粉末燒結工藝

1、粉末燒結工藝（總20頁）-本頁僅作為文檔封面，使用時請直接刪除即可-內頁可以根據需求調整合適字體及大小-壓力燒結粉末冶金壓力燒結粉末冶金（Press Sinter ）在高溫下，陶瓷生坯固體顆粒的相互鍵聯，晶粒長大，空隙（氣孔）和晶 界漸趨減少，通過物質的傳遞，其總體積收縮，密度增加，最后成為具有某 種顯微結構的致密多晶燒結體，這種現象稱為燒結。燒結的術語：1、燒結 sintering粉末或壓坯在低于主要組分熔點的溫度下的熱處理，目的在于通過顆粒 間的冶金結合以提高其強度。2、填料 packing material在預燒或燒結過程中為了起分隔和保護作用而將壓坯埋入其中的一種材 料。3、預燒 pr

2、esintering在低于最終燒結溫度的溫度下對壓坯的加熱處理。4、加壓燒結pressure在燒結同時施加單軸向壓力的燒結工藝。5、松裝燒結 loose-powder sintering,gravity sintering粉末未經壓制直接進行的燒結。6、液相燒結 liquid-phase sintering至少具有兩種組分的粉末或壓坯在形成一種液相的狀態(tài)下燒結。7、過燒 oversintering燒結溫度過高和（或）燒結時間過長致使產品最終性能惡化的燒結。8、欠燒 undersintering燒結溫度過低和（或）燒結時間過短致使產品未達到所需性能的燒結。9、熔滲 infiltration用熔點

3、比制品熔點低的金屬或合金在熔融狀態(tài)下充填未燒結的或燒結的 制品內的孔隙的工藝方法。10、脫蠟 dewaxing,burn-off用加熱排出壓坯中的有機添加劑（粘結劑或潤滑劑）。11、網帶爐 mesh belt furnace一般由馬弗保護的網帶將零件實現爐內連續(xù)輸送的燒結爐。12、步進梁式爐 walking-beam furnace通過步進梁系統(tǒng)將放置于燒結盤中的零件在爐內進行傳送的燒結爐。13、推桿式爐 pusher furnace將零件裝入燒舟中，通過推進系統(tǒng)將零件在爐內進行傳送的燒結爐。14、燒結頸形成 neck formation燒結時在顆粒間形成頸狀的聯結。15、起泡 blister

4、ing由于氣體劇烈排出，在燒結件表面形成鼓泡的現象。16、發(fā)汗 sweating壓坯加熱處理時液相滲出的現象。17、燒結殼 sinter skin燒結時，燒結件上形成的一種表面層，其性能不同于產品內部。18、相對密度 relative density多孔體的密度與無孔狀態(tài)下同一成分材料的密度之比，以百分率表示。19、徑向壓潰密度 radial crushing strength通過施加徑向壓力測定的燒結圓筒試樣的破裂強度。20、孔隙度 porosity多孔體中所有孔隙的體積與總體積之比。21、擴散孔隙 diffusion porosity由于柯肯達爾效應導致的一種組元物質擴散到另一組元中形成的

5、孔隙。22、孔徑分布 pore size distribution材料中存在的各級孔徑按數量或體積計算的百分率。23、表觀硬度 apparent hardness在規(guī)定條件下測定的燒結材料的硬度，它包括了孔隙的影響。24、實體硬度 solid hardness在規(guī)定條件下測定的燒結材料的某一相或顆?；蚰骋粎^(qū)域的硬度，它排 除了孔隙的影響。25、起泡壓力 bubble-point pressure迫使氣體通過液體浸漬的制品產生第一氣泡所需的最小的壓力。26、流體透過性 fluid permeability在規(guī)定條件下測定的在單位時間內液體或氣體通過多孔體的數量。粉末冶金燒結爐sintering

