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粉末冶金壓制方法范文第1篇

【關鍵詞】粉末冶金歷史 基本工序 粉末冶金優勢與不足 趨勢

1 粉末冶金的歷史

粉末冶金發展經歷三個階段：

20世紀初，通過粉末冶金工藝制得電燈鎢絲，被譽為現代粉末冶金技術發展的標志。隨后許多難熔金屬材料如鎢、鉭、鈮等都可通過粉末冶金工藝方法制備。1923年粉末冶金硬質合金的誕生更被譽為機械加工業的一次革命；20世紀30年代，粉末冶金工藝成功制得銅基多孔含油軸承。繼而發展到鐵基機械零件，并且迅速在汽車、紡織、辦公設備等現代制造領域廣泛應用；20世紀中葉以后，粉末冶金技術與化工、材料、機械等學科互相滲透，更高性能的新材料、新工藝發展進一步促進粉末冶金發展。并使得粉末冶金技術廣泛應用到汽車、航空航天、軍工、節能環保等領域。

2 粉末冶金的基本工序

（1）粉末的制取。目前制粉方法大體可分為兩類：機械法和物理化學法。機械法是將原材料機械地粉碎，化學成分基本不發生變化。物理化學法是借助化學或物理作用，改變原材料的化學成分或聚集狀態而獲得粉末。目前工業制粉應用最為廣泛的有霧化法、還原法和電解法；而沉積法（氣相或液相）在特殊應用時也很重要。

（2）粉末成型。成型是使金屬粉末密實成具有一定形狀、尺寸、孔隙度和強度坯塊的工藝過程。成型分普通模壓成型和特殊成型兩類。模壓成型是將金屬粉末或混合料裝在鋼制壓模內，通過模沖對粉末加壓，卸壓后，壓坯從陰模內壓出。特殊成型是隨著各工業部門和科學技術的發展，對粉末冶金材料性能及制品尺寸和形狀提出更高要求而產生。目前特殊成型分等靜壓成型、連續成型、注射成型、高能成型等。

（3）坯塊燒結。燒結是粉末或粉末壓坯，在適當的溫度和氣氛條件下加熱所發生的現象或過程。燒結可分單元系燒結和多元系固相燒結。單元系燒結，燒結溫度比所用的金屬及合金的熔點低；多元系固相燒結，燒結溫度一般介于易熔成分和難熔成分的熔點之間。除普通燒結外，還有活化燒結、熱壓燒結等特殊的燒結方法。

（4）產品的后處理。根據產品的性能要求不同，一般會對燒結品再進行加工處理。如浸油、精整、切削攻牙、熱處理、電鍍等。

3 粉末冶金的優勢與不足

粉末冶金的優勢：粉末冶金燒結是在低于基體金屬的熔點下進行，因此目前絕大多數難熔金屬及其化合物都只能用粉末冶金方法制造；粉末冶金壓制的不致密性，有利于通過控制產品密度和孔隙率制備多孔材料、含有軸承、減摩材料等；粉末冶金壓制產品的尺寸無限接近最終成品尺寸（不需要機械加工或少量加工）。材料利用率高，故能大大節約金屬，降低產品成本；粉末冶金產品是同一模具壓制生產，工件之間一致性好，適用于大批量零件的生產。特別是齒輪等加工費用高的產品；粉末冶金可以通過成分的配比保證材料的正確性和均勻性，此外燒結一般在真空或還原氣氛中進行，不會污染或氧化材料，可以制備高純度材料。

粉末冶金的不足：粉末冶金零件部分性能不如鍛造和一些鑄造零件，如延展性和抗沖擊能力等；產品的尺寸精度雖然不錯，但是還不如有些精加工產品所得的尺寸精度；零件的不致密特性會對后加工處理產生影響，特別在熱處理、電鍍等工藝必須考慮這一特性的影響；粉末冶金模具費用高，一般不適用于小批產品生產。

4 國內粉末冶金行業的趨勢

隨著我國工業化快速發展，高附加值的零部件需求將加速增長。此外，隨著全球化采購的產業鏈形成，帶給國內零部件企業商機顯而易見。因此，如何把握當前機遇，目前粉末冶金行業應該從以下四方面發展。

