粉末冶金温压技术的发展

粉末冶金温压技术的发展

自1994年钢铁粉末冶金温压工艺在国际上取得突破以来，国内除宁波东睦，扬州保来得粉末冶金有

限公司少数厂家引进温压生产线以为，大多数企业处于观望状态。有限的几个大专院校，科研院所对

该技术进行了消化，吸收和试图国产化的研究。国家863计划、95攻关等项目也对此有不同强度的

支持。

可以确定的是，新技术通过一次压制，一次烧结的较低成本工艺使零件密度提高0.15〜

0.25g/cin3o问题是这个密度的提高究竟给我们提示了什么？温压技术对粉末冶金铁基结构零件的发

展前景？经过6年的实践，国际上有什么新进展，我们到底对温压技术有一个怎样的基本认识，温

压技术的控制因素一温压技术的“瓶颈”问题什么，产业化的困难及具有操作性的对策，这些都需

要认真思考。

6年来的总体工作表明，温压技术的实施和实现产业化取决于两个系统工程的成功实施：艮1开拓市场

需求的系统工程和技术系统工程的合理操作。系统中的各个环节相互制约，需要通盘考虑°如果某一

个环节出现问题，都不会得到好的高密度温压产品，更不要说温压技术实现产业化了。

1开拓市场需求的系统工程与标志性产品

温压技术产业化所需要的第一个系统工程是需求的系统工程即：“企业需求一市场需求的联动一市

场需求一再到企业需求”。

企业对发展的迫切需求是温压技术诞生的原动力。从温压技术发展史看，在粉末冶金铁基结构零件生

产技术方面，第一个取得专利的企业是美国Hoeganaes公司。该公司为瑞典在美国的分公司，高质

量的还原铁粉是早期的主打产品。温压技术能从该公司诞生，而不是从高水平的压件公司诞生，其关

键原因是该公司长期以来不断追求发展，不断研究提高粉末质量的途径，在部分预合金铁粉、无偏析

（包复）混合粉开发成功以后，就为温压技术的出现奠定了基础。

实际上，单就在100〜300℃温吱下压制混合粉末的这一个技术操作而言，早在80年代中期，美国

通用汽车公司就已开始了系统的研究。施压的对象是铁粉、涧滑剂与聚合物的混合物。其作法是将有

机润滑剂，聚合物均匀的包复在铁粉颗粒表面，压制或注射成形后不烧结，压坯由相互绝缘的铁粉组

成以便用铁合金颗粒铁心替代交叠层变压器用硅钢片铁芯。后来的研究导致了1991年以后粘结永磁

Nd-Fe-B材料的净形零件的产业化。

小文献上看，当时美国通用汽车公司提供的数据已包含了少量:包复的有机润滑剂可以提高乐坯的整体

密度的内容。但那时没有谁往铁基结构件上联想，即便考虑到了，也没有大批量合适的生产原料。

80年代末至90年代初，美国Hoeganaes公司开发的部分预合金铁粉，无偏析（包复）混合物不仅

满足了高质量中密度铁基结构伶的需要，而且也为温压技术的研究开发与成功提供了条件,可以说，

没有企业对发展（包括技术与产品）实质上的需求，就没有温压技术的诞生。

猊技术问世后，市场需求的推利是极为重要的。其目的是让温压铁基结构件逐步扩大它的市场占有份

额。为此，温压技术必须解决这样几个问题：①温压与室温压制相比压坯密度提高0.15〜

0.25g/cm3,如果高密度在烧结后能保持下来，则对铁基结构零件性能的影响。②是否有室温一次压

制工艺不能制造的，新而多的标志性产品。③温压工艺的适用性和局限性有多大。

仅就疲劳性能来说明密度的提高对性能的影响。高性能粉末冶金铁基零件的标志之一是它的疲劳性能

要高。比如，全致密合金钢（0.6C1.5CuO.5Moi.75Ni余Fe）的疲劳强度为460MPa（2*108次循

环），而密度为6.9g/cm3的材料强度仅为130VPa（2*108次循环）。如果材料的密度提高到

7.19g/cm3（0.5CL5CuO.55Mo2.ONi余Fe）疲劳强度则可提高到368MPa0密度提高到

7.28g/cm3,需加入合金元素Cu,Mo,Ni,或用0.4C和Fe.疲劳强度可以达到449MPa：1*107次

循环），接近致密钢材的疲劳强度。使性能大幅度的提高这是粉末冶金铁基结构零件的开发者和生产

者梦寐以求的。

温压技术正在制造出室温一次压制工艺不可能制造出来的，新的越来越多的标志性产品。

例如，德国Sinterstah】GmbH公司用温压技术生产复杂的摩擦传动用同步齿环，在美国新奥尔兰

举行的PM2TEC2001国际会议上获奖。该零件的齿部密度超过7.3g/cm3,环体密度超过

7.Ig/cm3,生坯强度达到28MPa。采用了扩散合金化的烧结硬压粉末，最低抗拉强度为850MPa。由

于使用了温压技术和采用粉末冶金零件，使得综合成本降低了38%o

美国ChicagoPowderedMetal公司从1995年己开始用温压技术生产电力机车发动机齿鼓零件。该

零件重达1.1kg,密度7.3g/cm3,是FordMotorCo公司采用的第一个温压零件。Chicago

PowderedMetal公司认为，温压技术的产.业化将为粉末金属的应用开拓了一个新时代。

瑞典HogannasAB公司温压Ni-Cu7Io钢粉，为重载车辆（如公共汽车和大卡车）制造变速箱用零

件，零件的密度为7.25〜7.35g/cm3。详细地研究了密度，组织，热处理特点。跑车试验证明，温

压烧结钢的零件不仅能够满足重载车辆的使用要求，而且会使零件的成本降低。

在我国，也不断出现温压新产品。195年北京科技大学与武汉钢铁（集团）粉末冶金公司合作通过国

家95攻关，于1997年成功的利用全部国产设备，国产原料，自行设计的温压模具一次压制软磁产

品，重量为950g,磁扼的生坯密度达到7.37g/cm3、烧结密度7.41g/cm3。磁性能Hc=84.4A/m,

Umax=5850,Bmax=l.50T,代替了原复压复烧工艺。

华南理工大学于2001年研制成功两种有代表性的温压新产品，高性能斜齿轮和薄壁气门导筒。

斜齿轮参数为：法向模数mn=5.5,齿数z:10,an=25o,螺旋角P=8.Io,齿宽B=32mm。采用了有

模壁润滑的温压技术。无模壁润滑的温压技术的零件密度为7.2g/cm3,而有模壁润滑的温压技术的

零件密度达到7.28g/cm3,.

