粉末冶金模具材料有哪些

粉末冶金模具材料大體可分為強化材料、典型材料兩種材料。以下是材料的特性和材料應(yīng)用。

第1：強化材料

1、金屬或合金基體相與高度彌散的、基本上不溶于基體的金屬或非金屬相所組成的粉末冶。

2、現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)金材料。其主要特征是高溫強度高和抗蠕變性能好。強化機理與沉淀強化類似。但沉淀強化合金在高于沉淀相生成溫度加熱時，沉淀相會發(fā)生粗化和重溶，因此使用溫度受到限制。而彌散強化合金，彌散相可以穩(wěn)定到基體固相線溫度。彌散質(zhì)點的存在改變了合金的屈服強度、加工硬化、蠕變和斷裂行為。

3、高溫強度，特別是蠕變速率受彌散相幾何參數(shù)（即基體中質(zhì)點間的間距、質(zhì)點的直徑、形狀（長寬比））的影響。其機制既受位錯繞過第二相的影響，也受晶界滑移的影響，還沒有一個被普遍接受的蠕變模型。彌散相選擇的一般原則是：生成自由能高，熔點高，與基體不互溶，相界能低（即界面結(jié)合良好）等。彌散相通常是氧化物，也可以是穩(wěn)定的金屬間化合物，甚至是純金屬。

第二：典型材料

用表面氧化法制造。SAP有很高的高溫強度和抗蠕變性能，使用溫度達500℃，遠優(yōu)于一般鋁合金。它主要用于：反應(yīng)堆中的核燃料包套，飛機機翼和機身，壓氣機葉輪，高溫活塞等。

1、銅

彌散質(zhì)點一般為Al2O3,常用內(nèi)氧化法制造。經(jīng)彌散強化后，銅的強度、硬度得到很大的提高，導(dǎo)電性降低不多。它常用作電阻焊的電極，白熾燈燈絲引線，電子管零件和電子工業(yè)中的其他材料。

彌散強化材料的主要制造方法是粉末冶金法，其代表性方法分類。

2、高溫合金

Z早的彌散強化鎳基合金是ThO2（2%）強化鎳（TD-Ni）。一般用共沉淀法制得。用濕法制得。

粉末冶金結(jié)構(gòu)零件的還有用Th02強化的Ni-Mo、Ni-Co、Ni-Cr-Al等合金。機械合金化法出現(xiàn)之后，又發(fā)展了一系列鎳基、鐵基和鈷基合金。已經(jīng)使用的有10多種。彌散相一般為ThO2和Y203.表中列出了幾個典型的合金。MA754的性質(zhì)優(yōu)于ThO2-Ni-Cr,已成功地用作噴氣發(fā)動機葉片。MA956E是以Fe-Cr-Al為基的材料，有優(yōu)越的抗氧化性和抗腐蝕性。MA6000E合金，1000h的斷裂應(yīng)力在800OC以上遠優(yōu)于TD-Ni和IN792.1100℃時，TD-Ni和IN792的1000h斷裂應(yīng)力只有20~30MPa,而MA6000E還有160MPa.因此MA6000E是一種好的葉片材料。

3、其他

例如：彌散強化鉛（DS-Pb），是惟一類似于SAP的例子，彌散相為PbO,主要用于聲音衰減、化工器具、放射屏蔽和電池；含鋁、鋯的鎂合金（鋁和鋯均溶于鎂，但溶解后析出A1Zr4彌散相）；金屬間化合物FeAl3、FeNiAl9強化的Al-Fe合金等。

第三：材料應(yīng)用

飛機發(fā)動機上的剎車片、離合器摩擦片、松孔過濾器、多孔發(fā)汗材料、含油軸承、磁鐵芯、電觸點、高比重合金、硬質(zhì)合金和超硬耐磨零件等因含有大量非金屬成分或含有連通孔隙，都不能用普通鑄、鍛工藝制造，只能以粉末為原料經(jīng)冷壓、燒結(jié)等粉末冶金工藝來制造。航空航天工業(yè)中使用的粉末冶金材料比較重要的有剎車片材料、松孔材料和高強度粉末合金三類。

1、剎車片

剎車片是飛機機輪剎車裝置的核心?，F(xiàn)代飛機著陸速度達200公里/時以上，剎車載荷很大，剎車片表面瞬時溫度可達800~1000°C,而且不允許發(fā)生粘結(jié)，以免剎車失效引起輪胎爆裂。以鐵粉或銅粉為主要成分再添加摩擦和防止粘結(jié)的非金屬粉末制成的粉末冶金剎車片（見圖）可以滿足這種要求。絕大多數(shù)軍用飛機和民用機都采用粉末冶金剎車片。因為每次剎車都會發(fā)生磨損，100~500次后就需要更換剎車片，所以它是飛機上用量Z大的粉末冶金材料制件。

2、松孔

即多孔滲透性粉末冶金材料。渦輪發(fā)動機潤滑系統(tǒng)和飛行器液壓操縱系統(tǒng)中使用的青銅或不銹鋼過濾器，是防止微粒堵塞和卡滯的重要部件。金屬纖維松孔材料的強度和塑性較好，可用于高溫部位，如渦輪噴氣發(fā)動機葉尖密封環(huán)用的高溫合金氈帶和火箭發(fā)動機噴注器面板、燃燒室內(nèi)壁和喉部用的發(fā)汗冷卻松孔材料。

3、合金

經(jīng)粉末熱成形的完全致密的高溫合金、鋁合金和鈦合金。一些現(xiàn)代飛機的發(fā)動機已使用了鍛造的粉末高溫合金渦輪盤和壓氣機盤。為節(jié)約粉末冶金結(jié)構(gòu)零件原材料并省去鍛造工序，還可以直接進行熱等靜壓精密成形。用機械合金化方法制造的彌散強化高溫合金和快速凝固粉末高溫合金在1000~1050°C以上強度可以超過定向凝固合金，是制造導(dǎo)向葉片和渦輪葉片的好材料。

粉末鋁合金主要用作飛行器和發(fā)動機結(jié)構(gòu)材料。機械合金化鋁合金和快速凝固粉末鋁合金的強度可達700兆帕（約70公斤力/毫米）。比強度達到鈦合金和超高強度鋼的水平，使用溫度可達250~300°C,擴大了現(xiàn)有鋁合金的應(yīng)用范圍。快速凝固的鋁-鋰合金與變形鋁合金相比，比剛度高30%,比強度高一倍，如取代鋁合金可使飛行器重量減少30%以上。

粉末冶金材料有幾類，根據(jù)所應(yīng)用的行業(yè)選擇其材料，以及形狀的設(shè)計、尺寸大小、工藝要求，模具材料的選擇和加工方法很重要。