（1）進一步提高鐵基粉末冶金產品的密度，擴大粉末冶金件對傳統鍛件的替代范圍。當前，鐵基粉末冶金零件的密度為7.0-7.2g/cm3，而國內某企業通過技術改進，用傳統的粉末燒結和鍛造工藝相結合的辦法，用較低的成本把鐵基粉末冶金零件密度提高至7.6g/cm3，在這種密度前提下，鐵基粉末冶金已經可替代機械、汽車等行業的大多數連接件和部分功能件。考慮粉末冶金工藝本身對材料的節省和高效特征，此類鐵基粉末冶金件的潛在價值空間可達至千億元。

（2）提高粉末冶金產品的精度、開發形狀更復雜的產品。為機械制造、航天汽車、生活家電等行業的產業結構升級服務。此方向主要以降低機械重量、節能減耗及將設備小型化、普及化為導向。如使用注射成型零件幾乎不需要再進行機加工，減少材料的消耗，材料的利用率幾乎可以達到100%。

（3）進一步合金化，目標為輕量化和功能化。在鐵基粉末中，混入鋁、鎂及稀土元素等合金粉末，可實現其超薄、輕量化等性能，可廣泛地應用電子設備及可穿戴設備等與生活密切相關的領域中。

（4）改善粉末冶金零件的電磁性，目標是對硅鋼和鐵氧體、磁介質等材料的取代。以取向硅鋼材料為例，硅鋼的導電原理是加入硅元素后，材料通過減少晶界的方式降低鐵損，特別是取向硅鋼，導向方向是一個單一粗大的晶粒。相比取向硅鋼的一維導電方向，粉末冶金零件可以實現多維導電（各個方向）。目前此技術已被少數企業實現突破，只要不斷完善，最終達到工業要求。這種技術將會廣泛在電機設備、汽車及機器人智能控制系統等領域應用。

參考文獻：

[1]黃培云.粉末冶金原理.[M].北京：冶金工業出版社，1997（2006.1重印）.1.

粉末冶金壓制方法范文第2篇

【關鍵字】有限元；閥板；模具設計；粉末冶金

1 引 言

閥板是安裝在壓縮機氣缸上控制氣體進出的重要部件，它與氣閥片一起控制著壓縮機的吸氣、壓縮、排氣、和膨脹四個過程。閥板上氣閥片安裝部位的尺寸形位公差，影響著壓縮機工作過程的泄露量，對壓縮機節能及噪音都有著重大的影響。因此為提高閥板生產精度而進行研究，對壓縮機工作中節約能源、降低使用成本等都有重要的意義。粉末冶金成形技術是一種節材、省能、投資少、見效快，而且適合大批量生產的少無切削、高效金屬成形工藝。

長期以來，成形工藝的模具的設計以及工藝過程分析注意的依據是積累的實際經驗、行業標準和傳統理論。但由于實際經驗的非確定性，以及傳統理論對變形條件和變形過程進行了簡化，因此，對復雜的模具設計往往不容易獲得滿意的結果，使得調試模具的時間長，次數多。通常情況下，為了保證工藝和模具的可靠與安全，多采用保守的設計方案，造成工序的增多，模具結構尺寸的加大，甚至還達不到設計的精度要求。傳統的設計方式已遠遠無法滿足要求。隨著計算機技術的飛速發展和七十年代有限元理論的發展，許多成形過程中很難求解的為題可以用有限元方法求解。通過建模和合適的邊界條件的確定，有限元數值模擬技術可以很直觀地得到成形過程中模具受力、模具失效情況、模具變形趨勢。這些重要數據的獲得，對合理的模具結構設計有著重要的指導意義。

2 實例分析

以下結合實例，介紹Solidworks Simulation有限元分析在改善模具設計中的應用。如圖是一款壓縮機閥板的圖紙。閥板粉末冶金件通過成形模具在高壓下，對金屬粉末進行壓制，再經過燒結、整形、表面處理制成。排氣閥與閥片安裝面N面高度差0.05～0.10mm，閥面平行度0.02。為保證閥面線精度，成形時需控制高度差及平行度基準面N面的平行度，以確保精整時整個閥面有相同的精整余量。

