微波烧结Fe-C-Cu粉末冶金材料的组织与性能

摘要

微波加热技术具有均匀加热、活化烧结、烧结时间短、体加热等特点，因此被广泛应用于军事、医药、化工、食品加热和陶瓷材料等领域，近些年来，粉末冶金制品的微波烧结成为研究热点。
　　 本文选择Fe-C-Cu粉末冶金材料作为研究对象，探讨微波烧结粉末冶金制品的可行性和烧结特点，进而研究不同烧结温度，不同保温时间下微波烧结样品的性能和显微组织，及碳添加量和铜添加量对Fe-C-Cu粉末冶金材料组织与性能的影响。
　　 实验结果表明：试样经1100℃、1120℃、1150℃、1180℃、1200℃微波烧结后，试样密度分别为6.92g/cm3、7.01g/cm3、7.19g/cm3、7.05g/cm3和7.0g/cm3，布氏硬度分别为40.1HB、44.6HB、50.3HB、45HB和42.8HB；微波烧结试样具有良好的微观结构，即小的、近圆形且均匀分布的孔隙结构，从而也有利于获得细小的晶粒和较高的致密度。
　　 在1150℃下经不同保温时间微波烧结后的实验结果表明：经5min、10min、15min及20min保温后，试样密度分别为6.91g/cm3、7.09g/cm3、7.19g/cm3和7.1g/cm3，密度呈现出随保温时间变化先增后减的变化趋势，在保温15min时，试样的密度到达其峰值；试样硬度分别为38.5HB、46.7HB、50.3HB和48.1HB，硬度表现出随保温时间增加先增后减的变化趋势，继续延长保温时间至20min发现，试样的硬度和密度均略有降低。
　　 碳添加量对Fe-C-Cu合金性能影响的实验结果表明：碳含量低于0.9wt％时，随着碳添加量的增加，材料的硬度增加，密度、体积收缩率减小，在含碳0.6wt％时，其硬度达50.3HB。烧结后Fe-C-Cu材料的轴向膨胀率随碳添加量的增加逐渐减少。
　　 铜添加量对Fe-C-Cu合金性能影响的实验研究结果表明：铜的加入显著地增加了材料的强度，同时也会降低材料的冲击韧性，添加少量的铜还能减少制品烧结时收缩变形，有利于提高制品的几何精度。分析碳添加量对微波烧结铁基粉末冶金材料性能的影响，发现当碳添加量不变而铜添加量增加时，微波烧结铁基粉末材料试样的硬度有所增加。