壁厚为2nlm的薄壁气门导筒的材质是高含量陶瓷颗粒增强的铁基粉末冶金复合材料。采用两次装

粉，即导筒的筒身和筒底是两种不同的粉末，依次装粉。温压技术的采用，不仅保证零件有高于98%

相对密度，而且减少了层次开裂等压制缺陷。

2技术系统工程

目前.,温压技术已从只涉及压制的温压发展到同时考虑压制、烧结及后处理的温压。压制过程从粉末

齿润滑，发展到同时使用有效的模壁润滑。最佳温压温度的确定，从试验探索到定量的预测分析。温

压的对象也从铁和钢粉发展到不锈钢粉、复合材料粉等。符合中国国情的温压压机改造成功并已定型

制造。以下就这儿方面的进展作一简要介绍。

2.1只涉及压制的A'CORDENSE温压系统

美国Hoeganaes公司宣称的低成本，高密度的ANCORDENSE温压工艺一开始就被强调为只涉及压制

的一个系统。其基本思路是：用特定的钢铁粉末，用特定的涧滑剂，用特定的混合技术，用特定的温

压工装和特定的温压温度才能压制出特定的高于7.30g/cm3（压制压力为690MPa）的铁基零件。每

一个特定是该系统的一个环节，缺一不可。购买这样一套系统的模具和操作工艺，1996年的价格是

4〜5万美元。附加条件是必须使用售货方的粉末，并承诺不得将模具结构和工艺扩散给第三方。

2.2改进的“设计一温压一烧结一后处理”全过程工艺系统

温压只是铁基粉末冶金零件生产过程中的一道工序。它的成功并不一定代表最终零件生产的成功。必

须把温压放在零件生产的全过程中加以考虑。经过5年的实践，北京科技大学逐渐形成了一个以

“设计一温压一烧结一后处理”逐道工序构成，前后统筹考虑的“温压一烧结”分析和实施系统。

2.2.1设计环节

从零件的几何尺寸考虑，是否所有的铁基粉末冶金零件都可以用温压工艺来提高其生坯密度？从零件

的化学成分考虑，是否通常Fe-Cu-C,Fe-P-C,Fe-Ni-Mo-Cu-C的化学成分构成都适用于温压？

通过建立温压生坯密度预测方程和引入温压侧压系数，建立了零件的几何尺寸，特别是高径比的不

同，对温压效果的影响。唯象理论的分析表明，大的高径比的零件并不适用于温压工艺。在相同的温

压制度下，大的高径比零件的生坯密度低于小的高径比（如圆盘零件）0.2g/cm3Z左右，温压失去

有效性。

从零件的高径比对温压有效性的影响来看，对不同高度的制品，温压后零件截面的密度分布可能更加

不均匀。因此在设计零件工艺时，除了考虑补偿装粉外，还要考虑模具的温度分布。

在化学成分和原材料形态方面，值得注意的是过量的硬脆合金元素如磷-铁合金粉会降低温压生坯密

度。合金元素水雾化铁粉Fe-Cu-C成分的温压效果比水雾化（FeTIo）合金粉Fe-Ni-M。-C成分的温

度密度低得多，而石墨的添加对温压生坯密度有明显的负面影响。改变石墨的种类，粒度和形态以增

•套自行设计的温压模具。实践中发现，模具的设计并不神秘。模具材料以M2高速钢为实验材质。

在小型批量生产中，采用内镶硬质合金模具以适应温压环境。另外，关键的是实现自动模具结构，可

保证操作的安全性和简易性。

华南理工大学与广东华金公司，在粉末冶金齿轮温压模具的设计与制造方面积累了较丰富的经验，现

已有数种齿轮由内润滑温压技术生产。

这里之所以提到内润滑温压技术，是因为目前出现的新专利和某些经验表明，将内润滑温压技术改变

为外润滑温压技术是温压发展的必然趋势。外润滑指的是模壁润滑，其与温压是平行的两个提高铁基

结构零件密度的手段。

模壁润滑分湿润滑和干润滑。较早的研究和探索是利用于润滑剂和润滑液体喷向模壁的润滑方式，称

为湿润滑。湿模壁润滑的模具结构复杂，难以实现自动化生产。近期发展的干模壁润滑，它不仅克服

了湿模壁润滑制备的压坏表面易粘粉，影响烧结件的表面质量；而且，用非聚四氟乙烯干粉润滑剂以

静电吸附的防护司粘着在阴模内壁，铁零件的压坯密度已达7.55g/cm3,加拿大QMP公司决定在

2002年开展在温压的过程中采用模壁润滑，以期铁基零件的密度大于7.4g/cm3。我国“十五”863

华南理工大学、北京科技大学和中南大学的温压研究项目也有这方面的内容。北京科技大学正加紧开

发成本低、适用性强的干粉模壁润滑装置。

（4）温压温度。没有•成不变的温压温度，也就是说最佳温压温度（包括粉末温度和模具温度）的

制定，必须根据零件的几何尺寸来调整。加拿大QMP公司的经验是同一种材质装粉高度为1.0cm,

最佳粉末温度为140C,装粉高度为2.5cm和3.8cm时，最哇粉末温度分别降到100C和90C左

右。北京科技大学在理论上初步进行了分析，建立了一个温压压制压力、零件几何尺寸和最佳温压温

度之间的因果关系，为制定温压工艺提供了一个量的预测方法。

就粉末温度和模具温度的高低而言，与ANCORDENSE温压工艺不同，北京科技大学强调了两种不同的

温压制度的：应用即保留式温压和排出式温压。这两种不同的饿温压制度影响着而后的烧结制度的选

择。保留式温压在模具温度低于润滑剂的熔点范围。润滑剂在温压过后仍有相当一部分保留在压坯之

内；排出式温压指的是选择模具的某一部分的温度高于润滑剂的熔点范围，润滑剂在完成了润滑粉末

颗粒的作用后大部分被排挤出压坯。究竟选取何种温压制度必须根据零件尺寸、模具结构、批量大小

和烧结工艺等因素进行综合考虑。

2.2.3烧结环节

当生坯密度大于7.2g/cm3,采用保留式温压方式压制时会有相当多的润滑剂被挤入封闭孔洞之中。

烧结时不能简单的采用通常的一次推杆炉一次烧结，必须采月低温预烧，将润滑剂在此温度下分解出

的CO,H2,N2排除。实验表明，真空预烧可以较充分地排除润滑剂，在氢气中预烧次之。不低温预

烧，将使最终烧结密度低于温压压制的生坯密度。温压-烧结工艺就整体效果看并不能提供密度产

品。采用排出式温压可以简化烧结工艺，但排出式温压工艺的应用对所生产零件的形状和模具设计有

较苛刻的要求。

2.2.4后处理环节

后处理限指热处理和表面强化史理。为了进一步提高温压-烧结烧结钢零件的强度指标，试验了在残

余孔洞周围形成了贝氏体，基体形成马氏体的可能性。研究表明Fe-Mo-Ni-Cu-C系，适当改变加入

石墨的方式，完全可以实现烧结在线等温处理，生产出密度大于7.3g/cm3,残留孔洞周围形成缺口不

敏感性的下贝氏体组织，热处理后抗拉强度大于1200MPa.

