粉末冶金的进展:超高温烧结

张贴了法国葡头牙欧洲杯亚盘- 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)。

认为在一杯水中融化的冰块。冰坐在水中越长,越难以破坏那些立方体。这是烧结颈部形成的良好类比。

我们之前讨论过如何高温烧结可以将您的组件的属性带到常规烧结级别无法匹配。但通过独特的,粉末冶金最近的进步,您可以进一步接受您的组件 - 通过我们喜欢呼叫超高温烧结的过程。

在高温烧结之前,常规烧结

当然,我们不能首先在标准温度下解释常规烧结的情况下赋予超高温烧结的伟大。如果您已经熟悉烧结,请跳至下一节!

烧结的优点是它使得能够完全或部分地扩散到基础材料中的合金化添加剂提高力量或其他关键要求烧结金属。

(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. 从粉末压缩中取出润滑剂
  2. 减少粉末表面上的氧含量。
  3. 在相邻的粉末颗粒之间产生烧结颈部
  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,制作钢铁

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,包括实现高密度和稍微合金选择的能力。

粉末冶金和烧结的进展

好的;足够传统烧结已经。高温和超高温烧结怎么样?这些类型的烧结过程是关于进一步实现您的部位的潜力

高温烧结

超过90%的粉末金属部件在2050 f°烧结。提高常规范围高于烧结温度加速了在铁颗粒界面穿过原子的扩散。这导致更大的烧结颈部形成和更多的孔径。另外,提高了元素合金添加的均质化,赋予了更高的性能的潜力。

这两个概念都意味着更大的机械或直流磁性,这意味着更强或简单的PM部分。高温烧结还允许使用可提供更具创新性的粉末金属材料:

  • 更好的硬度
  • 可能降低原料成本
  • ......在相同的(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下接近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,地平线技术在高欧洲杯手机投注法国葡头牙欧洲杯亚盘达2500的温度下协同开发了该技术,以便在高达2500的温度下烧结铁粉零件°传统的高温烧结不是什么?超高温烧结在合金设计中提供了更大的灵活性,优化机械性能以实现独特的项目要求。

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
  • 疲劳抵抗
  • 冲击力量

粉末冶金高温烧结图的进展让我们来看看UHTS的圆圆形效果。以上是由地平线开发的专有合金的未抑制显微照片,欧洲杯手机投注在2300°F(左)和2500°F烧结(正确的)。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与常规高温烧结的机械性能有何意义?

机械性质比较:2300°F与UHTS.

材料

密度,g /cm³

横向破裂力量,psi

屈服强度,psi

拉伸强度,psi

伸长,%

FC-0208.

7.2

155,000.

65,000.

75,000

<1

FC-0208热处理

7.2

150,000-

没有规定的屈服点

105,000.

<1

FN-0205热处理

7.1.

185,000

130,000

145,000.

<1

2300 F.

7.1.

305,000.

125,000

162,000

1.5

2500 F.

7.1.

35万

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损坏宽容。两种样品都显示出近100%回火马氏体的金相分析。

如果我们参考MPIF标准35.对于粉末材料标准,这种性能的组合是没有任何列出的材料(以7.1g /cm³的烧结密度)。

是的,具有0.5%石墨的4%镍钢和0.85%钼将产生更高的强度。但这种材料也在2300时烧结°并以7.3g /cm³的最小密度评估。它显示伸长率为1%或更少。

这种材料的损伤容差小于UHTS材料。

更多来......

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(地平线Forte)欧洲杯手机投注
  • 新合金组合物
  • 烧结过程改进

这些调整将改善烧结密度和机械性能

我们还需要研究这些合金系统上专用热处理的影响,例如渗碳和碳化碳化和碳水化合物。预计这些专门的流程升级了超高温烧结可能的整体性能。

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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(归功于Hoeganaes公司在物理测试和金相分析中提供帮助)

话题:特性流程


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