设计院、中科院环境化学研究所、咸阳陶瓷研究设计院等，这些主要是堇青石质蜂窝陶瓷的研究。

3 堇青石蜂窝陶瓷的制备工艺

一般堇青石蜂窝陶瓷的制备工艺流程如图1所示。

堇青石蜂窝陶瓷的合成方法主要有固相合成法、溶胶―凝胶合成法两种[8]。

（1）固相合成法

固相合成法具有生产工艺简单、生产效率高等优点，是最常用的合成方法。又可分为干法和湿法，湿法工艺优于干法工艺。

干法是指采用干法混料经半干压压制成坯，然后再干燥、烧成。

湿法是指各原料入球磨机加水湿磨，泥浆经压滤机脱水制成泥饼，然后真空混练，再挤出成坯，最后干燥、烧成。

（2）溶胶―凝胶法（液相法）

溶胶―凝胶法属于湿法化学反应方法，是以液体化学试剂（或将粉状试剂溶于溶剂）或溶胶为原料，反应物在液相下均匀混合并进行反应，最后获得所需要的产品。

4 影响堇青石蜂窝陶瓷热膨胀系数的因素

Lachman I.M.等人撰文指出根据MgO-Al2O3-SiO2三元相图[9]，堇青石的理论组成点存在一个低膨胀区，在原料和工艺相同的条件下，富含Al2O3和MgO的堇青石质蜂窝陶瓷热膨胀系数较理论组成低。堇青石的生成可以是天然的，也可以是人工合成的，尤其在人工合成时，不同的化学条件，往往会引起堇青石化学成份在一定范围内发生变化，这些微小的变化会对堇青石蜂窝陶瓷的性能有显著的改变。

目前，我国在人工合成堇青石方面作了很多的研究，并试用了绿泥石、滑石、高岭土、高铝矾土、粘土等天然原料[10]。发现要得到低热膨胀系数的堇青石蜂窝陶瓷，可以从以下几方面进行研究。

4.1 控制碱金属的含量

有研究发现，随着碱金属含量的增加，堇青石蜂窝陶瓷的热膨胀系数呈指数形式上升。其原因可能是碱金属离子能够进入到α-堇青石六元环中的通道，与六元环顶点上Al/Si四面体的配位氧原子键合。随着温度升高，因碱金属离子与氧原子之间键强较小，热振动剧烈，且同一通道内的碱金属离子之间相互排斥，从而导致热膨胀系数变大。因此，可通过控制原料中碱金属的含量，来降低产品的热膨胀系数。

4.2 微观结构

罗凌虹等人[11]利用XRD、SEM等测试技术对NGK和国内的堇青石蜂窝陶瓷样品进行对比分析和研究，发现在微观结构上NGK堇青石蜂窝陶瓷的断面和端面中有微裂纹的存在，极大地减小堇青石蜂窝陶瓷的热膨胀系数，国内的堇青石蜂窝陶瓷断面和端面是没有裂纹的。针对微裂纹的形成，可以通过改善烧成制度、引入合适的成孔剂等方法以达到目的。

4.3 堇青石蜂窝陶瓷的原料

白佳海等人列出参考资料[12]对堇青石蜂窝陶瓷的低热膨胀分析认为：堇青石原料的粒度和形貌对其热膨胀系数的影响非常大。在制备工艺相同的条件下，选取片状的高岭土可造成堇青石结晶晶粒的定向排列，有利于降低堇青石蜂窝陶瓷的热膨胀。在一定的粒度范围内，粒径较小的原料由于比表面积大、活性高、反应烧结中传质快，有利于降低堇青石材料的热膨胀系数。

