一種粉末冶金工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種粉末冶金工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，隨著時(shí)代的發(fā)展與進(jìn)步。材料、能源和信息已經(jīng)被稱為當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱。對(duì)于材料，特別是先進(jìn)材料的認(rèn)識(shí)水平、掌握和運(yùn)用的能力，對(duì)一個(gè)現(xiàn)代國(guó)家的科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)實(shí)力，綜合國(guó)力以及社會(huì)文明進(jìn)步都將產(chǎn)生至關(guān)重要的影響，材料的發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展密切相關(guān)。從人類科技發(fā)展史中可以看到，近代世界所經(jīng)歷的兩次工業(yè)革命都是以新材料的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用為先導(dǎo)的。鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，為18世紀(jì)以蒸汽機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用為代表的第一次世界革命奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。上世紀(jì)中葉以來(lái)，以電子技術(shù)，特別是微電子技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用為代表的第二次世界革命，硅單晶材料則起著先導(dǎo)和核心作用，加之隨后的激光材料和光導(dǎo)纖維的問(wèn)世，使人類社會(huì)進(jìn)入了“信息時(shí)代"。因此，可以預(yù)料，誰(shuí)掌握了新材料，誰(shuí)就掌握了 21世紀(jì)高新技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)。
[0003]材料科學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)學(xué)科之一，而粉末冶金則是材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的一個(gè)重要的發(fā)展方向。粉末冶金技術(shù)作為一門重要的材料制備技術(shù)，被稱為是解決高科技新材料問(wèn)題的鑰匙，在新材料的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。由于采用現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)可以制取一系列具有特殊性質(zhì)的優(yōu)質(zhì)材料，因而現(xiàn)代粉末冶金常被劃入高技術(shù)領(lǐng)域，在國(guó)外被稱 “AdvancedMetallurgy”。
[0004]粉末冶金是用金屬材料(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經(jīng)過(guò)成形和燒結(jié)制造金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工藝過(guò)程。粉末冶金法與生產(chǎn)陶瓷有相似的地方，因此也叫金屬陶瓷法。粉末冶金技術(shù)是一項(xiàng)新興技術(shù)，但也是一項(xiàng)古老的技術(shù)。早在公元前3000年左右，埃及人就曾經(jīng)使用碳還原氧化鐵得到海綿鐵，經(jīng)高溫鍛造制成致密塊，再打制成鐵的器件。公元3世紀(jì)時(shí)，印度的鐵匠用此方法制造了 “德里柱”，重達(dá)6.5t。但是直到19世紀(jì)初，相繼在俄羅斯和英國(guó)出現(xiàn)了將鉑粉經(jīng)冷壓、燒結(jié)，再進(jìn)行熱鍛得致密鉑，并加工成鉑制品的工藝。此時(shí)，粉末冶金技術(shù)才開(kāi)始得到真正的有價(jià)值的應(yīng)用。近代粉末冶金技術(shù)是從庫(kù)利奇為愛(ài)迪生研制鎢燈絲開(kāi)始的。
[0005]近代粉末冶金技術(shù)的發(fā)展中有三個(gè)重要標(biāo)志:一是克服了難熔金屬(如鎢、鉬等)熔鑄過(guò)程中的困難，如電燈鎢絲和硬質(zhì)合金的出現(xiàn)；二是多孔含油軸承的研制成功，繼之是機(jī)械零件的發(fā)展，發(fā)揮了粉末冶金少、無(wú)切肩的特點(diǎn)；三是向新材料、新工藝發(fā)展。
