粉末冶金能做鋁件嗎?
粉末冶金能做鋁件嗎?答案是可以的,但更多還是采用鐵基、銅基以及不銹鋼粉末。鋁合金密度低、比強(qiáng)度高、塑性好、具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性,廣泛應(yīng)用于航空航天、電子電力、建筑等工業(yè)領(lǐng)域。粉末冶金工藝是一種零部件近凈成型制備方法,所制備的產(chǎn)品無需或只需少量機(jī)加工,是一種節(jié)約能源、資源、低成本的零部件加工技術(shù)。粉末冶金鋁合金結(jié)合了鋁合金和粉末冶金的雙重優(yōu)勢,使得粉末冶金鋁合金得到了廣泛的應(yīng)用。

近幾年來,隨著人們環(huán)保意識的提高,汽車輕量化越來越多地引起人們的關(guān)注,汽車的輕型化發(fā)展促進(jìn)了粉末冶金鋁合金在汽車中的應(yīng)用。關(guān)于粉末冶金鋁合金的研究,schaffer等研究了微量元素、氣氛對al-cu-mg體系燒結(jié)的影響。發(fā)現(xiàn)微量合金元素sn、zn等由于表面張力小,可以改善體系的潤濕性,從而能促進(jìn)液相燒結(jié)。
粉末冶金法成為目前制備鋁基復(fù)合材料常用的一種工藝,粉末冶金法制備復(fù)合材料的具體工藝包括以下幾個步驟。
1.混粉。
一般混粉的方式有普通干混、球磨及濕混。在這三種混粉方式中,普通干混及濕混容易出現(xiàn)增強(qiáng)體分布不均勻及大量的團(tuán)聚、分層等現(xiàn)象,通常較為常用且有效的是球磨。
2.粉末預(yù)壓。
在混粉結(jié)束后,即進(jìn)行粉末預(yù)壓處理。粉末預(yù)壓成形方法主要有冷壓和冷等靜壓。相比之下,冷壓是*為經(jīng)濟(jì)、常用的粉末預(yù)壓成坯法。在鋁合金粉末預(yù)壓后,一般要求預(yù)壓坯密度為復(fù)合材料密度的70%~80%,以利于脫氣階段氣體的逸出。由于鋁粉和增強(qiáng)體容易吸附水蒸氣并氧化,粉末生坯在加熱過程中將釋放大量的水蒸氣、氫氣、二氧化碳和一氧化碳?xì)怏w。因此,生坯在熱加工前應(yīng)經(jīng)過除氣處理,避免制品中出現(xiàn)氣泡和裂紋;除氣溫度一般應(yīng)等于或者稍高于隨后的熱壓、熱加工變形和熱處理溫度,以避免壓塊中殘存的水和氣體造成材料中產(chǎn)生氣泡和分層。但是如果溫度過高,鋁合金中其它一些元素可能出現(xiàn)燒損,還會使合金中起強(qiáng)化作用的金屬間化合物聚集、粗化,降低材料的性能。
3.固化。
在粉末除氣后,對其進(jìn)行致密化處理,即燒結(jié)、熱壓、熱等靜壓及熱擠壓松散的粉末或預(yù)壓的粉末。在確保低成本和高生產(chǎn)率的情況下,通過單軸冷擠壓成坯,經(jīng)過除氣后,以一定速率升至一定的溫度,并按照一定的擠壓比進(jìn)行熱擠壓,再進(jìn)行后期的熱處理,得到*終的材料。這種將粉末冶金與后續(xù)致密化處理(如擠壓、軋制等)結(jié)合起來的粉末成形工藝,使粉末能夠在短時高溫、高壓作用下發(fā)生塑性變形,進(jìn)而實現(xiàn)粉末顆粒間的結(jié)合,這種工藝在目前粉末冶金法制備鋁基復(fù)合材料的研究中使用較多。與常規(guī)的粉末冶金法相比,擠壓過程中粉末顆粒除受到三向壓應(yīng)力外,沿擠壓方向還承受巨大的剪切力,其表面的氧化膜破碎后進(jìn)一步增強(qiáng)了相鄰粉末顆粒間的結(jié)合強(qiáng)度,組織結(jié)構(gòu)細(xì)小均勻且成分偏析少,增強(qiáng)體顆粒無明顯團(tuán)聚,有利于其在基體中的分布,此外這種方法無需燒結(jié),減少了制備工序,降低了成本。相比高成本的熱等靜壓工藝,粉末熱擠壓工藝綜合優(yōu)勢更為明顯,可直接得到物理和力學(xué)性能優(yōu)異的材料。