粉末冶金壓制方法精選(九篇)

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第1篇：粉末冶金壓制方法范文

關鍵詞：粉末冶金 溫壓技術 流動溫壓技術 模壁技術 高速壓制技術 動磁壓制技術 放電等離子燒結技術 爆炸壓制技術

1 溫壓技術

雖然溫壓技術只是一項新技術，在近幾年才取得了一些發(fā)展，但是由于它生產(chǎn)出來的粉末冶金零件具有高密度、高強度的特點，現(xiàn)階段已經(jīng)得到了大量的應用。這項技術和傳統(tǒng)的粉末冶金工藝不同，它可以采用特制的粉末加溫、粉末輸送和模具加熱系統(tǒng)，將加有特殊劑的預合金粉末和模具等加熱至130～150℃，并將溫度波動控制在±2.5℃以內，之后的壓制和燒結工序和傳統(tǒng)工藝是一樣的。與傳統(tǒng)工藝相比，區(qū)別點就集中在溫壓粉末制備和溫壓系統(tǒng)兩個方面。采用這項技術不管是從壓坯密度方面來說，還是從密度方面來說，都比采用傳統(tǒng)工藝要好很多。在同樣的壓制壓力下，使用溫壓材料比采用傳統(tǒng)工藝不管是屈服強度、極限拉伸強度，還是沖擊韌性都要高。此外，由于溫壓零件的生坯強度比傳統(tǒng)方法下的生坯強度要高很多，可達20～30MPa，如此一來，既降低了搬運過程中生坯的破損率，也保證了生坯的表面光潔度。另外，采用該技術生產(chǎn)出來的零件不僅性能均一，精度高，而且材料的利用率很高。溫壓工藝的成本不高，而且工藝并不復雜。與傳統(tǒng)的工藝相比，溫壓工藝下的粉末冶金的利用率高，耗能低，經(jīng)濟效益高，是節(jié)能、節(jié)材的強有力手段。

2 流動溫壓技術

流動溫壓粉末冶金技術（Warm Flow Compaction，簡稱WFC）是一種新型粉末冶金零部件成形技術，目前國外還處于研究的初試階段，它的核心價值就是能夠提高混合粉末的流動性、填充能力和成形性。

WFC技術有效利用了金屬粉末注射成形工藝的優(yōu)點并在粉末壓制、溫壓成形工藝的基礎上被發(fā)現(xiàn)。這項技術可以將混合粉末的流動性提高，這樣就使混合粉末可以在80～130℃溫度下，只需要在傳統(tǒng)的壓機上經(jīng)過精密成形就可以形成各種各樣外形的零件，省掉了二次加工的步驟。WFC技術在成形復雜幾何形狀方面具有很大的優(yōu)勢，是傳統(tǒng)工藝無法比的，而且成本不高，具有非常廣闊的應用前景。

綜上所述，我們可以歸納出WFC技術具有以下四個優(yōu)勢：一是能夠制造出各種各樣外形的零件；二是有著很好的材料的適應性；三是工藝簡單，成本低；四是壓坯密度高、密度均勻。

3 模壁技術

模壁技術是在解決傳統(tǒng)工藝面臨的一系列難題的基礎上應運而生。傳統(tǒng)工藝是采用粉末來減少粉末顆粒之間和粉末顆粒與模壁之間的摩擦，然而現(xiàn)實往往是由于加進去的劑因密度低，使得粉末冶金零件的密度也得不到有效的保證。此外，劑的燒結不僅會給環(huán)境造成很大的不利影響，還可能會影響到燒結爐的壽命和產(chǎn)品的性能?，F(xiàn)階段，有兩個渠道可以進行模壁：一是由于下模沖復位時與陰模及芯桿之間的配合間隙會出現(xiàn)毛細作用，利用這個作用可以把液相劑帶到陰模及芯桿表面。二是選擇帶著靜電的固態(tài)劑粉末利用噴槍噴射到壓模的型腔表面上，就是安裝一個劑靴在裝粉靴的前部。在開始成形時，壓坯會被劑靴推開，此時帶有靜電的劑會被壓縮空氣從靴內噴射到模腔內，但是此時得到的極性和陰模的是不一致的，在電場牽引下粉末會撞擊在模壁上，同時粘連在上面，之后裝靴粉裝粉，只需進行常規(guī)壓制即可。采用該項技術可使粉末材料的生坯密度達到7.4g/cm3，大大提高了粉末材料的生坯密度，并且采用該方法比采用傳統(tǒng)的方法還能夠大大提高鐵粉的生坯強度。有研究結果結果表明，利用溫壓、模壁與高壓制壓力，使鐵基粉末壓坯全致密也是有可能的。

4 高速壓制技術

瑞典的Hoaganas公司曾經(jīng)推出過一項名叫高速壓制技術（Hjgh Velocity Compaction）的新技術，簡稱HVC。雖然這項新技術生產(chǎn)零件的過程和過去的壓制過程工序是一樣的，但是這項新技術的壓制速度比過去的壓制速度提高了500-1000倍，同時也大大增加了液壓驅動的錘頭重量，提高了壓機錘頭速度，在這種情況下，粉末利用高能量沖擊只需0.02s就可以進行壓制，在壓制的過程中會出現(xiàn)明顯的沖擊波。要想達到更高的密度，通過附加間隔0.3s的多重沖擊就能做到。HVC技術具有很多優(yōu)勢，比如高密度、低成本、可成形大零件、高性能和高生產(chǎn)率等?，F(xiàn)階段該技術已經(jīng)得到了廣泛的應用，很多產(chǎn)品都采用了該項技術，比如制備閥門、氣門導筒、輪轂、法蘭、簡單齒輪、齒輪、主軸承蓋等。有了這項技術，未來將會出現(xiàn)更多更復雜的多級部件。

5 動磁壓制技術

動力磁性壓制技術（dynamic magnetic cornpaction）是一種新型的壓制技術，簡稱DMC，它能夠使高性能粉末最終成形，這項技術固結粉末的方式主要是通過利用脈沖調制電磁場施加的壓力。雖然這項技術和傳統(tǒng)的壓制技術一樣都是兩維壓制工藝，但是不同的是傳統(tǒng)的壓制技術是軸向壓制，而這項技術是徑向壓制。利用該項技術進行壓制只需1ms，整個過程非常的迅速，只需把粉末放入一個具有磁場的導電的容器（護套）內，護套就會產(chǎn)生感應電流。利用磁場和感應電流之間的相互作用，就可以完成粉末的壓制工作。DMC具有成本低廉、不受溫度和氣氛的影響、適合所有材料、工作條件靈活、環(huán)保等優(yōu)點。DMC技術適于制造柱形對稱的零件，薄壁管，高縱橫比部件和內部形狀復雜的部件?，F(xiàn)可以生產(chǎn)直徑×長度：12.7mm×76.2mm到127.0mm×25.4mm的部件。

6 放電等離子燒結技術

早在1930年美國科學家就提出了這項放電等離子燒結技術（Spark Plasma Sintering），簡稱SPS，然而該技術直到近幾年才得到世人的關注。SPS技術獨到之處就在于無需預先成形，也不需要任何添加劑和粘結劑，是集粉末成形和燒結于一體的新技術。這項技術主要是通過先把粉末顆粒周圍的各種物質清除干凈，如此一來粉末表面的擴散能力會得到提高，然后再利用強電流短時加熱粉末就可以達到致密的目的，注意加熱時應在較低機械壓力情況下。有研究結果顯示，采用該項技術由于場活化等作用的影響，不僅有效降低了粉體的燒結溫度，也大大縮短了燒結時間，再加上粉體自身可以發(fā)熱的影響，不僅熱效率很高，加熱也很均勻，所以采用該技術只需一次成形就可以得到質量上乘的、符合要求的零件。現(xiàn)階段，該技術大范圍應用的主要是在陶瓷、金屬間化合物、納米材料、金屬陶瓷、功能材料及復合材料等。另外，該技術在金剛石、制備和成形非晶合金等領域也得到了不錯的發(fā)展。

7 爆炸壓制技術

爆炸壓制（Explosive Compaction）是一種利用化學能的高能成形方法，也被叫做沖擊波壓制。一般情況下，它都是通過在一定結構的模具內對金屬粉末材料施加爆炸壓力，在爆炸過程中產(chǎn)生的化學能可以轉化為四周介質中的高壓沖擊波，然后利用脈沖波就可以實現(xiàn)粉末致密。整個過程只需10-100us，其中粉末成形時間只有大約1ms。這種壓制方式最大的優(yōu)勢是可以解決傳統(tǒng)的壓制方式一直無法解決的難題，即可以使松散材料達到理論密度，比如金屬陶瓷材料、低延性金屬等采用傳統(tǒng)的壓制方法無法使其致密，一直是一個未解的難題，隨著爆炸壓制技術的出現(xiàn)，我們發(fā)現(xiàn)采用這項技術就可以把其壓制成復合材料，并制造成零件。

我國的粉末冶金技術帶來的前景是非常廣闊的，作為一種新工藝、新技術，與國外先進水平相比，它還有很多地方需要改進、需要提高。

參考文獻：

[1]張建國，馮湘.粉末冶金成形新技術綜述[J].濟源職業(yè)技術學院學報，2006-03-30.

[2]郭峰.火電廠等離子點火裝置中高性能陰極材料的制備與實驗研究[D].華北電力大學，2006-03-01.

[3]劉雙宇.高強度鐵基粉末冶金材料復合制備方法及組織性能研究[D].吉林大學，2007-10-25.

