真空热处理技术的广泛应用一方面提高了零件产品的性能，另一方面也促进了其本身工艺水平和处理设备的快速进步，当前相关关键技术的不断突破，工艺的日渐完善，生产过程的自动化和智能化程度不断提高，都促使了相关技术和新产品的蓬勃发展。真空热处理技术的现状 1、真空热处理技术 在20世纪70到80年代间，主要应用于油气淬火的真空热处理炉被研发了出来，在此之后，各种装置和设备进入了迅速发展的阶段，设备的种类不断增多，应用领域更是不断扩大。 我国在相关装置及设备领域的发展也十分迅速，并且逐渐摆脱了对国外进口设备的依赖，目前已经可以提供包括真空高压气淬炉、真空油淬炉、真空退火、真空烧结炉，等在内的满足各类处理需求的全套处理设备。 随着相关技术的不断进步，不仅真空热处理设备取得了较大的发展，与其相关的配套设施也取得了长足的进步。目前我国已经能够生产各个种类的真空泵、真空阀、真空测量仪器等，甚至一些以前无法实现自主生产的配套产品也实现了自产(如炉内使用的由金属和石墨材质制成的保温层和发热元件等)，并且其性能和质量已经接近或已达到了国外同类产品的水平。相关配套产业的快速发展有效地促进了我国真空热处理水平的整体进步。 虽然国外在真空热处理技术及其相关设备上起步较早，并且进口的真空热处理炉在性能上也保持着相对优势，但这并不能说明进口设备在使用性上就强过国产设备。我国有自己独特的国情和特殊的客户需求，随着国产真空热处理炉在很多关键技术上取得突破，一些专门针对我国国情和特殊客户需求而开发的真空热处理设备更有效地促进了相关应用领域的发展。 例如针对单室真空高压气淬炉国产炉胆材料抗热冲击和抗冷、热反复交替能力不足的缺陷，依据我国实际情况专门开发出了真空双室高压气淬炉，这不仅大幅提高了真空气淬的效能，而且还有效地节约了能源，并且极大地延长了设备装置的使用年限。 又例如针对航空、航天、军工等特殊客户的需求，使钛合金和某些稀有合金达到所需的性能，真空水淬热处理炉被研究开发了出来，这充分满足了这些行业客户的特殊需求。 2、真空渗碳和碳氮共渗技术 近年来，真空渗碳和碳氮共渗技术发展迅速，这种技术方法具有节能、节气、渗碳效率高、工艺操作简便以及安全环保等优势，在机械传动和工具等行业取得了广泛的应用。但与此同时还需要注意到，渗碳后产生的炭黑破坏绝缘、渗层均匀性较差等问题在很大程度上制约了该技术应用水...
2019
-
10
-
15
![用MIM技术生产高氮不锈钢迎来发展机遇]( "用MIM技术生产高氮不锈钢迎来发展机遇")
近年来，随着制造工艺和技术的不断发展，人们意识到氮在稳定钢中奥氏体方面存在巨大优势，并可以保留奥氏体所具有的无磁性等优良特性。对于不锈钢产品而言，亦如此。并且，随着3D打印技术的不断发展、应用，金属注射成型(Metal injection molding,MIM)高氮不锈钢在电子工业中的应用优势越来越明显。「高氮不锈钢为替代镍而诞生」不锈钢是人类材料发展史上最伟大的发明之一，如今已经渗透到人类生产与生活的方方面面。由于具有优秀的耐腐蚀性，不锈钢在工业领域被广泛应用于各种恶劣的工业环境中;在生活领域被用来制成各种消费品的零部件或最终产品(如餐具)，并能长期保持银亮的金属光泽，受到消费者的喜爱。在不锈钢发展早期，含氮不锈钢的研究并没有引起重视。一是受生产工艺限制，将气态氮加入钢液较为困难;二是氮是否会导致不锈钢变脆在当时具有争议。直到1912年，才有文献首次记载了氮对钢力学性能及稳定奥氏体方面的重大影响。之后，1926年，又有研究报导了氮对铬、铁铬合金有类似的影响。从20世纪30年代开始，陆续有文献记载了将氮加入铁铬合金以提高合金强度的研究。二战期间，由于镍资源的短缺，促使以氮代镍稳定奥氏体的可能性研究成为热点。当时，除了已知的氮对不锈钢结构和强度的影响外，还首次发现了氮对不锈钢耐腐蚀性的有利影响。在高氮钢的发展历史中，有两个因素促进了人们对氮作为不锈钢合金元素意义的思考：一是不锈钢中重要的合金元素镍的供应量逐渐减少;二是为了生产高强度的奥氏体不锈钢。当AOD炉法(氩氧脱碳法)实现了氮作为合金元素的可能时，不锈钢的氮合金化就被迅速推广。特别是在奥氏体不锈钢中，通过调整氮和锰的含量来替代镍，可以生产质优价廉的高氮不锈钢，甚至能将镍含量降至低于0.1%的水平，从而诞生了高氮无镍型的奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢是最重要的工程材料之一，由于其具有较强的耐腐蚀性、高延展性、无磁性，在工业上有着广泛的应用。传统奥氏体不锈钢中含有大量镍。镍的存在虽然稳定了钢中的奥氏体组织，但也存在一些难以解决的问题。比如，镍的成本较高;在奥氏体中以替换式固溶原子存在，无法有效提高材料的强度和硬度;生物兼容性差，容易引起人体过敏反应，限制了其在消费电子和生物医疗领域的应用。为了解决这些问题，氮被引入到奥氏体不锈钢中来替代镍，高氮不锈钢由此诞生。与传统奥氏体不锈钢相比较，高氮不锈钢具有相对优势。例如，氮对...