成形閥面模具三維圖。

由于成形模具面型高度及形狀不同，導致成形各面密度不同，壓制壓力不同，導致成形時模具變形不一致，影響產品精度。通常情況下，需要等模具完成，成形出產品后才能對模具作進一步的改善，這樣導致產品試制周期長。為了提高模具設計的準確性，縮短產品試制周期，模具設計階段，我們可利用SolidworksSimulation進行有限元分析，優化模具設計。

3 有限元分析過程

（1）首先，對模具數學模型進行簡化，添加約束條件。模具面型復雜，且有限元分析中，小倒角圓角不利于分析，將小圓角、倒角簡化，較小的斜面簡化成直面，易于加載壓力條件。

（2）根據成形產品各面的密度分布，參考赫格納斯AHC100.29 +0.6%P11壓力與密度關系圖，確定成形壓力。

赫格納斯AHC100.29+0.6%P11數據

假設粉料松裝密度為3.0g/cm3，模具各區域面型受力如下。

區域 壓縮比 成形密度（g/cm3） 壓力壓強(MPa)

① 2.22 6.65 380

② 2.44 7.3 750

③ 1.76 5.26 220

④ 1.82 5.47 240

⑤ 2.116 6.35 320

（3）按區域添加受力條件后，模具模擬變形如下圖。

可看出，由于區域③密度高，壓制壓力大，模沖變形大，導致產品成形出來后N面平行度大，一邊高一邊低，兩邊高度差0.03～0.04mm，這樣會導致精整時各部位精整余量不一致，導致精整后該面平行度不好，難以控制閥口到N面的高度差0.05～0.10mm，必須將N面變形量差控制在0.02mm以內。

（4）改善的方法有兩種，一是將面型做成斜面，補償模具變形量：二是在模沖上增加彈性平衡孔，使得模具兩側變形量增大，從而減少N面變形差異。由于N面較平整，改斜電極是比較方便的做法，而且模具變形小的地方在兩側，若增加彈性平衡孔會導致模具易變形，所以采取將面型做成斜面的方法。成形產品N面平行度控制在0.02mm以內，精整后可保證閥口到N面高度差0.05～0.10mm。通過有限元分析，改進模具結構，控制模具壓制變形，從而改善產品N面平行度，使得高度差能夠滿足客戶要求。

4 結語

隨著競爭的日益加劇，低成本、高質量和高效率是制造業所追求的目標。在粉末冶金行業中，要提高競爭力，就必須提高設計效率、降低制造成本和提高產品質量，必須對生產過程中影響產品質量的各項工藝參數進行優化。由于粉末冶金壓制成形過程中，模具變形是一個十分復雜的問題，傳統的設計方法很難滿足精度要求。運用有限元分析，不僅可以模擬模具的受力狀態。更重要的是，在模具設計階段，就可以預估成形件壓制方向尺寸精度，優化模具結構，減少燒結風險，提高產品精度。隨著計算機及有限元理論的不斷發展和完善，基于有限元分析的優化設計方法在粉末冶金成形模具設計中的應用將越來越廣泛，這是一種必然趨勢。

參考文獻

[1]申小平.空氣壓縮機用粉末冶金閥板模具設計及應用[J].粉末冶金工業,1998(03).

[2]杜貴江,趙彥啟,李榮洪.壓縮機閥板精沖復合成形工藝的研究[J].壓力加工,2003(03).

粉末冶金壓制方法范文第3篇

•力學強度，特別是疲勞與抗沖擊強度( 圖 2);

