粉末冶金是一項非常先進的制造技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)在材料和零件制造業(yè)處于無可替代的位置。下文是學習啦小編為大家整理的關(guān)于粉末冶金材料論文參考的范文，歡迎大家閱讀參考!

　　粉末冶金材料論文參考篇1

　　試論激光焊接技術(shù)在粉末冶金材料中的應用

　　【摘要】系統(tǒng)地介紹了激光焊接技術(shù)在粉末冶金材料中的應用及其國內(nèi)外動態(tài)。著重介紹了激光焊接在金剛石工具制造業(yè)中的應用和尚存在的問題。

　　【關(guān)鍵詞】激光焊接技術(shù)，粉末冶金材料，應用

　　1前言

　　由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造優(yōu)點，在某些領(lǐng)域如汽車、飛機、工具刃具制造業(yè)中正在取代傳統(tǒng)的冶鑄材料，隨著粉末冶金材料的日益發(fā)展，它與其它零件的連接問題顯得日益突出，釬焊和凸焊一直是粉末冶金材料連接最常用的方法，但由于結(jié)合強度低，熱影響區(qū)寬，特別不能適合高溫及強度要求高的場合，使粉末冶金材料的應用受到限制。近年來，我國從事這方面的研究工作的單位逐漸增多，改變了傳統(tǒng)的燒結(jié)和釬焊工藝，使連接部位的強度和高溫強度大大提高。

　　2激光焊接工藝特點

　　2.1影響焊接質(zhì)量的主要因素

　　2.1.1材料成份合金元素的含量、種類對焊縫強度、韌性、硬度等力學性能影響很大。燒結(jié)低碳鋼、燒結(jié)Ni和Cu合金、Co合金在一定條件下，均能成功地進行激光焊接。燒結(jié)中碳鋼采取焊前預熱和焊后緩冷的措施也可保證焊接質(zhì)量，降低裂紋敏感性，圖1表示了中碳鋼預熱和不預熱條件下焊縫區(qū)的顯微硬度分布，預熱時硬度降低，接頭韌性增加，因為組織由貝氏體和少量的珠光體代替了針狀馬氏體。

　　2.1.2燒結(jié)條件在氫氣、分解氨和真空中燒結(jié)的材料均能成功的進行激光焊接，在干凈的還原性氣氛中燒結(jié)的材料焊后出現(xiàn)的氣孔、孔洞、夾雜和氧化物較小;此外，合適的燒結(jié)溫度、保溫時間、壓力及溫度-壓力曲線也是焊接成功的重要保證。

　　2.1.3孔隙孔隙的數(shù)量、形態(tài)和分布影響材料的物理性能如熱傳導率、熱膨脹率和淬硬性等，這些物理性能直接影響材料可焊性[1]，使焊接較同成份的冶鑄材料相比難度加大。對于激光焊接零件來講，大量的孔隙會使焊接強度降低甚至焊接過程無法進行。

　　2.1.4密度致密而力學性能好的試樣較疏松而力學性能差的試樣在相同的條件下有更好的焊接性。

　　低于一定的密度(<6.5g/cm3)的材料幾乎不能采用熔化焊的方法進行焊接，因為低的強度和扭轉(zhuǎn)強度不允許材料吸收能量;中等密度(<6.9g/cm3)的材料可以進行熔化焊，但以熔化少量體積的焊接方法如電阻凸焊、摩擦焊為好，焊接成功率較高;高密度(>7.0g/cm3)的燒結(jié)材料與冶鑄材料幾乎有同樣的焊接性。密度不僅對焊接強度而且對焊接缺陷特別是氣孔影響很大，低于一定密度的燒結(jié)材料焊后強度低，氣孔多。密度低的材料焊后將有一個大缺口，密度越低，缺口越深，缺口將影響疲勞強度;此外密度對焊接熔深也有影響，在激光功率和焊接速度一定時，密度越大，熔深越淺。圖2是激光功率與焊接速度一定時，密度對焊縫收縮性及對熔深的影響，(a)表示了密度對熔深的影響，(b)表示了密度對焊縫收縮性的影響。

