高性能铁基粉末冶金烧结材料制备、性能及超声疲劳行为研究
发布时间：2021-11-10 02:08
铁基粉末冶金材料和零件是粉末冶金工业的主导产品，发展高性能低成本铁基粉末冶金材料是粉末冶金的研究重点之一。针对铁基烧结材料低合金化和低成本化的发展趋势，本文采用低成本的锰合金元素替代贵重的Ni、Mo等元素，优化制备出高性能Fe-2Cu-0.5Mn-0.9C烧结材料。研究了材料的力学性能、压制和烧结行为，探讨了锰对材料制备、性能及烧结过程的影响，研究了材料的超高周超声疲劳行为，为含锰铁基烧结材料的应用提供了技术指导，具有重要的学术意义和实用价值。本文的主要研究结果如下：锰含量影响Fe-Cu-Mn-C系列材料的性能和烧结行为。采用部分预合金法加入铁锰合金并采用模壁润滑温压，制备得到的Fe-2Cu-0.5Mn-0.9C材料性能较佳。其烧结组织均匀，烧结密度可达到7.3g/cm3以上，抗拉强度达到715MPa，硬度达到97HRB，冲击功达到23J，拉伸断裂类型为韧-脆混合断裂。在冷压和温压压制下，压力增大可提高Fe-2Cu-0.5Mn-0.9C压坯密度。其中，700MPa下进行模壁润滑120℃温压，相对密度达94.9%。高速压制压坯的相对密度达到96.0%。过量的锰在烧结时会造成材料内部氧化，...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
烧结钢力学性能与理论密度的关系
图 1-2 自动模壁润滑装置示意图[15]Fig 1-2 Automatic die wall lubricated devices[15]形技术一种先进的实现铁基粉末冶金材料高致密化的技术工量润滑剂，保持粉末和模具在压制过程的温度恒定，压制时获得高致密的零件材料。铁基材料若采用温压。该工艺能够以相对较低的成本生产出高致密的材许多的优点[18-20]：1）压坯密度高，烧结后材料密度 15~30 MPa，为一般压制工艺的 1~2 倍，甚至可以较低，如表 1-1 所示，假设传统一次压制生产成本为本为 1.4 左右，粉末复压复烧的生产成本为 1.5 左右，而温压成形工艺成本只有 1.25 左右。4）温压成结材料相比，温压成形材料的屈服强度可提升 10%
华南理工大学博士学位论文的热量，粉末边界容易发生融化和焊合现象。同时，高能冲变形，使材料压坯致密度大大提高[38]，如图 1-3 所示。欧洲术成功制备出重 0.8 kg，密度超过 7.7 g/cm3的铁基齿轮[39]。其他技术结合后，能制造出密度更高的材料。Skoglund[38,40]合，制造出接近全致密的铁基烧结材料。
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车铁基粉末冶金零件新进展[J]. 刘东华,钱晓泰. 金属材料与冶金工程. 2013(04)
[2]Improvement of a High Velocity Compaction Technique for Iron Powder[J]. Dil Faraz KHAN,Haiqing YIN,Zahid USMAN,Matiullah KHAN,Xianjie YUAN,Wenhao WANG,Xuanhui QU. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2013(04)
[3]喷丸表面强化处理Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C材料的弯曲疲劳性能及断口分析[J]. 肖志瑜,叶旋,陆宇衡,胡磊,张文. 机械工程学报. 2013(20)
[4]高性能渗氮钢微动磨损性能研究[J]. 屈盛官,王光宏,李文龙,李小强,杨卯生. 摩擦学学报. 2012(05)
[5]粉末冶金锰钢研究新进展[J]. Bruce Lindsley,Brian James,亓家钟. 粉末冶金技术. 2012(01)
[6]高强度钢的超高周疲劳裂纹扩展模型研究[J]. 黄志勇,陈伟,吴铁鹰. 固体力学学报. 2011(03)
[7]滚动轴承微动磨损研究[J]. 王思明,许明恒,周海军. 轴承. 2011(04)
[8]近年铁基粉末冶金行业发展浅析[J]. 孙世杰. 粉末冶金工业. 2010(02)
[9]微粒子喷丸中碳钢疲劳性能分析[J]. 张继旺,鲁连涛,张卫华. 金属学报. 2009(11)
[10]添加微细铬铁粉对烧结钢摩擦磨损性能的影响[J]. 陈华,李月英,张驰,刘勇兵,曹占义. 吉林大学学报(工学版). 2009(05)
博士论文
[1]铁基非晶/纳米晶合金的制备、成形及性能研究[D]. 唐翠勇.华南理工大学 2012
[2]车轴钢不同模式微动磨损行为研究[D]. 郑健峰.西南交通大学 2010