•尺寸精度。

除了通過研發新合金改進外，若能將粉末冶金鋼加工到孔隙度為 0 時，粉末冶金鋼的力學性能可能會和鍛鋼的性能相比擬或會超過之。特別是，低密度粉末冶金零件的靜態強度相當高，即密度為6. 9g / cm3( 87%理論密度) 時，靜態強度約為鍛鋼強度的 70%，而密度為 7. 4g/cm3( 94% 理論密度) 時，靜態強度約為鍛鋼強度的 95%。可是，孔隙度對疲勞性能有重大影響。一般密度為 7. 1g/cm3的粉末冶金鋼的彎曲疲勞強度不大于鍛鋼的 60%。在許多應用中，負載在零件表面或其附近會產生高應力，因此，并不需要整個零件具有全密度。在這些場合，強化粉末冶金鋼最引人注意的加工工藝是選擇性表面致密化( Selective Surface Densifica-tion，SSD)［1 －14］。這種工藝形成的表面致密化層厚度為 0. 2 ～ 1. 0mm，而密度梯度的范圍從表面的孔隙度接近于 0 到一般零件心部的孔隙度為 10% ( 體積分數)［11 －14］。SSD 是一種加工工藝，已成功地用于使高負載零件表面致密化。PMG 集團開發出了一種擁有專利的SSD 工藝———DensiForm ，是一種采用擠壓( DensiForm E) 或橫向輾壓( DensiForm R) 的冷成形加工工藝。SSD 的最重要應用是負載轉矩的零件( 諸加齒輪) 與負載磨耗的鏈輪。這2 種零件在頂點或其表面稍下都遭受脈動應力，因此，主要是這些部位需要改進強度與耐磨性。本文闡述了手動變速器的螺旋齒輪與無聲鏈條傳動裝置的直齒鏈輪的生產，特別是選擇性致密化及所制備的材料性能和使用性能的數據。

1 試驗

1. 1 鏈輪與螺旋齒輪的生產

表面致密化齒輪與鏈輪( 圖 3( a) 、( b) ) 都是用批量生產的水霧化鋼粉生產的，鋼粉是用 1. 50%( 質量分數) Mo 預合金化的，并且預混合了 0. 20%( 質量分數) 的石墨。2 種零件都是按照下列工序生產的:

•壓制有余量的零件;

•燒結到約 90%理論密度;

•用橫向輾壓( DensiForm R) 或擠壓 ( Densi-Form E) 分別進行表面致密化;

•去毛刺;

•表面硬化;

•精加工。

這 2 種零件都是在液壓式壓機上于 600 ～650MPa 下壓制的。其中，在齒輪的生產過程中，用變速器從動連接器來旋轉陰模零件［10 －12］。燒結是將成形的零件生坯置于陶瓷板上，在標準的帶式爐內，于吸熱性煤氣中 1120℃ 下燒結 30min。要嚴格控制爐內的碳勢，以使零件的含碳量接近初始水平。齒輪與鏈輪都是以冷卻速率約 0. 2K/s，從燒結溫度緩慢冷卻，以形成鐵素體-珠光體的顯微組織。二者的燒結態零件的平均密度都很均勻，即心部的密度為 6. 98 ～7. 02g/cm3。燒結后，2 種零件都用 DensiForm 工藝進行了表面致密化。其中，齒輪是在控制圓形力的輾壓機( 圖 4( a) ) 上進行表面致密化的，而鏈輪是在精整壓機上用擠壓型工藝( DensiForm E，圖 4( b) ) 進行的表面致密化。前一種加工工藝是將有余量的燒結態齒輪置于 2 個配對的輾壓工具輪之間的中心，當工具輪與齒輪接觸時，逐漸施加負載，工具輪使齒輪表面致密化，一直進行到達到預定的中心距離，在文獻［10 －14］中對這些加工工藝進行過詳細說明。鏈輪的表面致密化是用模具擠壓進行的，見圖 4( b)［15］。這種加工方法會產生毛刺，可在擠壓后除去。2 種零件在表面致密化加工后都要進行表面硬化處理，以使表面含碳量達到 0. 5%( 質量分數) 的水平。由于齒的彈性與回彈，輾壓后會產生相當明顯的撓曲變形，從而導致在齒的前、后斷面產生齒廓與對中誤差［10］。這些偏差都可用研磨除去，齒輪最后的品質與形貌和研磨的常規鋼齒輪一樣。在研的粉末冶金齒輪的品質為 DIN7 或更好。

1. 2 金相

表面致密化層的密度分布非常重要。因此，將齒輪與鏈輪在砂輪切割機上用專用夾具切割了垂直于齒廓的橫斷面。關于金相試樣制備和致密化層的各種顯微結構中孔隙的特征的鑒定方法，即孔隙的體積分數、孔隙的大小與取向可參見文獻［14］。

