时磊5说-

积分、变换并取对数后得

lgP

ma

』gP = L( B -1)

式中L=压制因素；B =压坯的相对体积，。

适应性：硬质粉末或中等硬度粉末在中压范围内压坯密度的定量描述。 在高压与低压情形下出现偏差的原因：

时磊忖呎…

?低压：粉末颗粒以位移方式填充孔隙空间为主，粉末体的实际压缩模量高于计 算值（即理论值），产生偏高现象。

.高压：粉末产生加工硬化现象和摩擦力的贡献大，导致实际值低于计算值。 2.4黄培云压制理论：

.采用标准非线性固体模型：

& =c on /M

lgln[ p ( p m- p。)/( p m- p ) p °]=nIgP-IgM （最初形式） .对原模型进行修正，并采用模型

1/m

(T o/M)

mlgln[ p ( p m- p。)/( p m- p) p o]=IgP-IgM

§4压制实践

1摩擦力在粉末压制过程中的作用

外摩擦力：粉末颗粒与模具（阴模内壁 die wall、模冲puches、芯棒core rod） 之间的因相对运动而出现的摩擦。

作用：消耗有效外压，造成压力降和在压制面上的压力再分布， 导致粉末压坯密 度分布不均匀。 影响因素：

.颗粒与模具之间的摩擦系数

.粉末颗粒、模具零件表面表面粗糙度 .润滑剂添加量

.润滑方式：整体或模壁润滑

.颗粒的显微硬度（颗粒与模具间的冷焊）

内摩擦：粉末颗粒之间的摩擦in terparticle frictio n 正面作用：

.带动粉末颗粒位移 .传递压制压力 负面作用：

.降低粉末的流动性和填充性能

.摩擦功以热的形式损耗掉—有效致密化压力损失 因素：

.颗粒表面粗糙度 .粉末的比表面积

.粉末的显微硬度（相互间焊接趋势） 2压坯密度分布均匀性的控制（图 22） 压坯密度分布不均匀的后果：

.不能正常实现成形，如出现分层，断裂，掉边角等； .烧结收缩不均匀，导致变形。 因素：

.高径比H/D:T H/D，p和密度梯度d p /dX 当H/D—^，单向压制时压坯的 下部粉末无法成形。

.模具的润滑状态：模壁润滑优于整体润滑。粉末中润滑剂的含量减少 0.1%，压 坯密度将提高0.05g/cm3。

.压制方式：若被成形件为轴套类部件，可采用三种压制方式：单向压制，双向

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压制和强制摩擦芯杆压制。 平均密度： p 3> p 2> p 1

密度分布：（d p /dX） i> （d p /dX） 2 >（d p /dX） 3 强制摩擦芯杆压制获得的密度最高，分布也最均匀。

.粉末颗粒平均粒度：粒度较粗的粉末的压缩性较好，密度分布也较均匀。如高 性能还原铁粉的开发

.模具设计的合理性：设计成形模具时应使台阶间的粉末压缩比相同。 .粉末的流动性：填充均匀 .零件的形状

.粉末塑性：颗粒的本征塑性，化学纯度（氧、碳及难溶物含量，合金化程度） 和加工方法

3粉末性能对压制过程的影响 .粉末压缩性 .粉末成形性 .弹性后效 4复杂形状的成形 .密度分布的控制

.多台阶零件：恒压缩比

.压坯强度：合适粒度组成和表面较粗糙的近球形粉末一高压坯强度 .脱模压力：润滑和低的弹性后效，/脱模压力 .压坯形状的合理设计

作业题：教材216页中1、2、3、4、6、13、14题。

第五章特殊及新型成形技术

Chapter 5 Special and New Form ing Tech niq ues

§概述 传统模压技术的主要优缺点： 优点： a、 生产效率高（自动压制） b、 尺寸一致性好（5万件以上） c、 精度较高 缺点：

a、 性能较低（密度低，密度分布）

b、 由于上下加压，垂直于压制方向的形状特征难以成形，形状复杂程度有限。 c、 由于压机容量限制，被成形的零部件尺寸较小。

不足即需求

随着人们对粉末冶金的技术优越性认识的不断深化和各工业领域对新材料 的需求，普通模压技术限制了 P/M技术优势的充分发挥及其制品的应用范围， 不得不寻找新的成形技术，以满足各工业领域对 P/M技术日益扩大的需求。 这些技术包括： 1 WP （Warm Press ing）—温压成形技术：高性能（高强度、高精度）的铁基粉 末冶金零部件；是传统刚性模压制（模压）技术的发展。

2 PIM（Powder Injectio n Moldi ng）—粉末注射成形技术：形状复杂、薄壁、小尺寸 件；

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3 CIP（Cold Isostatic Pressi ng—冷等静压技术：高均匀性大型粉末冶金制品；

