编号：YJHY00004

篇名：温压技术的发展、特点及其技术问题分析（下篇）

原文： 三、温压工艺的关键技术问题分析及对策 从表面看，温压工艺与普通压制工艺相比，除了需加热粉末和模具以外，其它几乎一样。我们似乎可以简单地推断，只需在现有地压制装备加上粉末和模具加热装置就可以实现温压，其实不然，这也是为什么目前已有十四项专利密集在温压工艺和国内仅引进两条温压生产线地直接原因，导致这一现状主要取决于涵盖温压工艺地关键技术。 1、专用粉末原料：国际上普遍采用温压铁粉原料，如Starmix、Densemix、Flomet均系专利技术保护品种，其价格为普通铁粉地2倍以上，这一价格对国内铁基P/M制造厂家来说是难以接受的。为打破国外对温压用铁粉制备技术的垄断，开发出具有我国特色的温压用铁粉原料，中南工业大学P/M国家重点实验室在与攀枝花钢铁公司合作开发低成本普通工业铁粉（该项目为国家“九五”重点科技攻关课题）的基础上，研究温压用铁粉原料的制备技术。目前已制得松比3.15g/cm3，流动性27s/50g，室温压缩性为6.92g/cm3的粉末原料，很接近国外温压铁粉的工艺性能指标。从制备工艺过程来看，其成本不会超过国内水雾化铁粉，预计其价格与水雾化铁粉相当。 2、新型润滑剂：在温压过程中，润滑剂除具有减摩功能以外，还必须具有防止粉末原料氧化的作用。由于温压温度一般都在120℃以上，通常用的润滑剂硬脂酸锌（熔点为90℃）会熔化。液态硬脂酸锌在铁粉及其它合金元素粉末颗粒表面上形成粘性液膜，导致粉末原料的流动性大幅下降，以致于不能实现自动压制过程。更重要的是，液态硬脂酸锌使粉末颗粒间及粉末颗粒与模具间润滑效果严重劣化，达不到温压效果。为此，必须选择熔点更高的聚合物材料作润滑剂。而目前所采用的温压过程用聚合物润滑剂均系保密或专利保护技术。另外，润滑剂的最佳添加量及其加入方式也是值得探索的重要领域。 3、压模设计问题：对于普通压模，已有规范的设计准则。然而，温压温度下，这些准则需作大范围调整或修正。因为普通压模材料的回火温度与温压时模具加热温度相当，这必然导致模具的硬度下降，所以温压用模具材料通常选用YG8或YG10硬质合金作阴模。然而，由于硬质合金阴模的热膨胀系数与上、下冲头及模套材料的差异较大，温压时上、下冲头与阴模间的配合间隙的选择及模套与阴模间的预应力设计规范需作大幅度改变。正确的温压用模具设计应通过热物性计算和热弹性力学计算，确定对应的设计参数。 4、模具加热装置的通用性：目前有多种加热模具的方法，即热油加热、微波加热、感应加热和电阻加热。热油加热方法具有温度稳定的优点，容易实现控温，但加热装置的体积大，且加热速度较慢。另三种方法的加热速度快，但不易实现准确控温过程，特别是感应加热装置的体积也较大。因此，通常采用热油加热方式。全球现已能制造温压加热装置的生产厂家有美国的Cincinati粉末压机公司，滨州ABBOT电炉公司，德国Linde公司。由于模具加热系统的部分热量会传递到模架上而需采用隔热措施以及热油所占的体积较大，故现有温压加热设备无法直接装上普通模架。一套进口模架的价格从低至3～4万美元到高至十几万美元，若将现有引进的普通模架去掉而改换成温压专用模架，仅模架费用就在10～30万美元。对于我国已从境外引进粉末压机的P/M零件生产厂家来说，这不能不说是一笔巨大的外汇负担。这也是国内铁基P/M零件制造厂对温压工艺敬而远之的重要原因，不利于我国温压技术乃至粉末冶金工业的发展。为此，必须开发适合国情的通用性强的温压加热设备，使之能直接装在普通模架上。目前，中南工大温压工艺研究小组已设计出自成特色的温压加热装备。由于采用新的加热方式，模具加热系统的体积小，可望直接装上普通模架。另外，该加热方式具有加热速度较快，温度分布均匀及稳定的特点。 5、温压过程的致密化机理：由于温压工艺是由国外粉末冶金公司最先开发出来的，且由于技术保密的需要，关于温压致密化机理的研究进展相对滞后，从而尚未见这一领域的研究成果报道。一般认为，采用温压工艺获得高密度材料的主要原因是粉末颗粒的塑性变形得以松弛的结果。然而，在温压温度下，铁的屈服强度降低幅度不足8％。因此，不可能造成粉末压坯密度的显著提高。因而在温压过程中粉末压坯致密化由别的主导机制控制。从粉末原料特性来看，在室温粉末压制过程中认为粉末颗粒不发生横向位移的观点不适用于温压过程。我们认为，在150℃左右，由于粉末硬度下降而使有限的塑性变形得以较充分进行，即产生协调性变形，有利于克服粉末颗粒之间的相互牵制，导致颗粒移动阻力下降，从而为粉末颗粒间相互填充创造了条件。因此，在温压过程中，粉末颗粒除在压制方向出现位移以外，还存在其它各方向上的移动，包括横向位移。 6、温压温度的选择：根据文献报道，粉末的最佳加热温度为130℃，而模具加热温度为150℃。然而，国内的研究结果则表明粉末的加热温度应高于模具温度，且在130℃以下。这可能由于不同材质体系的粉末具有不同的热响应行为所致。因此，对于具体的材质体系，应系统地研究有利于挖掘获得最高密度潜力地温压加热温度。 四、结束语 温压工艺能以较低地加工成本制造高性能铁基P/M零件，为扩大粉末冶金零件的应用领域提供一条富有生命力的新技术。从字面上的理解，温压工艺似乎与普遍压制技术技术大致相同。然而，温压工艺本身隐含着复杂的技术问题。特别是，开发适用于我国国情的温压技术及其装备是一项具有深远意义的研究领域。

出处： 材料科学与工程