6、furnace for powder metallurgyfenmo yel、n shao】 lelu粉末冶金 燒結爐(Sintering furnaee fo:pow- der metallurgy)用于粉末冶金材料或粉末冶金制 品燒結的冶金爐。類型燒結爐主要是電爐。燒結電爐分為電阻燒結爐和感應燒 結爐兩大類，電阻燒結爐使用較多。電阻燒結爐是通過電熱元件將電能轉變?yōu)闊崮苡脕磉M行燒結的電爐;感應燒結爐是 利用電磁感應在金屬內激勵出電流使其加熱的電爐。按爐內使用氣氛和真空 度，電阻燒結爐分為普通氣氛電阻燒結爐和真空電阻燒結爐，感應燒結爐亦可 分為普通氣氛感應燒結爐和真空感應燒結爐;按爐子結構型式

7、，電阻燒結爐分為 豎式電阻燒結爐和臥式電阻燒結爐，感應燒結爐亦可分為豎式感應燒結爐和臥 式感應燒結爐;按作業(yè)性質，電阻燒結爐分為間斷式電阻燒結爐和連續(xù)式電阻燒 結爐，感應燒結爐亦可分為間斷式感應燒結爐和連續(xù)式感應燒結爐。此外，感 應燒結爐按使用的頻率，可分為中頻感應燒結爐（sooHz 一 lokHZ）和高頻感應燒 結爐（70 ZookHz）。按加熱方式，電阻燒結爐又分為間接加熱式電阻燒結爐 和直接加熱式電阻燒結爐。間接加熱式電阻燒結爐是指電流通過電熱元件發(fā)出 熱量，借輻射傳熱使爐膛溫度升高從而將制品加熱;直接加熱式電阻燒結爐是 指電流由電源通過接頭直接流過被加熱制品使其加熱，例如，用于鎢、鑰、

8、擔 和銳等難熔金屬高溫燒結的高溫垂熔爐便是一種典型的直接加熱式電阻燒結 爐。燒結時需要使用壓力而有加壓燒結爐，這種爐子主要用于薄層制品如粉末 冶金摩擦片的燒結，鐘罩爐便是一種典型的加壓燒結爐。電熱元件電阻燒結爐 的電熱元件分為金屬電熱元件和非金屬電熱元件兩大類。金屬電熱元件有純金 屬和合金兩種。純金屬電熱元件有:鉑（最高使用溫度1400C）、鑰（最高使用溫度 1600C）、（最高使用溫度2100 一 2500C）、擔（最高使用溫度2500C）等;合金電 熱元件有:鎳鉻系（最高使用溫度105o- 110C）、鐵鉻鋁系（最高使用溫度 130。1400C）。非金屬電熱元件有:碳化硅（最高使用溫度14

9、5oC）、硅化鑰（最高 使用溫度1700c）、石墨（最高使用溫度3000c）等。有代表性的是鑰絲爐，應用也較廣泛。鑰絲燒結爐的結利用金屬和合金作電熱元件的電阻燒結爐，根據構 示意圖如圖1所示，工作溫度1500 C常用來燒結電熱元件的材質和形狀，可 分為鑰絲爐、鎢絲爐、鎢棒粉末冶金材料和制品，特別是燒結硬質合金。如果 需要爐、鑰片爐、鈕片爐、鎳鉻絲爐和鐵鉻鋁絲爐等。其中最使用真空，便可 制成真空鋁絲爐、真空鎢棒爐等。性食困1臥式連續(xù)相絲燒結護結構示意圖l 冷卻水進口 ；2 一氫氣進口;3冷卻水出口;4鉑絲;5爐殼;6 高溫測溫計;7 熱電 偶；粉末冶金燒結理論theory of powder m

10、etallurgical sinteringfenmo yeiin Shaoiie Illun 粉末冶 金燒結理論（theory of powaer me- tallurgieal sintering）有關燒結驅動力、燒結過程 中物質遷移的方式和燒結致密化動力學的理論。燒結可分為固相燒結和液相燒 結兩類。在固相燒結中，主要的燒結機理有粘性流動、蒸發(fā)凝聚、表面擴散、 體積擴散、晶界擴散等幾種。（1）粘性流動。燒結早期粉末顆粒間的粘結可視 為在表面張力的作/尸用下，顆粒發(fā)生類似粘l、性液體的流動。燒結的、。劇l兩球模型如圖所示，其、試l/燒結頸半徑x和燒結時廠一、間t滿足關系 式:擴OCt。l卜刊