第2篇：粉末冶金壓制方法范文

【關鍵詞】粉末冶金 模具 仿真技術 加工方法

中圖分類號：TD353.5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2013）35-111-01

0引言

粉末冶金是通過制取金屬粉末或金屬粉末與非金屬粉末的混合物作為生產(chǎn)原材料，通過過壓制成形、燒結等工藝過程，制造出各種粉末冶金制品的工藝技術?，F(xiàn)在，這種工藝已經(jīng)成為我們在新材料研制領域內的重要工藝技術。在粉末冶金工業(yè)中，模具對于在很多工序中都有所應用，并且對于整個生產(chǎn)工藝也具有較大的影響。粉末冶金模具是粉末冶金制品生產(chǎn)的重要工藝裝備，粉末冶金模具的質量對粉末冶金制品的質量具有直接的影響。然而，粉末冶金模具的質量主要取決于它的加工過程。因此，對于粉末冶金模具加工方法及仿真技術的研究，對于粉末冶金工業(yè)具有重大的意義。

1 粉末冶金模具的加工方法

目前，對于粉末冶金模具的先進加工方法種類很多，其中各種加工方法也是各有特點?，F(xiàn)就幾種主要的粉末冶金模具加工方法進行介紹，并對各種方法的特點和對粉末冶金模具的影響進行探討。

1.1 電火花加工方法

電火花加工的方法，是通過在放電瞬間產(chǎn)生劇烈高溫。然后，利用這一高溫將工件的表面熔化（甚至汽化），從而達到機械加工的目的。這種加工方法在一些難以加工的超硬材料加工中具有明顯的優(yōu)勢。

（1）電火花加工方法的特點

電火花加工方法能夠有效的填補常規(guī)的機械加工方法對于難加工材料的不足，適用于對于強度高、熔點高、硬度高等難加工的材料的加工。另外，由于電火花加工方法直接利用電能與熱能進行加工，因此在加工過程中可以實現(xiàn)加工的自動化控制。再者，這種加工方法的精細度很高，對于粉末冶金模具這種加工質量要求較高的產(chǎn)品是一種較為合適的加工方法。不過，這種方法也存在著一定的缺點，那就是利用電火花加工方法加工的粉末冶金模具的表面粗糙度較高，會對粉末冶金工業(yè)造成一定的影響。

（2）電火花加工方法在模具加工中的應用

在粉末冶金模具電火花加工中，常是通過使用數(shù)控電火花機床來進行加工的。數(shù)控電火花機床可以實現(xiàn)粉末冶金模具的精密加工，確保滿足粉末冶金模具的質量要求。在粉末冶金模具的尺寸精度、仿形精度和表面質量等方面將發(fā)揮重要的作用。

1.2 仿形磨削加工方法

利用仿形磨削加工方法加工粉末冶金模具，即是通過利用專門的平面磨床，通過仿形尺對粉末冶金模具進行仿形磨削。這種粉末冶金模具加工方法的特點是其加工生產(chǎn)的粉末冶金模具的精密度較高，且表面較為光滑、平整，粗糙度較低。這種加工方法的缺點是加工效率較低。

1.3 數(shù)控線切割加工方法

數(shù)控線切割加工的方法，是通過將金屬絲電極安裝在一個轉動的貯絲筒上，然后分別將被切割工件與金屬絲電極接到高頻電源的正、負極上，通過計算機技術控制控制電極的移動方向，并通過電火花加工達到自動切割的目的。

數(shù)控線切割方法是計算機技術與電火花加工技術的結合，可以發(fā)揮電火花加工方法的優(yōu)點，還可以實現(xiàn)自動切割的目的。其在粉末冶金模具的加工上具有重要的作用。由于這種加工方法對于電極沒有特別的要求，并可以對各種硬度和形狀的工件進行加工。數(shù)控線切割加工的方法，還可以反復的使用電極絲，加工損耗小、精度高等特點，非常適合粉末冶金模具的加工生產(chǎn)。因此，數(shù)控線切割加工的方法也是目前在粉末冶金模具加工中最常用的方法之一。

2 粉末冶金模具的數(shù)控加工動態(tài)仿真

計算機仿真技術在各類科技領域都有廣泛的影響，隨著計算機仿真技術不斷發(fā)展成熟，已經(jīng)可以應用到產(chǎn)品從概念設計到結束使用壽命的整個周期的各個環(huán)節(jié)中，其中在產(chǎn)品的加工階段應用更為廣泛。在粉末冶金模具的加工過程中，仿真技術的應用將對粉末冶金模具的加工行業(yè)，甚至整個粉末冶金工業(yè)都具有重要的意義。

在粉末冶金模具的加工過程中，建立一個較為精確的數(shù)控加工動態(tài)仿真模型，通過模擬整個模具加工過程，從而獲得在粉末冶金模具加工過程中所需的幾何數(shù)據(jù)和力學信息，以及加工過程中可能發(fā)生的不良影響和可能出現(xiàn)的偏差值。通過數(shù)控動態(tài)仿真模型，便可以在加工前獲得準確的信息，規(guī)避可能產(chǎn)生的不良影響，有效的降低了加工失誤、偏差等現(xiàn)象發(fā)生的可能性。

在粉末冶金模具的加工過程中，利用精確的數(shù)控加工動態(tài)仿真模型，可以獲得準確的數(shù)控加工代碼，避免加工的錯誤和偏差；另外，還可以對加工誤差值、刀具磨損等進行預測，為保證粉末冶金模具的質量要求和刀具的更換提供重要的參考信息。因此，在粉末冶金模具的制造加工過程中，計算機仿真技術發(fā)揮了重要的作用，對于保證模具加工生產(chǎn)的質量和提高模具生產(chǎn)效率都有很大的幫助。

3 結語

粉末冶金模具的加工，對于粉末冶金制品的質量具有很大的影響。目前，對于粉末冶金模具的加工方法仍具有很大的發(fā)展空間，計算機仿真技術在粉末冶金模具加工中的應用，也還需要人們不斷的進行發(fā)展和研究。

參考文獻：

第3篇：粉末冶金壓制方法范文

已知粉末冶金工藝的一種特異特性，是零件中的連通孔隙可產(chǎn)生相當大的毛細力。盡管毛細作用會把熔化的釬料吸進設計的必要的連接間隙，但孔隙的毛細力一般太大，很快就會將釬料從連接界面吸走。孔隙網(wǎng)絡起著將填料金屬吸進零件容積內的管道作用，這可能導致連接處填料金屬不足。為此孔隙總是燒結釬焊中的一個難題。解決此問題的一種選擇，是釬焊前進行銅熔滲，從而可將多孔性體完全充填?？墒牵@種方法不但效率低而且可能成本過高。

另一種方法是將零件生坯壓制到密度高于7．2g／cm3，也可防上熔滲［4］?？墒?，短距離熔滲對提高結合強度可能是有利的，在較高密度下，表面孔隙的封閉可能會完全阻止這種情況發(fā)生。這樣做，結合強度可能比預期的要小。

因此，粉末冶金釬焊需要能夠部分熔滲，而大部分保持在預定的間隙中以形成牢固結合的特種填料合金。已確立的釬焊合金，Ancorbraze　72，是專門為粉末冶金產(chǎn)業(yè)此項用途而設計的，在短距離熔滲后即固化。這可防止釬料材料過分損失在零件容積內，留下足夠的填料合金以實現(xiàn)母體表面間的牢固金屬結合。這一機制出現(xiàn)在釬料材料與鐵基體溶解而產(chǎn)生熔化釬焊材料的液相線溫度升高時。隨著液相線溫度升高，表面張力增高，流動性降低，使釬料合金難以進一步滲入，最終在或接近燒結溫度處固化。從原理上講，這些就是用釬焊連接粉末冶金零件的工序，盡管如此，它并不總是一種順利、可控的工藝，因為有許多外部參數(shù)會影響其性狀。

盡管粉末冶金燒結焊接已在成功地應用，但似乎有許多隨機事件發(fā)生，當釬料材料在合金與鐵熔化時未能及時封住接近零件表面的孔隙時，則會發(fā)生過多的熔滲。從圖1（a）可看出一個合格的釬焊連接的實例，展示出的間隙中有足夠量的填料合金，母體表面有最小熔滲，這可能具有適度的連接強度。

與此相反，圖1（b）示出在連接處兩側都有過多的熔滲，較亮的相是富集的釬料合金。由于熔滲太多，剩余的填充間隙的釬料材料量不足。這種現(xiàn)象并不總是容易理解的，當制造過程中出現(xiàn)這種情況時，都要下很大力氣去解決它。大家知道，一些零件制造商用在釬料預混合粉中添加少量鐵粉以防止表面腐蝕，通常用液相處理，可能會抵消過多熔滲。以前支持這種方法的研究工作表明，在釬料預混合粉中添加鐵粉將影響固化溫度的起始，或許會影響熔滲程度［5，6］。

在進 行 釬 焊 時 已 確 立 了 許 多 要 遵 循 的的 準則［1，6，7］。一個關鍵因素是氣氛組成，并且在燒結的每一階段都須要嚴格控制。當零件在預熱帶時，最重要的是要輕微氧化以促進有效脫出劑而不會熏黑。進入高溫加熱帶的殘留在表面上的污染物，可能對有不良影響，阻礙釬料合金流過間隙。如果預熱帶的氣氛過分氧化，釬料合金組成可能被氧化。在這種場合，在高溫加熱帶可能不會充分還原釬料材料，或者釬料材料被焊劑改變使著可適當潤濕與流動。釬料表面的綠色表示是過度氧化的跡象［1］。當裝爐量改變與發(fā)送零件速度變化時，可能需要調整氣氛。燒結時的另外一個因素涉及到零件的加熱溫度分布，鑒于較高溫度可將釬料材料由較冷區(qū)吸走，故零件的溫度不均勻可能會導致釬焊合金不規(guī)則的流動。這可能會形成不均勻的釬焊連接。另外，加熱速度慢可能促使釬料合金的低熔點成分從釬料中析出，在與鐵合金化后很快再凝固，阻止剩余的釬料流入間隙［2］。

液態(tài)釬料有效地潤濕母體材料，常常是成功進行釬焊作業(yè)的關鍵。表面氧化物會阻止釬料合金在表面上的散布，在釬料通過連接處進行虹吸之前，必須將其清除［8］。因此，關鍵是要含有一種焊劑以溶解釬料與母體材料二者的表面氧化物，在表面張力減小時，促使釬料潤濕與展開。在使用焊劑時，會在放置釬焊片處留下含金屬氧化物（代表性的為Mn或Si氧化物）的玻璃質殘渣。殘渣一般是粘著的，也有實例表明，如果不除去，使用時會剝落。因而，習慣的做法是，在零件設計中包含有盲孔或封閉的空洞用來保持殘渣，防止在使用時干擾活動件。如果使用釬焊時，采用開孔設計，可推薦采用像洗滌、化學浸蝕或研磨作用使殘渣松散去除類似玻璃的焊劑殘渣的方法，盡管如此，在燒結釬焊時，在釬料中添加焊劑是必要的，除非生產(chǎn)是在真空室中進行。