5 堇青石蜂窝陶瓷的应用

堇青石蜂窝陶瓷已经在很多领域得到成功的应用，本文主要阐述了其在控制大气污染、蜂窝陶瓷蓄热体、承烧板方面的应用。

5.1 控制大气污染

近年来，随着经济的高速发展，交通运输业所带来的环境污染日益严重、灰霾天气、PM2.5污染等的问题越来越突出。为了人类自身的健康，人们开发了多种净化技术。由于堇青石蜂窝陶瓷具有比表面积大，热稳定性好，热膨胀系数小等优点，已经被广泛应用到汽车废气排放处理、工业烟道气中NOx、SO3的排除中。Fuji总结了蜂窝陶瓷和泡沫陶瓷在高温、强腐蚀等极端环境下的应用情况，认为堇青石质蜂窝陶瓷材料具有较高热稳定性和化学稳定性，将其用作催化剂载体，对净化汽车尾气和减少发电厂的氮氧化物排放等起着非常关键的作用，堇青石蜂窝陶瓷是汽车尾气催化处理中一个重要的载体。

5.2 蜂窝陶瓷蓄热体

蓄热式高温空气燃烧技术（High Temperature Air Combustion）是一种革命性的全新燃烧技术，它通过高效蓄热材料将助燃空气从室温预热至前所未有的800℃温度。同时，大幅度降低氮氧化物排放量，使排烟温度控制在露点以上、150℃以下范围内，最大限度地回收烟气余热，使炉内燃烧温度更趋均匀。该技术被誉为21世纪最具发展潜力的技术之一。该技术的关键之一是制备高性能的蓄热体材料――蜂窝陶瓷[13]。堇青石质蜂窝陶瓷蓄热体具有耐高温、抗腐蚀、热震稳定性好、强度高、蓄热量大、导热性能好等显著优点，节能效果和使用寿命大大提高。

5.3 承烧板

由于堇青石蜂窝陶瓷具有质量轻、热传导快、热稳定性好等特点，被用做粉末冶金的承烧板取代氧化铝承烧板。另外，蜂窝陶瓷也有用于义齿制作的烧结承烧板，一般义齿烧结炉要在2～3min内完成急速的升温过程（由室温升到900℃）。这要求炉内的承烧板要有很高的耐热冲击性能，不会因为短时间的急速升温而被破坏，而堇青石蜂窝陶瓷的低热膨胀系数，能很好满足这一要求。堇青石蜂窝陶瓷承烧板示意图如图1所示。

6 总结

随着堇青石蜂窝陶瓷性能的提高，其应用也越来越广泛；但国内生产堇青石蜂窝陶瓷性能与国外的产品相比，还是有明显的差距。蜂窝陶瓷今后在环保领域的需求量将越来越大，我们以后也要重视这方面的研究，使国产的堇青石蜂窝陶瓷的性能越来越好。

参考文献

[1] 曾令可，王慧.多功能陶瓷制备与应用[M].北京：化学工业出版社，2006，7.

[2] 蔡俊修，陈笃慧，万惠霖.控制大气污染用的蜂窝陶瓷材料[J].硅酸盐学报.1994，（5）：458-468.

[3] 李建勇.堇青石质蜂窝陶瓷[J].陶瓷工程.1995，（3）：25-29.

[4] Lachman I.M. and Mcnally R.N. Monolithic honeycomb supports for catalysis [J].Chem Eng Prog， 1985，81 （1）：29.

[5] Woyansky J.S. Scott C.E. and Minnear W.P. Processing of porous ce ramics[J].American Ceramic Society Bulletin，1992，71 （11）：1674-1682.

[6] Then P.M. and Day P. The catalytic converter ceramic substratean astonishing and enduring invention [J].Inter Ceram， 2000，49 （1） ： 20-23.

[7] 李艳丽.新型蜂窝陶瓷的制备与性能研究[D].武汉：华中科技大学，2005.

[8] 朱展鹏，姚远.影响堇青石合成的因素分析[J].陶瓷.2013，（6）：45-47.

[9] Lachman I.M，Bagley R.D and Lewis R.M. Thermal expansion of extruded cordierite ceramic[J].Ceramic Bulletin，1981，60（2）：202-206.

[10] 郭海珠.合成堇青石耐火原料的研究[J].耐火材料.1992，26（3）：138-141.

[11] 罗凌虹，余永志，王乐莹，等.超低膨胀系数堇青石蜂窝陶瓷材料的制备[J].陶瓷学报.2013，34（2）：181-185.