2 顯微組織與性能

2. 1 表面致密化的齒輪

圖 5( a) 示表面致密化后，螺旋齒輪中的典型孔隙分布。致密化表面層( DSZ) 清晰可見。顯然，用輾壓工藝形成了實質性的密度梯度。在表面層接近全密度，而在深度約 1mm 處密度逐漸減小到了心部孔隙度的水平。相對密度與深度的關系如圖 6( a)所示。輾壓形成了一層接近全密度的表面層，即孔隙度 ＜2% ( 體積分數) 的表面層，深度距離約達到300μm。超出這個區域之外，觀察到密度逐漸呈 S型減小，在深約 1mm 處開始拉平到心部密度水平，約 90%理論密度。而且，在左、右齒腹之間沒有觀察到明顯差異。沿著對中方向測量了齒輪的表面品質，其和噪聲產生關系最密切。研磨后，表面的粗糙度值 Ra ＜1. 8μm，這可與參照的常規鋼齒輪相比擬［16］。在每一道加工工序之后，都在 3D-Mohr 齒輪測量機上測量了典型尺寸與齒輪誤差。關于每一道加工工序之后齒輪品質的演變見文獻［10 －12］。

2. 2 表面致密化的鏈輪

鏈條鏈輪在選擇性表面致密化之后齒中的孔隙分布如圖 5( b) 所示。和螺旋齒輪一樣，擠壓會形成相當大的密度梯度，在深度達 0. 3mm 的表面層中密度 ＞98%理論密度，而在深度約 1mm 處密度逐漸減小到了心部孔隙度的水平。相對密度與表面層深度的關系見圖 6( b) 。可觀察到密度的 S 型減小及孔隙度的分布與表面致密化的齒輪相同。而且，在左、右齒腹之間沒有明顯差異。用負載 1kg 的 Vickers 壓痕儀測定了表面硬化鏈輪的硬度( 圖7( a) ) 。圖7( b) 示橫穿齒橫斷面的硬度曲線。在鏈輪表面層的表觀硬度超過了800HV1，這個硬度值相當于含碳量為0.5%( 質量分數) 的全馬氏體常規鋼的硬度。這個結果是驚人的，因為孔隙度為10% ( 體積分數) 的粉末冶金鋼的 Vickers 硬度值很難超過350HV5。顯微組織觀察表明，在表面層實際上是孔隙度為0 與高含碳量和顯微組織全部為馬氏體相結合。相反地，心部的硬度在孔隙度為10%( 體積分數)與含碳量為0.2%( 質量分數) 下為300 ～400HV1，這位于常規的未致密化粉末冶金鋼的硬度范圍之內。

3 使用性能結果

3. 1 表面致密化齒輪

粉末冶金齒輪和參照的常規鋼齒輪的承載能力的研究都是在亞琛工業大學的 WZL( 機床與工具試驗室) 的三軸總成的成對試驗臺架上進行的( 圖 8( a) ) 。用可變中心距離進行控制，這種臺架是在2 500rpm 下運行的。轉矩是用扭轉連接器和一加載杠桿施加的，將驅動轉矩傳輸到固定有粉末冶金齒輪的中間軸。試驗是在 60℃下，于 Castrol BOT 328 油中進行的。當發生損壞( 通過噪聲級監控) 或運行 50× 106周( 于2 500rpm 下運行167h) 時試驗終止。試驗結果匯總于圖 8( b) 。表面致密化與研磨后的粉末冶金齒輪的承載能力和形狀相同的常規鋼齒輪位于同一范圍之內。例如，施加的轉矩為 340N•m( 相當于齒根應力為 700MPa) 時，齒輪因在 10× 106～ 50 × 106周之間齒根斷裂而失效( 參見圖 8( b) ) ，而齒腹未損壞和無點蝕痕跡，即在這個負載圖中，齒輪是由于齒根的疲勞裂紋擴展，而不是因點蝕而失效。在變速器的工況下，在用戶的試驗臺架上用研磨的粉末冶金齒輪與常規鋼齒輪進行了補充試驗［16］。采用的試驗條件如下: 在 2 500rpm 下輸入的轉矩為 212N•m。粉末冶金齒輪和常規鋼齒輪都順利地通過了這種負載試驗而沒有失效。

