[00330179]高密度铁基粉末冶金制品制备关键技术研究

针对我国高品质粉末冶金铁基材料制备技术较薄弱的问题，在高品质铁基粉末和高性能铁基制品制备技术方面取得了突破。以LAP100.29水雾化铁粉作为高密度低台金粉末基粉，添加母台金粉末、增塑剂经塑化处理后，再添加专用润滑剂和石墨进行混合。首先将水雾化铁粉及台金粉末进行粒度搭配，提高堆积密度;然后通过粉末结化处理，提高混合粉末的流动性、合金成分均匀性；接着通过粉末塑化处理，改善铁粉颗粒整体塑性，从而获得了具有高压缩性的专用高密度成形粉末（图7）。合批粉末的松比为3.2?3.4g/cm3，流动性W30s/50g，压缩性N7.6g/cm3,粉末显微组织如图2所示。在混粉阶段，设计制作了5吨/h专用连续式混合装置（如图6所示），通过软化处理的复合粉末及粘结剂、石墨等的定量供给和高效混合，合批制成高密度专用粉末，从而实现粘结化粉末的连续、稳定的批量化生产。

图1连续式混粉装置

图2水雾化铁粉和预处理后粉末显微组织

基于粉体塑性特性和改性原理，通过优化粉体粒度组成、改善粉体塑性变形能力，再结合高密度成形技术制备出高密度铁基制品。首先将水雾化铁粉及台金粉末进行粒度搭配，提高堆积密度；然后通过粉末结化处理，提高混合粉末的流动性、合金成分均匀性；接着通过粉末塑化处理，改善铁粉颗粒整体塑性，从而获得了具有高压缩性的专用高密度成形粉末。在混粉阶段，设计制作了连续式混合装置，通过软化处理的复合粉末及粘结剂、石墨等的定量供给和高效混合，实现粉末的连续、稳定的批量化生产。压制过程中，采用多模板多缸联动和计算机自动精确控制技术，提高压坯密度均匀性；通过模壁润滑，降低粉末颗粒与模壁之间的外摩擦力，提高了压坯密度及其均匀性。采用高密度成形技术制备出密度为7.5~7.55g/cm3的高密度铁基制品，其抗拉强度、延伸率和疲劳强度都比普通铁基材料显著提高，具有综合力学性能优异，尺寸精度高，使用寿命长等优点，如图8所示。开发的高密度粉末冶金同步器系列及链轮系列等产品，已经通过了吉利集团、湖州求精、德尔福等公司的供货评审，目前已形成批量供货，项目期内实现产值860万元，利税120万元，如图2所示。建立了年产5000吨高密度铁基制品生产线，如图4所示。

图4典型的高密度铁基制品

利用6相烧结制备出接近全致密（＞99.9%）的铁基软磁零件。利用加P液相烧结，大幅度降低了烧结温度，缩短烧结时间。在1200。。烧结2小时，Fe-0.8%P的相对密度可以达到为98.5%。制备的铁基软磁材料的烧结致密度N96%；磁导率（um）N6000，饱和磁感应强度N1.6T，矫顽力W110A/m。图9是烧结温度对高密度样品最大磁导率和矫顽力的影响规律。随着烧结温度的升高，高密度纯铁样品的磁导率提高，同时矫顽力下降；当烧结温度达到1450°C时，样品的磁性能有显著提高，如图10所示。升高温度可以进一步提高材料的致密度，并促经晶粒的长大完善，进而提高材料的磁性能，如图11所示。采用HIP和后续热处理工艺，制备出全致密的铁基软磁材料，能够进一步提高材料的磁性能。

成熟程度及推广应用情况：

已投入成本目前处于何种研发阶段：产业化。

市场分析:在高质量铁基合金粉末和高性能铁基制品的低成本制备技术方面实现突破。粘结化铁基粉末的质量和制备工艺的稳定性和成熟度将得到显著提升，进而为高质量粘结化铁基粉末的工业化生产创造条件，从而弥补我国在高品质铁基粉末制备技术方面的不足。粉末冶金铁基制品高密度成形技术及高性能粉末冶金软磁台金的研发成功将为掌握高品质粉末冶金台金钢结构零件制造的核心技术奠定基础，不仅有利于形成具有自主知识产权的技术与产品体系，而且有助于推动我国高品质粉末冶金制品生产技术的进步和加快我国粉末冶金产品结构的调整，能够为提高我国特殊钢行业的整体工业化水平做出贡献。由于粉末冶金铁基产品的市场潜力巨大，应用前景好，因此经济效益和社会效益都非常显著。

成果亮点：

1、具有自主知识产权，研究成果已授权发明专利12项，申请17项;

2、获奖情况：

（1）高性能钢铁粉末冶金材料关键技术研究与应用，2014年山东省科技进步一等奖；（2）高密度低台金粉末冶金结构件制备新技术与应用，2013年山东省科技进步二等奖。