11、、（2）蒸發(fā)一凝聚。粉末穎、，粒球表面處的蒸氣壓高V于燒 結頸凹面的蒸氣壓，蒸氣可在球表面產燒結的兩球幾何模型生，重新在燒結頸 上凝聚，使燒結頸長大。此機構的特征方程為:擴cct。此機構對某些蒸氣壓在 燒結溫度下較高的物質有一定作用。（3）體積擴散。燒結頸處空位濃度高于顆粒 的其他部位，空位將通過顆粒內部向球表面擴散，原子向燒結頸方向擴散，使燒結頸長大。此機理的特征方程為:擴o=t。（4）表面擴散:。物質通過表面擴散向 燒結頸遷移，特征方程為:了 cct。（5）晶界擴散。原子能通過晶界向燒結頸擴散。晶界擴散系數較體積擴散系數大得多，因此晶界對燒結有重要 意義。此機構的特征方程為:x6cct。實

12、際的燒結過程非常復雜，往往同時包括 上述多個機理。在較低溫度時，表面擴散有較大作用;在較高溫度時，特別是 燒結后期，即形成閉孔后，體積擴散和晶界擴散對致密化起主要作用。表面擴 散和蒸發(fā)一凝聚過程只使閉孔球化。根據這些情況，已有學者提出了多種燒結 機理綜合作用的燒結理論。在液相燒至靛丈程中，燒結機理有以下3種。(1)顆 粒重排。液相的毛細管吸力使顆粒重新排列，以盡可能密堆，密度迅速增加。 此機理發(fā)生在液相大量產生的燒結初期。(2)溶解一析出機理。固體順粒中曲率 大的部位在液相中的溶解度大，溶質通過液相向低濃度部位，即曲率小的部位 遷移，并析出。(3)骨架形成，固相燒結機構。當固體顆粒彼此接觸后，

13、燒結主 要以固態(tài)擴散的方式進行。前兩種機理的特征方程分別為：(1)V/ V。3天r 一 It+之;(2)Av/Vo =sK，r 一tl/3。式中 V/V。為體積收縮率;r為原始顆粒半 徑；t為燒結時間。BuB 粉末冶金燒結工藝 powder metallurgical sintering processfenmo yejin shaojie gongyi 粉末冶金燒結工藝(powder metallurgical sintering Proce ss)將粉末或粉末壓坯經過加熱而得到強化和致密化制品的方法和技術。燒結是 粉末冶金過程中最重要的工序。在燒結過程中，由于溫度的變化粉末坯塊順粒 之間發(fā)

14、生粘結等物理化學變化，從而增加了燒結制品的電阻率、強度、硬度和 密度，減小了孔隙度并使晶粒結構致密化。根據致密化機理或燒結工藝條件的 不同，燒結可分為液相燒結、固相燒結、活化燒結、反應燒結、瞬時液相燒 結、超固相燒結、松裝燒結、電阻燒結、電火花燒結、微波燒結和熔浸等。 為了控制周圍環(huán)境對燒結制品的影響并調整燒結制品成分，在燒結中使用以下 幾類不同功能的燒結氣氛:(1)氧化性氣氛，包括純氧、空氣、水蒸氣等，用于 貴金屬的燒結，氧化物彌散強化材料和某些含氧化物質點電接觸材料的內氧化 燒結以及預氧化活化燒結；(2)還原性氣氛，包括氫、分解氨、煤氣、轉換天然 氣等，用于燒結時還原被氧化的金屬及保護金屬

15、不被氧化，廣泛用于銅、鐵、 鎢、鑰等合金制品的燒結中；(3)惰性或中性氣氛，包括氮、氫、氨及真空等；(4) 滲碳氣氛，即CO, CH;及其他碳氫化合物的氣體，對于鐵及低碳鋼具有滲碳作 用；(5)滲氮氣氛，即NH3以及對于某些合金系而言的NZ。對于不同合金，上述 分類可以有變化。在燒結過程中，在不同階段可能采用不同的氣氛。燒結制 度包括升溫、高溫燒結、冷卻等幾個部分。在燒結時，根據需要，可以采用快 速升溫，也可以采用慢速升溫;可以直接升溫到最高燒結溫度，也可以分階段 逐步升溫，如在需預燒或脫除成形劑和潤滑劑時的情況，燒結溫度和保溫時間 由金屬特性和制品尺寸決定。冷卻也有慢冷、快冷和淬火等幾種情況

