2 粉末冶金的性能和工艺特点
粉末注射成形的工艺特点主要有:零部件几何形状的自由度高、制件各部分密度均匀、尺寸精度高,适用于制造几何形状复杂、精密及具有特殊要求的小型零件(0.2~200 g);对于过硬、过脆、难以切削的材料,或原料液态成形时有偏析或污染的零件,可降低制造成木;产品质量稳定、性能可靠,制件的相对密度可达95%~98%,制件强度比传统的压制成形粉末冶金产品高巧%左右,可进行渗碳、淬火、回火等后处理;加工零件的典型公差为±0.004 mm,二次加工可达0.002 mm;制造工艺简单、生产效率高,易于实现大批量生产。
粉末冶金工艺的优点如下:绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法来制造。由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯,而不需要或很少需要随后的机械加工,故能大大节约金属,降低产品成本。用粉末冶金方法制造产品时,金属的损耗只有1%~5%,而用一般熔铸方法生产时,金属的损耗可能会达到80%。由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不熔化材料,也就不怕混入由增tm和脱氧剂等带来的杂质,而烧结一般在真空和还原气氛中进行,不怕氧化,也不会给材料任何污染,故有可能制取高纯度的材料。粉末冶金法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品,特别是齿轮等加工费用高的产品,用粉末冶金法制造能大大降低生产成本。
粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比,具有以下特点:粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的,因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末,凝固速度极快、晶粒细小均匀,保证了材料的组织均匀,性能稳定,以及良好的冷、热加工性能,且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制,可提高强化相含量,提高材料性能,从而发展新的材料体系。利用各种成形工艺,可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件,大量减少机加工量。提高材料利用率,降低成本。
现代粉末冶金不仅是一种材料制造技术,而且其本身包含着材料的加工和处理,并逐渐形成了自身的材料制备工艺理论和材料性能理论。粉末冶金新技术、新工艺的应用不但使传统的粉末冶金材料性能得到根本的改善,而且使得一批高性能和具有特殊性能的新一代材料相继产生,这些新材料都需要以粉末冶金工艺作为其主要的或唯一的制造手段。现代粉末冶金技术已发展成为制取各种高性能结构材料、特种功能材料的有效途径。传统的粉末成形技术工艺复杂,致密度低,制件的性能较差。高新技术产业的迅猛发展对粉末成形制件的性能及制造周期提出了更高的要求,促进了人们对粉末成形技术的深入研究,先后出现了一些新工艺、新技术、新动向,目前粉末成形技术的研究已经取得了很大的进展。