實驗三：壓制方式對密度沿壓坯高度分布不均勻性的影響

10《粉末冶金原理》試驗指導(dǎo)書冶金工藝過程的理解。一、試驗?zāi)康呐c意義了解一般壓制過程；了解粉末成形混合料的制備原理和方法；影響；爭論壓制時單位壓制壓力對壓坯密度的影響。二、根本原理通常稱之為“摩擦壓力損失”，使壓制壓力沿壓坯高度下降，同時，不僅粉末與模壁沿水平方向分布也不均勻。此時沿壓坯高度的壓降大大減小。生產(chǎn)中應(yīng)盡量避開壓坯密度分布的不均勻性，壓坯密度分布不均易造成壓制廢參與適量潤滑劑，改進(jìn)壓件構(gòu)造設(shè)計，實行用不同壓制方式，提高模具硬度和光滑度等等。粉末壓制過程中，隨著單位壓制壓力的增加，壓坯相對密度有規(guī)律的變化，很多都有確定的局限性，其中比較好的壓制公式有：〔1〕M.巴爾申壓制公式：loloL(1)max式中：P—單位壓制壓力；P —壓坯到達(dá)100%密度時所需單位壓制壓力；—壓max坯的相對體系；L——壓制因素?！?〕L.F.恩伊—L.沙皮洛—K.科諾皮斯凱壓制公式：ln1DKP01D0d式中D 壓

d 0 K—系數(shù)。d 0 dm m

11 11VV

C abP a式中C0 10 體積壓縮比；dV d 0

d—壓坯密度；V0—粉末松裝體積；V—壓坯體積；a,b—常數(shù)。黃培云壓制公式mmlogln(dm

d)d0

loPloM(d d)dm 0式中P—單位壓制壓力M—壓制模量d—壓坯的初始密〔粉末原始密度d —0 md—m—硬化指數(shù)。從以上四個公式可以看出，單位壓制壓力與壓坯密度變化呈線性關(guān)系，因此本試驗用鐵粉和銅粉對上述四個壓制公式進(jìn)展驗證。三、試驗設(shè)備與材料油酸或硬脂酸錫箔壓模工業(yè)太平千分尺、游標(biāo)卡尺裝料燒杯研缽壓力機(jī)、園筒型混料瓷盤牛角勺毛刷四、試驗內(nèi)容及步驟〔一〕壓坯密度分布不均勻性測定

500克5克1套1個2個1套1個個個0.5%的油酸或硬脂酸鋅用研缽或在混料機(jī)上混合均勻。材料裝模：每個壓坯稱10克料，分成五等份〔即每份2克，裝模時每份之間用雙層錫隔開。單向壓制時，由上模沖加壓，下模沖固定。非同時雙向壓制時，按單向壓制第壓制壓力。壓坯測量：脫模后將壓坯沿隔開處分開，作出記號〔自上而下挨次分別記為1,2,3,4,5號，并分別測量其平均高度和直徑。畫下各局部壓坯垂直截面的外形，并稱其重量，計算各部壓坯的平均密度。利用上面所得數(shù)據(jù)，可以作為壓坯的相對尺寸h/d，對其平均密度的影響的試驗數(shù)據(jù)，此時將壓坯的第一局部〔1號〕第一、二局部〔1+，第一、二、三1+2+〔1+2+3+〔1+2+3+4+〕分別看成五個獨立的壓坯，分別計算出高度和平均密度來。按表1、表2計算壓坯各種數(shù)據(jù)。依據(jù)試驗結(jié)果寫出報告離上沖頭壓坯重壓坯體 壓坯孔離上沖頭壓坯重壓坯體 壓坯孔壓制壓坯壓坯高 壓坯密度距離H 量 積 隙度方式號數(shù)徑比h/d g/cm3〔mm〕 (g) (cm3) 〔%〕1單2向3壓4制51非同2時雙3向壓4制5壓坯壓坯高壓坯高壓坯壓坯壓坯壓坯平壓制組成壓坯 平均壓坯壓坯高壓坯高壓坯壓坯壓坯壓坯平壓制組成壓坯 平均度 徑比直徑重量體積均密度方式的各局部 孔隙H〔mm〕h/d m/m gm3g/cm3度%1單1+2向1+2+3壓1+2+3+4制1+2+3+4+5非同1時雙1+2向壓向壓1+2+3制1+2+3+41+2+3+4+5〔二〕壓制壓力與壓坯密度關(guān)系爭論銅粉成形混合料；在壓模壁上涂上一層薄的油酸，以減小模壁摩擦；位壓制壓力分別?。鸿F粉：1.0 2.0 3.0 4.0 6.0〔T/cm2〕銅粉：0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 〔T/cm2〕用千分尺準(zhǔn)確測量脫模后壓坯的直徑d及d 壓坯原有直〔令其等于模沖直1 0徑〕和壓坯高度；在工業(yè)天平上稱出所得壓坯之重量，并計算其密度；按表3進(jìn)展各種數(shù)據(jù)的計算，并依據(jù)上述四個壓制公式分別繪出壓制曲線；取任一壓坯〔最好單位壓力較高者〕進(jìn)展壓坯徑向彈性后效的計算。

