粉末冶金不銹鋼密度的提高從何說起？

　　粉末冶金是將金屬、合金、或其氧化物、碳化物等粉末裝入模具內(nèi)，施以高壓而成形，再進(jìn)行燒結(jié)固化來制造所需要的材料、產(chǎn)品的技術(shù)。粉末冶金是把金屬的粉末顆粒微細(xì)化后，再制造成形狀復(fù)雜的零件，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械加工。由于粉末冶金的孔隙結(jié)構(gòu)對粉體的物理性質(zhì)影響很大，而且粉末冶金產(chǎn)品根據(jù)其需求是以體密度、濕密度、視孔隙率、含油率等為主要的認(rèn)定，所以對于成形胚體和燒結(jié)體的密度檢測更為重要。

　　依照規(guī)范，金屬燒結(jié)材料的燒結(jié)密度=試料空氣中重量。目前市場上用來檢測粉末冶金結(jié)構(gòu)件體密度、有效孔隙率、濕密度、體積的測量儀器有很多，其中粉末冶金密度計(jì)可準(zhǔn)確、快速、方便測出各種粉末冶金結(jié)構(gòu)件的體密度與含油合金的有效孔隙率、濕密度、體積。

　　由于粉末冶金不銹鋼內(nèi)部容易存在孔隙,這使其力學(xué)性能、耐磨性和耐腐蝕性大為下降,從而嚴(yán)重限制了其應(yīng)用。研究表明,粉末冶金不銹鋼幾乎所有的性能都隨著密度的增大而提高。因此,如何提高粉末冶金不銹鋼的密度,減少其孔隙度,是提高粉末冶金不銹鋼性能的關(guān)鍵問題。

　　★超固相線燒結(jié)

　　傳統(tǒng)不銹鋼燒結(jié)一般采用固相燒結(jié),然而,固相燒結(jié)時不銹鋼內(nèi)部會殘留大量孔隙,使其致密度和性能降低。近年來,人們開始采用超固相線液相燒結(jié),使不銹鋼預(yù)合金粉末在燒結(jié)時形成液相,液相通過流動填充孔隙進(jìn)而提高燒結(jié)體的致密度和性能。不同于普通的液相燒結(jié),超固相線液相燒結(jié)是對預(yù)合金粉的燒結(jié),且在燒結(jié)過程中始終是單一相,燒結(jié)溫度位于固相線和液相線之間,在該溫度下預(yù)合金粉顆粒的晶粒內(nèi)、晶界處及顆粒表面均形成液相,顆粒在液相毛細(xì)管力作用下實(shí)現(xiàn)重排,其表面曲率變化較大的地方將優(yōu)先溶解,通過液相流動傳質(zhì),在大顆粒凹陷處或孔隙處析出,達(dá)到快速傳遞物質(zhì)的目的,從而使燒結(jié)體達(dá)到致密。據(jù)報(bào)道,在1400℃超固相線液相燒結(jié)所得到的316L不銹鋼,其致密度、硬度、耐磨性和耐腐蝕性均高于1200℃下固相燒結(jié)的產(chǎn)品。然而,因燒結(jié)溫度過高,會使晶粒過度長大,造成過燒,應(yīng)注意避免。

　　★采用合適的添加劑

　　在粉體中添加某些低熔點(diǎn)的合金元素,通過其在燒結(jié)時形成的液相可以大大降低其孔隙率,從而使不銹鋼滿足更高的性能要求。如在304不銹鋼粉中添加2%-8%的銅基合金,由于銅的熔點(diǎn)較低,在960℃時就開始形成液相,到1000℃時全部形成液相,當(dāng)溫度高于銅的熔點(diǎn)時,液相的流動使得表面氣孔不斷球化和縮小;由于銅對不銹鋼基體有較好的潤濕性,可均勻分布在不銹鋼基體上,使得燒結(jié)體的氣孔顯著減少,顯微硬度也明顯提高。

　　通過添加合適的強(qiáng)化相也可以改進(jìn)粉末冶金不銹鋼的性能,特別是力學(xué)性能。如在316L不銹鋼中添加1.5%-3%(體積分?jǐn)?shù))SiC,由于SiC和不銹鋼基體之間的交互作用,形成了低熔點(diǎn)的Fe-SiC相,提高了燒結(jié)體的致密度,使其硬度和耐磨性均有所提高。