　　2.1.5焊前準備工作由于激光光斑很小，所以對間隙配合精度要求較高，對接時一般要求間隙在0.1mm以下，此外為減少氣孔等焊接缺陷，焊接部位必須去除氧化皮、油污并進行干燥。

　　2.2主要焊接工藝參數(shù)影響

　　焊接質(zhì)量的主要工藝參數(shù)有：激光功率、焊接速度、透鏡焦距、聚焦位置、保護氣體等。激光功率和焊接速度是影響焊接質(zhì)量的最主要參數(shù)，焊接厚度取決于激光功率，約為功率(kW)的0.7次方，通常功率增大，焊接深度增加;速度增加，熔深變淺，焊縫和熱影響區(qū)變窄，生產(chǎn)率增高。過大的焊接速度與焊接功率將增大氣孔和孔洞傾向。透鏡焦距由輸出激光的光斑直徑?jīng)Q定，兩者之間存在一最佳匹配值。一般說來，所須焊接的深度越深，透鏡焦距越長，短焦距透鏡對聚焦的要求較高，而且粉末冶金材料焊接時飛濺較大，透鏡污染嚴重;太長焦距的透鏡由于衍射使焦點變大，焦點處的能量密度不能達到最大值。國內(nèi)一般采用透鏡聚焦光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)只能用于激光功率較小的場合，較高的激光功率將引起透鏡焦點漂移，使焊縫的成形和質(zhì)量較差。國外較高功率場合大都采用反射鏡聚焦光學系統(tǒng)，由于冷卻條件好，熱穩(wěn)定性好，焊縫成形均勻美觀，焊接質(zhì)量可靠。

　　3焊接質(zhì)量檢測及分析

　　3.1焊接質(zhì)量檢測

　　3.1.1外觀檢測觀察焊縫表面是否有孔洞、裂紋、咬邊、未焊透等明顯缺陷。

　　3.1.2無損檢測無損檢測的方法有：滲透探傷法;磁粉探傷法;射線探傷法;超聲波探傷法等，應根據(jù)需要進行選擇。

　　3.1.3力學性能檢測根據(jù)零件的工作狀態(tài)分別進行拉伸、彎曲、硬度、沖擊等試驗，如果斷裂在焊縫，說明焊接強度低于母材。

　　3.1.4微觀檢測采取金相分析焊縫的成形、微觀組織、焊縫缺陷，測試焊接區(qū)的顯微硬度分布，用掃描電鏡分析焊接區(qū)成份的變化等。

　　3.1.5特殊性能檢測對工作于特殊工作環(huán)境下的零件，還需進行耐腐蝕、疲勞等特殊性能測試。以上5種方法中，前兩種主要用于焊接生產(chǎn)線上，后三種主要用于試驗研究及抽樣調(diào)查中。

　　3.2缺陷分析

　　3.2.1氣孔和孔洞與冶鑄材料相比，粉末冶金材料的激光焊接中。最明顯的缺陷是氣孔和孔洞。氣孔和孔洞不僅影響外觀質(zhì)量，更嚴重地削弱了焊縫有效承載面積，產(chǎn)生應力集中，降低了接頭強度。常見的氣孔形狀有線形、圓形、蜂窩形、條蟲形等。燒結(jié)材料內(nèi)部的孔隙吸附了大量的氣體，在快速焊接中，來不及逸出而留在焊縫中。

　　3.2.2裂紋主要有冷裂紋、熱裂紋，金剛石工具中還易產(chǎn)生層間裂紋。冷裂紋主要產(chǎn)生于含碳量較高和合金成份較多的材料中，這類材料焊后產(chǎn)生脆性馬氏體，產(chǎn)生高的內(nèi)應力從而引起裂紋。解決這類裂紋的辦法是焊前預熱、焊后緩冷，或者采用小規(guī)范的焊接參數(shù)。