4 HIP（Hot Isostaic Pressi ng）热等静压技术：全致密、高性能、 难烧结粉末冶金制 品；

5 SC（Slip or slurry Casti ng）—粉浆浇注：形状极为复杂的粉末冶金零部件，特别 是陶瓷制品；

6 PR（Powder Rolli ng） & PE（Powder Extrudi ng）-粉末轧制与挤压：一维尺寸很大而 其它两维尺寸较小的制品，如粉末冶金棒、管、板材；

7 PF（Powder Forgi ng＞粉末锻造技术：高强度铁基粉末冶金零部件；

8 RPF（Rapid Prototype Formi ng）—无模成形技术：借助于计算机模拟控制粉末物 料有序沉积，形状极为复杂的大型粉末冶金制品。 成形技术的选择原则： .几何尺寸、形状复杂程度 ?性能要求（材质体系） .制造成本（批量）。

§温压技术

温压：系指粉末与模具被加热到较低温度（一般为 150C）下的刚模压制方法。 除粉末与模具需加热以外，与常规模压几乎相同。温压与粉末热压完全不同，温 压的加热温度远低于热压（高于主要组分的再结晶温度），而且被压制的粉末冶 金零部件的尺寸精度很高，表面光洁。是传统模压技术的发展与延伸。

1温压技术的发展背景与现状 温压技术的开发的原动力： .汽车特别是轿车工业急需低成本、高性能的铁基 P/M零部件，以提高汽车在市 场上的竞争力；

.材质调整和后处理对改善铁基P/M零部件力学性能的潜力已发挥到极限。 孔隙的消极贡献：

1） 造成应力集中，直接降低零部件的强度和韧性；

2） 孔隙降低材料的热导性能，阻碍热处理潜力对力学性能改善的贡献。 可用来提高铁基P/M零部件密度的技术途径有：

.复压-复烧工艺：密度达92%左右，但形状复杂程度受到一定限制，成本较高； .浸铜工艺：密度大于95%，但表面较粗糙（表面蚀坑），成分设计灵活性差，成 本高； .液相烧结：密度可达93%，变形较大，零件精度低，尺寸控制困难；

.粉末锻造：全致密，但尺寸精度低，成本昂贵（模具磨损，热加工），需后续机 加工。

粉末温压技术最早向外界披露是由美国 Hoganas公司在1994年开发成功。 该技术的前身是瑞典霍格纳斯公司所开展的扩散粘结铁粉的制备技术，即

ANCORBONDE工艺。八十年代末，Musella等人开展了粉末在加热条件下的 模压技术研究，经一次压制和烧结可获得 92%的密度，并于1991年申请了第一 项美国专利。随后，吸引了本公司的研究人员的关注。到目前为止，全球共取得 温压有关的发明专利近三十项，其中 90%为粉末制备（基粉制造技术和新型润滑

TM

时

需

剂）技术，10%为加热系统的设计。现已能制造商 38种高性能P/M零件。其中 FORD公司制造的流体变速蜗轮轮毂重达 1.2kg，并应用在其轿车上。仅此一件 就将粉末冶金零部件在轿车上的应用水平提高到 13.6kg/辆。据该公司称，到本 世纪末，其目标是22.3kg/辆。到目前为止，全球已建立温压零件生产线三十余 条，其中主要集中在北美和欧洲，中国 4条（大陆地区2条，台湾地区2条）。 2温压工艺

专利化粉末原料（扩散粘结铁粉+新型润滑剂）

粉末加热（130 C）

阴模装粉（130-150C） 温压 温压压坯 温压零部件

3温压的技术特点

.低成本制造高性能P/M零部件：若WP=1.0贝U 1P1S=0.8 2P2S=1.3 CI （浸铜）=1.5 PF=1.8

源于：加工工序少，模具寿命长，零件形状复杂程度提高。 .密度高：相对密度提高0.02-0.06%，即孔隙度降低2-6%。 .便于制造形状复杂的零部件 源于：

.低的脱模压力，J 30% .高的压坯强度，T 25-100%;

.弹性后效小，J 50% ;.密度分布均匀，密度差J 0.1-0.2g/cm 3; 而根据我们的研究结果，回弹与烧结收缩降低一个数量级。 .零件强度高：（同质、同密度）

极限抗拉强度T 10%烧结态达1200MPa 疲劳强度T 10%若经适度复压，与粉末锻件相当；

.零件表面质量高，精度提高2个IT级，模具寿命长（模具磨损少） .压制压力降低：同压坯密度时，压力降低 140Mpa提高压机容量

温压既保持了传统模压的高效、高精度优势，又提高了铁基零部件的性能，被誉 为“导致粉末冶金技术革命的新技术”。 4温压工艺的关键技术

.温压粉末原料的制造技术：基粉（base material powde）制造技术和新型聚合物 润滑剂的设计 基粉：

.部分预合金化铁粉partially alloyed iron powder （高压缩性，便于烧结合金化）; 塑