在歷史上，燒結釬焊大多在爐中用吸熱氣氛與Ancorbraze　72進行的，因為這種主要釬焊合金是為在這種氣氛中使用而設計的。吸熱煤氣的典型組成為20％～30％CO，30％～40％H2，40％～47％N2，1％水蒸氣及0．5％CO2和能夠根據(jù)要求的效應調節(jié)露點與碳勢。這些年來，許多燒結爐為了經(jīng)濟效益而轉向采用干燥、貧弱氣氛（體積分數(shù)）90％N2－10％H2。面臨的難題是，氣氛組成已改變，這導致釬焊性能不可預知，卻必須提供始終如一的釬焊結果。為了更好地了解釬焊合金與影響釬焊性狀的工藝參數(shù)，進行了以下研究以定性地評估釬焊合金的熔化與凝固的性狀，和在預混合粉中如何添加鐵來改變其在貧弱燒結氣氛中的相互作用。

1　方　法

這項研究使用的釬料合金，是水霧化法生產(chǎn)的Ancorbraze　72，其標稱組成（質量分數(shù)）為：

41％Ni，40％Cu，15％ Mn，1．8％Si，1．5％B。用于壓制圓片的是市場上可買到的粒度分布為425μm／＋75μm的。添加0．75％Acrawax劑制成預混合粉，在20 MPa下壓制成圓片，每個圓片重0．85g。將釬料圓片置于直徑1英寸基體壓坯之上，在Abbatt高溫連續(xù)帶式燒結爐中于1　120℃下燒結，測定了釬料的潤濕性狀。將基體壓坯壓制到密度7．0g／cm，其組成是由市場可實到的Ancor－steel　1000B鐵粉，Acu　Powder　8081銅粉及Asbury3203H型石墨。表1列出了所有可能組合的評價參數(shù)。另外，在第二次發(fā)送的釬焊小片測定生坯表面或燒結表面的影響前，一組基體壓坯在90％N2－10％H2中進行過預燒結。燒結后用目視檢查釬焊小片的殘留物，觀察所列不同參數(shù)的影響

作為對潤濕性狀研究的觀察結果，進一步研究了基體壓坯中石墨含量的影響。鐵基混合粉（質量分數(shù)）是由2％Cu粉與三種石墨含量0．3％，0．6％，0．8％制成的。釬焊連接是由這些混合粉壓制到密度7．0g／cm3的，尺寸為1．25in×0．25in×0．5in的矩形生坯試條疊加構成的。頂端的試條中央鉆有孔，以便放置一小片釬料。將試樣在1　120℃，于90％N2－10％H2氣氛（體積分數(shù)）中進行了燒結釬焊。為了在零件間形成間距，將頂端試條的一面壓制成為倒斜邊的，以在上、下試條間形成0．076～0．127mm的間隙。將試樣在垂直于連接面的方向切開，隨后依照標準金相法進行鑲樣與拋光以便獲得光學圖像。另外，用自動圖像分析儀測定了橫穿燒結釬焊連接區(qū)的孔隙分布和自釬焊連接處中心線距離的關系。

此外，用差熱分析（DTA）對釬料的熔化與凝固性狀及其與鐵 的相互作 用進行了評估。用STA449Jupite在40ml／min的流動的氮氣氛中在氧化鋁坩堝中對代表性試樣同時進行了熱重－差熱分析。溫度曲線包括以20℃／min冷卻到600℃之前，以20℃／min由25℃升溫到1130℃，保溫5min。以將細鐵粉混進釬料預混粉的方式研究了鐵進入釬料合金溶液中的影響。另外，用模擬典型零件組成進行的燒結釬焊的DTA，檢驗了FC－0208預混合粉層間的釬料。

2　結果與討論

2．1　潤濕研究的觀察

圖2示潤濕研究的燒結試樣。這里并未展示所有的觀察，除非另有說明，只是用在90％N2－10％H2氣氛中的FC－0208基體壓坯組成說明一般趨勢。在第一排，增大焊劑的量對表面展開或熔滲的影響好像微不足道，在每種情形下熔滲都是過多了。對釬料添加質量分數(shù)為10％細鐵粉，頂部的殘留釬料量增多，可是，對展開似乎無影響。在第二排為添加質量分數(shù)為3％焊劑與使用不同的氣氛。在每種情況下，都是熔滲顯著。與100％H2的結果相比，添加CH4與CO的似乎殘留在表面上的殘渣較多。底下一排改變了基體壓坯的組成。基體壓坯中不添加石墨，釬料合金的表面展開顯著，而很小熔滲。不添加銅，加大石墨量，提高了對基體壓坯的熔滲。另一種方法，當基體壓坯進行預燒結時，在所有的試驗條件下，大多數(shù)釬料材料都殘留在表面上。由這項研究可得出的幾個關鍵結論：

（1）基體材料中的石墨對釬料潤濕的性狀有強烈影響。在壓坯中添加石墨會導致熔滲增強，從而減少了用于在表面上展開的材料。不添加石墨的壓坯，在表面上展開的量最大。盡管減少石墨可減小熔滲，但在制造粉末冶金零件中這并不是可行的選擇，因為需要用石墨來提高強度和達到所需要的性能。

（2）對壓坯進行預燒結對防止熔滲雖有顯著影響，可是，這種方法在制造調整中在經(jīng)濟上可能是行不通的。

（3）在釬料預混合粉中添加細鐵粉，好像會導致熔滲到壓坯中的量減小，正進一步研究這種相互作用。

（4）在所有試驗條件下，添加焊劑都是需要的，可溶解表面的氧化物和促進表面潤濕；關于釬料在表面上如何流動，與3％（質量分數(shù)）焊劑相比，將焊劑增大到5％（質量分數(shù)）似乎并未看出改善。在實驗室的條件下，增加焊劑含量沒有看出有任何好處，而可能進一步受到滿載生產(chǎn)爐的影響。

（5）基體材料中的銅粉，對燒結前試樣生坯的表面潤濕沒有影響。壓坯的預燒結會導致對含0～2％（質量分數(shù)）銅的釬料表面展開略有改進。這種性狀暗示，在鐵表面溶解的銅會減小與鐵接觸的釬料的潤濕角，使其更成功地合金化，從而阻止熔滲，而促使代之以展開。

（6）在釬料預混合粉中添加石墨有不良影響，完全阻止釬料顆粒聚集與潤濕壓坯表面。這暗示，在爐子預熱帶產(chǎn)生的任何殘渣與煙黑，都會大大阻止釬料潤濕表面與流動，而這與焊劑含量無關。

（7）在這項研究中，在氣氛中注入少量（0．5％（體積分數(shù)））CO或CH4好像并沒有改善潤濕性狀或防止熔滲。但是，在滿載的生產(chǎn)爐中，結果可能不同。

2．2　支持的證據(jù)

在大多數(shù)情況下，不論參數(shù)如何，變化通常結果是釬料會熔滲進基體壓坯。一個有趣的觀察（本實驗的整個的持續(xù)趨勢）是，由于減少石墨含量，釬料材料在表面上的展開會增大，這與熔滲正相反。為進一步研究基體材料中石墨含量的影響，利用混合有不同石墨含量的基體試條，進行了釬焊連接。

2．2．1　石墨的影響

如圖3所示，對利用壓制到7．0g／cm3的基體材料FC－020X（X＝碳含量）制取的燒結釬焊試條進行了對比。（a）是燒結體碳含量w（C）為0．28％的，釬焊連接處很清晰。請注意，零件中的熔滲是最小的，因為早在熔滲之前就將孔隙網(wǎng)絡封堵了。（b）的基體材料燒結體碳含量w（C）為0．55％，在將孔隙封堵之前，釬料合金就已更深地流入零件中。（c）的燒結體碳含量w（C）為0．72％，零件表面與釬焊連接處間的界面更模糊，這是因為由原始表面溶解的鐵量增多，釬料材料更進一步熔滲進毗連的零件中。在w（C）＝0．72％燒結體碳水平下釬料似乎進一步熔滲進了開孔網(wǎng)絡，但這并不意味著發(fā)生了過多熔滲，因為連接處依然完全充滿釬料材料。值得注意的是，連接處的顯微結構形態(tài)由于使較多釬料合金熔滲進零件而發(fā)生了變化。迄今，尚未試驗測定過這種顯微結構變化對連接處強度的影響。但是認為，需要釬料合金對基體材料進行一些熔滲，以促進較均勻的金屬結合，見圖3（c）。為支持增大熔滲的目視觀測，對圖3示的試樣用圖像分析測定了百分率孔隙度和自估計的釬焊連接處中心線的距離的關系。這些測量結果示于圖4。已知基體零件的平均起始孔隙度約為11％，孔隙度水平應增加到距離釬焊作用遠處的值。對于w（C）＝0．28％燒結體碳的合金化零件，在距中心線300μm以內，孔隙度水平就很快升高到了基體零件的孔隙度水平，這說明很少發(fā)生熔滲。這種測量與上面的目測結果很一致。在達到基體試條的標稱孔隙度水平之前，基體零件的較高的碳含量，會導致熔滲深度稍有增加，如測得的自中心線的較大距離為440～500μm所表明的。這些結果表明，碳含量影響釬焊連接處的形成，并且可能影響熔滲程度。但是，還不十分明了碳含量是如何具體地改變潤濕性狀的，是通過幫助減少表面的氧化物還是控制了熔化釬料的表面張力，阻止它與鐵表面的密切接觸。熔滲隨著碳含量增加而增強，這種跡象表明，釬料一開始是不能與鐵合金化的，因此才能不斷地被吸進多孔性體中。