1 0100%0式中——沿壓塊直徑的彈性后效%；1——mm；0——mm。依據(jù)試驗結(jié)果寫出報告3粉末壓制記錄表1銅23粉451鐵23粉45壓壓壓壓壓壓壓 坯壓坯坯單位壓坯 壓坯制坯 高平均體logln(dmd)d0制壓力重密度logP1)ln度直徑積1D1D1P1C(d d)dm0T/cm2量m(mm)cmgm3簡述根本原理；按表格記錄試驗數(shù)據(jù)和計算結(jié)果；〔即以在坯密度為縱坐標(biāo)，以距上模沖距離為橫坐標(biāo)；分別繪出鐵粉和銅粉的壓制曲線；進(jìn)展壓坯徑向彈性后效的計算；分析試驗中的各種現(xiàn)象：密度沿壓坯高度和橫截面分布不均勻，壓制方式的影響，相對尺寸對密度的影響等，對試驗結(jié)果進(jìn)展?fàn)幷?。Ⅱ燒結(jié)試驗一、試驗?zāi)康牧私庖话銦Y(jié)過程；生疏單元系燒結(jié)和多元系液相燒結(jié)的根本原理；生疏粉末冶金燒結(jié)爐的根本構(gòu)造和控溫原理；燒結(jié)溫度對燒結(jié)體性能的影響。二、根本原理燒結(jié)是一種熱處理，燒結(jié)過程是一個極其簡潔的過程，在此過程中發(fā)生多種反響變化，它使得粉末壓坯強化，同時一般也使粉末體致密化。爭論燒結(jié)過程通常是從最簡潔的單元系開頭的，爭論單元系燒結(jié)規(guī)律，不僅對很大意義。為使粉末壓坯通過燒結(jié)而獲得所要求的性能應(yīng)合理選擇燒結(jié)工藝參數(shù)，每一種〔自由外表的能量、集中系數(shù)等，粉末性能、預(yù)燒結(jié)條件和燒結(jié)條件，外來成分等。對多元系，在固相燒結(jié)條件下，要制取高度制品是比較困難的。為了制取多元系的高密度制品，普遍承受在物料中參與易熔組元的工藝方法，以便在燒結(jié)時生成液相，在大多數(shù)狀況下，液相的生成會使燒結(jié)活化，并保證制品孔隙很少，這種制Fe-Cu、Fe-P、Cu-Pb、Cu-Bi、Cu-Ca、W-Cu、W-Ag、Mo-Cu、Mo-Ag、WC-Co等。液態(tài)金屬浸潤固體外表的熱力學(xué)條件是：當(dāng)固-氣、液-氣界面轉(zhuǎn)變?yōu)楣?液界面時，系統(tǒng)自由能降低，即潤濕角從0°-90°為清潤濕范圍，角愈小，潤濕效果愈好。液相燒結(jié)時，猛烈的致密化過程是從形成液相時開頭的，即液相的形成通常會-壓坯孔隙度等等。增加易熔組元的數(shù)量，可以促進(jìn)收縮，但在組元存在確定溶解度時，異集中過程會使液相燒結(jié)時密度變化簡潔化，如Fe-Cu系，濃度一收縮曲線的行程并不是單調(diào)的關(guān)系。當(dāng)Cu8-9%時，即到達(dá)Cu，在Fe中的極限飽和量時，收縮就降低，此時或者很少有液相形成，或者由于形成固液體而完全沒有液8-9%開頭由于形成液相，收縮又隨著銅含量的增加而增加。液相燒結(jié)時系統(tǒng)的收縮過程分為幾個階段，第一階段是生成液相的階段，假設(shè)力學(xué)曲線上進(jìn)入水平線位置〔收縮停頓，標(biāo)志著剛性骨架的形成。本試驗首先對電解銅粉和鐵粉壓坯在不同燒結(jié)溫度下進(jìn)展固相燒結(jié)，爭論燒結(jié)Fe-CuW-Cu系液相燒結(jié)的致密化狀況。三、試驗設(shè)備及材料Cu粉、Fe粉、W粉、WCCo粉等油酸或硬脂酸鋅、石蠟、酒精粉、混料機(jī)、粉末成形壓機(jī)分析天平3工業(yè)天平10H、N2 24研缽11管式燒結(jié)爐5壓模12燒舟游標(biāo)卡尺千分尺四、試驗內(nèi)容及步驟〔一〕單元系燒結(jié)局部

