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擠壓制造純鋁比熔煉出的純鋁具有更高的力學強度
鋁基實密度PM材料
如上面所提到的,對于鋁基粉末材料來說,氧化膜是實現(xiàn)顆
粒良好連接的主要障礙。采用等靜壓方法進行加固(即對所有的面
施加壓力),如在室溫下采用粉末冶金模具對鋁基粉末材料進行冷
等靜壓(CIP)或者熱等靜壓(HIP)擠壓,雖然可以提高密度,但是卻
無法得到足夠的顆粒間的連接強度。
通過形成很高的切向應力載荷的方法可以破壞掉顆粒上的
氧化膜。如果能將氧化膜的碎塊嵌入基體,那么甚至有助于提高材
料的強度�;谶@一原理,實際中多采用擠壓方法將鋁基粉末加工
成實密度毛坯。首先,將粉末冷擠壓成圓柱狀,然后加熱。這里,
擠壓比至少為10,最好是16。采用擠壓模具進料角為180 o進行擠
壓。通過材料的渦流狀流動,粉末顆粒表面的氧化膜被切割成非常
微小的碎片,這些碎片在基體中的作用如彌散膠體。類似的還有所
謂的一致性方法ⅢJ,實際上就是連續(xù)擠壓方法。即使對于采用噴
射致密方法(見下)生產(chǎn)出的粉末件來說,也常用高切向應力載荷成
形方法進行后續(xù)加工。
(1)擴散強化材料 由于存在彌散膠體,經(jīng)過粉末擠壓制
造出來的純鋁比熔煉出的純鋁具有更高的力學強度。不過,對于工
業(yè)應用來說,采用這種方法提高的強度還是不夠的,因此,下一步
是嘗試通過鋁粉末在空氣中的強化粉碎來系統(tǒng)地增強氧化膜,將其
作為碎屑帶人基體中。經(jīng)過不斷地粉碎以及鋁顆粒的不斷焊合,氧
化膜碎屑非常均勻地分布在粉末顆粒的內(nèi)部。1950年左右就以這種
方法生產(chǎn)出了SAP金屬憚J,該金屬中包含了精細分布的A1:O,,
從而達到了非常好的彌散硬化效果。在基體中沒有溶解的增強相可
以使粉末合金在僅略低于鋁基體的熔點處達到硬化效果,就是說,
不像在析出硬化合金中的那樣會產(chǎn)生過老化效應。
不過,研究結(jié)果也表明,在SAP金屬中的彌散膠體含量無
法具備足夠的再生性,這會導致粉末冶金件的力學性能產(chǎn)生波動。
為了準確地定義彌散膠體的數(shù)量,采用Al℃,通過“反應粉碎”方
法開發(fā)出了彌散強化材料。這里沒有帶人彌散膠體,而是將一定量
的碳(軟的碳黑或者石墨),以機械合金化的方式舊。在帶有鋁粉末
的攪拌球磨碎機(研磨機)中進行研磨,從而將其精細地分布鑲嵌在
鋁顆粒中。在研磨過程中,已經(jīng)有一部分碳與基體發(fā)生反應形成A1
4c,,其余的碳在最后500~600℃退火中轉(zhuǎn)化為碳化物Ⅲ一5|,之
后將鋁顆粒擠壓成毛坯。碳化物彌散強化鋁毛坯比SAP金屬具有更
均勻的性能。
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