碳、铜、镍含量对铁基粉末冶金材料性能的影响

论文摘要

本文以加拿大魁北克金属粉末公司（QMP）的水雾化铁粉ATOMET 4401为原材料,研究了碳、铜和镍三种合金化元素的添加对铁基粉的流动性、烧结体力学性能、组织结构和断口形貌的影响规律。研究表明,当碳含量为0.3 0.9wt%时,铁基粉末的流动性随着石墨、铜和镍含量的增加均逐渐变差。碳含量的添加会引起烧结零件尺寸变化倾向于膨胀,碳含量在00.8wt%时产品尺寸膨胀尤为明显。在较低碳含量时,铜含量的添加会引起烧结结构零件尺寸的明显增大,而且随着铜含量添加量的增大而增大;当碳含量较高以后烧结零件的尺寸增大随铜含量的增大不再明显;当碳含量在0.9wt%时,烧结零件的尺寸变化呈轻微负增长。镍的加入使铁基粉末烧结体烧结前后的尺寸发生收缩,当镍含量在1 wt %左右时,铁基粉末烧结体相对模具的尺寸变化率由正变为负,并且随碳含量增加铁基粉末烧结体尺寸的收缩率逐渐增大。对不同碳含量的铁基粉末烧结体,铜和镍的加入对其硬度的变化规律基本相同,当铜和镍含量增加时,铁基粉末烧结体的硬度均有所增加。从不同铜含量铁基粉末烧结体的横向断裂强度和拉伸强度的差别来看,当碳含量为0.30.6 wt %时,铜的加入均有利于铁基粉末烧结体的强化,并在碳含量为0.6 wt %时,强化效果最为明显。当碳含量为0.3 wt %时,横向断裂强度和拉伸强度均随着镍含量的增加几乎呈线性增加;当碳含量为0.6 wt %时,横向断裂强度和拉伸强度的增加趋势均随着镍含量的增加放缓;当碳含量为0.9 wt %时,横向断裂强度和拉伸强度几乎没有明显的变化趋势。断裂伸长率的分析结果表明,碳和铜含量的增加均不利于铁基粉末烧结体的塑性提高。但是,镍含量的增加却有利于铁基粉末烧结体的塑性提高。微观组织形貌的分析结果表明,随着碳含量和铜含量的增加,晶界处的气孔和低熔相变多,不利于铁基粉末烧结体的塑性提高。而镍含量的增加利于铁基粉末烧结体的塑性提高,这可能与晶界处的气孔变少变小,低熔相的连通性变弱有关。弯曲断口形貌的分析结果表明,在镍含量不变的情况下,随着碳含量增加断口处的韧窝明显增多,即Fe-0.9C-4Ni铁基粉末烧结体的塑性比Fe-0.3C-4Ni铁基粉末烧结体显著提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 粉末冶金材料
• 1.1.1 粉末冶金的发展、特点及应用
• 1.1.2 粉末性能
• 1.1.2.1 粉末的化学成分
• 1.1.2.2 粉末的物理性能
• 1.1.2.3 粉末的工艺性能
• 1.1.3 粉末性制备方法
• 1.1.3.1 还原法
• 1.1.3.2 雾化法
• 1.2 国内外研究现状及发展方向
• 1.3 本课题的研究目的和研究内容
• 第二章 实验原材料和实验方法
• 2.1 实验原材料
• 2.2 实验方法
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 碳含量的影响
• 3.1.1 碳对铁基混合粉体流动性的影响
• 3.1.2 碳对铁基粉末烧结体尺寸变化率的影响
• 3.1.3 碳对铁基粉末烧结制品性能的影响
• 3.1.4 碳对铁基粉末烧结制品微观组织的影响
• 3.2 铜的影响
• 3.2.1 铜对混合粉体流动性的影响
• 3.2.2 铜对铁基粉末烧结体尺寸变化率的影响
• 3.2.3 铜对铁基粉末烧结制品性能的影响
• 3.2.4 铜对铁基粉末烧结制品组织的影响
• 3.3 镍的影响
• 3.3.1 镍对混合粉体流动性的影响
• 3.3.2 镍对铁基粉末烧结体尺寸变化率的影响
• 3.3.3 镍对铁基粉末烧结制品性能的影响
• 3.3.4 镍对铁基粉末烧结制品组织的影响
• 3.4 铁基粉末烧结体组织的SEM 观察
• 3.5 铁基粉末烧结体的断口分析
• 第四章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间公开发表论文
• 致谢