2．2．2　鐵的影響

另外一個值得注意的觀察是，潤濕研究的結果是添加少量細鐵粉對殘留在壓坯表面上的釬料數(shù)量的影響。為了進一步研究釬料與鐵的相互作用，用DTA研究了熔化與凝固的性狀。如圖5（a）所示，釬料粉末＋3％焊劑（質量分數(shù)）加熱時的典型DTA曲線表明，約在935℃開始熔化，在約1　060℃完全熔化。但是，這一結果并沒有考慮到像粉末冶金零件燒結－釬焊時所經(jīng)受的與鐵或與其他成分的相互作用。為了研究釬料合金與粉末冶金鋼表面的相互作用，在釬料預混合粉中添加了少量鐵粉，然后予以混合。如圖5（b）所示，不管預混合的鐵含量如何，開始的熔化溫度依然未變，這是因為在較低溫度下初始釬料組成未發(fā)生變化?？墒钱斉cFe極接近很明顯的合金開始熔化時，液相就會局部地將鐵溶進與釬料的溶液中。這種現(xiàn)象將熔化范圍擴展到較高溫度，對添加質量分數(shù)2％與5％（質量分數(shù)）鐵粉者，這是明顯的。添加20％鐵粉時，熔化性狀發(fā)生明顯變化，加熱到1　130℃時擴展的范圍好像超出了測量的范圍。當接近1　130℃時，曲線的下降斜率表明，并沒有完全熔化，因為其已達到了典型燒結溫度。盡管沒有示出，但以后的試驗證明，添加20％鐵粉時，在約1160℃才能接近完全熔化?？疾靾D5（c），在由1　130℃冷卻時，僅只釬料的凝固開始 （冷卻時的初始放熱峰）約在955℃，于830℃完成。這表明，如果釬料不與鐵合金化，則在燒結時釬料合金可在一段時間內呈液體狀態(tài)，這可能導致熔滲。在這些條件下，凝固時有兩個獨立的峰存在，這表明有兩相存在。在預混合粉中添加鐵粉，在燒結釬焊的過程的冷卻階段的作用是相當明顯的，突顯出在釬料熔化與溶解鐵時產(chǎn)生的合金化機制的重要性。釬料的開始凝固溫度隨著溶液中鐵的添加而顯著升高。預混合的鐵粉為2％時，凝固開始的溫度升高到1　010℃，添加5％（質量分數(shù)）鐵粉時，溫度升到1　045℃。凝固相的數(shù)目是由于溶于溶液中的鐵，隨著Fe外加的盡管有小的峰值曲線變化。有趣的是，在固溶體中的Fe含量w（Fe）為20％時，合金的主要組分的初始凝固溫度就接近于典型的燒結溫度。這表明，當含有釬料的溶液的鐵含量一旦接近或大于20％時，釬焊合金液體的主要組分就將在燒結溫度下凝固。如在圖3（a）所看到的，釬焊連接處的顯微結構的EDS分析表明，在整個連接區(qū)固溶體鐵的含量相似。這些DTA結果與先前的關于用添加鐵對改變釬焊合金的熔化與凝固性狀的影響的研究［5，6］很一致。這也暗示，對釬料預混合粉添加少量鐵粉也可能是避免熔滲的一個機會。通過使鐵與熔化的釬料鄰接，為封閉孔隙從母材溶解的Fe就會減少。這有雙重作用，由于因鐵溶解，可防止浸蝕零件表面，并在釬焊過程中很快地提前進行封孔，可防止顯著熔滲。實際上在燒結溫度下，釬料是連續(xù)熔化的，在20％溶解鐵的情形下，這表明，它可能對流動性有相當大的影響。釬料的流動性相當大地影響其被吸進連通孔隙或易于虹吸到整個間隙中的能力。自然設計的原理如下：由于溶解鐵的含量增高，釬焊合金在熔滲進零件短距離后凝固，這可防止連接區(qū)材料的進一步損失。相反地，如果釬料不能與鐵合金化，在升高的溫度下液體越來越多，較大的可能熔滲到多孔性體中更大的距離，遺留下的材料不足以形成強固的連接。為進一步研究涉及典型材料燒結釬焊的機制，用DTA與釬料相結合研究了FC－0208及FC－0208＋釬焊合金的組成。圖6（a）示FC－0208粉末的基本曲線，在850～860℃左右開始α－γ產(chǎn)生相變，和在930℃左右碳完全溶解?；烊氲你~在約1　083℃熔化，達到燒結溫度時完全變?yōu)橐后w。將釬料加在兩層FC－0208混合粉之間（在氧化鋁坩堝中），可說明各種成分間的相互作用，當有釬料存在時，雖然α－γ相變好像移向較高溫度，但還不清楚這是否只是加熱速度的影響，或者是否釬料對變動有什么影響。另外，釬料的熔化趨勢的性狀與添加20％鐵粉（質量分數(shù)）的釬料預混合粉（見圖5（b））相同。釬料達到銅熔點時可能還在連續(xù)熔化，因為銅的拐點被遮掩了。由圖6（b）可見，F(xiàn)C－0208的冷卻曲線表明發(fā)生反應都是在變化的，這表明，在冷卻階段開始前液體銅已溶解到鐵中?？墒菍⑩F料材料添加于混合粉中后，一個相開始于約1　060℃在1　000℃結束。與圖5（d）示的結果相對比，這表明凝固起始的鐵含量w（Fe）在5％～20％之間。進一步用添加10％鐵粉（未示出）進行的檢驗表明，鐵含量w（Fe）接近10％時，如同凝固起始溫度約為1055℃的結果所表明。

第4篇：粉末冶金壓制方法范文

關鍵詞：粉末制品雙向壓制油壓機；齒輪同步分流馬達；工作效率；產(chǎn)品質量

引言

粉末冶金通常采用四柱液壓機單向壓制成型，但是由于受到壓裝厚度的限制，成品一般密度不均勻而造成成品報廢率高，為了保證產(chǎn)品的密度，有些廠家在將一面壓制好后，再把產(chǎn)品翻轉過來，對另一面進行壓裝，這種方法無疑生產(chǎn)效率很低，而且有的粉末冶金產(chǎn)品中間有芯片，這樣，即使是翻轉過來再壓制，芯片的位置難以保證，從而難以保證產(chǎn)品的質量。

最近我公司在引進德國RONZIO技術的基礎上研制開發(fā)的粉末制品雙向液壓機，可以有效解決傳統(tǒng)單向壓制造成的產(chǎn)品密度不均，次品率高的問題。

1雙向壓制液壓機主要液壓控制部分

此液壓系統(tǒng)控制2個基本回路的動作。一是上缸的動作，二是下頂缸的動作。上、下兩只同等噸位的液壓缸，內置的上、下位移傳感器，以及與上、下油缸和控制系統(tǒng)相連的上、下壓力傳感器，所述上、下液壓缸都與齒輪同步分流馬達相連并受其控制。

新研制開發(fā)的系統(tǒng)，將換向閥與齒輪同步分流馬達并聯(lián)，并與上、下液壓缸連接。在液壓滑塊接觸到粉末材料之前，用普通換向閥控制其快速運行，在接觸到粉末材料后換為由齒輪式同步分流馬達控制，提高了工作效率和產(chǎn)品質量。

采用齒輪式同步分流馬達的兩輸出分別控制上、下油缸，實現(xiàn)了壓力和速度的同步，在液壓滑塊接觸到粉末材料之前，用普通換向閥控制其快速運行，在接觸到粉末材料后換為由齒輪式同步分流馬達控制，提高了工作效率和產(chǎn)品質量。上、下液壓缸放內置位移傳感器，時時檢測兩缸的時時位移和壓力，兩缸時時位移和壓力的同步靠同步分流馬達實現(xiàn)。本實用新型實現(xiàn)了雙向同步壓制的作用，產(chǎn)品質量完好，且不會對整個系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率。

2 液壓原理圖的確定

由上述所需控制部分確定原理圖如1所示。圖中，上液壓缸2和下液壓缸3上分別裝有上位移傳感器1和下位移傳感器4，并安裝有上壓力傳感器8和下壓力傳感器7，上、下液壓缸都與齒輪同步分流馬達7相連，馬達輸出油路上都安裝有換向閥6，所述的位移傳感器1、4，下、上壓力傳感器5、8和齒輪式同步分流馬達7,都與控制系統(tǒng)相連。三個換向閥6與齒輪式同步分流馬達7并聯(lián)，并與上、下液壓缸2、3連接。

系統(tǒng)的原理圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)的原理圖

圖中：1、上位移傳感器；2、上液壓缸；3、下液壓缸；4、下位移傳感器；5、下壓力傳感器；6、換向閥；7、齒輪式同步分流馬達；8、上壓力傳感器；9、控制系統(tǒng)。

在液壓缸滑塊接觸到粉末材料之前，用普通換向閥6控制其液壓缸快速運行，在接觸到粉末材料后換為由齒輪式同步分流馬7達控制，在提高工作效率的同時，保證了產(chǎn)品的合格率。

3 結論

本文主要論述了粉末制品雙向壓制液壓系統(tǒng)原理方案的確定。最近我公司已生產(chǎn)一臺實驗機，在公司內進行了空載及負載實驗，所有的液壓控制都達到了預期的效果。

參考文獻

[1]海錦濤.鍛壓手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1996.

[2]帥長紅.液壓機設計、制造新工藝新技術及質量檢驗標準規(guī)范.北京:北方工業(yè)出版社,2006.