2019
-
10
-
12
![攻克了轴承钢，中国的高端轴承终于不再受制于人了]( "攻克了轴承钢，中国的高端轴承终于不再受制于人了")
导读说起轴承，它几乎存在于我们生活的每一个角落，我们能想到的大多数机械设备都有它的存在，手机里的振动马达、电脑散热风扇，乃至共享单车、洗衣机、天空中的飞机、海里的舰船……凡是旋转的部分，都需要轴承，是机械设备中不可或缺的核心零部件。而这小小的轴承看似不起眼，却也是衡量一个国家科技、工业实力的重要标准，更被视为“高端装备的关节”。跟许多领域一样，中国在中低端轴承领域早已是全球最大的生产和销售基地，但高端轴承却直到去年才终于有所突破。要造出苛刻条件下工作的高端轴承，得有好钢高铁、大飞机、重载型武器等高端装备上都有高端轴承的使用需求，而要满足高端轴承在精度、性能、寿命和可靠性等方面的要求，轴承材料的高质量和可靠性是决定性因素。在滚动轴承的四大组成部分中，除保持器外，内、外套圈、滚动体（滚珠、滚柱或滚针）都是由轴承钢组成，而轴承钢素有“钢中之王”的称号，是钢铁生产中要求最严的钢种。轴承钢也有很多种类，根据使用要求的不同，化学成分也不相同，其中高碳铬轴承钢占很大的比例，是制造轴承和轴承零件最常用钢种。轴承钢的质量主要取决于以下四个因素：一是钢中的夹杂物含量、形态、分布和大小；二是钢中的碳化物含量、形态、分布和大小；三是钢中的中心疏松缩孔和中心偏析；四是轴承钢产品性能的一致性。这四个因素可以归纳为纯净度和均匀性指标。其中，纯净度要求材料中的夹杂物尽量少，纯净度的好坏对轴承的疲劳寿命有直接影响；而均匀性则要求材料中的夹杂物和碳化物颗粒细小、弥散，这会影响到轴承制造中热处理后的变形、组织均匀性等。高端轴承钢中均匀细小的碳化物组织和热处理后均匀分布的细小碳化物提高轴承钢的纯净度，首先要做的就是控制钢中的氧含量，炼钢中用ppm（每百万分之一）来作为氧含量的单位，一般来说8个ppm的钢就属于好钢，而高端轴承所需要的则是5个ppm的顶级钢。此外，钛等有害元素等留在钢中易形成多棱角的夹杂物，会引起局部的应力集中，产生疲劳裂纹，也都是应该要尽力避免的。目前，随着钢的高纯净度冶炼平台系统的完善，轴承钢纯净度有了很大的提高，夹杂物水平得到有效控制，国外发达国家的钢中氧含量已经控制在5ppm以下，所以钢中碳化物的含量、分布、大小等逐渐变成了当下制约轴承钢质量的主要因素。有了轴承钢，中国的轴承工艺离世界顶尖水平又近了一步一个国家轴承的需求量与国民生产总值总是保持一定的关系，而轴承钢的生产能力和水平又是...