16、。在燒結 過程中，粉末體發(fā)生以下一系列變化:表面吸附的水分或氣體揮發(fā)或分解;應力 松弛;發(fā)生回復和再結晶;原子在顆粒表面、晶界或晶內擴散，使顆粒間的結合 由機械結合逐步轉變?yōu)橐苯鸾Y合，化學組分均勻化;在有液相存在時，發(fā)生顆粒 重排，固相物質的溶解和析出，液相網絡提供一物質輸運的快速通道。在這些 過程的綜合作用下，能獲得滿足一定物理、化學和幾何特性要求的材料或零 件。燒結過程受許多因素影響，它們可分為3類。第1類與材料的溫度特性有 關，包括自由表面能、界面能和體積自由能，以及點陣、晶界、表面擴散系數 等。第2類為粉體特性，包括有效接觸面積、表面活性、體積活性、接觸面取向等。第 3類為外部因素，包

17、括燒結氣氮、燒結溫度、燒結保溫時間、升溫及降溫速 度、顆粒表面層附層狀態(tài)等。常用的燒結設備有箱式爐、管式爐、馬弗爐、碳 管爐、感應爐、推舟爐、帶式爐、輥式爐、反射爐等，分間斷式、半連續(xù)、連 續(xù)式等幾類。采用的加熱方式有包阻加熱，以鎳鉻合金、鐵鉻鋁合金、鎢、 鉑、碳化硅、硅化鉑等作為發(fā)熱元件。還可以用碳管來通電發(fā)熱，有時也利用 坯塊本身的電阻。感應加熱的應用也很普遍。除電能外，天然氣、燃油、煤亦 可作為加熱能源。根居對溫度、升降溫速度、氣氛、生產的連續(xù)與否等要求， 選禪燒結爐及加執(zhí)*少BuB 粉末冶金燒結 powder metallurgy sintering燒結是使壓坯或松裝粉末體進一步結合起

18、來，以提高強度及其他性能的一種高 溫處理工藝。它是粉末冶金的重要工序之一。在燒結過程中粉末顆粒要發(fā)生相 互流動、擴散、熔解、再結晶等物理化學過程，使粉末體進一步致密，消除其 中的部分或全部孔隙。燒結方法通常有以下幾類：固相燒結燒結溫度在粉末體中各組元的熔點以下，一般是口口（口口為絕對熔 點，以K計）。液相燒結粉末壓坯中如果有兩種以上的組元，燒結有可能在某 種組元的熔點以上進行，因而燒結時粉末壓坯中出現少量的液相。加壓燒結在 燒結時，對粉末體施加壓力，以促進其致密化過程。加壓燒結有時與熱壓（hotpressing）為同義詞，熱壓是把粉末的成形和燒結結合起來，直接得到制品的工藝過程?；罨療Y在燒結

19、過程中采用某些物理的或化學的措施，使燒結溫度大大降低， 燒結時間顯著縮短，而燒結體的性能卻得到改善和提高。電火花燒結粉末體在成形壓制時通入直流電和脈沖電，使粉末顆粒間產生電弧 而進行燒結；在燒結時逐漸地對工件施加壓力，把成形和燒結兩個工序合并在 一起。熔滲又稱浸透。為了提高多孔毛坯的強度等性能，在高溫下把多孔毛坯與能潤 濕它的固態(tài)表面的液體金屬或合金相接觸，由于毛細管作用力，液態(tài)金屬會充 填毛坯中的孔隙。這種工藝適合于制造鎢銀、鎢銅、鐵銅等合金材料或制品。燒結機理在燒結過程中粉末體要經歷一系列的物理化學變化，如水分或有機物 的蒸發(fā)或揮發(fā)，吸附氣體的排除，應力的消除，粉末顆粒表面氧化物的還原，