这里提到的表层强化处理的概念是，通过强化烧结（液相烧结和强化烧结）在温压烧结钢零件表层形成

一定深度的全致密组织。为大幅度提高制品的疲劳强度创造袋件。为开发温压轿车连杆预定技术保

证，表层强化烧结温压烧结钢的思路获得了国家自然科学基金（2000〜2003年）的资助，现已取得

可喜进展。

3产业化

3.1强力发掘市场需求

高密度，高强度粉末冶金烧结钢零件的市场需求是温压技术产业化的源动力。长期以来，中、低密度

粉末冶金零件的市场已趋于饱和，其零件较低的强度性能对粉末冶金烧结钢的市场声誉有一定的负面

影响。特别是应用粉末冶金产品的设计人员，往往对高强度、高密度存有疑虑。因此，市场开发人员

应当真正了解温压产品的优异性能，以具体的技术数据，及国内外生产的主要产品如链轮、齿轮的经

验，作好开发工作。任何一个企.业，如果在实际上没有强力发掘市场需求的能力，在计划时代还可能

生存；那么在面临加入KT0后严酷的竞争形势面前，只能“坐以待（关）闭”。

3.2选择正确的结合部

温压技术的产业化即国产化，只有充分结合我国产业的实际情况进行开发，才能可能获得较大的进

展。从国民经济的全局看，粉末冶金行业是一个小产业，它的发展必须也只能依附于国民经济支柱产

业的发展。轿车产业的发展规划曾经给粉末冶金的发展规划昔来某种刺激。现在看来，真正把降低几

十公斤零件成本而采用粉末冶金产品这件事看得很重的发动机主机厂为数并不多。因此，高密度温压

粉末零件的一大出路应当着眼于配件市场。只要高密度温压冶金零件的质量过硬，拥有了用户，就一

定会促进主机市场的开发，这就是市场的结合部问题。

其次是，温压技术与粉末冶金厂家本身的结合问题。没有引进国外先进技术的粉末冶金厂家占多数，

资金的投向一定是非“待闭”企业，因而是可持续发展或有可能持续发展的粉末冶金厂，温压技术必

然会转化成生产力。

3.3市场经济条件下的“研究一企业集合”体

国外温压技术从实验室到产业化大致用了5年左右的时间。与其它先进技术相比，温压技术产业化

的速度是快的。其中一条成功的经验是，该技术从一开始就是以“研究一企业集合”的面貌出现的。

粉末冶金工艺人员、压机制造商、化工、化学研究人员，组成一个集合体来突破技术的各个环节。在

这方面行业协会或学会应当发挥更大的作用。

温压技术产业化的根本出路在于，真正理解和掌握温压一烧结工艺系统的各个环节，在有可能持续发

展的骨干粉末冶金企业的牵头和带动下，组成一个各方均可受益的粉末、制件、压机、化工厂商和研

究团体的“研究一企业集合”体，以典型的温压系列产品开拓钢铁粉末内冶金高密度、高强度零件的

新市场。

（H处：摘自《粉末冶金工业》2003年第2期）

温压技术简介

温压技术是近几年新发展起来的•项新技术。它是在混合粉中添加高温新型润滑剂，

然后将粉末和模具加热至150c左右进行刚性模压制，最后采用传统的烧结工艺进行

烧结的技术，是普通模压技术的发展与延伸。

该技术既保持了传统模压技术的高生产率的基本技术特征，又克服了传统模压技术制

造铁基粉末冶金零部件的低强度、低精度等固有的技术缺陷，扩大了铁基粉末冶金零

部件的应用范围。温压技术在国际粉末冶金学界已被誉为“开创铁基粉末冶金零玳件

应用新纪元”和“导致粉末冶金技术革命”的新型成型技术。

温压工艺的技术特点：

能以较低的成本制造出高性能的铁基粉末冶金零部件。由于与普通的模压相比较，粉

末及模具仅加热到150C左右，故可在普通粉末压机上添加加热系统就可改造为温压

机，所需投入并不大。而且采用温压工艺生产的生坯强度高，乂可直接进行附加的机

加工，而压制压力和脱模压力均能较低，故模具寿命高，可大大降低成木，是一种不

复杂但效益高的新技术。

提高零部件生坯密度。通过温压技术的使用，能使铁基粉末冶金零部件的生坯密度达

到7.25〜7.45g/cm3,与传统工艺相比提高了0.IS〜0.3g/cm3。

产品具有高强度。与传统模压工艺相比，零件的疲劳强度提高10—40%,极限抗拉

强度提高10%，烧结态极限抗拉强度21200MPa。

便于制造形状复杂以及要求精度高的零部件。采用温压技术，能使压坯的脱模压力低

（降低30%以上），压坯强度高（提高125〜200%）,而弹性后效小（0.1〜

0.16%）,烧结收缩率又少（0.025〜0.08%）。这一切均为制造形状复杂以及尺寸

精度要求高的零部件创造了良好的条件。

密度均匀：一般压坯各部分密度差能减少0.1〜0.2g/cm3o

温压工艺的核心技术：

部分预合金化铁粉的制造技术。

新型聚合物润滑剂的设计。

石墨粉末有效添加技术。

无偏析粉末的制造技术。

温压技术的应用范围：

由于温压零部件的密度得到了较好的提高，从而大大提高了铁基粉末冶金制品的可靠

性，因此温压技术在汽车制造、机械制造、武器系统等领域均存在广阔的应用前景。

密度在7.25-7.45g/cni3之间的铁基零部件均可采用温压工艺制造。

温压技术的发展、特点及其技术问题分析（上篇）

（作者：曹顺华易建宏曲选辉黄伯云蒋辉珍）

【摘要】本文概述了温压的发展动态及其技术特点：详尽分析了涵盖温压的技术问

题，并提出了开发符合国情的温压技术的对策。

【关健词】温压工艺对策发展动态

粉末冶金具有节材、低能耗等显著优点。进入八十年代以来，汽车工业比以往任何时

候更加依赖于粉末冶金技术，即尽可能多地采用粉末冶金（P/M）零部件以提高其汽

车特别是轿车在市场中地竞争能力。然而，P/M零部件地密度是左右其在轿车上应用

水平地关键因素。因此，为扩大P/M零部件在轿车上地应用范围，必须提高其密度

以获得力学性能优异地粉末冶金零部件。目前，常用来提高P/M零部件密度地技术

途径包括：1、高压缩性铁粉地制备与应用；2、复压复烧，即二次压制、烧结工艺；

3、浸铜工艺：4、高温烧结工艺：5、粉末热锻工艺。由于这些工艺存在着不同程度

地成本和零件尺寸精度保证困难等技术问题，使本富于竞争力的P/M零件难以得到

充分发挥。为此，必须寻找新的提高P/M零件密度的技术途径。

一、温压技术的发展：

八十年代末，Hoeganaes公司的Musella等人在本公司的ANCORBOND工艺即扩散粘

结铁粉制备工艺的研究基础上开发出一种所谓温压(WarmCompaction)的新工艺，

即ANCORDENSE工艺，并于1990年取得了第一项采月一次压制烧结工艺制备高密度

铁基P/M零件的美国专利。通常，模具和粉末原料均需加热，即模具温度为150℃,

粉末原料温度为130C。经温压后，P/V零件的密度增幅为0.15〜0.30g/cm3。1992