3. 2 表面致密化鏈輪

將經過表面硬化處理的表面致密化鏈輪和未經表面致密化加工的參照零件，安裝在用戶的擁有專利權的鏈條驅動試驗裝置中，用無聲鏈條進行了試驗。在預定的時間間隔內中斷，然后檢驗鏈與鏈條的磨耗性狀。如圖9( a) 所示，未經致密化加工的鏈輪磨耗非常嚴重，僅只經過預計的試驗時間的 25%之后，就將所有的齒都磨沒有了; 另一方面，經過表面致密化加工的鏈輪，在預計的試驗時間間隔以內仍保持完好，齒腹的磨損幾乎可忽略不計( 圖9( b) ) 。

粉末冶金壓制方法范文第4篇

冷沖壓模具：一種金屬制品生產中最為常見的模具類型，主要是對以金屬板材、帶材和型材等材料為原料進行加工成型各種金屬制品的模具，包括用來完成沖裁、彎曲、À深、成形等各種變形加工工藝。按照加工工藝過程包括單工序模、多工序復合模、級進模、精沖模等。金屬冷沖壓成型模具對應的加工設備是各種類型的壓力機，如曲柄壓力機、À深壓力機、精沖壓力機等。冷沖模具的一些部件已經標準化，包括常用的凹模板、模板、模柄、凹模、推桿及模架等，常用制造材料主要為碳素結構鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼等。冷沖加工成型模具用于生產的金屬制品可以從小到玩具、生活日用品，大到各類的機械設備、電器、汽車、船舶等的零部件方面。冷沖壓模具在《稅則》中屬于沖壓工具商品范圍，應歸入稅則號列8207.3000。

擠壓模具：是用擠壓方法在擠壓機上生產金屬材料制品時所用的一種專用模具。擠壓是指對放在容器（擠壓筒）內的金屬坯料施加外力，使之從特定的模具孔中流出，從而獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法。按照擠壓溫度有冷擠壓和熱擠壓模具之分，按照模具結構有平模、錐模、分流模、帶穿孔針模等類型。金屬擠壓模具所對應的加工設備就是擠壓機，擠壓加工主要是以金屬坯料為原料在擠壓機上通過擠壓模具來生產棒材、管材、型材、異型材等連續產品或單制品。擠壓模具要求具有良好耐磨，通常安裝一些硬質材料的工作部件，其結構一般為拼裝模或組合模的形式。金屬擠壓模具屬于稅目8207.20項下具體列名商品。需要注意，擠壓模具按照是否帶有硬質工作部件而區分歸入不同的子目，對于帶有天然或合成金剛石、立方氮化硼制的工作部件的擠壓模具應歸入稅則號列8207.2010，其他的擠壓模具應歸入稅則號列8207.2090，是否帶這些硬質工作部件在申報時應該給予明確。

À拔模具：又稱À伸模具，是À伸金屬制品的一種工具。其工作原理是在À伸（拔）機器上對金屬坯料施以À力、使之通過模孔，以獲得與模孔尺寸、形狀相同狀態截面制品的塑性加工方法。À伸工藝按照溫度不同有冷À、熱À之分。À伸模具主要用來生產金屬管材、棒材、線材及型材制品方面。所對應加工設備主要有管棒À伸機、À線機（拔絲機）等。À伸模具也要求具有良好耐磨性，通常安裝有金剛石、硬質合金等硬質材料的工作部件，如硬質合金À伸模、天然金剛石À伸模等。金屬À拔模具也屬于稅目8207.20項下具體列名商品，也需注意，À拔模具按照是否帶有硬質工作部件而區分歸入不同的子目，對于帶有天然或合成金剛石、立方氮化硼制的工作部件的À拔模具應歸入稅則號列8207.2010，其他À拔模具應歸入稅則號列8207.2090，是否帶有硬質工作部件在申報時應該給予明確。

