粉末冶金的应用范例(3篇)

粉末冶金的应用范文

英文名称：PowderMetallurgyIndustry

主管单位：中国钢铁工业协会

主办单位：钢铁研究总院;中国钢协粉末冶金专业协会;中国机协粉末冶金专业协会

出版周期：双月刊

出版地址：北京市

语

种：中文

开

本：16开

国际刊号：1006-6543

国内刊号：11-3371/TF

邮发代号：82-79

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1991

期刊收录：

CA化学文摘(美)(2009)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

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Caj-cd规范获奖期刊

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期刊简介

粉末冶金的应用范文

关键词：铁基粉末冶金；铁铝合金化合物；热处理工艺；显微组织；力学性能；耐磨性

中图分类号：TF125.1文献标识码：A文章编号：1006-8937（2015）24-0009-02

气门座作为发动机中一个主要零件之一，主要是通过与气门的相互协调作用，在配气的机构里共同来起到一个密封气缸的作用的。粉末冶金技术由于它的相对简单性，使得它能够适用于许多不同情况下的生产要求。本次试验就是通过参考日本五十铃公司的气门阀来进行相关研究并进行开发的。试验以获得与之相似的高性能和低成本的粉末冶金的气门座的材料为目的。

1试验材料及方法

1.1试验材料

本实验的基体元素是粉末状的雾化铁，并在这一基本元素中通过适量的添加C、Cr、Co、Si、Ni以及Mo等合金粉来进行强化作用，并使用微粉蜡来充当剂。在本次试验中，通过进行一系列的相关的性能检测和分析得出的最终用于试验的相关化学材料的成分，见表1。

1.2实验方法

在配置试验用材料的过程中，将高碳铬铁粉（主要成分包括wt%：Si2.3、Cr65、C7.2、S0.02、P0.03）作为基准，如有不足再使用其他粉末予以补足。再通过粉末的称量、研磨、球磨、以及压制来制作并准备试样。首先将制备好的试样放置在试验用的ZT-18-22型的真空碳管炉中，在处于温度为200以上800℃以下的温度中烧结30min，随着温度升到800以上1200℃以下时烧结20min，当温度上升为1200℃时停止烧结并保温一个小时再随之冷却，在最后进行油淬以及回火这一程序之前，再将试样经1100℃保温30min：其中回火这一工艺主要分为两种，将试样放置在350℃下保温超过2h后再将其放置在600℃温度中保温1h，最后再将试样进行空冷，这叫低温回火；而高温回火工艺是将试样在650℃下保温1h，然后进行空冷。

2实验结果与分析

2.1烧结对试样的组织结构的影响

试样烧结后可以清晰的看到组织中存在着一些孔隙，但总体组织还是拥有很致密的结构的。经过烧结之后的材料形成了奥氏体化，它的内部的组织结构主要包括奥氏体、晶内的以及晶界上分布的碳化物和合金化合物，而正是这些组织中分布的碳化物才能有效的对材料的耐磨性发挥良好的促进和强化作用。

2.2压制的密度对烧结过程所产生的影响

当试样的密度为6.9g/cm3时经过烧结后所产生的孔隙相对较少，组织结构也较为致密，烧结颈也随之长大，并通过粉末颗粒间的相互结晶作用以使其达到一个完全融合的状态，这就表明在烧结的过程里，试样的烧结颈已经处于一个基本完成的状态。而当试样的密度处于6.6g/cm3的时候，当试样经过烧结，就会产生很多的孔隙，虽然，烧结也可以使其达到一个合金化的过程，但是，由于压制时的密度不够，势必会产生大量孔隙，从而使其不能在烧结的过程中达到一个完好结合的状态。那为什么当密度降低的时候会对烧结的进行产生不利呢？主要原因是，密度的增大会使得磁力线也增加，而在这一增加的过程中所产生的大量热量会对烧结产生促进作用。

2.3回火针对试验样本的组织结构以及相关性能所产生

的影响

2.3.1中温回火组织特征

将铁基粉末的冶金材料在350℃的温度中进行保温2h，然后在将其放置在550℃的温度中保温1h，最后进行回火工序所得到的组织，我们称之为回火索氏体。它们分别是试样4和试样5的回火组织，如图1所示。

通过对图的观察，我们可以从中得出，经过350℃保温2h后，再经过550℃保温回火后的组织体中的细粒状的渗碳体的分布，这种组织就是具有高弹性和高屈服性以及柔韧性的回火托氏体。我们可以看到，将试样进行回火之后硬度大部分是处在HRC35～45这一范围的，见表2。而这一硬度范围正是与回火托氏体完全一致的。