[0006]粉末冶金在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上具有一系列特點(diǎn):
[0007]首先，粉末冶金在生產(chǎn)零件時(shí)成本低。與鑄造方法相比，粉末冶金方法在精密度和成本這兩方面非常有競(jìng)爭(zhēng)力。鑄造中的一些問(wèn)題，如偏析、機(jī)加工量大等，用粉末冶金方法則可以減少或避免。用粉末冶金生廣制品時(shí)，金屬的總損耗只有1% 5%。
[0008]其次，粉末冶金方法能生產(chǎn)用普通熔煉法無(wú)法生產(chǎn)的、具有特殊性能的材料:例如多孔材料、氧化物彌散強(qiáng)化合金、鎢.銅假合金型電觸頭材料、陶瓷和硬質(zhì)合金以及各種復(fù)合材料等。另外，粉末冶金方法也可以制取高純度材料，而不給材料帶來(lái)污染。
[0009]再次，某些材料用其它工藝來(lái)制取十分困難，例如活性金屬、高熔點(diǎn)金屬等。這些材料在普通工藝過(guò)程中，隨著溫度的升高，材料的纖維組織及結(jié)構(gòu)受到明顯損害，而粉末冶金工藝卻可避免這此問(wèn)題。
[0010]最后，粉末冶金方法生產(chǎn)的某些材料，與普通熔煉相比，性能更優(yōu)越。對(duì)于高合金材料，粉末超合金可避免成分偏析，保持合金具有均勻的組織和穩(wěn)定的性能。此外，對(duì)于難熔金屬材料，粉末冶金制品的晶粒更細(xì)。
[0011]粉末冶金不僅是一門材料制造技術(shù)，也是一門材料加工技術(shù)，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。粉末冶金是解決高科技新材料問(wèn)題的鑰匙，在新材料的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。二十世紀(jì)下半葉，伴隨著新技術(shù)革命高潮的到來(lái)，粉末冶金取得了令人矚目的進(jìn)展，一系列新技術(shù)和新工藝相繼涌現(xiàn)，如快速凝固、機(jī)械合金化、超微細(xì)粉末的制各、粉末熱等靜壓、粉末鍛造、粉末乳制、粉末擠壓、粉末注射成形、自蔓延燒結(jié)、超固相線燒結(jié)、瞬間液相燒結(jié)、反應(yīng)燒結(jié)等。正是由于粉末冶金新工藝、新技術(shù)層出不窮，解決了粉末冶金材料的高性能化和復(fù)合化問(wèn)題，極大的促進(jìn)粉末冶金材料發(fā)展。有的新工藝、新技術(shù)對(duì)粉末冶金材料和制品的發(fā)展起了突破性的作用。發(fā)展高性能的粉末冶金材料(含復(fù)合材料)，一直是粉末冶金的發(fā)展方向和研究重點(diǎn)。特別是近
[0012]幾年來(lái)，國(guó)外加強(qiáng)了對(duì)高密度、高強(qiáng)度、高精度和復(fù)雜異形粉末冶金零件的開(kāi)發(fā)，由此發(fā)展了一些高效、節(jié)能、無(wú)浪費(fèi)精密成形的粉末冶金新工藝，使得粉末冶金零件的應(yīng)用面在深度和廣度方面取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。粉末冶金在材料領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。就材料成分而言，有鐵基、有色金屬、稀有金屬粉末冶金等。就材料性能而言，既有多孔材料，又有致密材料；既有硬質(zhì)材料，又有軟性材料；既有重合金，又有泡沫材料；既有磁性材料，又有非磁性材料。就材料類型而言，既有金屬材料，又有復(fù)合材料。粉末冶金由于在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上有優(yōu)越性，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起的應(yīng)用愈來(lái)愈廣。從普通機(jī)械制造到精密儀器，從日常生活到醫(yī)療衛(wèi)生，從五金用具到大型機(jī)械，從電子到電子制造，從采礦到化工，從民用工業(yè)到軍事工業(yè)，從一般技術(shù)到尖端技術(shù)，粉末冶金材料和制品都得到了廣泛得應(yīng)用?？梢哉f(shuō)，現(xiàn)在沒(méi)有哪一個(gè)工業(yè)部門不使用粉末冶金材料和制品得。
[0013]現(xiàn)在使用的大部分的市售潤(rùn)滑劑在粉末升溫到120.150°C時(shí)，粉末的流動(dòng)性便會(huì)下降，甚至無(wú)法流動(dòng)，失去了潤(rùn)滑的作用。為了利用升溫壓制的有利作用，必須采用一些新型的潤(rùn)滑劑，使混合粉末在高溫下操作性能最佳化。潤(rùn)滑劑的選用原則應(yīng)當(dāng)滿足如下要求:
(1)玻璃化溫度在120°C左右:(2)低的摩擦因數(shù)，特別是隨著溫度的升高，摩擦因數(shù)進(jìn)?步降低，這樣就有利于金屬粉末和模具壁、粉末顆粒之間的摩擦阻力