熱模鍛模具：俗稱鍛模，是用模鍛設備和工藝來對金屬材料成型加工的一類模具。鍛模通常按其所安裝的設備來分類，常見的有錘上鍛模、機械壓力機上鍛模、螺旋壓力機上鍛模、平鍛機上鍛模等類型。熱模鍛工藝是對加熱到一定溫度的固態金屬料坯在一定壓力下通過模具進行成型加工使之成為所需形狀產品的過程，通常用于生產各種機械零件加工所需的初級粗鍛毛坯件產品方面，如常見的用熱模鍛工藝來生產鋼鐵齒輪粗鍛毛坯、曲軸粗鍛毛坯、傳動軸粗鍛毛坯等所用的模具均屬于模鍛模具。熱模鍛常用設備有錘類（如蒸汽£空氣模鍛錘）、螺旋壓力機類（如摩擦螺旋壓力機、液壓螺旋錘）、曲柄壓力機類（如曲柄壓力機、平鍛機、精壓機）、液壓機類（如模鍛水壓機、油壓機）等。模鍛模具在《稅則》商品中屬于鍛壓工具范圍，應歸入稅則號列8207.3000。

壓鑄模具：是指將金屬溶液（熔融金屬）在壓力下澆注到其中進行成型而得到所需形狀金屬制品的一種模具。用壓鑄成型工藝生產金屬制品其原理類似于用塑料注射機注塑工藝生產塑料制品的過程，金屬壓鑄模具結構原理也類似于塑料注射模具結構，包括澆注系統、型腔、排溢系統、抽芯機構、導向機構、推出復位機構、支撐固定部件、加熱與冷卻系統部分組成等。壓鑄加工所采用的設備為壓鑄機，根據壓射室特點，壓鑄機通常分為冷室壓鑄機和熱室壓鑄機兩種類型。壓鑄工藝成型的制品通常還需要進一步的精加工，壓鑄模具一般用于Í、鋁、鋅、鎂、錫等有色金屬及其合金鑄件的生產方面。金屬壓鑄模具屬于稅則稅目84.80項下金屬用型模的范圍，應歸入稅則號列8480.4100。

粉末冶金壓制方法范文第5篇

【關鍵詞】 納米增強 制備方法 優缺點

隨著科技進步，各個領域對于相關材料的性能要求日益提高。納米增強技術是改善材料性能的重要方法之一，其在金屬材料領域尤其應用廣泛。在電子、汽車、船舶、航天和冶金等行業對高性能復合材料需求迫切， 選用最佳制備方法制備出性能更優良的納米材料是當前復合材料發展的迫切要求。

1 納米增強技術概述

納米相增強金屬材料是由納米相分散在金屬單質或合金基體中而形成的。由于納米彌散相具有較大的表面積和強的界面相互作用，納米相增強金屬復合材料在力學、電學、熱學、光學和磁學性能方面不同于一般復合材料，其強度、導電性、導熱性、耐磨性能等方面均有大幅度的提高[1]。

1.1 機械合金化法

機械合金化法（MA）是一種制備納米顆粒增強金屬復合材料的有效方法。通過長時間在高能球磨機中對不同的金屬粉末和納米彌散顆粒進行球磨，粉末經磨球不斷的碰撞、擠壓、焊合，最后使原料達到原子級的緊密結合的狀態，同時將顆粒增強相嵌入金屬顆粒中。由于在球磨過程中引入了大量晶格畸變、位錯、晶界等缺陷， 互擴散加強，激活能降低，復合過程的熱力學和動力學不同于普通的固態過程，能制備出常規條件下難以制備的新型亞穩態復合材料。

1.2 內氧化法

內氧化法（Internal oxidation）是使合金霧化粉末在高溫氧化氣氛中發生內氧化，使增強顆粒轉化為氧化物，之后在高溫氫氣氣氛中將氧化的金屬基體還原出來形成金屬基與增強顆粒的混合體，最后在一定的壓力下燒結成型。因將材料進行內氧化處理，氧化物在增強顆粒處形核、長大，提高增強粒子的體積分數及材料的整體強度，這樣可以提高材料的致密化程度，且可以改善相界面的結合程度，使復合材料的綜合力學性能得到提高。

1.3 大塑性變形法

大塑性變形法（Severe plastic deformation）是一種獨特的納米粒子金屬及金屬合金材料制備工藝。較低的溫度環境中， 大的外部壓力作用下，金屬材料發生嚴重塑性變形， 使材料的晶粒尺寸細化到納米量級。大塑性變形法有兩種方法：等槽角壓法（ECA）和大扭轉塑性變形法（SPTS）。

