大氣壓固結(consolidation by atmospheric pressure, CAP) 法是一種不用昂貴的熱等靜壓設備固結粉末冶金高速工具鋼的方法，這種方法擴大了普通粉末冶金工藝的套用範圍，用大氣壓固結法可製造異型軋材用的坯料、鍛成鍛坯或接近最終形狀異形件用的壞料、等溫鍛造用的預成形件或複雜形狀的零件。CAP法用的原料是優質氬氣或氮氣所霧化的粉末，粉末是球形的，含氧量低。
基本介紹
- 中文名：大氣壓固結
- 外文名：consolidation by atmospheric pressure
用大氣壓固結以前，將粉末進行過篩，常用粉末的粒度為一100 目。使用目數較小的粉末時，可更加細化顯微組織。CAP法的工藝過程為：1.將合金粉與活化劑混合；2.用硼矽玻璃管裝模；3.裝好粉末的玻璃管的脫氣與密封；4.在空氣氣氛爐中燒結；5.在空氣中冷卻後玻璃從固結的粉末冶金坯料上剝離；6.後續熱加工時達到全密度與最終形狀。具體過程如下。
粉末過篩後，將它裝於真空混料機(乾燥裝置) 中，將粉末與含燒結活化劑的溶液(如硼酸甲醇溶液) 相混合。混合時，將溶液塗覆於每一個顆粒上。例如，在乾燥時，由於真空與加熱，甲醉會揮發掉，在所有顆粒表面都留下一層明酸薄膜。通過一裝料管將塗覆有硼酸薄膜的粉未裝人一個廉價的硼矽玻璃管（如Kimax或Pyrex玻璃）。裝粉時振動，以使裝粉密度達到65%理論密度。玻璃管的形狀有簡單的圓柱體、立方體、管狀或製造接近最終形狀的固結零件用的各種複雜形狀。通過裝料管將抽氣泵連線於玻璃管上，將粉末進行脫氣，以排除殘留於粉末體中的氣體。然後，將裝料管加熱到玻璃的軟化點，將玻璃管密封。隨後，將密封的包套置於熱處理用的標準空氣氣氛妒中。熱處理加熱時發生燒結，活化劑可以加速燒結。例如硼酸與粉末顆粒表面的金屬氧化物相化合，形成硼酸鹽。這種溶劑的作用是可淨化顆粒表面（無氧化物表面），在燒結時還可加速顆粒結合與緻密化。用標準化學分析技術未發現有活化劑化合物存在;因此，對材料的使用性能沒有影響。
燒結溫度可以影響密實程度，燒結溫度接近合金的固相線的溫度下進行大氣壓固結。燒結時，隨著零件密實，玻璃管軟化與收縮，因此，必須將模型支撐住，以保持零件的形狀。一般來說，支撐玻璃管可將其將模型埋於砂介質中即可。
燒結完成時，將玻璃管從爐中取出，在空氣中冷卻。玻璃管可自行分開，並在588K左右從固結的零件上剝落，因此，零件在冷卻時不會氧化。用噴砂很容易除去殘留在表面的少量玻璃粉。固結零件的密度為95%~99%理論值。固結的產品可用作熱鍛、熱軋、擠壓或等溫加工、熱加工到全密度用的坯料。另外，不用裝包套，就可以將零件熱等靜壓到全密度。
