本發明專利技術提供了一種高密度鐵基粉末冶金零件的制備方法，屬于粉末冶金成形技術領域。利用MoS2特殊的層狀結構，低的摩擦因素和良好的潤滑性能提高鐵基粉末壓坯密度。將鐵粉和MoS2粉末均勻混合，進行退火處理，使MoS2均勻分布在鐵粉表面。將退火后的混合粉末與一定量的金屬粉、石墨等粉末均勻混合，壓制燒結獲得高密度鐵基零件。壓制過程中，MoS2降低了粉末顆粒間的摩擦力，改善了粉末顆粒間的摩擦狀況，提高壓制性，能夠獲得密度達7.2g/cm3~7.5g/cm3的鐵基粉末冶金零件。本發明專利技術的優點在于：改善了鐵基粉末的壓制性，在低成本的前提下獲得高密度鐵基粉末冶金零件，降低了摩擦因素，減小了磨具的損耗，同時硫對鐵基零件的性能沒有不利影響，并且工藝簡單，適于工業化生產。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于粉末冶金成形
，提供了。提供了一種利用傳統粉末冶金工藝，利用二硫化鑰低的摩擦因數和良好潤滑性，改善鐵基粉末的壓制性，獲得高密度(7. 2-7. 5g/cm3)的鐵基粉末冶金零件，大大降低生產成本，適合工業化生產。
技術介紹
鐵基粉末冶金零件是發展迅速和具有巨大應用潛力的工程材料，因其具有省材、節能，價格低廉，產品質量均一及具有最終精度零件的特點，在機械、航空、航天，特別是汽車工業有廣泛應用，常見的有帶輪、鏈輪、齒轂、凸輪、連桿、閥座等。鐵基粉末冶金零件約占粉末冶金產品總量的90%，其中70%_80%的粉末冶金產品應用于汽車行業，單輛汽車上鐵基粉末冶金零件的用量已成為衡量一個國家粉末冶金發展水平的標志之一。雖然我國汽車工業發展迅速，但我國粉末冶金零件中汽車零件所占的比例仍然偏低，高密度和高性能汽車粉末冶金零件主要依賴進口。我國粉末冶金工業基礎薄弱，鐵基粉末冶金制品的水平較低(密度6. 8-7. 2g/cm3)，粉末冶金企業實力較弱，很難進入門檻較高的汽車工業。因此，高密度粉末冶金材料仍然是鐵基粉末冶金研究領域的熱門技術開發方向之一。目前，國內獲得高密度鐵基粉末冶金零件的方法包括二次壓制-二次燒結，粉末鍛造、熱壓、溫壓工藝等。但與傳統粉末冶金工藝相比，成本相對較高，工藝相對復雜，不利于工業化生產。采用傳統粉末冶金工藝，生產成本較低，但獲得的粉末冶金零件中都含有10%或更多的孔隙，影響了材料的力學性能。傳統鐵基粉末冶金零件的成形工藝為壓制，壓坯的密度對零件的最終性能很大，高的壓坯密度能夠獲得更優的力學性能，因此如何提高壓坯密度成了鐵基粉末冶金零件行業的重要問題。常用的方法是添加硬質酸鋅等有機物潤滑劑，受限于混料的均勻性及潤滑性能的有限性，有機物殘留會對零件的力學性能產生影響，壓坯密度較低(密度6. 8-7. 2g/cm3)，影響材料的燒結密度。因此，如何進一步提高鐵基粉末冶金零件的壓坯密度一直是難題，直接影響到工業化的應用。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供，提高鐵基粉末冶金零件的燒結密度，生產成本較低。本專利技術利用二硫化鑰特殊的層狀結構，低的摩擦因素和良好的潤滑性能改善鐵基粉末的壓制性，將鐵粉與二硫化鑰粉末均勻混合，進行退火處理，使二硫化鑰均勻分布在鐵粉表面。將退火后的混合粉末與一定量的金屬粉(Cu、N1、Mo、Cr中的任一種或者任意組合)、石墨等粉末均勻混合，壓制燒結獲得高密度鐵基粉末冶金零件。