第5篇：粉末冶金壓制方法范文

關鍵詞 壓制成形，流變學，CAE優(yōu)化分析

1前 言

計算機輔助工程（CAE）是利用計算機輔助求解復雜工程、產(chǎn)品結構的力學性能分析計算以及結構性能優(yōu)化設計的重要工具。對于陶瓷墻地磚模具領域，CAE技術的應用尚未見相關報導。結合目前陶瓷墻地磚模具技術比較落后的現(xiàn)狀，利用CAE技術對陶瓷墻地磚模具設計及其粉料壓制成形機理，以及墻地磚產(chǎn)品綜合力學性能等方面展開研究，可揭示模具設計過程中模具的受載特性、運動特性及其與粉料壓制成形的相互影響，從而獲得陶瓷墻地磚模具的優(yōu)化設計方案。CAE技術為陶瓷墻地磚模具的設計提供了虛擬的設計平臺，設計人員可以提前對設計過程中模具存在的缺陷進行修改并提出優(yōu)化方案，縮短了設計周期，減少了模具生產(chǎn)成本，并提高了陶瓷墻地磚模具及磚坯的質量。

2陶瓷墻地磚粉料壓制的成形機理

2.1 陶瓷墻地磚壓制成形的過程

墻地磚坯體致密度和強度的提高是由于陶瓷粉料在適宜的成形壓力作用下發(fā)生了以下變化：（1）固體顆粒的塑性變形和彈性變形；（2）固體顆?；ハ嘁平涂繑n；（3）氣體和水份在顆粒間隙中的移動；（4）氣體受壓后，有一部分溶解在水份中，其余部分經(jīng)壓模、底模與?？虻目p隙逸出。由此可見，墻地磚坯體的壓制成形過程實質上是陶瓷粉料各組分互相移動、變形，迫使孔隙率減少和坯體結構致密化的過程。

2.2 陶瓷墻地磚粉料壓制成形機理的基本假設

墻地磚因形狀簡單，通常采用單向壓制成形的工藝，如圖1所示。坯體的受力分析如圖2a所示，坯體在成形壓力Py，側壓力Pc，底模反力Pm及摩擦力Pf的作用下保持平衡。由于在墻地磚坯體的壓制過程中，陶瓷粉料中的顆粒在互相移動、靠攏以致壓實成形的過程中需要克服摩擦阻力等，由此可見側壓力Pc沿壓坯高度方向逐漸減弱至最底層；同時因坯體與模壁之間存在摩擦力的作用，致使底模反力Pm小于成形壓力Py。但因墻地磚的厚度尺寸通常較小，并忽略摩擦力Pf的作用，致使底模反力Pm小于成形壓力Py。

我們可近似地認為側壓力Pc沿壓坯高度方向均勻分布，且底模反力Pm與成形壓力Py近似相等，那么可得理想狀態(tài)下坯體的受力分析示意（如圖2b所示）。如果再進一步將分布力簡化為集中力，可得坯體的受力分析示意圖（如圖2c所示）。顯然它是建立在基本假設基礎上的：（1）假設坯體為一剛性整體；（2）假設坯體在壓制成形時，坯體與模腔內壁等產(chǎn)生的摩擦力忽略不計；（3）假設側壓力Pc沿壓坯高度方向均勻分布。

2.3 成形壓力對坯體壓制成形過程的影響

當作用于陶瓷粉料上的成形壓力大于固體顆粒的變形阻力、受壓氣體的變形阻力、固體顆粒之間的摩擦力及陶瓷粉料與模腔內表面的摩擦阻力時，固體顆粒就開始移動、變形，并互相靠近，結果迫使陶瓷粉料壓實成形。其具體過程就是靠近壓模上表面的陶瓷粉料層最先被壓實，當這個陶瓷粉料層的顆?；ハ嗫拷鼤r，顆粒間的摩擦阻力就急劇地增大。此時，要使坯體壓得更實就必須施加更大的成形壓力，此成形壓力同時還通過壓模上表面的粉料層依次傳遞到鄰近的粉料層上，直至最低層，由于成形壓力在粉料層之間不斷傳遞的過程中，有一部分消耗于克服顆粒變形、顆粒之間及顆粒與模腔內表面的摩擦損失上，所以離壓模上表面越遠，粉料層受到的成形壓力越小，結構越疏松、致密度越低。

當成形壓力與上述各種變形阻力及摩擦力相等時，陶瓷粉料的壓制成形過程就處于相對平衡狀態(tài)，坯體結構不再致密化，因此過大地增大成形壓力，并不能使坯體變得更緊密或使坯體的強度更高。各種陶瓷粉料依其物理化學性質的差異，各有其最適宜的成形壓力。這個成形壓力既能保證坯體所要求的致密度和強度，又不會使坯體產(chǎn)生壓制裂紋等缺陷。

3陶瓷墻地磚粉料壓制成形過程的CAE優(yōu)化分析研究

3.1 陶瓷墻地磚粉料壓制成形過程數(shù)學模型的建立

陶瓷粉料壓制成形是靠強大的壓力使含有一定粘性顆粒的粉料在模具內產(chǎn)生流動、變形，最終壓成致密的坯體。所以，陶瓷粉料的性能與其壓制行為的關系（如粉料流動的快慢、變形的難易、作用力和變形力之間的關系等）成為壓制成形過程中的關鍵因素。因此，用流變學的理論來建立粉料的流變模型和壓制方程對于研究陶瓷粉料壓制行為規(guī)律有重要的指導意義。

如圖3所示，在剛模中粉料的表面施加壓力σΔ(t)，Δ(t)是單位階躍函數(shù)。

假設剛模壁與粉料間不發(fā)生剪切應力，則在忽略重力時粉料間不發(fā)生剪切應力，此時粉料中各點x方向的正應力σx均為σΔ(t)，為方便起見，以壓應力為正，且σy＝σx，由于剛模的限制，y和z方向應變εy=εx=0，只有x方向的應變εx，那要求解的未知數(shù)就是橫向力σy 和豎向應變εx 。

以Tσ、Tε分別代表應力、應變張量，用上標O，d分別代表球張量和偏張量，

應力張量為：Tσ=TσO+Tσd(1)

應變張量：Tε=Tε0+ Tεd(2)

對于滿足流變模型的各種粉料，應力球張量和應變球張量之間的關系可以認為是線彈性的，則有：

TσO=3EvTε0(3)

式中：

Ev――積彈性模量

應力偏張量與應變偏張量之間的關系，隨著粉料的性質以及模型而異。借助粉末冶金技術，非線性K體比較接近粉體變形的實際情況，并且容易進行數(shù)學處理。非線性K體是由Hooke體（簡稱H體）與Newton體（簡稱N體）并聯(lián)組成的。經(jīng)過對H體與N體不同組合的數(shù)學模型的研究與對比，發(fā)現(xiàn)當非線性K體與非線性H體并聯(lián)，所建立的數(shù)學模型就比較符合粉料壓制機理。 依圖4所示模型，其數(shù)學模型為：

式中：

σ＝σ1+σy

σ1＝σ2＝σ3(4)

ε＝ε1＝εx

εx=ε2+ε3

又

式中：

――應力對時間t的導數(shù)

變換整理得：

式中：

M1，M2，M3，τ――與彈性有關的常數(shù)

m1 ，m3，K――指數(shù)常數(shù)

――應變對時間t的導數(shù)

圖4所示的模型具有普遍性，可以較全面研究非線性粉料在壓制成形過程中的流變行為，從而為陶瓷墻地磚模具設計及加工過程中工藝參數(shù)的選定提供了依據(jù)。

3.2 陶瓷墻地磚粉料壓制成形過程CAE優(yōu)化分析的探索研究

在對陶瓷墻地磚粉料壓制成形機理全面分析的基礎上，綜合考慮墻地磚模具結構的具體設計要求以及原材料的性質、配方等因素，借助冶金技術中粉料在壓制成形中的流變模型建立起相應的數(shù)學模型，繼而采用華中科技大學國家模具重點實驗室開發(fā)的HSCAE（華塑CAE）軟件進行優(yōu)化及動態(tài)模擬分析，從而改變了過去那種單靠人為經(jīng)驗來制定粉料壓制成形的加工工藝，以及設計相應模具尺寸需要多次試模、反復修改，才能最后設計定型和制造模具的方法。

利用CAE技術對陶瓷墻地磚粉料壓制成形過程進行仿真模擬，并在此基礎上，提高模具的設計的效率，優(yōu)化模具設計以及制造工藝。在后期的研究工作中，其工作重點將放在對粉料壓制成形過程的仿真模擬，并結合陶瓷墻地磚實際生產(chǎn)情況及存在的問題，對現(xiàn)有的墻地磚模具進行CAE優(yōu)化分析，并提出模具的優(yōu)化設計方案，從而有效地提高墻地磚在壓制成形過程中的綜合性能。

4總結

陶瓷墻地磚粉料壓制成形過程中的應力與應變是一個相當復雜的過程，由于在這個過程中，陶瓷墻地磚粉料的變形及運動狀態(tài)滿足粉末冶金技術中流變模型的條件，因此，在此課題中，筆者大膽借助粉料運動的流變模型建立相應的數(shù)學模型，為后面的CAE優(yōu)化分析提供了有利的分析依據(jù)。CAE技術充分結合了陶瓷墻地磚的生產(chǎn)現(xiàn)狀及工藝要求，在后期的研究工作中將逐步展開粉料壓制成形過程的模擬仿真，并對墻地磚模具進行優(yōu)化設計，從而提高墻地磚的綜合性能。

參考文獻

1 向衛(wèi)兵．陶瓷墻地磚模具類型與分析[J]．佛山陶瓷，2008，3

2 孫德亮．墻地磚常見缺陷分析[J]．現(xiàn)代技術陶瓷，1998，3

3 王艷春．陶瓷墻地磚模具的設計［J］．佛山陶瓷，2006，7

4 黃培云．粉末冶金基礎理論與新技術［M］．中南工業(yè)大學出版社，1987

5 王忠輝．陶瓷墻地磚在壓制過程中缺陷的成因分析及預防措施[J]．中國建材裝備，1998，4

第6篇：粉末冶金壓制方法范文

【關鍵詞】藥型罩；粉末；聚能破甲

0.引言

藥型罩材料是聚能效應能量的載體，其性能直接影響著射流質量的優(yōu)劣。在現(xiàn)代反裝甲戰(zhàn)爭中，如何提高聚能射流的侵徹性能是世界各國競相研究的課題。解決這一問題的關鍵在于控制射流或彈丸的長度、形狀、質量等，而其中藥型罩材料的選擇是關鍵因素之一，合適的藥型罩材料可不同程度地改善戰(zhàn)斗部的侵徹性能[1]。本文介了近幾年國內外藥型罩材料的發(fā)展與現(xiàn)狀，詳細介紹了幾種金屬粉末在藥型罩中的應用。

1.單金屬粉末藥型罩材料

根據(jù)侵徹流體動力學理論[2]，金屬射流的侵徹深度H可用下式表示：

H=（v■-v■)t■(?籽■/?籽■)■ （1）

式中，v■為射流頭部速度；v■為射流尾部速度；t■為射流斷裂前持續(xù)時間；?籽■為藥型罩材料密度；?籽■為目標靶材料密度。

由式（1）可知當藥型罩材料的?籽■高、v■大、延展性好時，射流在侵徹之前就能充分拉長而不斷裂，此時t■的時間就相對長，最終金屬射流的侵徹深度H就隨著增大。因此若想藥型罩破碎性好，侵徹能力強，我們在選擇材料時就要求材料的密度高，聲速大，延展性好。常用的粉末藥型罩材料有銅粉、鎢粉等。