20、顆粒間的物質遷移、再結晶、晶粒長大等，因而使顆粒間的晶體接觸面增加，孔 隙收縮甚至消失。出現液相時，還會發(fā)生固相的溶解與析出。這些過程彼此間并 無明顯的界限，而是互相重疊，互相影響。再加上其他燒結工藝條件，使整個 燒結過程的反應復雜化。1942年德國許蒂希利用物理化學的研究手段測定了燒 結溫度對燒結體的電動勢、溶解度、密度、顯微組織、力學性能等的影響，發(fā) 現燒結是一個十分復雜的過程。1949年美國庫琴斯基研究了金屬球與金屬板的 燒結，認為燒結時的物質遷移主要是以擴散方式進行的（見金屬中的擴散）。 他們的工作把燒結理論的研究推向新的階段。后來的許多研究工作都是圍繞著 燒結過程中的物質遷移機理進行

21、的。燒結過程中物質遷移一般認為有下列五種機理：粘性或塑性流動,蒸發(fā)和凝聚， 體積擴散，晶界擴散，表面擴散。兩個相互接觸的球形顆粒（圖1兩個相互接觸 的球形顆粒的變化）燒結時，接觸頸部半徑口的增長與燒結時間可能有下列關 系：粘性或塑性流動蒸發(fā)和凝聚體積擴散晶界擴散表面擴散燒結過程中組織和性能的變化燒結過程中，燒結體的組織結構會發(fā)生復雜的變 化。首先粉末顆粒間的接觸點和接觸面隨時間的延長逐漸擴大，同時孔隙要發(fā) 生收縮，漸呈球形。有些孔隙與外界連通成為開口孔，有些孔隙則成為孤立的 閉口孔。粉末顆粒由于在壓制過程中發(fā)生了變形，因此在燒結時要發(fā)生再結晶 和晶粒長大。西澤龍和拉孔布報道過羰基鐵粉的試驗情況

22、，在890口氫氣中燒結 時,隨著燒結時間的延長，可以看到晶粒的長大，而孔隙則從微細分散的孔隙變 成較粗大集中的孔隙，而數量越來越少，最后趨向消失。多組元的壓坯在燒結 時還要發(fā)生擴散均勻化，形成固溶體或化合物。粉末顆粒的大小、形貌和成 形、燒結工藝等對壓坯的再結晶、晶粒大小、均勻化等均有影響。在燒結過程 中粉末體的性能隨組織結構的變化而發(fā)生變化（圖2燒結溫度對粉末體性能的 影響）。不同燒結溫度和燒結時間對繞結體強度的影響見圖3不同燒結溫度和 燒結時間對燒結體強度的影響。在較高的溫度口或口口條件下燒結時，口開始燒結 體的強度隨時間的延長而增加，而后下降。這是由于燒結的后期發(fā)生了晶粒長大。燒結體的硬

23、度與致密程度有關，大體上與燒結體的密度成比例增加。測量 硬度時如壓痕包含一些孔隙則硬度值偏低，如用顯微硬度計測定，可避開孔隙，因而得到金屬材料本身的固有硬度，不受密度的影響（圖4鐵粉壓坯燒結后的洛氏硬度）。燒結工藝燒結必須在有保護氣氛的燒結爐內進行，以避免燒結體氧化，或發(fā)生不利的化 學反應。燒結爐的種類很多，可用天然氣、煤氣、油、電等作熱源。電加熱爐 經濟方便，易于調節(jié)控制。常用的保護氣氛有真空，氬、氨、氮、二氧化碳等 惰性氣體和氫、分解氨、一氧化碳、轉化天然氣等還原性氣體。為了進一步提 高燒結制品的使用性能以及尺寸和形狀精度，往往要進行整形、精整、復壓、 浸油、機械加工、熱處理等后續(xù)工序。參