13光學(xué)高溫計密度變化及收縮率。試驗步驟如下：計算壓制六個壓坯所需混合料的重量、稱料、混合均勻；以0.5-1.5T/cm2單位壓制壓力進(jìn)展壓制，壓坯編號；測量壓坯高度、直徑、重量；裝舟：樣品集中裝在中部，以削減燒結(jié)時溫度不均勻所引起的溫差；待潤滑劑全部揮發(fā)后再推入高溫區(qū)；5.800880960〔Cu粉9501030℃、1110℃〔Fe粉〕各保溫一小時；保溫后推入冷卻區(qū)，冷卻后取出樣品；測量燒結(jié)坯尺寸、重量；.按表4計算各數(shù)據(jù)，并繪制燒結(jié)體密度及收縮率與燒結(jié)溫度的關(guān)系曲線；依據(jù)結(jié)果編寫試驗報告。4單元系燒結(jié)試驗結(jié)果表燒結(jié)溫度燒結(jié)溫度測試工程800℃〔950℃〕880℃〔1030℃〕壓坯高度〔mm〕壓坯直徑〔mm〕燒結(jié)坯高度〔mm〕燒結(jié)坯直徑〔mm〕燒結(jié)坯體積〔燒結(jié)坯體積〔cm3〕〔g〕燒結(jié)坯密度〔g/cm3〕〔%〕〔%〕〔%〕〔二〕多元系液相燒結(jié)局部Fe-Cu比〔2%Cu、9%Cu、20%Cu〕的混合料在一樣壓制壓力成形，W-Cu〔10%Cu、20%Cu、30%Cu〕WC-Co比〔4%Co、8%Co、12%Co〕的混合料進(jìn)展?fàn)幷?。試驗步驟如下：計算壓制不同配比的壓坯所需各組元的重量、稱料、混合均勻；1T/cm2單位壓制壓力進(jìn)展壓制，壓坯編號，測量壓坯高度和直徑；裝舟，檢查燒結(jié)爐供氫系統(tǒng)及電氣局部是否正常；燒結(jié)爐升溫前先通氫氣并作爆鳴試驗。按要求工藝制度推舟，待潤濕劑全部揮發(fā)后再推入高溫區(qū)。1250℃，WC-Co14201小時。保溫后推入冷卻區(qū)；測量燒結(jié)坯高度和直徑，按表5記錄試驗數(shù)據(jù)并計算結(jié)果；依據(jù)試驗結(jié)果編寫報