銅粉（Cu)具有密度較大(8.9g/cm3)、熔點適中(1083℃)、聲速較高(4.7km/s)、塑性好、有一定的強度等特點，易于形成延展性好、不易斷裂、不氣化的金屬射流，而且價格便宜，所以是制造藥型罩的首選材料[5]。國內的銅粉主要有兩種形貌的銅粉：枝形粉和球形粉。枝形粉的成形性好，粉末罩結合強度高，但是流動性差，易氧化，并且容易形成杵堵。而球形銅粉價格低，流動性好，保質期長，不易于形成杵堵;但成形性差，壓制的粉末罩結合強度低，易破碎。因此在實際生產(chǎn)中可以合理的搭配使用，充分發(fā)揮兩種粉末各自的優(yōu)點。李如江[6]等對銅粉末藥型罩進行了實驗研究。得出孔隙度為11.4%和9.3%的銅粉末藥型罩，聚能射流分別在1.1～3.0倍和1.1～2.2倍裝藥口徑的炸高范圍內，穿深要比密實的藥型罩具有明顯的優(yōu)勢。

鎢（W）因具有高聲速(常溫下聲速為4.03km/s)、高密度(19.3g/cm3)、高熔點（3400℃）、良好的延展性等優(yōu)異性能，成為有前景的新型藥型罩材料。高聲速是獲得高連續(xù)射流頭部速度所必需的，而高的材料密度是提高侵徹威力所必需的。鎢是體心立方金屬，具有較高的動態(tài)性能。根據(jù)侵徹流體動力學理論，侵徹能力與材料密度的關系可用平方根定律描述。如果鎢射流具有較高的頭部速度，就能更有效地對抗反應裝甲，縮短貫穿時間。在掠飛攻頂侵徹情況下更希望有盡可能快的射流速度。1996年英國國防研究局研究對比了重金屬藥型罩的射流性能，發(fā)現(xiàn)熱壓燒結鍛造切削成形工藝制造的純鎢藥型罩(晶粒直徑約15μm)的射流斷裂時間為221.5μs，射流長度為881.0mm，性能優(yōu)于純銅藥型罩(晶粒直徑約10μm，射流斷裂時間142.0μs，射流長度671.0mm)。

2.多種金屬復合粉末藥型罩材料

從文獻[5]可以看出單金屬粉末藥型罩的力學性能明顯低于多種金屬復合粉末罩的力學性能，說明了多種金屬復合粉末罩的優(yōu)越性。常用的復合粉末罩有：鎢銅粉末藥型罩、鎢銅鎳復合粉末型罩、鎢銅鉍復合粉末藥型罩等。

鎢銅復合材料（W-Cu）是由高熔點、高密度、高硬度、低膨脹系數(shù)的鎢和高導電、導熱率的銅所構成的假合金。由于鎢銅不互溶，鎢銅復合材料目前多采用粉末冶金方法制備。常規(guī)工藝的產(chǎn)品密度低，成分均勻性差，性能很難滿足高要求。為改善該材料使用性能，國內外學者多年來對其制備工藝進行了大量研究[6~7]。Janet研究了鎢銅藥型罩燒結工藝對射流性能的影響，Jackowski研究了銅粉末藥型罩再壓對射流斷裂時間的影響，Seong研究了鍛壓鎢銅藥型罩聚能射流的侵徹性能，王鳳英[8]、王鐵福等通過試驗，研究了鎢銅射流的侵徹性能。

鎢-銅-鎳合金粉（W-Cu-Ni）是廣泛應用的一種用于制造粉末藥型罩材料。該合金藥型罩所形成的射流，具有高性能聚能裝藥射流的兩種特性，即高密度和在射流斷裂前的高延伸性。王鳳英等人對鎢-銅-鎳合金粉末罩進行了詳細的研究，對比研究了鎢銅鎳罩和紫銅罩的射流變化及破甲深度。從射流形態(tài)上看，鎢銅鎳罩射流粗，邊緣不光滑，呈現(xiàn)各種形狀的顆粒，但均未斷開，而紫銅罩射流斷裂顆粒呈蛋形。從破甲穿深看，鎢-銅-鎳合金粉末的侵徹性能比紫銅罩提高約38%，而且光滑無杵。

鎢銅鉍復合粉(W-Cu-Bi)是現(xiàn)用石油射孔彈藥型罩的主要成分。通常，銅鎢射流在形成后，會迅速彌散，形成較差的疏散性射流，這是不利于破甲的。鉍粉的熔點較低，不能單獨制備藥型罩，但是添加鉍可使金屬射流保持連續(xù)性，從而減少杵堵的發(fā)生。鉍起到射流改善劑的作用。在射流的形成和拉伸階段，在沖擊波作用下，藥型罩內的空穴進行絕熱壓縮，理論估算其瞬時溫度遠高于鉍的熔點（熔點為271.4℃），但這一時間極短，雖然不足以使鉍大量氣化，但可以使其全部或大部分處于熔融狀態(tài)，當在粉末藥型罩材料中添加適量的鉍后，因為射流是處于固液混合態(tài)的，其中的液體部分可以利用表面張力約束射流，保持射流的表面光滑和軸對稱性，推遲射流斷裂的時間。根據(jù)侵徹流體動力學理論，加入鉍后復合粉末罩的侵徹能力有很大提高。

3.存在的問題及發(fā)展前景

粉末藥型罩雖然具有傳統(tǒng)密實材料所不具有的力學性能，但是也存在一些問題。例如：

（1）如何合理的選擇和搭配粉末材料。根據(jù)材料的不同性質，若選取搭配的好，可以增加粉末藥型罩延展性，提高射流的速度和侵徹能力。在改善藥型罩材料性能的同時降低材料的成本。

（2）如何利用先進的制造技術。復合粉中由于各成分的密度、粒度差別較大，在混粉和壓制時極易形成成份偏聚，所壓制的粉末罩質量分布不均勻而影響使用性能。

（3）粉末藥型罩從本質上來說屬于多孔材料，孔隙度是影響多孔射流穩(wěn)定性的一個重要因素。合適的孔隙度可以延長聚能射流的斷裂時間，提高射流的穩(wěn)定性和侵徹能力。

（4）如何提高聚能射流的后效性能。由一些含能物質構成的藥型罩所形成的射流在侵徹目標的過程中會發(fā)生劇烈的化學反應，發(fā)生爆炸，產(chǎn)生二次爆炸效應。

以上存在的問題是粉末藥型罩要改進的地方，也是粉末藥型罩發(fā)展的趨勢。

【參考文獻】

［1］Alistar Doig.Some Metallurgical Aspects of Shaped Charge Liners[J].Journal of Battlefield Technology,1998,1(1).

［2］Cowan K G,Bourne B,Dobison G.Characterisation of shaped charges containing heavy metal conical liners[C].16th Internation Symposium on Ballistics,1996:623.

［3］A dam Jackowsk i,Edward Wlodarczyk.The influence of repressing liners made from sintered copper on jet format ion [J].Journal of Materials Processing Techno logy,2006,171:21-26.

［4］李如江,沈兆武,劉天生.銅粉末藥型罩試驗研究[J].工程爆破,2008,14(3):18-22.

［5］Manfred Held. Liners for shaped charge [J]. Journal of Battlefield Technology, 2001,4 (3):2-11.

［6］范景蓮,劉軍,嚴德劍.細晶鎢銅復合材料制備工藝的研究[J].粉末冶金技術,2004,22(2):83-86．

第7篇：粉末冶金壓制方法范文

成果簡介：制氟碳陽極化學氣相沉積熱解碳抗極化涂層制備方法，采用C3H6和N2為碳源氣對碳陽極進行化學氣相沉積，獲得熱解碳涂層；采用硝酸鎳水溶液作電鍍液，對含熱解碳涂層碳陽極電鍍，電鍍后超聲清洗，烘干；真空下熱處理，得到熱解碳涂層與金屬質點摻雜相結合的熱解碳抗極化涂層。采用本發(fā)明，所得化學氣相沉積熱解碳涂層厚度均勻、與碳陽極基體結合緊密；以低石墨化、難極化的化學氣相沉積熱解碳封閉碳陽極表面孔隙，阻止電解液向電極內部滲入，保護電極內部結構；形成表面金屬質點摻雜層，阻止不導電氟化石墨的產(chǎn)生，提高表面導電性能，陽極電流密度為0.1mA/cm2，有效防止碳陽極板的極化。

成果簡介： 本發(fā)明公開了一種高速動車組用粉末冶金制動閘片材料，其特征是，原料包括摻雜有錫、鐵合金組元的銅基粉末和α碳化硅，各成分的質量百分比為：1～8錫、4～10鐵、50～80銅以及1～3α碳化硅。本發(fā)明還提供了一種制備這種材料的工藝，其特征在于，包括以下步驟：按如下質量百分比稱取各種粉末：4～10鐵、6～12石墨、1～8海砂、1～3α碳化硅、1～8錫、1～4三氧化二鋁、1～10硼鐵、1～5二硫化鉬、2～8硅鐵、余量為銅；混合均勻后摻入航空煤油和乳膠，混合均勻；將混合料經(jīng)壓制得到壓坯；將壓坯固定于支撐鋼背上，經(jīng)燒結得到粉末冶金制動閘片材料。應用本發(fā)明所制得的閘片使用壽命和制動性能能滿足時速達250km/h及以上速度的高速動車組制動要求。

成果簡介： 飛機機輪剎車副結構強度檢測裝置，包括機座、剎車副軸向加載裝置、扭力矩加載裝置、軸向定位裝置，機座兩端各設有一支撐座，在兩支撐座之間安裝有一根主軸，主軸上依次安裝有剎車副軸向加載裝置、扭力矩加載裝置、軸向定位裝置；本發(fā)明結構簡單合理，檢測參數(shù)數(shù)據(jù)準確、快捷、操作簡單并且檢測成本低，適用于各種機型及材質的機輪剎車副的結構強度檢測；特別適用于碳/碳復合材料機輪剎車副的結構強度檢測。