24、考書目培云主編，粉末冶金原理， 冶金工業(yè)出版社,北京，1982。不銹鋼燒結成型添加劑摩擦磨損是材料三種主要失效形式之一，是材料使用過程中普遍存在的現象， 是造成巨大經濟損失的主要來源。眾所周知，潤滑是減少摩擦降低磨損最有效 的措施。粉末冶金減摩材料是以金屬及其合金為基體，添加具有減摩作用的潤 滑組元，用粉末冶金技術制成的復合材料。研發(fā)粉末冶金不銹鋼基減摩材料， 首先要解決的問題之一，是盡可能提高粉末不銹鋼基體的燒結密度；316L不銹 鋼材質較軟，與金屬對偶件摩擦時及易發(fā)生嚴重的粘著。因此尋找適合316L不 銹鋼的減摩潤滑組元是發(fā)展粉末冶金不銹鋼基減摩材料要解決的第二個問題。 本文研究添加不同體

25、積份數青銅粉末對粉末316L燒結不銹鋼材料的密度、硬度 和微觀組織的影響。結果表明：添加青銅粉末提高了 316L不銹鋼的生坯密度。 燒結樣品的密度和硬度均隨著青銅粉體積份數的增大而提高。燒結溫度的提高 也有利于燒結密度和硬度的提高，最佳燒結溫度為1200C。左右。當青銅粉的體 積份數為30%，燒結溫度為1200C時，材料的最大相對密度和硬度分別為和 83HRB。添加青銅粉后液相燒結使得不銹鋼顆粒球形化趨勢明顯，顆粒表面平 直化。本文還研究了添加體積份數分別為15%、20%、25%、30%的青銅粉末 對材料摩擦磨損性能的影響。添加15%時摩擦系數最小，在左右，而添加20% 青銅粉的材料磨損量最小

26、。研究了添加不同份數銅錫鉛、鉛粉、氮化硼、二硫 化鉬對粉末316L不銹鋼的燒結性、摩擦磨損性能的影響。結果表明：隨著銅錫 鉛份數的增加，材料生坯密度增加，其中添加青銅30vol%、鉛3wt%生坯相對 密度達到。但燒結密度卻隨著添加份數的增加而降低，其中添加青銅15vol %、鉛3wt%相對密度為，添加青銅25vol%、鉛3wt%密度降低出現分層， 添加青銅30vol%、鉛3wt%甚至出現開裂現象。磨損量與摩擦系數都隨著添加 份數的增加而降低；鉛粉份數對316L不銹鋼粉末的壓制性能影響不大，材料燒 結后相對密度比較低，最高僅為80%，添加5wt%的材料磨損量最少，摩擦系數穩(wěn)定在左右，主要表現為粘

27、著磨損；添加氮化硼 可以改善壓制性能，但是它對于316L不銹鋼的潤濕性不好，當添加3wt%氮化 硼后，材料燒結后膨脹分散；二硫化鉬添加份數的增加明顯提高了材料的壓制 性能，燒結后也更致密，其中加入8wt%MoS2燒結后相對密度達到，而添加 4wt%MoS2后的材料減摩性能最優(yōu)。研究了分別添加20%（質量分數）銅粉、錫粉，鋁粉對粉末冶金3161，不銹鋼 性能的影響。在燒結溫度為1100C。、燒結氣氛為分解氨的條件下，對燒結材料 的硬度、密度和顯微組織進行了檢測和分析。結果表明：添加20%鋁粉可顯著 提高不銹鋼粉末的壓制性，但鋁粉會與不銹鋼基體發(fā)生強烈的化學反應，生成 Fe2Al，惡化材料的性能；

28、添加20%錫粉可顯著提高材料的硬度；添加20%銅 粉對材料的硬度影響不大。添加大量低熔點金屬粉末的液相燒結不能顯著提高 材料的密度。第11卷第6期.粉末冶金材料科學與工程2006年12月.2006添加金屬粉末對粉 末冶金316不銹鋼性能的影響孟飛,果世駒，張恒，楊霞，郭林（北京科技大學粉末冶 金研究所.北京100083）摘要:研究了分別添加20（質量分數）銅粉，錫粉，鋁粉對粉末 冶金316不銹鋼性能的影響.在燒結溫度為1100C,燒結氣氛為分解氨的條件下， 對燒結材料的硬度,密度和顯微組織進行了檢測和分析.結果表明:添加2鋁粉可 顯著提高不銹鋼粉末的壓制性，但鋁粉會與不銹鋼基體發(fā)生強烈的化學反