2019
-
10
-
08
![汽车零部件粉末冶金模具高效率电火花加工解决方案]( "汽车零部件粉末冶金模具高效率电火花加工解决方案")
汽车的核心零部件中，附加值较高的主要有发动机的进排气门、发动机连杆、变速器齿轮中的同步器锥环、油泵主从动齿轮等，在这些零部件的生产中，主流的核心技术便是粉末冶金技术及模具制造。而在粉末冶金模具的制造中，数控电火花加工是一种举足轻重的工艺方法，模具的冲头、型腔等基本上都需要进行放电加工。生产这类模具往往需要大批量的数控电火花加工机床才能满足模具制造周期的要求。笔者曾到访过宁波、南通等地的一些生产汽车零部件的粉末冶金公司，他们的模具经理都非常关注电火花加工的效率问题。因为电汽车零部件粉末冶金模具高效率电火花加工解决方案火花加工本身就是一种加工速度较慢的工艺方法，在电火花加工机床设备有限的情况下，往往会导致粉末冶金模具制造周期延长，也就不能如期完成汽车零部件的生产与供应。如何通过有效、可行的工艺措施，使电火花加工机床在保证加工质量的前提下提高加工速度，依靠高效率的电火花加工生产来缩短模具制造周期？本文就这个问题，从实际加工经验出发，总结了与电火花加工效率直接相关的三大方面：电火花加工工艺、电火花加工机床的调整、电火花加工操作，提出了高效率电火花加工解决方案，希望可以帮助一些企业解决实际的问题。电火花加工工艺相关的要点1.要用金属加工去除大部分材料电火花加工部位在进行加工之前，要采用金属加工方法进行粗加工，仅将刀具精铣困难或无法精铣的部位留给电火花加工，这样使电火花加工的材料量大为减少，可以大幅度提高电火花加工效率。2.根据加工情况决定加工工艺方法电火花加工有单电极直接成形工艺、多电极更换成形工艺等。选择工艺时不仅要考虑加工速度，还应详细考虑加工精度和表面粗糙度要求。单电极直接成形工艺只用一只电极来加工出所需的型腔部位，这种工艺方法用于加工形状简单、精度要求不高的型腔，不需要进行重复的装夹操作，可提高电火花加工的效率。对于加工要求较高的场合，通常采用多电极加工的工艺方法。首先用粗加工电极蚀除大量材料，然后用精加工电极进行精加工，精加工还可考虑换用多个电极来补偿电极的损耗。3.合理选用电极材料电火花加工通常使用紫铜电极和石墨电极。很多模具企业在选择电极材料时，很少进行考虑，大小电极一律习惯选用同种电极材料，这种做法会影响电火花加工的效率。大多企业使用紫铜作为电极材料，而根据加工经验，使用石墨电极加工大部分汽车零部件粉末冶金模具，其加工速度可比使用紫铜电极节省约1/3的时间。也...
2019
-
09
-
30
粉末冶金在汽车中的应用目前，欧洲平均每辆汽车的粉末冶金制品使用量是14kg，日本为9kg，美国已达到19.5kg以上，预计未来几年可能达到22kg。我国目前平均每辆汽车粉末冶金制品的用量却只有5～6kg，考虑到节能减排因素，国内企业未来会更多使用粉末冶金工艺生产汽车零部件。粉末冶金零部件在汽车中的分布情况如图2所示。其中汽车底盘中有减振器零件、导向器、活塞和低阀座；制动系统中有ABS传感器、刹车片等；泵类零件主要有燃油泵、机油泵和变速器泵中关键零部件；发动机中有导管、座圈、连杆、轴承座、可变气门正时系统（VVT）关键零部件和排气管支座等；变速器中有同步毂和行星齿轮架等零件。随着汽车节能减排要求的提高，最近几年，VVT零部件、变量泵和刹车真空助力泵零件，这三大类节能减排汽车零部件得到了大量的开发和应用。1.VVT粉末冶金零件VVT或VCT（可变凸轮正时系统），是通过配备的控制及执行系统，对发动机凸轮的相位进行调节，从而使得气门开起、关闭的时间随发动机转速的变化而变化，以提高充气效率，增加发动机功率的系统。其原理是根据发动机的运行情况，调整进、排气量及气门开合时间和角度，使进入的空气量达到最佳，提高燃烧效率，降低排放。其优点是省油，功率提升。1980年，阿尔法·罗密欧首次使用VVT技术；1989年，本田首次使用具有可变气门升程能力的VVT技术；2001年，宝马首次使用VVT技术取代了传统的节气门。对该技术各汽车公司有不同叫法，如丰田的VVT–i，本田的VTEC和i–VTEC，三菱的MIVEC，日产的CVVT，欧美公司的VCT等，都是类似技术的不同叫法。VVT或VCT系统的执行机构——相位器中的核心零部件链轮、定子、转子（见图3）和端盖等大多采用粉末冶金工艺。VVT技术的使用推广，符合国际汽车技术发展的趋势，即节能、小型化、轻量化和燃油经济性。按照国内某企业实际检测，排量1.3L的经济型小车，发动机采用VVT技术功率可以提升4.6%，节油18.6%。2.油泵中的粉末冶金零件目前，发动机机油泵和自动变速器油泵大多采用的是定量油泵，定量油泵一般为外啮合齿轮泵、内啮合摆线泵或者内啮合齿轮泵等多种结构。定量油泵，其出油量大小是随着发动机转速增加而增加，二者呈线性关系。而为了保证低转速时的最低出油量及高转速时的最小油压，机油泵会设计得较大，这就对发动机舱的布置提出了更高的...