成果簡介：本發(fā)明公開了一種工業(yè)制動器用炭/陶制動襯片的制造方法，首先采用針刺的方法制備炭纖維預制體，對其進行高溫熱處理后采用化學氣相滲透法制得低密度的C/C復合材料，對C/C復合材料進行高溫熱處理后進行機加工，然后在高溫真空爐中對C/C材料進行熔融滲硅，通過Si與C反應形成SiC制得C/C-SiC制動材料，最后將C/C-SiC制動材料進行機加工后用鉚釘將其與鋼背進行冷鉚接，制得所需的工業(yè)制動器用C/C-SiC制動襯片。本發(fā)明所制造的工業(yè)制動器用炭/陶制動襯片具有較高的力學性能和優(yōu)異的摩擦磨損性能。

成果簡介： 本發(fā)明公開了一種提純乙交酯的方法，該方法通過將乙交酯低聚物、乙醇酸、水等其他雜質從粗乙交酯中除去從而從粗乙交酯中制得高收率高純度的乙交酯。該方法的特征是將含有乙交酯低聚物、乙醇酸和水的乙交酯的混合物與有機溶劑混合，它能從粗乙交酯中除去乙醇酸和水，而防止乙交酯水解，并以高收率制得高純度的乙交酯。

成果簡介： 新型智能電氣火災探測監(jiān)控保護系統(tǒng)是結合現(xiàn)代計算機技術研制成的新一代智能防火監(jiān)控系統(tǒng)，主要由監(jiān)控設備和分布在各個監(jiān)測點的多功能剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器經(jīng)由CAN通訊總線組成網(wǎng)絡，對各用電回路的電壓、剩余電流以及溫度等參數(shù)進行監(jiān)測，能及時準確地探測不安全隱患，發(fā)出聲光報警信號，并實施保護動作達到防止因電路故障、供電電壓異常而導致的電器損壞事故的目的。該系統(tǒng)可對電壓、溫度、線路剩余電流進行實施監(jiān)測，當參數(shù)超過預設參數(shù)時報警，可以迅速提醒值班人員，必要時可迅速切斷事故電流，從根本上防止電氣火災的發(fā)生。

成果簡介：本項目能夠有效地減少配電網(wǎng)絡的線損實現(xiàn)節(jié)能降耗，以提高終端用戶電能質量，項目的研發(fā)對促進電力行業(yè)與大型工礦企業(yè)節(jié)能有著重要意義。

1、技術關鍵突破：研制出一種新型的以CPU為控制核心的電力電子模塊為執(zhí)行機構的零電壓投切電子開關，實現(xiàn)電容器投切時不出現(xiàn)電壓沖擊而形成的電污染，且該開關使用電壽命長，實際指標不低于100000次。

2、集成技術創(chuàng)新：從目前分散型的無功補償上升到分布式的動態(tài)無功補償，吸收電壓型無功補償裝置安裝維護簡單、成本低廉的優(yōu)點，又克服了可能造成過補償?shù)谋锥恕?/p>

3、產(chǎn)品結構創(chuàng)新：在戶外箱體中采用小環(huán)境溫濕度控制技術，確保電力電子器件以及其他控制板在戶外環(huán)境中工作。

第8篇：粉末冶金壓制方法范文

【關鍵詞】二硼化鈦；復合材料；微波燒結；致密性

0 引言

陶瓷在高溫條件下仍具有很高的硬度，但是陶瓷的脆性限制了它的應用。為了改善其性能，可采用液態(tài)金屬銅（Cu）作粘結劑，促使陶瓷的硬質相致密化，從而提高陶瓷的性能。研究發(fā)現(xiàn)，隨著Cu含量的變化，TiB2顆粒之間的孔隙逐漸被金屬相填充，使其致密性、韌性、強度都得到很大的提高。

1 原位合成制備TiB2/Cu陶瓷

通過TiB2基體內部利用元素間或元素與復合相間的化學反應合成強化相。于是將Ti粉、B粉和Cu粉按Ti+2B+xCu―>TiB2+xCu反應方程式進行配料。利用球磨機在無氧條件下球磨樣品粉末5h，充分混合后真空干燥。干燥后將粉末放置于壓力機中，梯度增壓到20MPa，保壓5min后取出壓片，以同樣的方法分別壓制3組含銅量為15%、25%和35%的樣品壓片，經(jīng)適當?shù)臒Y制取TiB2/Cu復合材料。

2 XRD射線測試分析與總結

已知在燒結過程中，Ti、B及Cu可能會發(fā)生以下化學反應：

2Ti + O2 = 2TiO

Ti + O2 = TiO2

4Ti + 3O2 = 2Ti2O3

Ti + 2B = TiB2

Ti + B = TiB

為了確定合成產(chǎn)物的反應方向和最終相，對上式反應的反應自由能進行了理論計算。計算后發(fā)現(xiàn)在TiB2，TiB及TiCu三種可能產(chǎn)物中，TiB2的反應自由能最低。這說明在Ti-B-Cu體系中，TiB2是在理論上最穩(wěn)定的相。根據(jù)自由能計算參考數(shù)據(jù)可知，TiCu是可以可按下式和B反應而轉變?yōu)門iB2。反應式如下：

TiCu + 2B = TiB2 + Cu

通過用XRD射線測試后所得到的衍射峰的強度和衍射峰的數(shù)目可以看出，如圖1所得到的XRD射線測試的峰值圖，圖中含有TiB2和Cu，于是可以確定，通過用原位合成的方法能夠得到TiB2/Cu復合材料，根據(jù)成分配比，TiB2顆粒的體積分數(shù)應達到80%左右。這一結果基本滿足要求。但同時在樣品中也發(fā)現(xiàn)有少量TiO、TiO2、CuO、TiB等雜質，可能與燒結過程發(fā)生氧化有關。

圖1 樣品復合材料X射線譜

3 金相顯微鏡的測試與分析

通過金相顯微鏡的測試，我們根據(jù)3組對照實驗可以發(fā)現(xiàn)：隨著Cu含量的增加，TiB2復合材料的顆粒逐漸變小，空洞也在減少。如圖2所示的3組電子掃描的圖片。三組對比試驗可以發(fā)現(xiàn)，金屬確實能夠改變TiB2陶瓷的致密性。

圖2 3組Cu含量為15%（a）、25%（b）、35%（c）的電子掃描的圖片

由圖2給出的3組分別含Cu15%、25%和35%的TiB2/Cu復合陶瓷的掃描照片。其中，灰色是TiB2相，白色是Cu相，黑色是孔洞?？锥吹拇嬖谥饕獊碓从诳赡苁窃跓Y過程中雜質或單質硼（B）的揮發(fā)造成。從圖中可以看出，該組織較為致密，僅有少量孔洞。同時從圖中可以看出，隨著Cu含量的增加，TiB2顆粒的尺寸逐漸減小。可能是隨著Cu含量的增加，體系中的液相逐漸增多，抑制了TiB2顆粒的長大，另外隨著Cu含量的增加，金屬銅填充了陶瓷的空洞。

4 密度的測定與分析

用阿基米德排水法來測量復合材料的密度。利用浸在液體里的物體受到向上的浮力作用，浮力的大小等于被該物體排開的液體的重力的原理，實現(xiàn)對陶瓷材料密度的測量。利用式F浮=ρ水gV排，分別計算出15%、25%和35%的陶瓷復合材料的密度是6.32g/cm3，6.54g/cm3和7.03g/cm3。根據(jù)密度測定可以發(fā)現(xiàn)：隨著銅質量分數(shù)的增加，TiB2復合材料的密度也隨之增加。同時，由密度可以得出材料的相對密度，于是根據(jù)銅質量分數(shù)不同時，材料相對密度的變化?？梢钥闯觯弘S著Cu含量的不斷增加，致密度呈逐漸增加趨勢，但是增加幅度逐漸變緩。

5 結束語

（1）將Ti粉、B粉和Cu粉按照一定的比例混合，通過原位合成的方法是能夠得到一定量的TiB2/Cu陶瓷材料；

（2）在TiB2陶瓷中添加金屬（Cu）粘結劑是能夠改變陶瓷材料的一些性能包括致密性。

【參考文獻】

[1]郭峰，李歷堅，等.TiB2基陶瓷材料的研發(fā)進展與展望[J].粉末冶金材料科學與工程，2009.

[2]董仕節(jié)，雷永平，等.原位生成TiB2/Cu復合材料的研究[J].西安交通大學學報，2000.

[3]Fu zhengyi（傅正義）.TiB2系金屬陶瓷的SHS-QP制備[N]. journal of The Chinese Ceramio Society（硅酸鹽學報），1996.

[4]徐強，張林，等.壓力對反應合成TiB2-Cu基復合材料力學性能的影響[J].新技術新工藝，2005.

第9篇：粉末冶金壓制方法范文

關鍵詞：堇青石；蜂窩陶瓷；熱膨脹系數(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；應用

1 前言

蜂窩陶瓷作為一種功能性多孔材料[1]，越來越受人們的重視，其應用范圍不斷擴大，應用水平也不斷提高。因為蜂窩陶瓷具有比表面積大、隔熱性較好、重量較輕、熱膨脹系數(shù)低、耐高溫、耐酸堿等特點，而被廣泛應用于汽車尾氣處理、煙道氣的凈化、蓄熱體、紅外輻射燃燒板、粉末冶金的承燒板、化學反應的載體和催化劑、窯爐的隔熱材料等領域[2-5]。

近年來，隨著制備工藝的不斷發(fā)展，其應用范圍不斷擴大。蜂窩陶瓷可由多種材質制成，主要材質有堇青石、莫來石、碳化硅、氧化鋯、氮化硅及堇青石-莫來石等復合基質。幾種材質的蜂窩陶瓷的性能如表1所示。

2 堇青石蜂窩陶瓷的發(fā)展

2.1 國外堇青石蜂窩陶瓷的進展

1972年美國尾氣凈化條例的實施，推動了汽車尾氣凈化器的發(fā)展，美國Corning公司率先通過擠壓成型技術制備了具有高性能、可滿足美國尾氣凈化條例要求的堇青石蜂窩陶瓷，其制成的蜂窩陶瓷凈化器應用到了各種車型上。隨著對潔凈空氣的需求越來越高，以及蜂窩陶瓷載體迅速發(fā)展，產(chǎn)品很快從200孔/平方英寸擴到300孔/平方英寸。在1979年，美國Corning公司推出了400孔/平方英寸，壁厚為0.165mm的蜂窩陶瓷（后成為堇青石蜂窩陶瓷的工業(yè)標準）；到1996年，日本HONDA公司就已經(jīng)生產(chǎn)出了600孔/平方英寸的產(chǎn)品[6-7]。