在壓制過程中，由于MoS2為密排六方結構，層與層的S原子結合力較弱，極易從層間滑移，表現出良好的潤滑性能，降低了粉末顆粒間的摩擦力，提高了壓制性，能將壓坯密度提高到7. 2g/cnT7. 5g/cm3,獲得高密度的鐵基試樣。其具體工藝如下 (1)在鐵粉中加入二硫化鑰粉末，二硫化鑰粉末與混合粉末(鐵粉與二硫化鑰粉末)的質量比為1:100-1:10000，在球磨機中混合1- 24小時；(2)將球磨混合后的粉末在氫氣爐中退火，退火溫度為600-900°C，時間為l_6h； (3)將退火后的混合粉末與一定量的金屬粉、石墨均勻混合，其中金屬粉所占質量比為1:1000-1:10，石墨所占質量比為1:1000-1:50，在球磨機中混合l-24h ； (4)將混合均勻的復合粉末進行壓制，在700MPa-1000MPa的壓力下可獲得7.2-7. 5g/cm3的壓還； (5)將壓坯在一定保護氣氛，IOOO0C-1250°C的溫度下燒結O. 5h_3h，獲得7. 2-7. 5g/cm3的鐵基粉末冶金材料。步驟(I)中所述鐵粉的粒度為50-500 μ m, 二硫化鑰粉末的粒度為50-500 μ m。步驟(3)中所述金屬粉的粒度為50-500 μ m，石墨的粒度為50-500 μ m。步驟(3)中所述的金屬粉為Cu、N1、Mo、Cr中的任一種或任意組合。步驟(4)中所述壓制工藝為模壓成型。步驟(5)中所述保護氣氛為H2或N2或分解氨。 本專利技術的優點1、改善了鐵基粉末的壓制性，能夠在低成本的前提下獲得高密度(7. 2-7. 5g/cm3)的鐵基粉末冶金零件。2、添加合金兀素(Cu、N1、Mo、Cr等)進彳丁合金化，有利于提聞鐵基粉末冶金零件的力學性能。例如，銅的熔點較低，在鐵基粉末冶金零件燒結過程中形成液相，填充了粉末顆粒之間的孔隙，使鐵基材料的燒結密度提高；添加Ni可促使材料在燒結過程中發生收縮，提高鐵基材料的強度和硬度；在鋼中加入Mo可提高其強度、耐磨性和耐腐蝕性，組織均勻化等。3、石墨可與鐵生成Fe3C間隙式化合物改變材料的顯微組織，形成珠光體，提高鐵基材料的強度和硬度。4、由于MoS2的添加，壓制過程中原來相對滑移的兩金屬表面的直接接觸轉化為MoS2分子層的相對滑移，降低了摩擦因素，減小了磨具的損耗。5、硫對鐵基零件的性能沒有不利影響；同時，燒結過程中MoS2*生分解，分解后的Mo與材料中的基體組元發生反應，有助于材料的致密化。6、利用傳統粉末冶金工藝，獲得高密度的鐵基粉末冶金零件，工藝簡單，節約成本，適于工業化生產。具體實施例方式實施例1 : 步驟1:稱取平均粒度為100 μ m的鐵粉2kg，100 μ m的二硫化鑰粉lg，在球磨機中混合8小時； 步驟2 :將混合粉末在氫氣爐中退火，退火工藝為700°C、3h ； 步驟3 :稱取退火后混合粉末Ikg, 100 μ m的銅粉9g, 100 μ m的石墨5g,在球磨機中混合4小時； 步驟4 :將復合鐵基粉末進行壓制，在700MPa的壓力下可得到密度為7. 4g/cm3的壓坯。步驟5 :將壓坯在H2保護氣氛下1100°C燒結lh，得到密度為7. 36 g/cm3的試樣。 