工藝存在不同程度的技術或成本方面的缺陷，難以滿足對粉末冶金零件的低成本、高性能化要求。近年來，溫壓工藝因其以較低成本大幅度提高鐵基P/M零件的密度而倍受工業(yè)界的基金項目：。但為了實現(xiàn)溫壓，需要裝備專用粉末加熱系統(tǒng)和模具加熱系統(tǒng)。目前最便宜的溫壓加熱系統(tǒng)的價格至少在20萬元/套以上。這一附加的設備投資在一定程度上制約了我國鐵基粉末冶金零件制造企業(yè)采用溫壓技術的積極性。而國外的Hoeganase公司已開發(fā)了僅加熱模具的模壓新工藝即溫模壓制工藝，利用這一工藝可以獲得燒結密度高于7.40g/cm3的鐵基粉末冶金材料，基本上達到了常規(guī)溫壓工藝在提高零件密度方面的壓制效果。本文擬通過對低溫（指粉末加熱溫度100）溫壓工藝的研究和對粉末壓制致密化機理的貢獻率的分析，以及對粉末原料的優(yōu)化設計，探索采用溫模壓制技術制造高密度鐵基P/M零件的可行性。

　　實驗實驗采用的主要粉末原料包括水霧化Fe粉（粒度<147m）、Ni粉（粒度<74m）、Cu粉（粒度<74m）和石墨粉（粒度<74m）。試驗材料的名義成份為Fe-2N-i1.5Cu-0.5C（均為質量分數(shù)，%）。粉末中的鐵粉在通H2的電爐中于850/30min條件下進行還原退火處理。粉末中的潤滑劑含量分別為。為了充分發(fā)揮潤滑劑的潤滑效果，采用溶液噴霧的方式將潤滑劑添加到粉末中。壓制實驗時，環(huán)境溫度約為10，壓制壓力為416833MPa.模具模腔內徑為20mm，壓坯的高徑比在0.700.85之間。作為比較，也開展了模具不加熱的研究。實驗過程中，按相關國家標準測定粉末的流動性、松裝密度、脫模壓力和壓坯密度。在本實驗中，值得關注的是，在0.1%0.3%潤滑劑含量范圍內，其含量變化對壓制效果影響不明顯，這提高了實際工業(yè)生產應用中零件設計的靈活性，當生產高徑比大的零件時，可以適量提高粉末中的潤滑劑含量，以改善零件受壓方向上的密度分布，同時也起降低脫模壓力的作用；對于密度要求更高的粉末冶金零件，適當降低粉末中的潤滑劑含量，提高壓坯的無孔密度（如對于Fe-1.5Cu-0.5C材質體系，潤滑劑含量為0.1%的壓坯無孔密度為7.69g/cm3，而潤滑劑含量為0.3%的壓坯無孔密度降低到7.59g/cm3），在更高壓力下獲得更高的壓坯密度以上說明，通過添加所設計的潤滑劑，利用市售霧化鐵粉配制的混合粉末在常規(guī)壓制和模具加熱壓制模式下，基本上都可以達到常規(guī)溫壓工藝的密度指標。此時，常規(guī)壓制工藝適合制備密度為的鐵基粉末冶金材料；而溫模壓制適合于制備密度為的高密度鐵基粉末冶金材料。

　　這主要是因為退火處理改善了粉末在壓制過程中的塑性變形能力，有效補償了因潤滑劑含量增加（即壓坯無孔密度明顯降低）對生坯密度的負面影響。在模具加熱模壓工藝中，存在一個明顯的最佳潤滑劑含量點即0.1%，此時，在壓制壓力下，壓坯密度為，其中763MPa壓力對應的壓坯密度高達7.50g/cm3.考慮到工業(yè)生產中低脫模壓力的要求，比較適合的潤滑劑含量同樣可取為0.1%0.3%.隨著潤滑劑含量增加至0.7%，不同壓力下的粉末壓坯密度緩慢降低到。比較（a）和3（b）可以看出，加熱模具明顯提高了壓坯密度，676MPa壓力下，其提高值為壓力下，其提高值為壓力下，其提高值為0.090.14g/cm3.總的來說，粉末經過退火處理后，結合新設計的性能優(yōu)異的潤滑劑，可制備更高密度的粉末冶金零部件。其中，常規(guī)壓制工藝適合制備壓坯密度為的粉末冶金零部件；而模具加熱的模壓工藝適合制備壓坯密度為7.407.50g/cm3的高密度粉末冶金零部件。脫模壓力脫模壓力指壓坯剛開始沿陰模移動時所需的峰值力。（a）所示為潤滑劑含量對1粉末脫模壓力的影響，總的來說，溫模壓制的脫模壓力略大于常規(guī)壓制的脫模壓力，這是由于在相同壓力下模具加熱模壓工藝的壓坯密度高于常規(guī)壓制工藝，壓坯在脫模時彈性后效較大。粉末中不添加潤滑劑時，2種工藝的脫模壓力分別為60MPa和63MPa；當粉末中潤滑劑含量增加到0.1%時，脫模壓力分別降低到39MPa和42MPa；而潤滑劑的含量升高到0.5%0.7%時，脫模壓力更低，其大小為1623MPa.潤滑劑含量增加脫模壓力降低的現(xiàn)象可以從如下2個方面理解：其一，潤滑劑含量升高，壓坯無孔密度降低，實際壓坯密度也會降低，相應的彈性后效小；其二，潤滑劑含量增加，更有利于在模壁上形成潤滑劑薄膜，降低粉末與模具之間的滑動摩擦阻力。

　　粉脫模壓力的影響。當粉末中無潤滑劑時，2種工藝的脫模壓力分別為54MPa和56MPa；而潤滑劑含量為0.1%時，脫模壓力分別為34MPa和35MPa；潤滑劑含量增加到0.5%0.7%時，脫模壓力減小到1826MPa.比較（a）和（b）可以發(fā)現(xiàn)，在相同壓制條件下，經退火處理的2粉的脫模壓力低于未退火的粉末，這是由于退火粉末塑性變形能力強；而未退火粉末較難壓制，粉末經壓制后儲存了較高的能量，使得壓坯在卸壓時發(fā)生回彈的趨勢明顯，導致脫模壓力增大。結論對于由退火鐵粉構成的混合粉末，在676763MPa壓力下，常規(guī)壓制工藝適合于制備壓坯密度為7.257.35g/cm3的粉末冶金零部件；而溫模壓制工藝適合制備壓坯密度為7.407.50g/cm3的高密度粉末冶金零部件。在763MPa壓力下，以上2種壓制工藝所獲得的壓坯密度分別為7.40g/cm3和7.52g/cm3.由于所設計的潤滑劑性能優(yōu)異，其添加量僅0.1%左右，粉末顆粒在壓制過程中即顯示出優(yōu)異的顆粒重排能力，并且適當?shù)卦黾訚櫥瑒┖浚ㄈ缭?.1%0.3%范圍內）對壓制效果的影響不顯著，從而提高了生產中粉末冶金零部件設計的靈活性。由于潤滑劑具有優(yōu)異的減摩性能，常規(guī)壓制工藝的脫模壓力與溫模壓制工藝相當。

作者：佚名　　來源：中國潤滑油網