年，Hoeganaes公司的Rulz和Luk又获得一项美国专利，他们的研究成果标志着

温压技术迈向了实用阶段。在1994年、1995年、£96年国际粉末冶金学术年会上

发表了近20篇有关温压技术的论文。如瑞典和美国的Hoeganaes公司，加拿大魁

北克金属粉末有限公司等都较系统地开展了有关温压技术的研究。已制备出极限拉伸

强度达1500MPa的烧结态铁基P/M零件。在温压过程中，温度的升高使粉末的流动

性大幅度下降，为实现压制过程自动化，开展了新型高分子聚合物作为润滑剂的研

窕，并取得了两项专利。与此同时，Hoeganaes公司与德国的Linde公司、美国的

辛辛那提公司密切合作，研制出温压加热装置，并得了专利。目前，瑞典Hoeganaes

公司，美国Hoeganaes公司和宾夕法尼亚Pressedmetals公司，瑞上

SintemverkeAG公司，加拿大魁北克金属粉末有限公司，台湾保来得公司等己建立

二十多条温压生产线，并能制造出30余种密度在7.25〜7.60g/cm3的高密度铁基

P/M零件，如电动工具用螺旋齿轮，轿车刹车定位螺母等。Ford汽车公司已将重达

1.2kg的温压流体变速涡轮毂用在发动机上，仪此一件就人幅度的提高了铁基P/M零

件在汽车上的应用水平。据美国粉末工业联合会执行主席White称，到1996年底，

美国轿车中铁基P/M和应用水平已达到13.6kg/辆。Ford公司的目标是到2000年

轿车中P/M零件的应用水平将达到22.7kg/辆，这在很大程度上得益于温压工艺的

出现。Hoeganaes公司也因在温压工艺方面的开创性成就而荣获1996年度MPR最

高荣誉奖。

相对而言，国内起步较晚，除扬州保来得粉末冶金公司和宁波东阵粉末冶金公司已从

境外引进温压工艺生产线外，还没有系统地开展对温压工艺的研究。1995年，北京

科技大学和武钢合作开展了采用温压工艺制备高密度粉末冶金磁性材料的研究，现已

取得有价值的阶段性成果。中南工大粉末冶金国家重点实验室早在1995年就成立了

温压工艺研究小组，其目标是开发出符合国情的温压工艺及温压加热装备。正在开发

的温压用粉末原料的工艺性能与Hoeganaes公司和魁北克金属粉末有限公司的原料

接近。目前该实验室与东风汽车公司联合开发采用温压工艺制造高密度铁基P/M轿

车零件的研究项目，已得到国家“863”计划的资助。相信，该项目的开展将有助于

加快我国开发温压工艺的步伐。

二、温压工艺的技术特点：

温压工艺被誉为“开创粉末冶金零件应用新纪元的一项新型制造技术”，其关键在于

以较低的成本制造出高性能的铁基P/M零件，为轿车用零部件在性能与成本之间找

到了一个较佳的结合点。据资料分析，虽然温压工艺比常规一次压制烧结工艺的相对

成分提高了20%,但比浸铜工艺，复压复烧工艺，粉末热锻工艺分别降低20®305

和80缸除此以外，温压工艺还具有自身独特技术优点：

1、压坯密度和烧结密度高。采用温压工艺，通常可获得7.25〜7.60g/cm3的铁基

P/M零件。在同一压制压力下，比一次压制烧结工艺的密度提高0.15〜0.30g/cm3。

相应的，获得相同密度所需的压制压力降低MOMPAa左右，这为较低吨位粉末压机

压制大尺寸中密度铁基P/M零件创造了条件，相对地增大了压机的吨位。

2、压坯强度高。在相同密度水平下，经温压的压坯，其强度是常规压制压坯的

1.25〜2.0倍。这一特点为粉末冶金工艺制造形状复杂的机械零件提供了方便，也提

高了粉末冶金技术与其它零件制造竞争的能力。一方面，普通压制烧结工艺由于其压

坯强度低，在脱模过程中很容易导致形状复杂压坯的破坏，从而无法成形。然而，温

压工艺克服了这一缺点。另一方面根据粉末冶金技术和压机工作特点，垂直于压制方

向的P/M零件侧而形状特征是不可能成形的，如横向孔等。采用温压工艺后，由于

压坯强度高，可在烧结工序之前直接对压坯进行机加工，节约机加工工时和提高刀具

的使用寿命。

3、脱模压力低。温压工艺的脱模压力比普通压制工艺降低30%以上。低的脱模压力

意味着温压工艺易于压制形状复杂的铁基P/M零件和减少模具磨损从向延长其使用

寿命。同时，还可以降低粉末料中润滑剂的添加量，进一步提高压坯密度。因为，润

滑剂每降低0.1%，压坯密度将增加0.05g/cm3。

4、弹性后效小。烧结后零件尺寸变化比普通压制要低得多，如DistaloyAE基材粉

末经温压后的烧结收缩接近于零，易于获得高尺寸精度的铁基P/M零件。

5、当零件密度、材质相同时♦，采用温乐工艺制得的材料极限抗拉强度比复压复烧工

艺所制得的材料提高1。％左右，而疲劳强度提高了10〜40%。特别是，零件经温

压、烧结后进行适度的身压，其疲劳性能与粉末热锻件相当。这些力学性能指标达到

了轿车发动机，传动及刹车装置的使用性能的要求，可望为连杆的制造提供一条可行

的技术途径。

6、压坯密度分布均匀。采用温压工艺制备齿轮类零件时齿部与根部间的密度差比常

规压制工艺低0.l-0.2g/cm3Q

由于这些特点，在国际粉末冶金学界，人们称温压工艺是导致粉末冶金技术革命的一

项新技术。

（出处：摘自：材料科学与工程）

温压技术的发展、特点及其技术问题分析（下篇）

（作者：曹顺华易建宏曲选辉黄伯云蒋辉珍）

【摘要】本文概述了温压的发展动态及其技术特点；详尽分析了涵盖温压的技术问

题，并提出了开发符合国情的温压技术的对策。

【关键词】温压工艺对策发展动态

（接上篇）

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•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、Dcnscmix、Flomct

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：在温区过程中，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90C）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I」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F,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150c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130C,而模具加热温

