CN111408715A - 提高铁基含铜粉末冶金烧结件烧结致密度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高铁基含铜粉末冶金烧结件烧结致密度的方法，其包括烧结的步骤，其中，所述烧结包括第一升温区段、第一保温预烧结区段、第二升温区段、第二高温烧结区段以及冷却区段，所述第一升温区段升高至750℃‑900℃，第一保温预烧结区段保持750℃‑900℃保温，然后进入第二升温区段升温至1050℃‑1120℃，第二高温烧结区段保持1050℃‑1120℃，最后进入冷却区段冷却，形成所述铁基含铜粉末冶金烧结件。本发明在烧结零件升温过程中，选取750‑900℃的温度段保温一定时间后，然后再迅速升温至烧结温度保温进行粉末冶金零件烧结，制备的烧结件，其具有烧结密度高，机械强度高的优点。

Description

提高铁基含铜粉末冶金烧结件烧结致密度的方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种提高铁基含铜粉末冶金烧结件烧结致密度的方法。
背景技术
目前，粉末冶金材料中铁基含铜系列材料在常规烧结过程中，常常表现出烧结后烧结的零件体积变大，从而导致零件密度的降低，零件的机械强度也随之降低。当需要制作高密度零件时，由于烧结体积膨胀，导致烧结零件密度始终不能获得较高密度，影响了铁基含铜材料的应用领域。
常规粉末冶金铁基含铜材料在烧结零件的过程中，当温度升至900度以上后，由于铜原子在铁颗粒晶格中溶解度迅速增加，导致固溶体体积变大，从而导致零件的外形尺寸整体增加，进而导致冶金铁基含铜材料的烧结件的致密度降低。
发明内容
为此，本发明提供一种提高铁基含铜粉末冶金烧结件烧结致密度的方法。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种提高铁基含铜粉末冶金烧结件烧结致密度的方法，其包括烧结的步骤，其中，所述烧结包括第一升温区段、第一保温预烧结区段、第二升温区段、第二高温烧结区段以及冷却区段，所述第一升温区段升高至750℃-900℃，第一保温预烧结区段保持750℃-900℃保温，然后进入第二升温区段升温至1050℃-1120℃，第二高温烧结区段保持1050℃-1120℃，最后进入冷却区段冷却，形成所述铁基含铜粉末冶金烧结件。
本发明的一个实施例中，所述第一保温预烧结区段保持800℃。
本发明的一个实施例中，所述冶金粉末原料配料由以下重量百分量的原料组成：镍4％、铜1.4％、碳0.3％，以及余量为铁。
本发明的一个实施例中，所述第二高温烧结区段保持1100℃。
本发明的一个实施例中，所述第二高温烧结区段保持时间为30-40min。
本发明的一个实施例中，所述第一保温预烧结区段保持时间为20-30min。
本发明中，烧结件是指烧结零件，其由粉末成形并经烧结强化的烧结制品。
本发明是利用铜原子在750℃～900℃区间，铜原子在铁晶格中溶解度较低，并且铁原子在铜晶格中溶解度也较低的特点，在此温度段保温一段时间进行预烧结，铜原子只在铁晶格中溶解很少一部分，溶解饱和后，烧结温度快速升温至烧结温度，迅速通过溶解度较高的900℃至烧结温度的保温区。此时，在升温过程中，铜在铁颗粒表面进行物质迁移，在高温段，铜的扩散系数降低，大部分铜更多的迁移到铁颗粒表面，而不是停留在少数铁颗粒表面，避免少数固溶体溶质浓度高而导致的体积膨胀。这种尽可能把铜原子散布到更多的铁颗粒表面的结果，使固溶体的铜原子溶质浓度较低，固溶体体积增大的变化率降低，从而降低烧结件的烧结密度。
本发明具有如下优点：
本发明在烧结零件升温过程中，选取750-900℃的温度段保温一定时间后，然后再迅速升温至烧结温度保温进行粉末冶金零件烧结，制备的烧结件，其具有烧结密度高，机械强度高的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为现有技术中铁基含铜粉末冶金烧结件烧结温度变化曲线图；
图2为本发明提供的提高铁基含铜粉末冶金烧结件烧结致密度的方法中烧结过程的温度变化曲线图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供的一种提高铁基含铜粉末冶金烧结件烧结致密度的方法，其包括冶金粉末原料配料、冶金粉末原料混料、压制成形以及烧结的步骤，其中，冶金粉末原料配料由以下重量百分量的原料组成：镍4％、铜1.4％、碳0.3％，以及余量为铁。如图2所示，烧结过程包括第一升温区段、第一保温预烧结区段、第二升温区段、第二高温烧结区段以及冷却区段，第一升温区段升高至750℃，第一保温预烧结区段保持750℃保温，第一保温预烧结区段保持时间为20min，然后进入第二升温区段升温至1050℃，第二高温烧结区段保持1050℃，第二高温烧结区段保持时间为30min，最后进入冷却区段冷却，形成铁基含铜粉末冶金烧结件。
实施例2