　　3.2.3強度過低成份、燒結(jié)條件和后熱處理都能影響接頭強度。除去材料因素外，過多的氣孔和孔洞是造成接頭強度低的重要原因，其次材料的密度太低也使焊縫疏松，強度較低。

　　4發(fā)展前景和存在的問題

　　激光焊接技術(shù)以其獨特的優(yōu)點進入粉末冶金材料加工領(lǐng)域，為粉末冶金材料的應用開辟了新的前景，但是，激光焊接技術(shù)目前在粉末冶金材料領(lǐng)域的研究和應用還十分有限，主要是因為粉末冶金材料焊接時難以避免氣孔及孔洞的出現(xiàn)，從而使焊縫外觀、焊接質(zhì)量受到影響;焊接工藝及材料的選取也比一般的冶鑄材料難度大;此外焊縫強度雖然比釬焊和凸焊高，但對工裝夾具、配合精度及焊前準備工作要求較高，加之一次性投資大，所以應用受到限制。降低激光器的價格和運行成本，更多的進行粉末冶金材料的激光焊接工藝、材料及其焊接行為等基礎(chǔ)研究，是推廣激光技術(shù)在粉末冶金材料加工中應用的重要前提。

　　粉末冶金材料論文參考篇2

　　淺談粉末冶金新技術(shù)

　　摘要：粉末冶金是一項非常先進的制造技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)在材料和零件制造業(yè)處于無可替代的位置。這項技術(shù)是將材料制備和零件成形融為一體，成為當代材料科學發(fā)展領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)。它具有節(jié)能、節(jié)材、高效、最終成形、少污染的特點。當前粉末冶金技術(shù)越來越高致密化、高性能化、低成本化，本文主要分析的是幾種新型的粉末冶金零件的成形技術(shù)。

　　關(guān)鍵詞：粉末冶金 溫壓技術(shù) 流動溫壓技術(shù) 模壁潤滑技術(shù) 高速壓制技術(shù) 動磁壓制技術(shù) 放電等離子燒結(jié)技術(shù) 爆炸壓制技術(shù)

　　1 溫壓技術(shù)

　　雖然溫壓技術(shù)只是一項新技術(shù)，在近幾年才取得了一些發(fā)展，但是由于它生產(chǎn)出來的粉末冶金零件具有高密度、高強度的特點，現(xiàn)階段已經(jīng)得到了大量的應用。這項技術(shù)和傳統(tǒng)的粉末冶金工藝不同，它可以采用特制的粉末加溫、粉末輸送和模具加熱系統(tǒng)，將加有特殊潤滑劑的預合金粉末和模具等加熱至130～150℃，并將溫度波動控制在±2.5℃以內(nèi)，之后的壓制和燒結(jié)工序和傳統(tǒng)工藝是一樣的。與傳統(tǒng)工藝相比，區(qū)別點就集中在溫壓粉末制備和溫壓系統(tǒng)兩個方面。采用這項技術(shù)不管是從壓坯密度方面來說，還是從密度方面來說，都比采用傳統(tǒng)工藝要好很多。在同樣的壓制壓力下，使用溫壓材料比采用傳統(tǒng)工藝不管是屈服強度、極限拉伸強度，還是沖擊韌性都要高。此外，由于溫壓零件的生坯強度比傳統(tǒng)方法下的生坯強度要高很多，可達20～30MPa，如此一來，既降低了搬運過程中生坯的破損率，也保證了生坯的表面光潔度。另外，采用該技術(shù)生產(chǎn)出來的零件不僅性能均一，精度高，而且材料的利用率很高。溫壓工藝的成本不高，而且工藝并不復雜。與傳統(tǒng)的工藝相比，溫壓工藝下的粉末冶金的利用率高，耗能低，經(jīng)濟效益高，是節(jié)能、節(jié)材的強有力手段。

　　2 流動溫壓技術(shù)

　　流動溫壓粉末冶金技術(shù)(Warm Flow Compaction，簡稱WFC)是一種新型粉末冶金零部件成形技術(shù)，目前國外還處于研究的初試階段，它的核心價值就是能夠提高混合粉末的流動性、填充能力和成形性。

