收藏词条 编辑词条 粉末冶金有色金属坯
以有色金属粉末作原料,用压制、烧结等粉末冶金方法制取的坯块。
工业应用的有色金属粉末冶金制品中,除常用的摩擦、减摩、过滤元件用粉末一压制一烧结法生产外,尚有许多作结构元件和电工元件的有色粉末冶金坯。要求密度高、强度大,又不能用熔铸法制取,所以只能用粉末冶金方法生产。如烧结铝(SAP)类,也称氧化物弥散强化合金[简称ODS合金(oxide dispersion strengthened alloy)]结构材料,Cu—W、Ag—W触头材料,某些成分复杂、塑性低的合金,如Al—Cu—Mg—Si、Al—Cr—Ni系合金均用粉末冶金法制坯。根据材料要求不同,采用不同的工艺。
采用浸渍工艺或内氧化工艺生产的典型材料如电触点(头)材料。所谓浸渍,是将烧结的骨架(如多孔钨)上压上一层粉或埋入铜或银粉中,利用毛细作用在铜或银熔化时被吸入骨架的空隙中而成材,如图1和图2。所谓内氧化法,是利用不同元素对氧的亲和力不同而在一定条件下,使合金粉中一部分元素被氧化,另一部分元素被还原的过程,因此也称选择氧化还原法。如Ag—Cd、Cu—Al合金粉中Ag、Cu被还原,Cd、Al被氧化成CdO、Al2O3而形成Ag—CdO、Cu—Al2O3。
采用包套挤压、塑性变形致密化方法生产的材料的代表有ODS合金,如SAP合金(A1一Al2O3)、弥散铜(Cu—Al2O3)、弥散镍(TD—Ni即Ni—ThO2)。这类合金中由于稳定的微细(A级)氧化物质点均匀地弥散在母体(Al、Cu、Ni)中,阻止了烧结中的扩散过程,不可能通过烧结过程达到致密化,出现烧结不收缩现象,必须通过塑性变形来提高密度。按其工艺特征又可分为火法和湿法两种。
火法生产的Cu—Al2O3合金,其主要制坯工艺为:熔化Cu—Al预合金→喷雾制粉→粉末预氧化(或称表面氧化)→粉末内氧化得Cu—Al2O3、Cu2O粉一还原除
去多余的氧(即Cu2O+H2—Cu+H2O)得Cu—Al2O3粉→等静压成形→装入包套→封包套→坯→挤压。或将冷等静压制成形后的坯不经包套而送经热压或热等静压制成致密坯。
因为冷等静压成形后,压件中仍有孔隙(达15%左右),在挤压前加热时会氧化。故应用致密金属铜包封,这样处理后也便于贮存和运输。图3是包套坯示意图。包套筒可采用钎焊也可采用氩弧焊封死。对不同的粉末材质可分别采用铜、铝、镍作包套材料。
湿法生产的典型产品是TD—Ni合金,工艺流程如图4。
ODS合金是一种高温高强度合金,由于弥散质点
(氧化物)的存在而大大提高了合金的高温强度,使其软化温度高达0.95Tm的水平,而且这种材料只能采用粉末冶金法制取。