實施例2 步驟1:稱取平均粒度為200 μ m的鐵粉4kg，100 μ m的二硫化鑰粉16g，在球磨機中混合20小時； 步驟2 :將混合粉末在氫氣爐中退火，退火工藝為800°C、2h ； 步驟3 :稱取退火后混合粉末Ikg, 200 μ m的銅粉20g, 250 μ m的石墨15g,在球磨機中混合6小時； 步驟4 :將復合鐵基粉末進行壓制，在900MPa的壓力下可得到密度為7. 46g/cm3的壓坯。步驟5 :將壓坯在H2保護氣氛下1100°C燒結2h，得到密度為7. 35 g/cm3的試樣。實施例3 步驟1:稱取平均粒度為100 μ m的鐵粉1kg，100 μ m的二硫化鑰粉O. 5g，在球磨機中混合12小時； 步驟2 :將混合粉末在氫氣爐中退火，退火工藝為900°C、2h ； 步驟3 :稱取退火后混合粉末500g, 300 μ m的鎳粉lg, 300 μ m的石墨2g,在球磨機中混合4小時； 步驟4 :將復合鐵基粉末進行壓制，在IOOOMPa的壓力下可得到密度為7. 46g/cm3的壓坯。步驟5 :將壓坯在N2保護氣氛下1050°C燒結2. 5h，得到密度為7. 49 g/cm3的試樣。 實施例4 步驟1:稱取平均粒度為500 μ m的鐵粉2kg，500 μ m的二硫化鑰粉15g，在球磨機中混合24小時； 步驟2 :將混合粉末在氫氣爐中退火，退火工藝為800°C、4h ； 步驟3 :稱取退火后混合粉末1kg，500 μ m的鑰粉20g本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種高密度鐵基粉末冶金零件的制備方法，其特征在于采用如下步驟：?(1)?在鐵粉中加入二硫化鉬粉末，組成混合粉末，二硫化鉬粉末與混合粉末的質量比為1:100?1:10000，在球磨機中混合1?24小時；(2)?將球磨混合后的粉末在氫氣爐中退火，退火溫度為600?900℃，時間為1?6h；???(3)?將退火后的混合粉末與一定量的金屬粉、石墨均勻混合，其中金屬粉所占質量比為1:1000?5:100，石墨所占質量比為1:1000?2:100，在球磨機中混合1?24h；?(4)?將混合均勻的復合粉末進行壓制，在700MPa?1000MPa的壓力下可獲得7.2?7.5?g/cm3的壓坯；??(5)?將壓坯在保護氣氛，1000℃?1250℃的溫度下燒結0.5h?3h，獲得7.2?7.5g/cm3的鐵基粉末冶金試樣。
【技術特征摘要】
1.一種高密度鐵基粉末冶金零件的制備方法，其特征在于采用如下步驟 (1)在鐵粉中加入二硫化鑰粉末，組成混合粉末，二硫化鑰粉末與混合粉末的質量比為1:100-1:10000，在球磨機中混合1-24小時；(2)將球磨混合后的粉末在氫氣爐中退火，退火溫度為600-900°C，時間為l_6h； (3)將退火后的混合粉末與一定量的金屬粉、石墨均勻混合，其中金屬粉所占質量比為1:1000-5:100，石墨所占質量比為1:1000-2:100，在球磨機中混合l_24h ; (4)將混合均勻的復合粉末進行壓制，在700MPa-1000MPa的壓力下可獲得7.2-7. 5g/cm3的壓還； (5)將壓坯在保護氣氛，IOOO0C-1250°C的溫度下燒結O. 5h_3h，獲得7. 2-7. 5g...
【專利技術屬性】
技術研發人員：郭志猛，楊芳，王瑞欣，羅驥，葉青，
申請(專利權)人：北京科技大學，
類型：發明
國別省市：
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