　　WFC技術(shù)有效利用了金屬粉末注射成形工藝的優(yōu)點并在粉末壓制、溫壓成形工藝的基礎(chǔ)上被發(fā)現(xiàn)。這項技術(shù)可以將混合粉末的流動性提高，這樣就使混合粉末可以在80～130℃溫度下，只需要在傳統(tǒng)的壓機上經(jīng)過精密成形就可以形成各種各樣外形的零件，省掉了二次加工的步驟。WFC技術(shù)在成形復雜幾何形狀方面具有很大的優(yōu)勢，是傳統(tǒng)工藝無法比的，而且成本不高，具有非常廣闊的應用前景。

　　綜上所述，我們可以歸納出WFC技術(shù)具有以下四個優(yōu)勢：一是能夠制造出各種各樣外形的零件;二是有著很好的材料的適應性;三是工藝簡單，成本低;四是壓坯密度高、密度均勻。

　　3 模壁潤滑技術(shù)

　　模壁潤滑技術(shù)是在解決傳統(tǒng)工藝面臨的一系列難題的基礎(chǔ)上應運而生。傳統(tǒng)工藝是采用粉末潤滑來減少粉末顆粒之間和粉末顆粒與模壁之間的摩擦，然而現(xiàn)實往往是由于加進去的潤滑劑因密度低，使得粉末冶金零件的密度也得不到有效的保證。此外，潤滑劑的燒結(jié)不僅會給環(huán)境造成很大的不利影響，還可能會影響到燒結(jié)爐的壽命和產(chǎn)品的性能?，F(xiàn)階段，有兩個渠道可以進行模壁潤滑：一是由于下模沖復位時與陰模及芯桿之間的配合間隙會出現(xiàn)毛細作用，利用這個作用可以把液相潤滑劑帶到陰模及芯桿表面。二是選擇帶著靜電的固態(tài)潤滑劑粉末利用噴槍噴射到壓模的型腔表面上，就是安裝一個潤滑劑靴在裝粉靴的前部。在開始成形時，壓坯會被潤滑劑靴推開，此時帶有靜電的潤滑劑會被壓縮空氣從靴內(nèi)噴射到模腔內(nèi)，但是此時得到的極性和陰模的是不一致的，在電場牽引下粉末會撞擊在模壁上，同時粘連在上面，之后裝靴粉裝粉，只需進行常規(guī)壓制即可。采用該項技術(shù)可使粉末材料的生坯密度達到7.4g/cm3，大大提高了粉末材料的生坯密度，并且采用該方法比采用傳統(tǒng)的方法還能夠大大提高鐵粉的生坯強度。有研究結(jié)果結(jié)果表明，利用溫壓、模壁潤滑與高壓制壓力，使鐵基粉末壓坯全致密也是有可能的。

　　4 高速壓制技術(shù)

　　瑞典的Hoaganas公司曾經(jīng)推出過一項名叫高速壓制技術(shù)(Hjgh Velocity Compaction)的新技術(shù)，簡稱HVC。雖然這項新技術(shù)生產(chǎn)零件的過程和過去的壓制過程工序是一樣的，但是這項新技術(shù)的壓制速度比過去的壓制速度提高了500-1000倍，同時也大大增加了液壓驅(qū)動的錘頭重量，提高了壓機錘頭速度，在這種情況下，粉末利用高能量沖擊只需0.02s就可以進行壓制，在壓制的過程中會出現(xiàn)明顯的沖擊波。要想達到更高的密度，通過附加間隔0.3s的多重沖擊就能做到。HVC技術(shù)具有很多優(yōu)勢，比如高密度、低成本、可成形大零件、高性能和高生產(chǎn)率等?，F(xiàn)階段該技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應用，很多產(chǎn)品都采用了該項技術(shù)，比如制備閥門、氣門導筒、輪轂、法蘭、簡單齒輪、齒輪、主軸承蓋等。有了這項技術(shù)，未來將會出現(xiàn)更多更復雜的多級部件。