29、應，生成， 惡化材料的性能;添加20錫粉可顯著提高材料的硬度;添加2銅粉對材料的硬度 影響不大.添加大量低熔點金屬粉末的液相燒結不能顯著提高材料的密度 關鍵詞:粉末冶金；316不銹鋼;液相燒結;顯微組織中圖分類號:124 文獻標識碼:文章編號:16730224(2006)6341 4316,-,(,100083): (),1100C.,.:1)2);3).20.;316粉末冶金奧氏體不銹鋼的生產比較經濟，耐腐蝕性能好,因此發(fā)展較快.為了提 高粉末冶金奧氏體不銹鋼的燒結密度，從而進一步提高其力學性能和耐腐蝕性能, 很多學者在添加劑方面做了大量的研究.使用過的添加劑有銅，硅，錫，硼，鋁，碳,鎳,.

30、 和等口.有報導說添加銅粉可提高不銹鋼力學性能2,但也有結果相反的報導3. 添加大量錫粉對不銹鋼力學性能影響的報導很少，主要是研究添加5左右錫粉對 不銹鋼耐腐蝕性能影響的研究.關于添加鋁對不銹鋼性能的影響，國內外的一些 結論是調整好燒結溫度可以改善鋁與不銹鋼的潤濕性-.本文作者研究了分別添 加2%(質量分數)銅粉,鋁粉,錫粉對316奧氏體不銹鋼力學性能的影響.1實驗原 料及試樣制備原料粉末采用石家莊京元粉末材料公司生產的一 74水霧化316不 銹鋼粉，北京恒源粉末廠生產的一 74電解銅粉，一 74#水霧化鋁粉和一 74水霧化 錫粉.潤滑劑為美國公司生產的潤滑劑.將316不銹鋼粉和金屬粉末按4;

31、1的質量 比配制成混合粉末,添加成形劑后用球磨機混料1,球料質量比為4:1,混料桶轉速 60/.基金項目:國家863計劃資助項目(10)收稿日期:20060515修訂日期:2006 0623通訊作者:孟飛,電話:010,;126.粉末冶金材料科學與工程在32-630 四柱液壓機上分別在509,636和764的壓力下，將混合粉末鋼模單向壓制成形，壓 坯尺寸為11x3.再將壓坯在分解氨氣氛中進行燒結，燒結工藝為:以6C。/升溫到5 00C。保溫，再以6/升溫至1100C，保溫1,之后隨爐冷卻至室溫.性能測試用阿基米德排水法測量壓坯及燒結試樣的 密度.用150型洛氏硬度計測量材料硬度，載荷為980.

32、將燒結試樣用1.一 1溶液侵 蝕后，用一 2503掃描電子顯微鏡觀察其顯微組織，并用分析微區(qū)成分.采用公司生 產的射線衍射儀分析燒結試樣的物相組成.2結果與分析添加20%鋁粉圖1所示 為在不同壓制壓力下添加粉對316不銹鋼粉末壓坯相對密度的影響.從圖可以看 出，添加粉提高了不銹鋼壓坯的相對密度.在壓制壓力為636時,29/61/316不銹鋼 壓坯相對密度為，純316不銹鋼壓坯相對密度僅為6.說明添加鋁粉顯著地改善了 316不銹鋼粉末的壓制性./圖1添加鋁對3161不銹鋼壓坯相對密度的影響.121/3 16不銹鋼壓坯燒結后，尺寸膨脹，表面粗糙，其譜如圖2所示.由圖2可知，燒結材料 的主要晶體結構

