超高温粉末冶金研究进展烧结

发布的ob体育比分- 2019年8月15日

烧结是一种粉末冶金处理步骤,其中颗粒在低于粉末中的主要元件的熔点的温度下熔化成固体或多孔体(烧结颈部)。

想象一下冰块在一杯水中融化。冰在水中停留的时间越长,就越难把冰块打碎。这是烧结颈形成的一个很好的类比。

我们之前已经讨论过高温烧结如何将您的组件的属性带到常规烧结级别无法匹配.但是,通过粉末冶金领域最新的独特进展,你可以将你的部件更进一步——通过我们称之为超高温烧结的过程。

在高温烧结之前,有常规烧结

当然,如果不先解释标准温度下的传统烧结,我们就不能吹嘘超高温烧结的伟大。如果你已经熟悉了烧结,跳到下一节!

烧结的优点是使添加的合金完全或部分扩散到基体材料中增强力量或其他关键要求烧结金属的。

(Video Courtesy Harb Nayar的TAT技术)


让我们专注于铁粉材料的烧结。烧结的目标是:

  1. 从粉盒上取下润滑剂
  2. 减少粉末表面上的氧含量。
  3. 在相邻的粉末颗粒之间形成烧结颈
  4. 完全或部分漫射的添加元素,如石墨,镍,铜等。

铁粉的典型烧结温度为2050°F 10-60分钟。因为烧结通过原子扩散键合颗粒,所以它既有温度和时间依赖于温度依赖性。金属铬材料的高温烧结在2125°F至2300°F的范围内进行。

添加的石墨是需要弥漫和均化粉末添加剂的良好举例。最常见的是,生产压模的黑色粉末,几乎没有碳;原因是合金化碳减少了压缩性,限制了实现高密度的能力。但是,无碳部分不会有许多应用所需的强度。因此,将石墨添加到粉末混合物中 - 它在烧结期间将其完全扩散到铁粉中,使钢

铜是许多PM部件中使用的另一个元素合金,与石墨有很大的原因。一旦初始扩散发生,随后将铜扩散到铁中减速。因此,铜不完全均化。其他元素元素(例如镍)将仅部分弥漫,因为它们具有较高的熔点。是的,你可以普隆这些元素,但有某些权衡考虑,包括实现高密度的能力和有限的合金选择。

粉末冶金与烧结研究进展

好吧;传统烧结已经足够了。那么高温和超高温烧结呢?这些类型的烧结过程都是关于进一步实现您的部位的潜力

高温烧结

超过90%的粉末金属部件是在2050°F下烧结的。将烧结温度提高到常规范围以上会加速原子在铁粒子界面上的扩散。这导致更大的烧结颈形成和更多的孔圆。此外,元素合金添加物的均匀化增强了,提供了更高性能的潜力。

这两个概念都意味着更强的机械或直流磁性,这意味着更强或更好的PM部分。高温烧结还允许使用更多创新的粉末金属材料,可以提供:

  • 更好的硬度
  • 可能降低原料成本
  • 在相同(甚至更高)的机械性能水平!


超高温烧结

超高温烧结(UHTS)定义为烧结粉末粉末在温度接近2500°F

高温烧结的好处是用UHTS增强的。烧结颈部形成和合金均匀化从这种新的加工技术获得了大幅提升。此外,扩展粉末添加 - 即使是通常与常规黑色金属PM相关的甚至更大的机械性能改进

最近,地平线科技公司欧宝平台appob体育比分合作开发了在高达2500℃的温度下烧结铁粉零件的技术°传统的高温烧结不是什么?超高温烧结为合金设计提供了更大的灵活性,优化机械性能,以满足独特的项目要求。

您不仅可以具有元素添加的预售材料组合,还可以显着提高原子扩散和均质化。随着孔隙圆的较大,该技术承诺更大的静态和动态性质,例如:

  • 抗拉强度
  • 抗疲劳强度
  • 冲击强度

粉末冶金高温烧结图的进展让我们来看看UHTS的圆孔效应。以上是地平线公司开发的一种专利合金的未蚀刻显微照片,欧宝平台app烧结温度为2300°F(左)和2500°F(对)。两个样品的烧结密度大致相同(7.1g / cm 6)。但是,在左侧,您可以看到大量细孔或多或少概述了先前的粒子边界。在右侧,降低了先前粒子边界的概述,并且孔隙率的外观更圆润,并且细孔的数量减少。

这对UHTS与传统高温烧结的力学性能意味着什么?

机械性能对比:2300°F与UHTS.

材料

密度,g / cm³

横向断裂强度,psi

屈服强度,ψ

拉伸强度,psi

伸长,%

fc - 0208

7.2

155000年

65,000.

75,000.

<1

fc - 0208热处理

7.2

150000 -

没有规定的屈服点

105000年

<1

fn - 0205热处理

7.1

185,000

130000年

145000年

<1

2300 F.

7.1

305000年

125,000

162,000.

1.5

2500 F.

7.1

350,000

185,000

215,000.

1.7

最终拉伸强度从162,000 psi增加到约215,000 psi。同样重要的是UHTS样品中的改进的伸长率特征。伸长率是一个很好的衡量标准破坏公差.两种样品都显示出近100%回火马氏体的金相分析。

如果我们提到MPIF标准35.对于粉末材料的标准,这种组合的性能是在任何列出的材料中都没有(烧结密度为7.1 g/cm³)。

是的,4%的镍钢加上0.5%的石墨和0.85%的钼可以提供更高的强度。但这种材料也是在2300℃烧结的°并以7.3 g/cm³的最小密度进行评估。伸长率≤1%。

这种材料的损伤容限会小于UHTS材料。

更多未来…

我们强调上表中的结果基于初步测试。额外的调整即将来临:

  • 先进的压实技术(Horizon的强项)欧宝平台app
  • 新的合金成分
  • 烧结过程的改进

这些调整将改善烧结密度和机械性能

我们还需要研究特殊的热处理,如渗碳和碳氮化,对这些合金系统的影响。期望这些特殊的工艺能够提高超高温度烧结的整体性能。

这些发展正在进行中,将在未来的博客中记录。我们预计这项研究中的伟大事项并期待使用粉末金属零件用户来利用这项技术!

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(感谢hoeganes公司在物理测试和金相分析方面的帮助)

主题:特性流程


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