粉末冶金模具材料有哪些

粉末冶金模具材料大體可分為強(qiáng)化材料、典型材料兩種材料。以下是材料的特性和材料應(yīng)用。

第1：強(qiáng)化材料

1、金屬或合金基體相與高度彌散的、基本上不溶于基體的金屬或非金屬相所組成的粉末冶。

2、現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)金材料。其主要特征是高溫強(qiáng)度高和抗蠕變性能好。強(qiáng)化機(jī)理與沉淀強(qiáng)化類似。但沉淀強(qiáng)化合金在高于沉淀相生成溫度加熱時，沉淀相會發(fā)生粗化和重溶，因此使用溫度受到限制。而彌散強(qiáng)化合金，彌散相可以穩(wěn)定到基體固相線溫度。彌散質(zhì)點(diǎn)的存在改變了合金的屈服強(qiáng)度、加工硬化、蠕變和斷裂行為。

3、高溫強(qiáng)度，特別是蠕變速率受彌散相幾何參數(shù)（即基體中質(zhì)點(diǎn)間的間距、質(zhì)點(diǎn)的直徑、形狀（長寬比））的影響。其機(jī)制既受位錯繞過第二相的影響，也受晶界滑移的影響，還沒有一個被普遍接受的蠕變模型。彌散相選擇的一般原則是：生成自由能高，熔點(diǎn)高，與基體不互溶，相界能低（即界面結(jié)合良好）等。彌散相通常是氧化物，也可以是穩(wěn)定的金屬間化合物，甚至是純金屬。

第二：典型材料

用表面氧化法制造。SAP有很高的高溫強(qiáng)度和抗蠕變性能，使用溫度達(dá)500℃，遠(yuǎn)優(yōu)于一般鋁合金。它主要用于：反應(yīng)堆中的核燃料包套，飛機(jī)機(jī)翼和機(jī)身，壓氣機(jī)葉輪，高溫活塞等。

1、銅

彌散質(zhì)點(diǎn)一般為Al2O3,常用內(nèi)氧化法制造。經(jīng)彌散強(qiáng)化后，銅的強(qiáng)度、硬度得到很大的提高，導(dǎo)電性降低不多。它常用作電阻焊的電極，白熾燈燈絲引線，電子管零件和電子工業(yè)中的其他材料。

彌散強(qiáng)化材料的主要制造方法是粉末冶金法，其代表性方法分類。

2、高溫合金

Z早的彌散強(qiáng)化鎳基合金是ThO2（2%）強(qiáng)化鎳（TD-Ni）。一般用共沉淀法制得。用濕法制得。

粉末冶金結(jié)構(gòu)零件的還有用Th02強(qiáng)化的Ni-Mo、Ni-Co、Ni-Cr-Al等合金。機(jī)械合金化法出現(xiàn)之后，又發(fā)展了一系列鎳基、鐵基和鈷基合金。已經(jīng)使用的有10多種。彌散相一般為ThO2和Y203.表中列出了幾個典型的合金。MA754的性質(zhì)優(yōu)于ThO2-Ni-Cr,已成功地用作噴氣發(fā)動機(jī)葉片。MA956E是以Fe-Cr-Al為基的材料，有優(yōu)越的抗氧化性和抗腐蝕性。MA6000E合金，1000h的斷裂應(yīng)力在800OC以上遠(yuǎn)優(yōu)于TD-Ni和IN792.1100℃時，TD-Ni和IN792的1000h斷裂應(yīng)力只有20~30MPa,而MA6000E還有160MPa.因此MA6000E是一種好的葉片材料。

3、其他

例如：彌散強(qiáng)化鉛（DS-Pb），是惟一類似于SAP的例子，彌散相為PbO,主要用于聲音衰減、化工器具、放射屏蔽和電池；含鋁、鋯的鎂合金（鋁和鋯均溶于鎂，但溶解后析出A1Zr4彌散相）；金屬間化合物FeAl3、FeNiAl9強(qiáng)化的Al-Fe合金等。

第三：材料應(yīng)用

飛機(jī)發(fā)動機(jī)上的剎車片、離合器摩擦片、松孔過濾器、多孔發(fā)汗材料、含油軸承、磁鐵芯、電觸點(diǎn)、高比重合金、硬質(zhì)合金和超硬耐磨零件等因含有大量非金屬成分或含有連通孔隙，都不能用普通鑄、鍛工藝制造，只能以粉末為原料經(jīng)冷壓、燒結(jié)等粉末冶金工藝來制造。航空航天工業(yè)中使用的粉末冶金材料比較重要的有剎車片材料、松孔材料和高強(qiáng)度粉末合金三類。

1、剎車片

剎車片是飛機(jī)機(jī)輪剎車裝置的核心。現(xiàn)代飛機(jī)著陸速度達(dá)200公里/時以上，剎車載荷很大，剎車片表面瞬時溫度可達(dá)800~1000°C,而且不允許發(fā)生粘結(jié)，以免剎車失效引起輪胎爆裂。以鐵粉或銅粉為主要成分再添加摩擦和防止粘結(jié)的非金屬粉末制成的粉末冶金剎車片（見圖）可以滿足這種要求。絕大多數(shù)軍用飛機(jī)和民用機(jī)都采用粉末冶金剎車片。因?yàn)槊看蝿x車都會發(fā)生磨損，100~500次后就需要更換剎車片，所以它是飛機(jī)上用量Z大的粉末冶金材料制件。

2、松孔

即多孔滲透性粉末冶金材料。渦輪發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)和飛行器液壓操縱系統(tǒng)中使用的青銅或不銹鋼過濾器，是防止微粒堵塞和卡滯的重要部件。金屬纖維松孔材料的強(qiáng)度和塑性較好，可用于高溫部位，如渦輪噴氣發(fā)動機(jī)葉尖密封環(huán)用的高溫合金氈帶和火箭發(fā)動機(jī)噴注器面板、燃燒室內(nèi)壁和喉部用的發(fā)汗冷卻松孔材料。

3、合金

經(jīng)粉末熱成形的完全致密的高溫合金、鋁合金和鈦合金。一些現(xiàn)代飛機(jī)的發(fā)動機(jī)已使用了鍛造的粉末高溫合金渦輪盤和壓氣機(jī)盤。為節(jié)約粉末冶金結(jié)構(gòu)零件原材料并省去鍛造工序，還可以直接進(jìn)行熱等靜壓精密成形。用機(jī)械合金化方法制造的彌散強(qiáng)化高溫合金和快速凝固粉末高溫合金在1000~1050°C以上強(qiáng)度可以超過定向凝固合金，是制造導(dǎo)向葉片和渦輪葉片的好材料。

粉末鋁合金主要用作飛行器和發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)材料。機(jī)械合金化鋁合金和快速凝固粉末鋁合金的強(qiáng)度可達(dá)700兆帕（約70公斤力/毫米）。比強(qiáng)度達(dá)到鈦合金和超高強(qiáng)度鋼的水平，使用溫度可達(dá)250~300°C,擴(kuò)大了現(xiàn)有鋁合金的應(yīng)用范圍?？焖倌痰匿X-鋰合金與變形鋁合金相比，比剛度高30%,比強(qiáng)度高一倍，如取代鋁合金可使飛行器重量減少30%以上。

粉末冶金材料有幾類，根據(jù)所應(yīng)用的行業(yè)選擇其材料，以及形狀的設(shè)計(jì)、尺寸大小、工藝要求，模具材料的選擇和加工方法很重要。