2.3.2高温回火后的相关组织特性

铁基粉末冶金材料经650℃保温1h回火后组织均为回火索氏体。试样经过回火后所形成的金相组织，如图2所示。从上图中我们可以得知在材料经过650℃温度保温1h后会产生一些分布在机体组织上的碳化物的细小颗粒，而正是因为回火索氏体的相关组织形态和马氏体的组织形态具有一定的相似性，所以我们可以得出，粉末冶金材料相对来说具有良好的回火的稳定性这一结论。经过高温回火后试样的洛氏硬度值（HRC）也明显呈现出一个降低的状态，如表3。回火是以消除残余的奥氏体，清除残余的应力为目的的，将残余的奥氏体进行转化，势必会降低组织体的硬度，但，相反的，组织的稳定性却可以有所增强，从而完善了粉末冶金材料的综合性能。

2.4碳的含量对试验样本的回火性能所产生的影响

让材料在经过350℃的2h的保温后在进行600℃的1h的保温的目的主要是想避开珠光体的400～550℃转变温度，从而让组织在受热均匀后直接升至600℃，使之成为回火马氏体。回火这一工序主要是起到一个提高组织稳定性，消除残余的奥氏体和残余的内应力这一作用，它能增强维持工件在使用过程中的物理形状及性能，增强使用过程中的稳定性，从上图可知，因为组织在进行回火后孔隙增加，进一步完善了组织，不仅保有了硬度，还提升了韧度，测试得知，材料组织的孔隙处于7.5%～10%这个范围，而试样的硬度则显示为HRC35范围左右，而硬度值和材料孔隙率呈现一种反比的关系，见表4。通过查阅相关资料我们可以从中得知，在影响试样的硬度的相关因素中，孔隙的形状对其影响不大，主要影响因素还是材料的孔隙程度。通过上表我们可以看出，当将试样经过回火进行处理之后，洛氏硬度会降低，而这一现象的主要原因在前文已经进行了阐述，因为消除了残余的应力，重组组织颗粒，降低材料的硬度。

3结语

①在本次试验的条件下，通过增加钼、铬等相关合金的元素借此来增加材料自身的高温硬度，并通过烧结使之形成晶内和晶界上分布的少量碳化物以及合金化合物从而使材料的耐磨性得以提高。

②在本次实验中最优的合金成分的组合是：5.27Co-2.19Cr-1.69Si-4.0Mo-0.53Ni-0.2C-余Fe。

而在工艺的参数中最佳为：1200℃温度中1h的烧结，在1100℃的温度中的油淬火，以及在600℃中的回火；回火后检测组织的硬度值（HRC）分别是36.3和38。

③如果淬火温度较低，那么碳化物由于相对稳定性就会难以溶解，此时，对组织的硬度所产生的影响并不大，而当温度的增加，化物的溶解也随之加快，因此，提高淬火温度可以一定程度地提高烧结体的硬度。

参考文献：

[1]杨学明.内燃机气门座材料的开发与应用[J].武汉汽车工业大学学报，1998，（3）.

[2]李绍忠.高性能烧结合金钢阀座的研制和应用[J].汽车工艺与材料，1993，（3）.

粉末冶金的应用范文篇3

姚萍屏，教授，1969年出生于湖南双峰，1988年在原中南工业大学材料科学与工程系开始大学本科生活，并到该校粉末冶金研究所从事研究生学习和助研、副教授再到现在的教授工作，秉承中大“敬业、勤奋、求实、创新”的精神，始终耕耘在高性能粉末冶金摩擦学材料领域，先后承担并完成了国家国防攻关、国家863高技术、国家自然科学基金、国家科技部创新基金、民航总局PMA项目、国家铁道部引进消化吸收再创新项目、湖南省杰出青年基金和湖南省科委等20余项课题的科研任务，将粉末冶金摩擦学材料推广应用从深海、陆地、天空直至空间，构建了粉末冶金摩擦学材料的全空间应用材料体系。这期间，他还在国内外刊物发表了与摩擦学材料领域相关的研究论文50余篇，获国家授权专利8项，申请专利5项，部级鉴定项目5项。获湖南省科技进步一等奖1项，三等奖1项，有色科技进步奖三等奖1项。目前兼任湖南省摩擦学会理事长、全国青年摩擦学青年工作委员会副主任委员、中国机械工程学会高级会员、中国机械工程学会摩擦学分会常务理事、中国机械工程学会粉末冶金分会理事、中国机械工程学会摩擦耐磨减摩材料与技术专业委员会副主任委员、湖南省机械工程学会常务理事等学术职务。