33、是，這證明燒結過程中粉與不銹鋼基體發(fā)生了化學反應.圖3所 示為29/61/316不銹鋼燒結試樣的形貌，從圖中可以看出，粉末顆粒連接疏松，沒有 形成冶金結合，顆粒之間有大量的孔洞.其密度只有 .，相對密度為，而其生坯密 度為.，生坯相對密度為99/6.圖220/316不銹鋼燒結后的射線圖譜.22%/316圖32 0%1/316不銹鋼在1100C。燒結后的形貌.3201/3161100C。文獻56 報道改變燒 結溫度可以改善對不銹鋼基體的潤濕性，促進材料致密化.本文作者也進行了 125 0C。的燒結試驗，試驗結果表明燒結過程中仍然發(fā)生強烈的化學反應，試樣膨脹，外 表粗糙.說明在添加較多的情況下，調

34、節(jié)燒結溫度無法避免化學反應導致的性能惡 化.添加20%銅粉在不同壓制壓力下添加銅粉對316不銹鋼生坯相對密度的影響 如圖4所示,在壓制壓力為636時，29/6/316不銹鋼壓坯的相對密度是，而純316不 銹鋼粉的壓坯相對密度為8,說明添加銅粉在一定程度上提高了不銹鋼的壓制性. 經1100C燒結后,2%/316不銹鋼相對密度增大到.圓柱形試樣中間凹成腰狀，在徑 向上收縮明顯，軸向稍有膨脹.圖5所示為添加銅粉對燒結不銹鋼硬度的影響.從圖中看出,29/6/316不銹鋼燒結硬度與第11卷第6期盂飛，等:添加不同金屬粉末 對粉末冶金316不銹鋼性能的影響圈4添加銅粉對316不銹鋼壓坯相對密度的 影響.4

35、316/圈5添加2粉對316不銹鋼燒結硬度的影響.5316純316不銹鋼相差 不大.但壓制壓力為636時,316不銹鋼燒結硬度為，而29/6/316不銹鋼燒結硬度為. 由于銅的添加量超過了銅在不銹鋼中的溶解度(8),所以必定有剩余的游離銅.游 離銅的存在會降低材料的硬度，但銅在不銹鋼基體中的擴散會增強材料的強度，所 以整體看來材料強度沒有太多變化，這和文獻78的報導有所不同.當然一定量 游離銅的存在可能改變材料的韌性等其他力學性能.圖6所示為29/6/316不銹鋼 材料的顯微組織.由圖可見在1100C。下燒結后，不銹鋼顆粒發(fā)生初步的球化現象， 其尖角和突起減少，材料內部存在一定的孑隙.添加20

36、錫粉圖7所示為添加29/6 錫粉對316不銹鋼壓坯相對密度的影響.由圖7可知,添加錫粉后,材料的相對密 度稍有提高.壓制壓力為636時,2/316不銹鋼的相對密度為嘵范爐F展M冶圭生氣供凳忌自 凝吉邕生的控H百榜粉猝懺套投量.：RE珅元邛一三育E性.?厭 性汁若中刁注手特尋很誼W致學萬法遂豆亨用芝尋學核型.，川果瀏1PC摺制.住罪國歹副瞧芝井工丸，難偵無 至時UI. IF溢汨中住共g 言廚.。蘭巨誦成JI尚至我豈琴或家為上:君尺皿用 神乒近PI詞整寸宦梅史甲拒e 即應口不乏 改吾系統(tǒng)的的應速匿,提高精匿。招它對真空整爐溫度匿行控制,取得恨好的控制陽果。1賓空燒結L藝商弁與控制方讓研咒劇是在低牙，末忡粉點的島匿下田行加熱 使毗連曲新檢相互司形成出金結白.整溫匿和琨溫時間要搜制色曲化與 的瞄 在實際生產中,如果?H聯快,可能使坯切中的成型劑-本俱艮某些雜房居挪揮發(fā),導致坯墳產生裂紋。燒潟誅 性冒源樣有很太踽此不能過快,要辭具忡格況來定.1E %汁了梢L I汽|：潟世控出嘗:示點既，熾.柱大紋骨.括：Il)m由；I：耳段nf，：回詼港油即井求梢L潟巳 度按照某 斜率進行：.保湛段(g design),即要求在這 位程中星度基奉保持不蚪 恒速睥