本实施例提供的一种提高铁基含铜粉末冶金烧结件烧结致密度的方法，其包括冶金粉末原料配料、冶金粉末原料混料、压制成形以及烧结的步骤，其中，冶金粉末原料配料由以下重量百分量的原料组成：镍4％、铜1.4％、碳0.3％，以及余量为铁。如图2所示，烧结过程包括第一升温区段、第一保温预烧结区段、第二升温区段、第二高温烧结区段以及冷却区段，第一升温区段升高至800℃，第一保温预烧结区段保持800℃保温，第一保温预烧结区段保持时间为25min，然后进入第二升温区段升温至1100℃，第二高温烧结区段保持1100℃，第二高温烧结区段保持时间为35min，最后进入冷却区段冷却，形成铁基含铜粉末冶金烧结件。
实施例3
本实施例提供的一种提高铁基含铜粉末冶金烧结件烧结致密度的方法，其包括冶金粉末原料配料、冶金粉末原料混料、压制成形以及烧结的步骤，其中，冶金粉末原料配料由以下重量百分量的原料组成：镍4％、铜1.4％、碳0.3％，以及余量为铁。烧结过程包括第一升温区段、第一保温预烧结区段、第二升温区段、第二高温烧结区段以及冷却区段，第一升温区段升高至900℃，第一保温预烧结区段保持900℃保温，第一保温预烧结区段保持时间为30min，然后进入第二升温区段升温至1120℃，第二高温烧结区段保持1120℃，第二高温烧结区段保持时间为40min，最后进入冷却区段冷却，形成铁基含铜粉末冶金烧结件。
实施例4
本实施例提供的一种提高铁基含铜粉末冶金烧结件烧结致密度的方法，其包括冶金粉末原料配料、冶金粉末原料混料、压制成形以及烧结的步骤，其中，冶金粉末原料配料由以下重量百分量的原料组成：镍5％、铜2.3％、碳0.5％，以及余量为铁。烧结过程包括第一升温区段、第一保温预烧结区段、第二升温区段、第二高温烧结区段以及冷却区段，第一升温区段升高至830℃，第一保温预烧结区段保持830℃保温，第一保温预烧结区段保持时间为30min，然后进入第二升温区段升温至1119℃，第二高温烧结区段保持1119℃，第二高温烧结区段保持时间为40min，最后进入冷却区段冷却，形成铁基含铜粉末冶金烧结件。
实施例5
本实施例提供的一种提高铁基含铜粉末冶金烧结件烧结致密度的方法，其包括冶金粉末原料配料、冶金粉末原料混料、压制成形以及烧结的步骤，其中，冶金粉末原料配料由以下重量百分量的原料组成：镍2％、铜5％、碳1.3％，以及余量为铁。烧结过程包括第一升温区段、第一保温预烧结区段、第二升温区段、第二高温烧结区段以及冷却区段，第一升温区段升高至850℃，第一保温预烧结区段保持850℃保温，第一保温预烧结区段保持时间为30min，然后进入第二升温区段升温至1060℃，第二高温烧结区段保持1060℃，第二高温烧结区段保持时间为40min，最后进入冷却区段冷却，形成铁基含铜粉末冶金烧结件。
对比例1
本对比例与实施例1工艺的区别在于：该工艺方法未经过第一保温预烧结区保持750℃保温，而是直接经过1050℃高温烧结，得到烧结件。
对比例2
实施例与实施例2的区别在于：如图1所示，本该工艺方法未经过第一保温预烧结区保持800℃保温，而是直接经过1100℃高温烧结，得到烧结件。
对比例3
本实施例与实施例3的区别在于：该工艺方法未经过第一保温预烧结区保持900℃保温，而是直接经过1120℃高温烧结，得到烧结件。
1、本发明实施例1-3和对比例1-3工艺方法制备的烧结件的密度结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002444411610000051
Figure BDA0002444411610000061
结件烧结致密度的方法，与常规方法比较，其可提高烧结件的致密度以及机械强度。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种提高铁基含铜粉末冶金烧结件烧结致密度的方法，其特征在于包括烧结的步骤，其中，所述烧结包括第一升温区段、第一保温预烧结区段、第二升温区段、第二高温烧结区段以及冷却区段，所述第一升温区段升高至750℃-900℃，第一保温预烧结区段保持750℃-900℃保温，然后进入第二升温区段升温至1050℃-1120℃，第二高温烧结区段保持1050℃-1120℃，最后进入冷却区段冷却，形成所述铁基含铜粉末冶金烧结件。
2.如权利要求1所述的提高铁基含铜粉末冶金烧结件烧结致密度的方法，其特征在于，
所述第一保温预烧结区段保持800℃。
3.如权利要求1所述的提高铁基含铜粉末冶金烧结件烧结致密度的方法，其特征在于，
所述冶金粉末原料配料由以下重量百分量的原料组成：镍4％、铜1.4％、碳0.3％，以及余量为铁。
4.如权利要求1所述的提高铁基含铜粉末冶金烧结件烧结致密度的方法，其特征在于，
所述第二高温烧结区段保持1100℃。
5.如权利要求1所述的提高铁基含铜粉末冶金烧结件烧结致密度的方法，其特征在于，
所述第二高温烧结区段保持时间为30-40min。
6.如权利要求1所述的提高铁基含铜粉末冶金烧结件烧结致密度的方法，其特征在于，
所述第一保温预烧结区段保持时间为20-30min。
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