　　5 動磁壓制技術(shù)

　　動力磁性壓制技術(shù)(dynamic magnetic cornpaction)是一種新型的壓制技術(shù)，簡稱DMC，它能夠使高性能粉末最終成形，這項技術(shù)固結(jié)粉末的方式主要是通過利用脈沖調(diào)制電磁場施加的壓力。雖然這項技術(shù)和傳統(tǒng)的壓制技術(shù)一樣都是兩維壓制工藝，但是不同的是傳統(tǒng)的壓制技術(shù)是軸向壓制，而這項技術(shù)是徑向壓制。利用該項技術(shù)進行壓制只需1ms，整個過程非常的迅速，只需把粉末放入一個具有磁場的導電的容器(護套)內(nèi)，護套就會產(chǎn)生感應電流。利用磁場和感應電流之間的相互作用，就可以完成粉末的壓制工作。DMC具有成本低廉、不受溫度和氣氛的影響、適合所有材料、工作條件靈活、環(huán)保等優(yōu)點。DMC技術(shù)適于制造柱形對稱的零件，薄壁管，高縱橫比部件和內(nèi)部形狀復雜的部件?，F(xiàn)可以生產(chǎn)直徑×長度：12.7mm×76.2mm到127.0mm×25.4mm的部件。

　　6 放電等離子燒結(jié)技術(shù)

　　早在1930年美國科學家就提出了這項放電等離子燒結(jié)技術(shù)(Spark Plasma Sintering)，簡稱SPS，然而該技術(shù)直到近幾年才得到世人的關(guān)注。SPS技術(shù)獨到之處就在于無需預先成形，也不需要任何添加劑和粘結(jié)劑，是集粉末成形和燒結(jié)于一體的新技術(shù)。這項技術(shù)主要是通過先把粉末顆粒周圍的各種物質(zhì)清除干凈，如此一來粉末表面的擴散能力會得到提高，然后再利用強電流短時加熱粉末就可以達到致密的目的，注意加熱時應在較低機械壓力情況下。有研究結(jié)果顯示，采用該項技術(shù)由于場活化等作用的影響，不僅有效降低了粉體的燒結(jié)溫度，也大大縮短了燒結(jié)時間，再加上粉體自身可以發(fā)熱的影響，不僅熱效率很高，加熱也很均勻，所以采用該技術(shù)只需一次成形就可以得到質(zhì)量上乘的、符合要求的零件。現(xiàn)階段，該技術(shù)大范圍應用的主要是在陶瓷、金屬間化合物、納米材料、金屬陶瓷、功能材料及復合材料等。另外，該技術(shù)在金剛石、制備和成形非晶合金等領(lǐng)域也得到了不錯的發(fā)展。

　　7 爆炸壓制技術(shù)

　　爆炸壓制(Explosive Compaction)是一種利用化學能的高能成形方法，也被叫做沖擊波壓制。一般情況下，它都是通過在一定結(jié)構(gòu)的模具內(nèi)對金屬粉末材料施加爆炸壓力，在爆炸過程中產(chǎn)生的化學能可以轉(zhuǎn)化為四周介質(zhì)中的高壓沖擊波，然后利用脈沖波就可以實現(xiàn)粉末致密。整個過程只需10-100us，其中粉末成形時間只有大約1ms。這種壓制方式最大的優(yōu)勢是可以解決傳統(tǒng)的壓制方式一直無法解決的難題，即可以使松散材料達到理論密度，比如金屬陶瓷材料、低延性金屬等采用傳統(tǒng)的壓制方法無法使其致密，一直是一個未解的難題，隨著爆炸壓制技術(shù)的出現(xiàn)，我們發(fā)現(xiàn)采用這項技術(shù)就可以把其壓制成復合材料，并制造成零件。

　　我國的粉末冶金技術(shù)帶來的前景是非常廣闊的，作為一種新工藝、新技術(shù)，與國外先進水平相比，它還有很多地方需要改進、需要提高。

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