2019
-
09
-
26
近年来，粉末冶金学者更多关注具有“纳米”和“复合”特性的材料，而忽略了基础材料及其工艺在粉末冶金领域中不断扩大的作用。铜在粉末冶金领域中发挥了巨大的作用，将会继续促进其发展。本文主要阐述了铜粉在粉末冶金领域的应用及其工艺的发展，回顾了铜的发展历史、特性和应用。本文支持此观点：铜在粉末冶金的应用会持续增加，在热管理材料领域及传统的粉末冶金中，其应用前景看好。 本文主要阐述了铜粉在粉末冶金领域的应用及其工艺的发展，回顾了铜的发展历史、特性和应用。笔者认为铜在粉末冶金的应用会持续增加，在热管理材料领域及传统的粉末冶金中，其应用前景看好。 铜在粉末冶金中的应用 早在1万年前，铜作为独特金属就被发现和认识。起初它被用于珠宝和其它装饰品。天然的铜块或含铜矿石作为原料，加工非常简单，即原始冷加工。回溯到公元前8700年，就有用铜来做项链坠子。 铜具有优良的导热和导电性能，以及良好的抗腐蚀和机械性能。铜容易被加工成复杂的形状和细丝。建筑师经常利用其亮红色和其被侵蚀后的铜绿，来作为建筑物、顶棚和户外装置的装饰。 铜易与其它元素形成合金，大量用来制造异型的锻件、铸造件和粉末冶金产品。铜与镍形成合金具有抗海水腐蚀的优良性能。锡可以提高固溶体中铜的强度和抗腐蚀性能。锌和铜合金，即黄铜粉，被用于水管、锁件、阀门、管件。含有镍、锡、钛、铍及钴的铜合金强度相当于高强度钢，而且具有高的导电率和导热性能。铜及铜锌铝合金常被用于生产片状的金粉。通过调整锡镍成分，可以生成特定的颜色。 在粉末冶金领域，用纯铜粉生产电子和导热零部件。含有锡、锌、镍、或者铁的铜合金被广泛用于汽车、草地公园设备、工具和电子工业。铜粉最多使用在自润滑轴承上，另外是Fe-Cu预混合，化学工业领域的渗析和摩擦材料部件。 铜粉重要和特色的应用是粉末冶金领域。在此领域的材料不是通过熔炼和铸造得到的，例如：弥散强化Cu-Al2O3用来强化和制造焊接电极（用于汽车和其它工业领域），用于电子部件的热管理领域W-Cu和Mo-Cu，此类材料需要控制其孔隙率。自润滑轴承和过滤器是粉末冶金领域典型的应用。这些材料要求控制适当的孔隙率，以此含油量达到优良的润滑效果。 铜粉末通过金属注射成型工艺可以制造成复杂形状的电气和电子部件，这种产品具有良...
