工藝存在不同程度的技術(shù)或成本方面的缺陷，難以滿足對(duì)粉末冶金零件的低成本、高性能化要求。近年來(lái)，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(xiàng)目：。但為了實(shí)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(jià)格至少在20萬(wàn)元/套以上。這一附加的設(shè)備投資在一定程度上制約了我國(guó)鐵基粉末冶金零件制造企業(yè)采用溫壓技術(shù)的積極性。而國(guó)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(jié)密度高于7.40g/cm3的鐵基粉末冶金材料，基本上達(dá)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(guò)對(duì)低溫（指粉末加熱溫度100）溫壓工藝的研究和對(duì)粉末壓制致密化機(jī)理的貢獻(xiàn)率的分析，以及對(duì)粉末原料的優(yōu)化設(shè)計(jì)，探索采用溫模壓制技術(shù)制造高密度鐵基P/M零件的可行性。

　　實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)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(yàn)材料的名義成份為Fe-2N-i1.5Cu-0.5C（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）。粉末中的鐵粉在通H2的電爐中于850/30min條件下進(jìn)行還原退火處理。粉末中的潤(rùn)滑劑含量分別為。為了充分發(fā)揮潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑效果，采用溶液噴霧的方式將潤(rùn)滑劑添加到粉末中。壓制實(shí)驗(yàn)時(shí)，環(huán)境溫度約為10，壓制壓力為416833MPa.模具模腔內(nèi)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(shí)驗(yàn)過(guò)程中，按相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定粉末的流動(dòng)性、松裝密度、脫模壓力和壓坯密度。在本實(shí)驗(yàn)中，值得關(guān)注的是，在0.1%0.3%潤(rùn)滑劑含量范圍內(nèi)，其含量變化對(duì)壓制效果影響不明顯，這提高了實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中零件設(shè)計(jì)的靈活性，當(dāng)生產(chǎn)高徑比大的零件時(shí)，可以適量提高粉末中的潤(rùn)滑劑含量，以改善零件受壓方向上的密度分布，同時(shí)也起降低脫模壓力的作用；對(duì)于密度要求更高的粉末冶金零件，適當(dāng)降低粉末中的潤(rùn)滑劑含量，提高壓坯的無(wú)孔密度（如對(duì)于Fe-1.5Cu-0.5C材質(zhì)體系，潤(rùn)滑劑含量為0.1%的壓坯無(wú)孔密度為7.69g/cm3，而潤(rùn)滑劑含量為0.3%的壓坯無(wú)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(shuō)明，通過(guò)添加所設(shè)計(jì)的潤(rùn)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(dá)到常規(guī)溫壓工藝的密度指標(biāo)。此時(shí)，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?yàn)橥嘶鹛幚砀纳屏朔勰┰趬褐七^(guò)程中的塑性變形能力，有效補(bǔ)償了因潤(rùn)滑劑含量增加（即壓坯無(wú)孔密度明顯降低）對(duì)生坯密度的負(fù)面影響。在模具加熱模壓工藝中，存在一個(gè)明顯的最佳潤(rùn)滑劑含量點(diǎn)即0.1%，此時(shí)，在壓制壓力下，壓坯密度為，其中763MPa壓力對(duì)應(yīng)的壓坯密度高達(dá)7.50g/cm3.考慮到工業(yè)生產(chǎn)中低脫模壓力的要求，比較適合的潤(rùn)滑劑含量同樣可取為0.1%0.3%.隨著潤(rùn)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(lái)說(shuō)，粉末經(jīng)過(guò)退火處理后，結(jié)合新設(shè)計(jì)的性能優(yōu)異的潤(rùn)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(dòng)時(shí)所需的峰值力。（a）所示為潤(rùn)滑劑含量對(duì)1粉末脫模壓力的影響，總的來(lái)說(shuō)，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(shí)彈性后效較大。粉末中不添加潤(rùn)滑劑時(shí)，2種工藝的脫模壓力分別為60MPa和63MPa；當(dāng)粉末中潤(rùn)滑劑含量增加到0.1%時(shí)，脫模壓力分別降低到39MPa和42MPa；而潤(rùn)滑劑的含量升高到0.5%0.7%時(shí)，脫模壓力更低，其大小為1623MPa.潤(rùn)滑劑含量增加脫模壓力降低的現(xiàn)象可以從如下2個(gè)方面理解：其一，潤(rùn)滑劑含量升高，壓坯無(wú)孔密度降低，實(shí)際壓坯密度也會(huì)降低，相應(yīng)的彈性后效小；其二，潤(rùn)滑劑含量增加，更有利于在模壁上形成潤(rùn)滑劑薄膜，降低粉末與模具之間的滑動(dòng)摩擦阻力。

　　粉脫模壓力的影響。當(dāng)粉末中無(wú)潤(rùn)滑劑時(shí)，2種工藝的脫模壓力分別為54MPa和56MPa；而潤(rùn)滑劑含量為0.1%時(shí)，脫模壓力分別為34MPa和35MPa；潤(rùn)滑劑含量增加到0.5%0.7%時(shí)，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(jīng)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(qiáng)；而未退火粉末較難壓制，粉末經(jīng)壓制后儲(chǔ)存了較高的能量，使得壓坯在卸壓時(shí)發(fā)生回彈的趨勢(shì)明顯，導(dǎo)致脫模壓力增大。結(jié)論對(duì)于由退火鐵粉構(gòu)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(shè)計(jì)的潤(rùn)滑劑性能優(yōu)異，其添加量?jī)H0.1%左右，粉末顆粒在壓制過(guò)程中即顯示出優(yōu)異的顆粒重排能力，并且適當(dāng)?shù)卦黾訚?rùn)滑劑含量（如在0.1%0.3%范圍內(nèi)）對(duì)壓制效果的影響不顯著，從而提高了生產(chǎn)中粉末冶金零部件設(shè)計(jì)的靈活性。由于潤(rùn)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(dāng)。

作者：佚名　　來(lái)源：中國(guó)潤(rùn)滑油網(wǎng)