勇于创新研制航空摩擦材料

自1992年参加工作以来，姚萍屏教授一直从事粉末冶金航空制动摩擦材料的研制和开发工作。针对粉末冶金航空制动摩擦材料高能制动性能稳定性不足和重载耐磨性能差的技术问题，通过对摩擦表面成膜机理、失效机制及制备工艺的深入研究，开发了陶瓷颗粒组合增摩技术、基体微合金化增强技术、金属陶瓷和基板梯度复合技术以及高性能特种粉末冶金摩擦材料制备技术等，主持完成了中国民航总局项目“新一代大型波音737飞机高性能长寿命国产粉末冶金刹车副的研制”，获得中国民航总局颁发的6项产品零部件制造人批准书。

国产粉末冶金刹车副研制成功后经推广使用，不仅保证了国内航空运输的正常进行需求，同时，由于国产刹车副价格较进口件低，同时供货周期由原来的预付款半年后提供改为3天内供货，大大降低了航空公司的资金积压、库房占用和配件供应周期，根据航空公司估计，仅采用国产刹车副，每架飞机可节约直接成本为55.5万元，因此，仅在中国大陆应用国产刹车副，将为航空公司年节约直接成本2.6529亿元。项目已在湖南博云新材料股份有限公司获得产业化推广，累计实现产值达2.1亿元，产品使用效果良好，经济效益和社会效益显著，成为博云新材这一上市公司的拳头产品之一。

喜出成果攻关铁路摩擦材料

没有制动就没有高速。针对国家高速铁路的不断提速要求，姚萍屏教授先后主持了国家863项目“高速列车用制动盘和闸片材料及其制备技术的研究”和铁道部引进消化吸收再创新项目“高速动车组摩擦材料国产化的研制”，

根据高速列车车轮与钢轨粘着促转的系统特点和高速列车制动动能大、制动压力高的技术特点，采用不同颗度粉末配比，通过开展基体的选择、新型摩擦组元及组元的探索以及摩擦组元和组元对基体综合性能的影响等方面的研究，获得了综合新型铜基体、自主开发了专有摩擦组元和组元，开发了非金属组元强化技术和梯度烧结工艺。所获得的高速动车组闸片摩擦材料的研究成果获得产业化推广。

此外，作为国内列车用粉末冶金制动闸片的技术开创者，姚萍屏教授攻克了结构设计、闸瓦材料设计、制备技术及制动闸瓦与轮对匹配设计等一系列科学问题，形成了准高速列车制动闸瓦专有技术，通过技术转让，先后培育了浙江乐清粉末冶金厂、新乡铁路摩擦材料厂和苏州华源机车车辆配件有限公司等多家单位进行市场化开发，技术成熟，能迅速投产，目前占有了全国准高速列车粉末冶金制动闸瓦的四分之三市场，形成了“中国铁路延伸到哪里，中南制动材料技术就出现在哪里”的盛况。

立足国需解决航天关键问题

空间对接技术和对接机构是我国航天载人飞行的关键技术，也是今后扩展空间应用能力的一个重要手段。姚萍屏教授承担了国家863项目“空间摩擦副的研制”，作为原创性的高技术应用项目，在姚萍屏教授的带领下，项目克服了无参照、缺平台、时间紧、要求高的困难，解决了苛刻空间条件下摩擦副材料摩擦磨损性能的高稳定性，发现并探明了摩擦材料常用二硫化钼组元在制造过程中的演变规律和对材料摩擦磨损性能的作用机理，设计并制造了模拟空间条件的摩擦磨损性能检测装置，创造性的采用高体积百分比非金属组元获得了高稳定性和抗真空粘着的空间摩擦副粉末冶金摩擦材料配方设计。首次采用一套摩擦副实现了两飞行器对接时制动耗能、可靠传扭和过载保护，解决了飞行器对接过程中的安全保证问题，发明了一种全功能（制动耗能、稳定传扭和过载保护功能）空间摩擦副。

作为空间对接结构的两大关键部件，2011年11月3日，采用姚萍屏教授团队研制的全功能空间摩擦副首次在“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器的完美自动对接中出色完成任务，2012年6月，全功能空间摩擦副再次在在我国载人自动对接和手动对接中表现突出，再一次证明空间对接机构摩擦副具有良好的稳定性和一致性。随着我国空间事业的发展，在每一次空间对接任务中，全功能空间摩擦副都将发挥其关键作用。姚萍屏教授领导的团队使中南大学已成为世界上除俄罗斯外唯一能提供对接机构摩擦副材料的单位。

添砖加瓦推广应用风电材料