美 国 | 欧 洲 | 远 东 | |
生产线 | 10 | 6 | 4 |
在生产的零件 | 20 | 3 | 15 |
在试验的公司 | 一些 | 10+ | 10+ |
应 用 | 优 点 |
螺旋齿输(电动工具) | 增高强度 |
泵轮 | 增高强度 |
连杆 | 增高疲劳强度 |
凸轮 | 减少磨损 |
链轮 | 增高切削加工强度 |
同步器毂 | 增高强度 |
螺旋齿轮(变速箱) | 增高弯曲疲劳强度 |
软磁零件 | 较高密度 |
在粉末冶金零件生产中,为了减少粉末颗粒之间和粉末颗粒与模壁之间的摩擦,粉末混合料中都添加有一定量的润滑剂,诸如硬脂酸锌等。要除去这些润滑剂始终是粉末冶金机械零件生产中一个难题。能否将润滑剂混入粉末中改为喷涂于模壁上,是长期探索的一条途径。据文献报导(4),用铁粉(F-0000)和钢粉(FN0205,Fe-2.Ni-0.45 C-1.3Cu)进行的试验表明,在密度6.0g/em³-7.3g/cm³的范围内,模壁润滑者比将润滑剂掺加于粉末内者,生坯强度可增高128%-127%(对于F-0000)和66%-139%(对于FN0205),而两者的烧结件强度相差很小,可认为在试验的误差范围之内。现在,美国Gasbarre Products己采用模壁润滑,其系统已在市场出售。
烧结硬化是将铁基粉末冶金零件的烧结过程和借助于通过炉子冷却带时进行淬火硬化结合起来的一项新工艺。在美国MPIF1997年版“粉末冶金结构零件材料标准”中,己含有这类材料的技术标准(见“粉末冶金工业”V01.8N0.3,1998,444)。这类材料是由预合金化Ni-Mo钢粉混合以铜粉与石墨粉制成的。QMP的ATOMET4701粉就是为烧结硬化工艺而开发的。在烧结硬化过程中,可通过控制烧结炉冷却带的冷却速度来调整材料的显微组织,使之达到所要求的马氏体含量和力学性能。表3显示由低合金Ni-Mo钢粉+2%铜粉+1%石墨粉制造的,密度6.75g/cm³的烧结硬化钢的硬度和马氏体百分含量的关系(5)。很明显,这类材料的开发,对于需要进行后续热处理的高强度粉末冶金结构零件的发展具有重要实际意义。
表三 :烧结硬化钢的硬度与马氏体百分含量的关系
硬 度(HRC) | 马氏体(%) | 珠光体+孔隙(%) |
10 | 10 | 90 |
15 | 18 | 82 |
20 | 40 | 60 |
25 | 55 | 45 |
30 | 75 | 25 |
35 | 85 | 15 |
40 | 95 | 5 |
这种材料是由颗粒表面涂覆有一层树脂类材料的铁粉,用温压压制成形的。瑞典赫格纳斯公司生产的这类粉末牌号为Somaloy500、QMP的牌号为ATOMETEM-1。由这种SMC材料制造的铁粉芯,在美国通用汽车公司的整体线圈与电子线路(ICE-4)点火装置中己得到了应用。在1997年SAE国际会议与博览会上,这个产品获得了汽车革新奖。这个产品是用温压试制的*产品,1990年开始在葡萄牙试生产,1992年样品开始投放欧洲与南美市场,1998年这种产品将开始用于美国车辆中,现在这种SMC材料已发展到第三代,其性能改进的数据见表4。
表四 :美国通用汽车公司用于AC用途的SMC材料的性能改进(4)
初期材料 | 现在的材料 | 第二代材料 | 第三代材料 | |
密度(g/cm³) | 7.20 | 7.25 | 7.35 | 7.45 |
电阴率(ohm-cm) | 0.15 | 0.20 | 0.20 | 1.50 |
Bmax(KG) | 13.00 | 13.5 | 14.5 | 15.75 |
*大磁导率 (G/Oe) | 90 | 190 | 350 | 400 |
于1500e和50Hz下测量的数据 |
这种材料的开发与应用为汽车点火装置、电灯振流器、变压器铁芯、低频滤波器与扼流圈铁芯,以及电动机中的硅钢片制品,找到了一种经济的替代产品。因此,这可能是一类极有发展前景,市场广阔的新材料。
除上述外,金属注射成形(MIM)和高温烧结工艺也都是值得重视的新工艺。