CN104745912A - 一种气门座圈用铁基粉末冶金材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气门座圈用铁基粉末冶金材料的制备方法，通过将Fe、Cr、C、Cu、Ni、Mo粉末按一定质量分数比混合，并通过高能球磨技术与热压烧结技术成功制备出一种高铬铁基粉末冶金材料，该发明所用技术方案获得的高铬铁基粉末冶金材料，致密度高，硬度和抗弯强度大，且适合在服役条件苛刻(如使用温度高、润滑性差等)的环境中使用，是一种较为理想、极具发展潜力的新材料，能够解决现有技术生产气门座圈产生裂纹与缺陷的问题。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料领域，具体涉及一种气门座圈用铁基粉末冶金材料的制备方法。
背景技术
铁基粉末冶金材料是用量最大的一类粉末冶金材料，主要应用于结构零件、轴承和磨擦材料等。铁基粉末冶金材料具有成本低、机加工性能好、可焊性好、可热处理等一系列优点。近年来，高铬铁基粉末冶金材料因具有优异的强韧性、硬度及耐磨性能，已成为铁基粉末冶金材料研发的热点。而颗粒增强型铁基粉末冶金材料能够将增强体高硬度、高耐磨性能和基体的高强度、优异韧性结合起来，因而适合在服役条件苛刻(如使用温度高、润滑性差等)的环境中使用，是一种较为理想、极具发展潜力的新材料，但是，迄今对颗粒增强型铁基粉末冶金材料的研究相对较少。一般的粉末冶金气门座圈，其制造工艺难度高，且密度、硬度等物理、力学性能不如颗粒增强铁基粉末冶金材料。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种颗粒增强高铬铁基粉末冶金材料，用以解决上述现有技术的不足。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所述一种气门座圈用铁基粉末冶金材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）粉末制备:将Fe、Cr、C、Cu、Ni、Mo粉末，预混合48h后，采用QM-2SP20-CL 型行星式球磨机在高纯氩气保护下进行高能球磨，球磨罐材质为不锈钢，磨球材质为碳化钨，球料质量比为8:1，球磨机转速为226 r/min，正反转交替时间分别为12 min，加、减速时间均为10 s；
（2）烧结成形:每次烧结时，取20g粉末，装入内径为20mm的石墨模具中，并采用HP-12×12×12热压炉进行烧结成形,抽真空至大约1.3×102 Pa后，将含WC 颗粒增强高铬铁基粉末先以5 ℃/min 的速率从室温加热至400 ℃，再以20℃/min的速率加热至800 ℃、保温20 min，然后以10 ℃/min 的速率升温到不同的目标烧结温度、保温30 min，随后将样品随炉冷却至室温。
优选的，所述步骤（1）中粉末按75%Fe、10%Cr、7.5%Cu、2.5%Ni、3%Mo、2%C的质量百分比进行配比。
优选的，所述步骤（2）中加热和保温过程中施加50MPa轴向压力。
采用本发明的技术方案，步骤（1）中通过高能球磨技术，使得球磨中的混合粉末反复的发生焊接、断裂、再焊接，从而引进缺陷(如堆垛层错和位错)或者发生化学反应，极大地改变原始粉末性能和结构，最终制备出强制固溶体、超细晶、非晶材料或合成新的材料，步骤（2）是一种热压烧结技术，与传统的烧结方法相比，热压烧结可以使金属粉末在更低的温度以及更短的周期内实现高致密化。该发明所用技术方案获得的高铬铁基粉末冶金材料，致密度高，硬度和抗弯强度大。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1：
一种气门座圈用铁基粉末冶金材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将Fe、Cr、C、Cu、Ni、Mo粉末按75%Fe、10%Cr、7.5%Cu、2.5%Ni、3%Mo、2%C的质量百分比进行配比，预混合48h后，采用QM-2SP20-CL 型行星式球磨机在高纯氩气保护下进行高能球磨，球磨罐材质为不锈钢，磨球材质为碳化钨，球料质量比为8:1，球磨机转速为226 r/min，正反转交替时间分别为12 min，加、减速时间均为10 s；
（2）烧结成形:每次烧结时，取20g粉末，装入内径为20 mm
的石墨模具中，并采用HP-12×12×12热压炉进行烧结成形,抽真空至大约1.3×102 Pa后，将含WC 颗粒增强高铬铁基粉末先以5 ℃/min 的速率从室温加热至400 ℃，再以20℃/min的速率加热至800 ℃、保温20 min，然后以10 ℃/min 的速率升温到不同的目标烧结温度、保温30 min，随后将样品随炉冷却至室温，加热和保温过程中施加50MPa轴向压力。
基于上述，本发明通过高能球磨技术与热压烧结技术成功制取高铬铁基粉末冶金材料，较现有铁基粉末冶金材料相比，其具有优异的强韧性、硬度及耐磨性，且能够将增强体高硬度、高耐磨性能和基体的高强度、优异韧性结合起来，因而适合在服役条件苛刻(如使用温度高、润滑性差等)的环境中使用。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种气门座圈用铁基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于：包含有下述步骤
（1）粉末制备:将Fe、Cr、C、Cu、Ni、Mo粉末，预混合48h后，采用QM-2SP20-CL 型行星式球磨机在高纯氩气保护下进行高能球磨，球磨罐材质为不锈钢，磨球材质为碳化钨，球料质量比为8:1，球磨机转速为226 r/min，正反转交替时间分别为12 min，加、减速时间均为10 s；
（2）烧结成形:每次烧结时，取20g粉末，装入内径为20 mm
的石墨模具中，并采用HP-12×12×12热压炉进行烧结成形,抽真空至大约1.3×10?2 Pa后，将含WC 颗粒增强高铬铁基粉末先以5 ℃/min 的速率从室温加热至400 ℃，再以20℃/min的速率加热至800 ℃、保温20 min，然后以10 ℃/min 的速率升温到不同的目标烧结温度、保温30 min，随后将样品随炉冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的一种气门座圈用铁基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中粉末按75%Fe、10%Cr、7.5%Cu、2.5%Ni、3%Mo、2%C的质量百分比进行配比。
3. 根据权利要求1所述的一种气门座圈用铁基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中加热和保温过程中施加50MPa轴向压力。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109457190A (zh) * | 2018-06-27 | 2019-03-12 | 河源市山峰金属制品有限公司 | 一种WC颗粒增强Fe基粉末冶金材料及其制备方法 |
| CN109482889A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-03-19 | 湖南英捷高科技有限责任公司 | 一种汽车转向结构零件球碗的材料及粉末冶金制备工艺 |
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