[3]铁基烧结结构钢的成分设计及性能研究[D]. 陈华.吉林大学 2007
硕士论文
[1]温压Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C烧结材料的组织与疲劳性能研究[D]. 周玲.华南理工大学 2010
[2]粉末压制成形的研究[D]. 汪明波.吉林大学 2007
[3]高强度钢试样喷丸残余应力实验研究及数值模拟[D]. 王强.燕山大学 2006
[4]高合金铁基烧结材料的致密化及组织性能的研究[D]. 章林.中南大学 2005
本文编号：3486355
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
烧结钢力学性能与理论密度的关系
图 1-2 自动模壁润滑装置示意图[15]Fig 1-2 Automatic die wall lubricated devices[15]形技术一种先进的实现铁基粉末冶金材料高致密化的技术工量润滑剂，保持粉末和模具在压制过程的温度恒定，压制时获得高致密的零件材料。铁基材料若采用温压。该工艺能够以相对较低的成本生产出高致密的材许多的优点[18-20]：1）压坯密度高，烧结后材料密度 15~30 MPa，为一般压制工艺的 1~2 倍，甚至可以较低，如表 1-1 所示，假设传统一次压制生产成本为本为 1.4 左右，粉末复压复烧的生产成本为 1.5 左右，而温压成形工艺成本只有 1.25 左右。4）温压成结材料相比，温压成形材料的屈服强度可提升 10%
华南理工大学博士学位论文的热量，粉末边界容易发生融化和焊合现象。同时，高能冲变形，使材料压坯致密度大大提高[38]，如图 1-3 所示。欧洲术成功制备出重 0.8 kg，密度超过 7.7 g/cm3的铁基齿轮[39]。其他技术结合后，能制造出密度更高的材料。Skoglund[38,40]合，制造出接近全致密的铁基烧结材料。
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车铁基粉末冶金零件新进展[J]. 刘东华,钱晓泰. 金属材料与冶金工程. 2013(04)
[2]Improvement of a High Velocity Compaction Technique for Iron Powder[J]. Dil Faraz KHAN,Haiqing YIN,Zahid USMAN,Matiullah KHAN,Xianjie YUAN,Wenhao WANG,Xuanhui QU. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2013(04)
[3]喷丸表面强化处理Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C材料的弯曲疲劳性能及断口分析[J]. 肖志瑜,叶旋,陆宇衡,胡磊,张文. 机械工程学报. 2013(20)
[4]高性能渗氮钢微动磨损性能研究[J]. 屈盛官,王光宏,李文龙,李小强,杨卯生. 摩擦学学报. 2012(05)
[5]粉末冶金锰钢研究新进展[J]. Bruce Lindsley,Brian James,亓家钟. 粉末冶金技术. 2012(01)
[6]高强度钢的超高周疲劳裂纹扩展模型研究[J]. 黄志勇,陈伟,吴铁鹰. 固体力学学报. 2011(03)
[7]滚动轴承微动磨损研究[J]. 王思明,许明恒,周海军. 轴承. 2011(04)
[8]近年铁基粉末冶金行业发展浅析[J]. 孙世杰. 粉末冶金工业. 2010(02)
[9]微粒子喷丸中碳钢疲劳性能分析[J]. 张继旺,鲁连涛,张卫华. 金属学报. 2009(11)
[10]添加微细铬铁粉对烧结钢摩擦磨损性能的影响[J]. 陈华,李月英,张驰,刘勇兵,曹占义. 吉林大学学报(工学版). 2009(05)
博士论文
[1]铁基非晶/纳米晶合金的制备、成形及性能研究[D]. 唐翠勇.华南理工大学 2012
[2]车轴钢不同模式微动磨损行为研究[D]. 郑健峰.西南交通大学 2010
[3]铁基烧结结构钢的成分设计及性能研究[D]. 陈华.吉林大学 2007
硕士论文
[1]温压Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C烧结材料的组织与疲劳性能研究[D]. 周玲.华南理工大学 2010
[2]粉末压制成形的研究[D]. 汪明波.吉林大学 2007
[3]高强度钢试样喷丸残余应力实验研究及数值模拟[D]. 王强.燕山大学 2006
[4]高合金铁基烧结材料的致密化及组织性能的研究[D]. 章林.中南大学 2005
本文编号：3486355
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