度为150C。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：摘白：材料科学与工程）

温压致密化机理及其在温压粉末设计中的应用

（作者：曹顺华易建宏奉东文曲选辉黄伯云）

温压技术是Hoeganase公司于1994年开发成功制造高强度铁基粉末冶金零部件的新型刚性模

受到粉末冶金技术界的广泛关注。该技术既保持了传统模压工艺的高生产率、被加工零部件

（寸一致性好等基本特点，又以较低的成本提高了零部件的密度（7.20~7.35g/cm3）。曰于零

占高，其综合力学性能大幅度改善，应用范围迅速扩大，为充分发挥粉末冶金的技术优势创造

3而，温压被誉为“开创粉末冶金零部件应用新纪元并导致粉末冶金技术革命的新型成形技

三温压技术提高铁基粉末冶金零部件密度的实质，即温压致密化机理至今尚无定论。通常认

[温度（130℃左右）下铁粉颗粒的加工硬化速度和程度下降，铁粉颗粒塑性变形阻力的降低和

J降低，便于获得高的压坏密度。无疑，铁粉颗粒塑性变形阻力的降低有利于提高粉末压坯密

温压粉末设计的原料通常不采用高纯度的电解铁粉使原料粉末具有较低的塑性变形阻力，而

二铁粉。另外，按照这一观点，硬度较高的驾化合金钢粉也不适宜作为设计温压粉末的原料。

打乍者的温压粉末设计实践，利用器化合金钢粉末作为基粉原料，在合适的温压条件下，其密

J2g/cni3[9]o因而，温压时铁粉颗粒塑性变形能力的改善并不是温压过程中唯一的主导致密化

示上，降低粉末颗粒在压制过程中的内摩擦也是行之有效的技术途径。作者主要探讨温压过程

于机理及其主要影响因素，并以此为基础提出了温压粉末设计的基本原则，并设计出温压粉末

于机理

三机以恒定的加载速度压制时，实验测得的温压压缩曲线示意图。从图1可以看到，曲线上出

'平台"，对应着压机的压力指针出现停留。另外，每一“平台”的后期出现的“凹陷”对应

上发生回摆。这些“平台”意味着在压制压力不增加的情况下，粉末体仍在发生压缩现象。而

G的“凹陷”则对应着粉末体中孔隙结构的坍塌。由于温压温度较低，不可能诱发铁颗粒大范

口超塑性现象。因此，这些“平台”表征了粉末颗粒间的重排列这一微观过程。降低粉末颗粒

U于粉末颗粒间的重排列过程的进行。温压时，聚合物润滑剂更有利于降低铁粉颗粒间的摩

IJ过程的结果导致颗粒间的相互填充程度增大，有效地减小了颗粒间的孔隙体积，便于获得高

，同时，在较高的压力水平下，“平台”的宽度表示粉末中可供某一粒级范围内的粉末颗粒

L主要取决于相邻粉末颗粒粒级差的大小和铁粉颗粒的塑性变形能力。铁粉颗粒塑性变形能

J颗粒重排列过程提供协调性变形，有利于颗粒重排列过程的充分进行。对于固定粒度组成的

2形状影响着“平台”所对应的压力，且粉末颗粒偏离球形度越大，压力水平越高。低压力水

己台”表征以粗颗粒为主体的重排列过程。而高压水平下的“平台”则表示以细颗粒为主体的

九“平台”间的间隔，即相邻“平台”的对应压力差主要取决于铁粉颗粒的表面粗糙度和塑

匕滑的铁颗粒，重排列过程的阻力较小，易于发生粉末颗粒的重排列。显微硬度低，塑性变形

?易为颗粒重排列提供协调性塑性变形，降低颗粒重排列阻力。因此，铁粉颗粒塑性变形能力

A压过程中另一重要的致密化机理。

三原料的设计原则

W致密化机理的分析，发现铁粉颗粒的重排列过程和塑性变形的充分进行均有利于获得尽可能

年度。为使在温压过程中不发生烧结膨胀现象，设计温压粉末原料时应遵循如下原则。

分的要求

粒度组成：粒度组成合适的基粉，具有可供颗粒发生重排列的足够空间，有利于获得高的填充

颗粒形状：球形粉末颗粒具芍最小的颗粒表而积，可降低重排列阻力。

变形能力：在温压过程中，具有较好塑性变形能力的铁粉可以提供重排列过程所需的协调性变

E重排列阻力。由于部分预合金化钢粉比纯铁粉具有理镐的压缩性，因此国际上粉末制迨公司

£粉末时大多采用部分合金化钢粉作基粉。关于部分预合金化钢粉的塑性改善机理，一般认为

士内应力在部分预合金化过程中得以消除的结果。其实，经过部分预合金化处理后，钢粉发生

号现象，仍需进行机械破碎。很显然，还会产生内应力。因此，这一观点没有说服力。作者认

B分预合金化钢粉塑性提高的原因是，部分预合金化钢粉塑性提高的原因是，部分预合金化区

七晶格畸变，导致系统能量升高，非合金化区域中的间隙原子职N,o,c等被吸引至合金化区

1提纯效应，铁粉颗粒整体塑性得以改善。表1是铁分别与锲、铜经部分预合金化后，非合金

片、氮、氧含量的变化规律。从表1可以发现，部分预合金化后，铁中的间隙元素含量都出现