1.4 粉末冶金法

粉末冶金法（PM）是最早制備金屬基復合材料的方法，技術相對比較成熟。其工藝為：按一定比例將金屬粉末和納米增強顆粒混和均勻、壓制成型后進行燒結。

1.5 液態金屬原位生成法

原位反應生成技術[2]（In-situ synthesis）是近年來作為一種突破性的金屬基復合材料合成技術而受到國內外學者的普遍重視。其增強的基本原理是在金屬液體中加入或通入能生成第二相的形核素，在一定溫度下在金屬基體中發生原位反應，形成原位復合材料。

除上述幾種常用的納米增強制備方法外，還有真空混合鑄造法、納米復合鍍法等[3]。

2 納米增強制備工藝優缺點比較

對以上幾種納米增強制備技術在工藝及質量性能方面的優缺點進行分析：

2.1 工藝復雜性及成本和產量方面

機械合金法：制備成本低、產量高、工藝簡單易行，但是能耗高；內氧化法：制備工藝簡單、有利于規模生產，但是生產成本高；大塑性變形法：制備工藝簡單、成本低、不可規模生產；粉末冶金法：制備工藝復雜但成熟、生產成本高、效率低；原位生成法：工藝性差、制備成本高、不適于規模化生產。

2.2 制備材料質量和性能

機械合金法：各項性能良好，硬度提高明顯，能制備常規條件難以制備的亞穩態復合材料，但增強粒子不夠細化，粒徑分布寬，易混入雜質；內氧化法：提高增強粒子的體積分數，改善相界面結合程度，綜合力學性能得到提高，但內部氧化劑難以消除，易造成裂紋、空洞、夾雜等組織缺陷；大塑性變形法：組織晶粒顯著細化，無殘留孔洞和夾雜，粒度可控性好，但粒度不均勻，增強粒子產生范圍小；粉末冶金法：材料性能好，增強相含量可調，增強相分布均勻，組織細密，但材料界面易受污染；原位生成法：材料熱力學穩定，力學性能優良，且界面無雜質污染，但增強顆粒限于特定基體中，增強相顆粒大小、形狀受形核、長大過程影響。

上述分析可以得出，粉末冶金法技術最為成熟，機械合金法工藝最為簡單易行，內氧化法有利于大規模生產，金屬液態原位生成法最具有發展前景。王自東[4]等人應用金屬液態原位生成納米增強技術，使得金屬材料強度大幅度提高的同時，塑性也能大幅度提高，解決了增強同時增韌或增強同時塑性不下降這一世界難題。以錫青銅為例：強度從270Mpa提高至535Mpa，延伸率從12%提高至38%，沖擊韌性從14提高至39。這項技術成果獨立于國外，優于國外，為我國原創。

3 結語

納米增強金屬材料在工程方面具有廣泛應用領域和前景，例如：我國目前建筑用鋼約4億噸，如采用該技術，至少可節約10%的用量，在節約資源，節能減排，提高效率等方面意義重大！其它主要應用領域有：鐵路應用的高鐵輸電電纜、高鐵車軸、軌道、車輛走行部分、車鉤等需要滿足強度要求又需滿足如導電性、韌性、耐疲勞性、減輕結構重量等特殊要求的領域。船舶中大量的銅合金泵、閥和管材，材料大幅增強、增韌后可減少用材10%-20%。軋制低于8μm的銅箔用于柔性印刷電路板的覆銅，減少用銅、減輕重量、降低成本等。武器裝備中裝甲用鋼、艦船殼體鋼、飛機起落架用鋼，以及航空、航天等領域都有著廣泛的應用前景。

我們要繼續開發新型的具有高性能價格比、工藝簡單、適于大規模生產且符合我國工業現狀的納米增強制備技術。

參考文獻：

[1]郝保紅，喻強，等.顆粒增強金屬基復合材料的研究（一）.北京石油化工學院學報，2003.

[2]王慶平，姚明，陳剛.反應生成金屬基復合材料制備方法的研究進展[J].江蘇大學學報，2003.