预扩散及压制工艺对Fe基粉末冶金材料组织与性能的影响

摘要

随着汽车工业对Fe基粉末冶金材料综合性能要求的不断提高，高性能Fe基粉末冶金材料的研发具有重要而紧迫的意义。本文的主要研究内容：(1)研究了预扩散处理对原位生成TiC颗粒增强Fe基粉末冶金材料组织和性能的影响。(2)研究了硬脂酸锌、乙烯基双硬脂酰胺(ethylene bis stearamide, EBS)、复合润滑剂以及压制温度对Fe基粉末冶金材料温压工艺的影响规律。(3)将高速压制技术与温压技术相结合，研究了高速温压Fe基粉末冶金材料的组织、性能与致密化机理。
　　Fe-Ni-Mo-Ti混合粉在800℃下预扩散处理后形成表面粗糙的团球状预扩散粉末颗粒。与用混合粉制成的TiC颗粒增强Fe基粉末冶金材料相比，用预扩散粉制备的材料孔隙率略有增加。随预扩散时间延长，材料中富Ti区的尺寸减小，组织明显细化，珠光体分布更均匀，同时形成大量弥散分布的粒径在0.1~0.5μm的TiC颗粒。材料的硬度和抗弯强度都随原料粉预扩散时间延长而提高，用60min预扩散粉制成的Fe基粉末冶金材料的硬度和抗弯强度分别达到63.6HRB和613.7MPa，比用混合粉制成的Fe基粉末冶金材料分别提高11.8％和38.3%。用预扩散粉末制备的Fe基粉末冶金材料的断裂形式为具有一定韧性断裂特征的脆性断裂。
　　添加复合润滑剂的Fe基粉末中Fe颗粒表面润滑剂分布较均匀。润滑剂加入量超过0.4%后， Fe基粉末的流动性和松装密度均随润滑剂加入量的增加而降低，其中加入单一EBS润滑剂的影响更大。添加润滑剂后增加了Fe基粉末冶金生坯的致密度，其中添加硬脂酸锌和复合润滑剂的Fe基粉末冶金生坯断口颗粒间结合更为紧密。润滑剂对提高Fe基粉末冶金试样生坯密度、烧结密度和抗弯强度的作用优劣顺序为复合润滑剂>硬脂酸锌>EBS，Fe基粉末冶金材料的密度和力学性能均随温压温度的升高而增加。在最佳润滑剂加入量0.4%时，120℃温压Fe基粉末冶金试样密度比室温压制Fe基粉末冶金试样的密度提高了0.14~0.21g/cm3，硬度和抗弯强度提高了40%~65%。
　　高速压制Fe基粉末冶金生坯中金属粉末颗粒发生强烈的塑性变形，金属颗粒间啮合紧密并发生微观冷焊现象。与常规压制试样和混合粉制成的高速压制试样相比，预扩散粉高速压制Fe基粉末冶金试样中珠光体更多且分布更为均匀。高速压制Fe基粉末冶金试样的密度、硬度和抗弯强度均明显高于常规压制Fe基粉末冶金试样，预扩散粉制成的高速压制Fe基粉末冶金试样硬度和抗弯强度达到75.77HRB、1157.82MPa。混合粉制成的高速压制Fe基粉末冶金试样的断裂形式属于脆性断裂，预扩散粉制成的高速压制Fe基粉末冶金试样呈现典型的韧性断裂特征，其韧窝底部存在大量直径为0.3~2μm的TiC颗粒。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 预扩散Fe基粉末冶金材料的研究现状

1.3 TiC颗粒增强Fe基粉末冶金材料的发展与研究现状

1.4 温压润滑剂的选择与研究现状

1.5 Fe基粉末冶金材料高速压制工艺

1.6 研究背景及内容

第二章 实验材料及方法

2.1 实验材料

2.2 实验设计

2.3 实验设备

2.4 试样制备

2.5 显微组织和物相分析

2.6 性能测试

第三章 预扩散处理对原位生成TiC颗粒增强Fe基粉末冶金材料组织与性能的影响

3.1 引言

3.2 Fe基粉末形貌及合金元素分布

3.3 Fe基粉末冶金材料显微组织分析

3.4 预扩散对Fe基粉末冶金材料性能的影响

3.5 Fe基粉末冶金材料断口形貌

3.6 本章小结

第四章 润滑剂对Fe基粉末冶金材料温压工艺的影响

4.1 引言

4.2 Fe基粉末形貌与性能

4.3 Fe基粉末冶金生坯断口和烧结试样显微组织

4.4 Fe基粉末冶金生坯与烧结试样的性能

4.5 本章小结

第五章 高速压制Fe基粉末冶金材料的组织与性能研究

5.1 引言

5.2 高速压制Fe基粉末冶金材料致密化机理分析

5.3 Fe基粉末冶金材料显微组织分析

5.4 Fe基粉末冶金材料性能测试与断口分析

5.5 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

在读期间的研究成果及发表的学术论文