J降低。特别是，铁中间隙元素含量约为合金化处理前的"2。这是因为锲与铁原子的原子半

G产生的晶格畸变能较高之故。

金化区域间隙元素含量变化（质量分数）

上末

)320.01600.0011

)210.00790.0005

)270.01600.0010

可要求

1•剂在压制温度十不仅应具有良好的润滑效果，而且由于温压密度高，很容易在脱除过程中出

如所以还必须能有效地抑制膨胀。因此，温压用聚合物涧滑剂应该具备如下特性：

物的熔点应高于温压温度：作为固态润滑性能良好的聚合物润滑剂，当温度高于聚合物的熔

外的润滑性能下降，甚至产生劣化现象，不能充分发挥其减摩性能。

摩擦因数。

较明显的温度效应：即温度升高，聚合物润滑剂的摩擦因数进一步降低。

方式：粉末颗粒表面均匀地包覆一薄层润滑剂能最大限度地降低粉末颗粒在温压过程中的内摩

“粒重排列过程的充分进行。因此，采用润滑剂涂层形式较为理想。

的分解温度范围：具备这•特性的聚合物润滑剂可降低在预烧段聚合物的分解产物在烧结坏中

J压力，有效地降低烧结体的体积膨胀，从而保证烧结部件的烧结密度和尺寸精度。

保问题（无氟组分）。

分末的有效添加技术

石墨是一种高压缩模量的固体，在外力作用下主要发生弹性变形。当外压卸除后，即粉末压

」脱出后，储存在坯体中的弹性内应力将释放，加剧坯体发生胀大，从而有可能抵消温压、提

因而，温压粉末中的石墨含量一般在0.5%以下，限制了温压粉末的成分设计范围。为了充

&对铁基烧结零部件的强化作用，作者采用一种特殊方法，对小于75um的石墨粉末颗粒（木

W面处理，使其表面粘附着微细的石墨颗粒。这些微细石墨颗粒在压制过程中能以滚动摩擦取

上降低石墨颗粒本体的移动阻力，便于石墨本体移至受力最低的位置，减轻石墨颗粒的弹性

避免弹性变形对致密化的消极影响。这一技术可使温压粉末中的石墨含量高达1%，从而拓展

三的成分设计范围。

4设计

A压粉末的设计原则和我国铁粉资源特点，分别设计出3大温压粉末体系。

；温压粉末的设计

£化铁粉（鞍山钢铁公司）为原料，经过对铁粉颗粒表面的活化处理和与锲、铝粉间的部分预

L得到名义成分为Fe-1.5Ni-0.5M。的部分预合金化铁新，添加经表面改性处理过的一

［墨粉末、甩解铜粉和0.6%的聚合物润滑剂，得到高性能的温压粉末原料。图2是名义成分为

0.5Mo-0.5Cu-0.6c的粉末与瑞典赫格纳斯公司生产的温压粉优异。具体体殃在2个方面：首

干制的温压粉末在637MPa温压密度为7.46g/cm3,最大密度所对应的压制压力降低49MPa,而

也高了0.05g/cm3：其次，自行设计的温压粉末的石墨含量为0.6%,比赫格纳斯公司制造的温

）.3%o这一体系的粉末适宜于用作密度为7.34~7.45g/cm3的高性能铁基粉末冶金零部件的制

K温压铁粉的设计

卜粉原料价格较普通四化建设末冶金铁粉昂贵得多，影响了温压技术在我国铁基粉末冶金零部

匕中的应用。这一现状严重制约着我国粉末冶金技术的发展和铁基粉末冶金零部件制造水平的

匕，作者结合另一自行开发的专利技术成功地将从转炉烟尘回收的铁粉用于温压粉末的设计。

J成本仅为普通雾化铁粉的40M50%。预计其售价与国外注口的合金铁粉相当。利用开发成功

；金技术将这类铁粉与银、锢形成部分预合金铁粉。图3是这类粉末的温压行为。该体系温压

（性能与加拿大魁北克金属粉末公司以雾化铁粉设计的温压粉末性能相当，而成本至少降低

这类温压粉适宜于密度为7.20〜7.32g/cm3的铁基粉末冶金零部件的制造原料。

，金钢粉末的设计

1合金钢粉的显微硬度高，塑性变形阻力大，国外粉末公司采用它们来作为温压粉末设计原料

¥而，合金钢粉末颗粒类似于合金钢小铸锭，具有成分均匀的特点，便于获得显微结构和性能

g娄末冶金零部件。由于合金钢粉末的变形抗力大，必须充分发挥颗粒重排列在致密化过程中

9此，该体系的润滑剂的减摩擦行为在上述两体系的基础上有所改进。另外，温压温度也有所

》末与模具的加热温度分别为125℃,145C。图4为不同石墨粉末的温压行为。从图4可以看

力压制压力下，添加0.8%石墨的粉末的温压密度最高。添加0.1%石墨的粉末的温压密度高于

反常情况下，粉末中石墨含量增加，压坯密度降低。因为，一方面，石墨的密度小，降低压坯

攵，降低压坯密度。由于温压粉末中的石墨经过表面处理，具有很强的润滑作用。因此，石墨

&有利于颗粒重排列过程的进行，便于得到较高的温压密度。但是，进一步增加石墨含量使得