2019
-
09
-
25
硬质合金是以一种或几种难熔碳化物（碳化钨、碳化钛等）的粉末为主要成分，加入作为粘接剂的金属粉末（钴、镍等），经粉末冶金法而制得的合金。它主要用于制造高速切削刃具和硬、韧材料切削刃具，以及制作冷作模具、量具和不受冲击、振动的高耐磨零件。▌ 硬质合金的特点（1）硬度、耐磨性和红硬性高硬质合金常温下硬度可达86~93HRA，相当于69~81HRC。在900~1000℃能保持高硬度，并有优良的耐磨性。与高速工具钢相比，切削速度可高4~7倍，寿命长5~80倍，可切削硬度高达50HRC的硬质材料。（2）强度、弹性模量高硬质合金的抗压强度高达6000MPa，弹性模量为（4~7）×105MPa，都高于高速钢。但其抗弯强度较低，一般为1000~3000MPa。（3）耐蚀性、抗氧化性好一般能很好地抗大气、酸、碱等腐蚀，不易氧化。（4）线膨胀系数小工作时，形状尺寸稳定。（5）成形制品不再加工、重磨由于硬质合金硬度高并有脆性，所以粉末冶金成形烧结后不再进行切削加工或重磨，特需再加工时，只能采用电火花、线切割、电解磨削等电加工或专门的砂轮磨削。通常由硬质合金制成的一定规格的制品，采用钎焊、粘接或机械装夹在刀体或模具体上使用。▌ 常用硬质合金常用硬质合金按成分和性能特点分为三类：钨钴类、钨钛钴类、钨钛钽（铌）类。生产中应用最广泛的是钨钴类和钨钛钴类硬质合金。（1）钨钴类硬质合金主要成分是碳化钨（WC）和钴，牌号用代号YG（“硬”、“钴”两字汉语拼音字首），后加钴含量的百分数值表示。如YG6表示钴含量为6%的钨钴类硬质合金，碳化钨含量为94%。（2）钨钛钴类硬质合金主要成分是碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）及钴，牌号用代号YT（“硬”、“钛”两字汉语拼音字首），后加碳化钛含量的百分数值表示。如YT15表示碳化钛含量15%的钨钛钴类硬质合金。（3）钨钛钽（铌）类硬质合金这类硬质合金又称通用硬质合金或万能硬质合金，主要成分是碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）或碳化铌（NbC）和钴组成。牌号用代号YW（“硬”、“万”两字汉语拼音字首）后加序数表示。表① 常用硬质合金的牌号及化学成分注：牌号后“Ｘ”表示细颗粒合金，“Ｃ”表示粗颗粒合金，无字为一般颗粒合金。表② 常用硬质合金的物理及力学性能▌ 硬质合金的应用（1）刀具材料硬质合金用做刀具材料的数量最大，可制作车刀、铣刀、刨刀、钻...
2019
-
09
-
24
![钼及钼合金粉末冶金技术研究现状与发展]( "钼及钼合金粉末冶金技术研究现状与发展")
钼及钼合金具有高的高温强度和高温硬度，良好的导热性和导电性，低的热膨胀系数，优异的耐磨性和抗腐蚀性，被广泛应用于航天航空、能源电力、微电子、生物医药、机械加工、医疗器械、照明、玻纤、国防建设等领域。本文系统总结钼及钼合金粉末冶金技术的原理、技术特点、设备结构和工业应用现状，并分析其发展前景。01钼粉末制备技术发展随着汽车、电子、航空、航天等行业的日益发展，对钼粉末冶金制品的质量要求越来越高，因而要求钼粉原料在化学成分、物理形貌、平均粒度、粒度分布、松装密度、流动性等诸多方面具有更加优异的性能指标，钼粉朝着高纯、超细、成分可调的方向发展，从而对其制备理论和制备技术提出了更高的要求。1.1钼粉还原理论研究钼粉的制取过程是一个包括钼酸铵到MoO3、MoO到MoO2、MoO2到钼粉等3个独立化学反应，经历一系列复杂的相变过程，涉及钼酸铵原料以及MoO3、MoO2、钼蓝等中间钼氧化产物的形貌、尺寸、结构、性能等诸多因素的极其复杂的物理化学过程。目前，已基本明确MoO3到Mo的还原过程动力学机制，即：MoO3到MoO2阶段反应过程符合核破裂模型，MoO2到Mo阶段反应符合核缩减模型；MoO2到Mo阶段反应有两种方式，低露点气氛时通过假晶转变，高露点气氛时通过化学气相迁移。但对MoO3到MoO2阶段的反应方式尚未形成一致看法，Sloczynski认为MoO3到MoO2的还原是以Mo4O11为中间产物的连续反应，Ressler等认为在还原过程中，MoO3首先吸附氢原子［H］生成HxMoO3，然后HxMoO3释放所吸附的［H］转变为MoO3和MoO22种产物，随着温度上升MoO2不断长大，而转变成的中间态MoO3进一步还原为Mo4O11，进而还原成MoO2。国内尹周澜等、刘心宇等、潘叶金等在这一领域也进行了一定工作，但未见到较完善的物理模型和数学模型的报导。1.2超细（纳米）钼粉制备技术研究目前，制备超细钼粉的方法主要有：蒸发态三氧化钼还原法、活化还原法和十二钼酸铵氢气还原法。纳米钼粉的制备方法主要有：微波等离子法、电脉冲放电等。（1）蒸发态三氧化钼还原法蒸发态三氧化钼还原法，是将MoO3粉末（纯度达99.9％）装在钼舟上，置于1300～1500℃的预热炉中蒸发成气态，在流量为150mL/min的H2-N2气体和流量为400mL/min的H2的混合气流的夹载下，MoO3蒸气进入反应...
2019
-
09
-
15
