《鐵基粉末冶金高密度壓坯成形與燒結行為及其控制》是依託北京科技大學，由曲選輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鐵基粉末冶金高密度壓坯成形與燒結行為及其控制
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：曲選輝
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
粉末冶金工藝在製造機械零件時能夠少切削或無切削，具有材料利用率高、能耗低等特點，已發展成為一種重要的複雜形狀零部件近終形製造技術。殘留孔隙是影響粉末冶金材料性能和其產品在關鍵領域擴大套用的瓶頸。本項目以粉末冶金工業中產量最大、套用最廣的鐵基粉末冶金為研究對象，針對傳統壓制-燒結產品密度低、零件燒結變形等問題，基於聚合物共混原理，提出了通過設計新型潤滑劑，綜合利用其減摩、粘結和觸變等多功能特性，提高壓坯密度及其均勻性的新思路。通過重點研究多組元多功能潤滑劑設計與調控原理、混合粉末的潤滑行為與壓制緻密化規律、高密度壓坯在燒結過程中的原子遷移行為與相變規律等科學問題，為發展高密度、高性能、高精度鐵基粉末冶金結構零件的低成本製造技術奠定理論和技術基礎。該研究對發展高性能鐵基粉末冶金材料、擴大鐵基粉末冶金產品的套用領域有積極的推動作用，具有重要的理論意義和經濟價值。
結題摘要
本項目針對傳統壓制-燒結產品密度低、零件燒結變形等問題，基於聚合物共混原理，提出了通過設計新型潤滑劑，綜合利用其減摩、粘結和觸變等多功能特性，提高壓坯密度及其均勻性的新思路。重點研究了多組元多功能潤滑劑設計與調控原理、混合粉末的潤滑行為與壓制緻密化規律、高密度壓坯在燒結過程中的原子遷移行為與相變規律等科學問題，成功研製出高性能鐵基燒結製品及軟磁複合材料。設計出了具有觸變特性的潤滑劑，明確了潤滑劑中的各功能性組元。其中，觸變性組元為聚乙烯蠟和微晶蠟，其觸變性分別在低壓力和高壓力階段激發。壓制過程剪下力作用下，潤滑劑的粘度降低，從而其潤滑效果得以增強。最佳化了原料鐵粉的粒度配比和潤滑劑的含量。原料鐵粉基礎上添加5wt.%粒徑75μm以下的細粉和35wt.%粒徑180-250μm的粗粉能夠進一步提高粉末的壓縮性能。600MPa下，添加0.3wt.%新型潤滑劑，低合金和含Cr鐵基粉末冶金材料的生坯密度分別達到7.25g/cm3和7.18g/cm3，較EBS、Superlube2.0和硬脂酸鋅提高0.28-0.59g/cm3。開發出雙錐噴霧混料設備進行粘結化處理，潤滑劑均勻噴灑在粉末表面，實現Cu、Ni、Mo、Mn、C等合金添加劑在鐵粉表面的均勻粘附，有效防止混合粉末的成分偏聚，提高了粉末流動性，燒結試樣的成分均勻性得到改善，抗拉強度達到824MPa，較常規預混粉試樣提升20%。採用溫模（100℃）高速壓制製備出生坯密度7.62g/cm3的試樣，其抗拉強度達到1571MPa，屈服強度達到1360MPa，同比室溫高速壓制試樣分別提高了476MPa、332MPa。設計出耐高溫聚醯亞胺（PI）絕緣層，製備出有機-無機雙層包覆軟磁複合材料，熱處理溫度較傳統有機包覆軟磁複合材料提高200-250℃。隨著磷酸或PI含量的增加，磁粉芯的最大磁導率、密度、矯頑力、渦流損耗、磁感應強度隨之下降，而電阻率和頻率穩定性增加。經過工藝最佳化，0.1磷酸-0.5PI雙層包覆磁粉芯綜合性能最佳，最大磁導率為269.1，磁感應強度為1.13T(H=5000A/m)，電阻率為141μΩ·m，磁損為130.7W/kg(1T,1kHz)。該研究對發展高性能鐵基粉末冶金材料、擴大鐵基粉末冶金產品的套用具有重要的理論意義和套用價值。