（密度降低的作用增强，导致温压密度降低。图5是尸6-1.5网-0.5吊0-13-0.8（：粉末在室温

『为。由于其中的石墨具有比普通石墨粉末更为优异的润滑效果，有利于压坯密度较普道合金

1坯密度（通常为6.8g/cm3左右）有所提高。比较图4与图5可以发现，温压密度较室温压

50.CO.19g/cni3o因此，温压提高压坯密度的效果是很明显的。图6,7可以看出，温压弹性

A压降低了30%-40与。从图6还可以看到，石墨含量显著地影响温压弹性后效，即弹性后效随

S加量的增加而增大。在石墨添加量为0.8舟和1%两种情形下，弹性后效与压制压力的关系不如

J0.6%时敏感。这可能与所添加的石墨粉具有良好的润滑性能有关。该粉末可以作为密度

7cm3、性能均匀的铁基粉末冶金零部件的制造原料。同时也可作为铁基粉末冶金零部件烧结

匕原料。

《中，颗粒垂排是主导的致密化机理。同时，粉末颗粒的蹩性变形对温压致密化起着重要的作

二述认识，确定了温压粉末原料的设计准则。开发设计了适宜于用作制造零部件密度为

ig/cm3的高性能温压粉末原料、零部件密度为7.25~7.34g/cm3低成本温压粉末原料和密度为

;/cm3结构均匀的合金钢温压粉末原料。

（出处：摘自《粉末冶金材料科学与工程》2001年第三期）

温压粉末的制备及其温压行为

（作者：曹顺华张立华易建宏曲选辉杨屹）

粉末冶金是一门集材料冶金与机械制造于一体的新型技术，具有节材、低能耗等显著

优点，为机械制造特别是汽车工业提供了大量质优价廉的P/M零件。然而，其中的

孔隙决定了零件具有较低的力学性能，限制了P/M零件的使用范围，导致粉末冶金

技术与其它零件制造技术相竞争的潜力无法得到充分发挥。为了扩大P/M零件的应

用范围，必须提高P/M零件睥密度。目前，用来提高P/M零件密度的常用方法有：

高压缩性铁粉的制备与应用：复压复烧：浸铜工艺：粉末锻造；液相烧结：高温烧

结。由于这些工艺存在不同程度成本和零件精度难以保证等技术问题，必须寻找新的

提高P/M零件密度的技术途径。

温压是1994年由美国霍根纳斯公司在扩散粘结铁粉的基础上开发出来的制备高密度

P/M零件的新工艺。至今已申请有关温压的专利20余项，其中涉及到温压用粉末的

制备、新型润滑剂、加热装置及相关制备工艺。目前，全球建立了30余条温压零件

生产线，能制造出数十种温压零件。温压工艺得到如此迅猛的发展的关键在于其以较

低的成本制造高密度P/M结构零件。为高密度零件在性能和成本之间找到r一个较

佳的结合点。据报道，温压工艺的相对成木分别比浸铜工艺、复压复烧和粉末锻造工

艺降低20%30%和80$。由于温压工艺制备的压坯强度高、脱模压力和弹性后效

低，为制造形状复杂、高精度的P/M结构零件提供了便利。从而，赋予粉末冶金技

术较其它零件制造技术以强大的竞争力。

温压粉末是获得高密度诙基P/M零件的技术核心和得以实现的基础。为了促进我国

粉末冶金技术的发展和减轻我国P/M零件生产企业对进口温压粉末的依赖程度，中

南工、业大学粉末冶金国家重点实验室与东风汽车公司、攀枝花钢铁公司合作，在国家

“863”计划的资助下，重点放在温压粉末的制备和高密度铁基P/M结构零件的开发

上，以建立一整套具有自主产权的、符合中国国情的温压零件制造技术体系。

1Fe-1.5Ni-0.5Mo温压粉末的制备

Ni,Mo是提高铁基P/M零件力学性能特别是经后续热处理的力学性能的常用合金元

素。单质形态的锲、铝在铁中的扩散激能高，在烧结过程能以与铁基发生合金化，形

成锦、铝的富集区.达不到提高力学性能的目的。为了使Mi.Mo合金元素与铁合金

化，必须提高烧结温度，而在烧结过程中又由于Ni,M。的扩散和烧结收缩过大，导

致零件的精度难以控制。完全合金化粉末的加工硬化速度大和压缩性能又为烧结扩散

和零件尺寸稳定性控制创造了条件。目前，我国尚未掌握该技术。

通常，温压粉末的基础原料是雾化铁粉，其市场售价一般在6000到8000元/I,加

上其中的合金元素Ni,Mo和聚合物润滑剂，仅原材料成本就高达9000至11000元

八。因而，温压粉末的价格与从国外进口粉末的下限价格接近。这对国内P/M零件

制造厂家来说是难以接受的，不利于我国粉末冶金温压成型技术的发展，而必须寻找

其它的基础原料来源。

转炉在吹炼过程中产生的烟尘，其中含有20%左右的铁粉。从粒形来看，类似于雾化

铁粉。然而，这种铁粉由于杂质含量较高和成型性极差，不可能直接用作粉末冶金用

铁粉原料，由于这种铁粉的回收成本仅800元/t左右，故在成本方面具有独特的优

