什么是「粉末冶金」?
粉末冶金(Powder Metallurgy , PM),是一種以金屬粉末為原料,經(jīng)壓制和燒結(jié)制成各種制品的加工方法。
粉末冶金工藝包含三個(gè)主要步驟,首先,主要組成材料被分解成許許多多的細(xì)小顆粒組成的粉末;然后,將粉末裝入模具型腔,施以一定的壓力,形成具有所需零件形狀和尺寸的壓坯;最后,以低于熔點(diǎn)的溫度對(duì)壓坯進(jìn)行燒結(jié)。
與普通熔煉法相比,粉末冶金具有生產(chǎn)上的優(yōu)勢(shì):可以控制材料的孔隙度;可以得到較復(fù)雜的形狀;可以生產(chǎn)復(fù)合材料;可以生產(chǎn)難熔金屬材料和制品;交貨迅速……等等。
更重要的是性能的提升。粉末冶金通過(guò)切削、研磨、霧化、電解、還原等方法,得到的金屬粉末顆粒極為細(xì)小,而且可以按尺寸等級(jí)分類。相比較金屬在高溫液態(tài)下熔融結(jié)晶,用大小一致的細(xì)小固體顆粒進(jìn)行混合攪拌,可以最大程度實(shí)現(xiàn)成分的均勻分布。
成分均勻分布有什么好處呢?
首先來(lái)了解一個(gè)名詞:偏析。合金中各組成元素在結(jié)晶時(shí)分布不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。金屬凝固過(guò)程中,偏析不可避免。偏析會(huì)導(dǎo)致材料的塑性、韌性和可焊性變差。比如碳化物偏析就是高速鋼中存在的一個(gè)嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。
粉末冶金的燒結(jié)溫度低于熔點(diǎn),是一種再結(jié)晶過(guò)程。此過(guò)程成分沒(méi)有流動(dòng),也沒(méi)有化合物的析出,基本保持了胚料的原始組織成分均勻的狀態(tài)??梢哉f(shuō)粉末冶金將偏析降到了最低水平,或者也可以直接說(shuō),粉末冶金得到的產(chǎn)品是無(wú)偏析的。
還有就是“各向異性”。熔煉軋制的金屬材料,由于其晶粒纖維隨著軋制的方向而延展,沿軋制方向和垂直軋制方向會(huì)表現(xiàn)出不同的機(jī)械性能,這種現(xiàn)象稱為各向異性。粉末冶金材料由大小一致的細(xì)小顆粒燒結(jié)而成,各個(gè)方向成分組織都均勻一致,并沒(méi)有各向異性,表現(xiàn)出“各向同性”的特質(zhì)。
總的來(lái)說(shuō),無(wú)偏析、各向同性是良好材料性能的基礎(chǔ)。同樣成分的一種金屬材料,粉末冶金比起普通熔煉法,其成分與組織更加均勻、細(xì)膩、一致,表現(xiàn)到材料性能上,就是耐磨性、塑性、韌性及耐腐蝕等性能大大提升,材料更可靠,使用壽命更長(zhǎng)。
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