目前，美國Corning公司以及日本NGK公司已經(jīng)能生產(chǎn)900孔/平方英寸，壁厚為0.0508mm的蜂窩陶瓷，處于世界領先水平。他們采用的是一次燒成工藝，而國內大部分研究機構和生產(chǎn)廠家仍然采用20世紀80年代的二次燒成工藝。

2.2 國內堇青石蜂窩陶瓷的進展

在20世紀80年代，國內的許多科研單位就已經(jīng)開始研制低熱膨脹系數(shù)的高性能堇青石蜂窩陶瓷。從1984年開始用擠出法生產(chǎn)薄壁蜂窩陶瓷，但規(guī)模很小。盡管這些研究取得了一定的進展，但并沒有完全消除與國外先進產(chǎn)品的性能差距。進入20世紀90年代后，國家逐步提高了汽車尾氣的排放標準。這就使汽車尾氣催化凈化器及其載體市場潛力進一步凸顯出來。

目前，國內生產(chǎn)堇青石蜂窩陶瓷的主要廠家有：江蘇省宜興非金屬化工機械廠有限公司、萍鄉(xiāng)市高科陶瓷有限責任公司、山西科德技術陶瓷有限公司、宜興市光天耐火科技有限公司、宜興市前錦特陶科技有限公司、萍鄉(xiāng)市鑫陶化工填料有限公司等等，他們主要生產(chǎn)400～600孔/平方英寸的薄壁蜂窩陶瓷。國內開展蜂窩陶瓷研制的單位有上海硅酸鹽研究所、山東工業(yè)陶瓷研究設計院、中科院環(huán)境化學研究所、咸陽陶瓷研究設計院等，這些主要是堇青石質蜂窩陶瓷的研究。

3 堇青石蜂窩陶瓷的制備工藝

一般堇青石蜂窩陶瓷的制備工藝流程如圖1所示。

堇青石蜂窩陶瓷的合成方法主要有固相合成法、溶膠―凝膠合成法兩種[8]。

（1）固相合成法

固相合成法具有生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，是最常用的合成方法。又可分為干法和濕法，濕法工藝優(yōu)于干法工藝。

干法是指采用干法混料經(jīng)半干壓壓制成坯，然后再干燥、燒成。

濕法是指各原料入球磨機加水濕磨，泥漿經(jīng)壓濾機脫水制成泥餅，然后真空混練，再擠出成坯，最后干燥、燒成。

（2）溶膠―凝膠法（液相法）

溶膠―凝膠法屬于濕法化學反應方法，是以液體化學試劑（或將粉狀試劑溶于溶劑）或溶膠為原料，反應物在液相下均勻混合并進行反應，最后獲得所需要的產(chǎn)品。

4 影響堇青石蜂窩陶瓷熱膨脹系數(shù)的因素

Lachman I.M.等人撰文指出根據(jù)MgO-Al2O3-SiO2三元相圖[9]，堇青石的理論組成點存在一個低膨脹區(qū)，在原料和工藝相同的條件下，富含Al2O3和MgO的堇青石質蜂窩陶瓷熱膨脹系數(shù)較理論組成低。堇青石的生成可以是天然的，也可以是人工合成的，尤其在人工合成時，不同的化學條件，往往會引起堇青石化學成份在一定范圍內發(fā)生變化，這些微小的變化會對堇青石蜂窩陶瓷的性能有顯著的改變。

目前，我國在人工合成堇青石方面作了很多的研究，并試用了綠泥石、滑石、高嶺土、高鋁礬土、粘土等天然原料[10]。發(fā)現(xiàn)要得到低熱膨脹系數(shù)的堇青石蜂窩陶瓷，可以從以下幾方面進行研究。

4.1 控制堿金屬的含量

有研究發(fā)現(xiàn)，隨著堿金屬含量的增加，堇青石蜂窩陶瓷的熱膨脹系數(shù)呈指數(shù)形式上升。其原因可能是堿金屬離子能夠進入到α-堇青石六元環(huán)中的通道，與六元環(huán)頂點上Al/Si四面體的配位氧原子鍵合。隨著溫度升高，因堿金屬離子與氧原子之間鍵強較小，熱振動劇烈，且同一通道內的堿金屬離子之間相互排斥，從而導致熱膨脹系數(shù)變大。因此，可通過控制原料中堿金屬的含量，來降低產(chǎn)品的熱膨脹系數(shù)。

4.2 微觀結構

羅凌虹等人[11]利用XRD、SEM等測試技術對NGK和國內的堇青石蜂窩陶瓷樣品進行對比分析和研究，發(fā)現(xiàn)在微觀結構上NGK堇青石蜂窩陶瓷的斷面和端面中有微裂紋的存在，極大地減小堇青石蜂窩陶瓷的熱膨脹系數(shù)，國內的堇青石蜂窩陶瓷斷面和端面是沒有裂紋的。針對微裂紋的形成，可以通過改善燒成制度、引入合適的成孔劑等方法以達到目的。

4.3 堇青石蜂窩陶瓷的原料

白佳海等人列出參考資料[12]對堇青石蜂窩陶瓷的低熱膨脹分析認為：堇青石原料的粒度和形貌對其熱膨脹系數(shù)的影響非常大。在制備工藝相同的條件下，選取片狀的高嶺土可造成堇青石結晶晶粒的定向排列，有利于降低堇青石蜂窩陶瓷的熱膨脹。在一定的粒度范圍內，粒徑較小的原料由于比表面積大、活性高、反應燒結中傳質快，有利于降低堇青石材料的熱膨脹系數(shù)。

5 堇青石蜂窩陶瓷的應用

堇青石蜂窩陶瓷已經(jīng)在很多領域得到成功的應用，本文主要闡述了其在控制大氣污染、蜂窩陶瓷蓄熱體、承燒板方面的應用。

5.1 控制大氣污染

近年來，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，交通運輸業(yè)所帶來的環(huán)境污染日益嚴重、灰霾天氣、PM2.5污染等的問題越來越突出。為了人類自身的健康，人們開發(fā)了多種凈化技術。由于堇青石蜂窩陶瓷具有比表面積大，熱穩(wěn)定性好，熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點，已經(jīng)被廣泛應用到汽車廢氣排放處理、工業(yè)煙道氣中NOx、SO3的排除中。Fuji總結了蜂窩陶瓷和泡沫陶瓷在高溫、強腐蝕等極端環(huán)境下的應用情況，認為堇青石質蜂窩陶瓷材料具有較高熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，將其用作催化劑載體，對凈化汽車尾氣和減少發(fā)電廠的氮氧化物排放等起著非常關鍵的作用，堇青石蜂窩陶瓷是汽車尾氣催化處理中一個重要的載體。

5.2 蜂窩陶瓷蓄熱體

蓄熱式高溫空氣燃燒技術（High Temperature Air Combustion）是一種革命性的全新燃燒技術，它通過高效蓄熱材料將助燃空氣從室溫預熱至前所未有的800℃溫度。同時，大幅度降低氮氧化物排放量，使排煙溫度控制在露點以上、150℃以下范圍內，最大限度地回收煙氣余熱，使爐內燃燒溫度更趨均勻。該技術被譽為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g之一。該技術的關鍵之一是制備高性能的蓄熱體材料――蜂窩陶瓷[13]。堇青石質蜂窩陶瓷蓄熱體具有耐高溫、抗腐蝕、熱震穩(wěn)定性好、強度高、蓄熱量大、導熱性能好等顯著優(yōu)點，節(jié)能效果和使用壽命大大提高。

5.3 承燒板

由于堇青石蜂窩陶瓷具有質量輕、熱傳導快、熱穩(wěn)定性好等特點，被用做粉末冶金的承燒板取代氧化鋁承燒板。另外，蜂窩陶瓷也有用于義齒制作的燒結承燒板，一般義齒燒結爐要在2～3min內完成急速的升溫過程（由室溫升到900℃）。這要求爐內的承燒板要有很高的耐熱沖擊性能，不會因為短時間的急速升溫而被破壞，而堇青石蜂窩陶瓷的低熱膨脹系數(shù)，能很好滿足這一要求。堇青石蜂窩陶瓷承燒板示意圖如圖1所示。

6 總結

隨著堇青石蜂窩陶瓷性能的提高，其應用也越來越廣泛；但國內生產(chǎn)堇青石蜂窩陶瓷性能與國外的產(chǎn)品相比，還是有明顯的差距。蜂窩陶瓷今后在環(huán)保領域的需求量將越來越大，我們以后也要重視這方面的研究，使國產(chǎn)的堇青石蜂窩陶瓷的性能越來越好。

參考文獻

[1] 曾令可，王慧.多功能陶瓷制備與應用[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006，7.

[2] 蔡俊修，陳篤慧，萬惠霖.控制大氣污染用的蜂窩陶瓷材料[J].硅酸鹽學報.1994，（5）：458-468.

[3] 李建勇.堇青石質蜂窩陶瓷[J].陶瓷工程.1995，（3）：25-29.

[4] Lachman I.M. and Mcnally R.N. Monolithic honeycomb supports for catalysis [J].Chem Eng Prog， 1985，81 （1）：29.

[5] Woyansky J.S. Scott C.E. and Minnear W.P. Processing of porous ce ramics[J].American Ceramic Society Bulletin，1992，71 （11）：1674-1682.

[6] Then P.M. and Day P. The catalytic converter ceramic substratean astonishing and enduring invention [J].Inter Ceram， 2000，49 （1） ： 20-23.

[7] 李艷麗.新型蜂窩陶瓷的制備與性能研究[D].武漢：華中科技大學，2005.

[8] 朱展鵬，姚遠.影響堇青石合成的因素分析[J].陶瓷.2013，（6）：45-47.

[9] Lachman I.M，Bagley R.D and Lewis R.M. Thermal expansion of extruded cordierite ceramic[J].Ceramic Bulletin，1981，60（2）：202-206.

[10] 郭海珠.合成堇青石耐火原料的研究[J].耐火材料.1992，26（3）：138-141.

[11] 羅凌虹，余永志，王樂瑩，等.超低膨脹系數(shù)堇青石蜂窩陶瓷材料的制備[J].陶瓷學報.2013，34（2）：181-185.