势。回收物转炉烟尘铁粉经一系列的处理后，其主要化学成分如下：

w(Fe)298.4%,w(S)=0.036%,w(C)=0.014%,w(P)=0.169%.

1.1I'e-1.5Ni-0.5Mo扩散粘结粉末的制备工艺流程

FeT.5Ni-0.5Mo温压粉末的制备工艺流程如下：前期处理过的700目转炉烟尘铁

粉经适当选粒后与-200目的银、铜粉和少量的粘结剂混合均匀。活化处理在该工艺

过程中起着关键性作用，即为Ni,M。合金元素与铁的合金化和使铁颗粒表面的适度

粗糙化创造条件。后续退火则具有扩散合金化和使已存在的铁颗粒表面粗糙度保持稳

定的功能。

扩散粘结铁粉松装密度为3.13g/cm3,流动性能为27s/50g,添加0.6%硬醋酸锌的粉

末在588MPa的压力下进行室温压制，压坏密度为7.16g/cm2o

1.2新型润滑剂的开发

对于在室温压制情形卜的润滑剂如硬脂酸锌主要起润滑模壁的作用，即减小粉末颗粒

与模型间的摩擦力，降低外压损失，有效地提高压坯密度和改善密度分布。而温压用

润滑剂的功能则有所不同，除能降低粉末颗粒与模壁间的摩擦外，还能有效地降低粉

末颗粒间的摩擦，有利于粉末颗粒在压制过程的旋转和滑动，为颗粒间的相互填充和

粉末最大程度的致密化创造条件。而硬脂酸锌在一般的温压温度下已熔化，这不仅造

成粉末的流动性大幅度地降低，而且由于硬脂酸钾的结构发生变化而劣化了润滑效

果。因此，必须开发新型聚合物润滑剂体系。

1.2.1聚合物A及其添加量对粉末温压行为的影响

在最初的温压实验时，考察了粉末加热温度对聚合物A添加量为0.6%的粉末温行为

的影响，结果如表1所示。表2为聚合物添加量对粉末温压行为的影响。从表中可以

看到，温压密度比普通室温压制还低，而且脱模压力大。虽然当添加量为0.7%时,

压坯密度有所提高，但弹性后效（0.23%,而其它情形下的弹性后效为0.15%）增

大。因此，聚合物A并没有润滑效果，不适合单独作温压用润滑剂。

表1加热温度对Fe-1.5Ni-0.5Mo粉末温压行为的影响

粉末温度/℃

100110120130140

压坯密度/（g.cm-3）7.046.986.956.946.94

脱模压力/MPa156.8161.7265.6175.7178.3

表2聚合物A添加量对Fe-1.5Ni-0.5Mo粉末温压行为的影响

聚合物A的添加量/5

0.50.60.7

压坯密度/（g.cm-3）6.966.967.03

脱模压力/MPa199.9196.9183.7

2.2聚合物A的改性

据分析，由于聚合物A是一种粘结剂，而必须加入一种使之改性的聚合物表2列

出的是聚合物A,B的不同配比对温压密度和脱模压力的影响。可以发现，加入聚合

物B后压坯密度显著提高而脱模压力迅速下降。其中以10%A+90%B（质量分数）聚

合物组合体系作为温压用润滑剂时的温压效果最好，即压坯密度最高，脱模压力最

低。所以，温压粉末中聚合物润滑剂选择为10%A+90%B,其添加总量为0.6舟。温压

粉末的工艺性能：松比3.10g/cm3,流速27.8s/50g；当粉末和模具的加热温度分

别为110,130℃时，在86MPa的压力下可获得7.31g/cm3的压坯密度。

表3聚合物A,B的不同配比下的温压效果

聚合物配比，w(A/B)

60/4040/6020/8010/900/100

压坯密度/（g.cm-3）7.127.157.267.317.25

脱模压力/MPa137.2134.3109.798.5115.6

2Fe-1.5Ni-0.5vo粉末的温压行为

由于温压效果与工艺参数的选择紧密相关，因此，对于具体的温压用粉末体系，进行

温压工艺参数的优化有利于发挥温压在密度上的最大潜力。

2.1粉末温度

当模具加热温度固定在130C时，研究了粉末加热温度的变化对粉末温压行为的影

响。由图1可以看出，在所有粉末温度的情形下，压坯密度都随着压制压力的增加而

增大。当粉末加热温度为90℃时，压坯的弹性后效为0.18%,且在中高压力范围内

密度增加速度较快：而当粉末加热温度为120℃时，压坯的弹性效较小，压坯密度增

加速度较慢，在相同压力水平下，低压时密度较高。这可能是润滑剂的润滑效果劣化

所致：相比之下，当粉末加热温度为110C时，在中高压水平下，压坯密度最高，脱

模压力最低，弹性后效为0.15%。压制压力为735MPa时，压坯密度为7.35g/cm3。

2.2润滑剂含量

根据普通室温压制实践，当粉末中润滑剂添加量每降低0.1$,在相同压制压力水平

下，压坯密度将增加0.0