铁基粉末冶金零件温压工艺及进展

李志辉 郝峰 唐晓民　李瑛

摘 要：温压工艺是利用温压工艺制备高性能的粉末冶金铁基合金零部件的关键技术，采用温压工艺可以有效降低高性能粉末冶金零件的成本，并提高零件的硬度、疲劳强度、抗拉强度以及韧性等。将温压技术应用于铁基粉末冶金零件的加工，有利于零件技术性能的提高和加工成本的降低，是零件加工生产上的一项重要技术进步。

关键词：温压工艺；铁基粉末冶金；零件；进展；关键技术

1 温压工艺的国内外进展

粉末冶金法是指以金属粉末或金属、非金属粉末的混合物为原料，借助其他助剂，通过成形和烧结，制造出各种类型配件的工艺技术。从制备工艺来看，粉末冶金法与陶瓷工艺高度近似，是将陶瓷工艺移植到金属材料加工当中的一种加工技术。

从目前来看，世界上的温压专利粉末技术主要为美国的Hoeganaes公司、瑞典的Hogannas AB公司和加拿大的QMP公司所掌握，德国和日本在这个领域也具有较高的水平；具有绝对领先优势的温压专利加热设备主要是美国的EL-TEMP、Micro-VIet、TPP300、TOPS四大系統和瑞典的Linde Metal/teknik系统，两国加热装备的区别在于加热方法的不同，美国的装备通过电阻加热，而瑞典的装备通过热油加热。当然，温压技术不可能实现室温一次压制成型，不断地涌现出各种标志性的产品。

由于粉末冶金技术一直被国外的粉末冶金公司视为绝密技术，控制非常严格，通常情况下其他研究机构是没有机会对其密化机理进行系统研究的。我国的温压技术起步较晚，研究领域主要集中在粉末材料、润滑剂、温度和压力对粉末冶金零件密度的影响上，国内的生产线和预制粉末一般都源自于国外，仍未摆脱对国外的设备和原料的依赖。

2 温压工艺及其关键技术

所谓的温压工艺就是利用特殊的加热系统对模具和加有特殊润滑剂的金属粉末进行加热，使其温度控制在预设温度土2.5℃的范围内，以更好地保证粉末的流动性和充填行为，而后利用传统的粉末压制工艺完成零件加工生产。国外对温压工艺的专利保护主要集中在温压粉末技术（包括加入和未加入特殊高温润滑剂的金属粉末）和温压工艺的主要技术与设备两个方面，而这两个方面都是最为关键的温压技术。

2.1 温压粉末技术及发展状况

温压粉末的制作是温压工艺的基础环节。用于温压工艺的混合粉末必须要满足非常苛刻的要求，既要具有良好的流动性、压缩性和持久不变的松装密度，也要保证零件成本性能的一致性。温压工艺加工形成的材料的密度主要决定于润滑剂、铁粉的压缩性和混合粉末的配方3个方面。

目前，世界各国的温压技术都申请了专利保护，世界上最先进的是AncordenseTM粉末（专利由Hoeganaes公司持有）、Densmix粉末（专利由瑞典Hogannaes AB公司持有）和FLOMET WPTM粉（专利由加拿大Quebec Metal Powder公司持有），我国中南大学曹顺华领衔的国家重点实验室对国产水雾化铁粉、水雾化合金钢粉和石墨新型聚合物润滑剂进行了研究，形成了适合我国国情的低成本的温压粉末制造技术。

2.2 温压设备及发展状况

温压设备就是温压工艺当中所用的粉末和模具加热装置与粉末输送装置，这也是温压成形工艺不同于传统粉末冶金工艺的最大的区别。截止到现在，国内还没有企业具有这种设备的生产能力，而国际上最先进的温压设备有两种，其专利都由美国人拥有，且都有美国Hoeganaes Compan的参与。

（1）EL-TEMP温压系统

这是由美国的Hoeganaes Compan和Cincinnati Incorp两家公司共同开发的温压设备，该设备有效地将粉末的加热传输和模具加热融合在了一起，既保证了粉体温度的均一稳定，也实现了粉末的准确输送与供给。但是，出于克服空气在粉末中的隔热作用，必须要将粉末放置在一系列控温的加热表面上。

（2）Micro-Met温压系统

这是由美国的Hoeganaes Compan与Gasbarre Incorporation两家公司开发的温压设备，最大的优点有两点，一是利用微波实现快速、均匀加热，可将粉末的温度控制在士0.50℃的范围之内；二是可以更加方便地翻新和改造现有压机，停机时清理和维护方便，粉末损失小，具有较强的移动性和适应性。

国内在温压设备上的研究步伐也在不断地加快，华南理工大学的李元元等已经研制出了具有自主知识产权的温压设备。

3 总结

总体来看，我国粉末冶金工业基础薄弱，技术水平较低，工艺装备落后，仍落后于国际先进水平。但是，由于国内庞大的市场需求和众多专家学者的关注，温压工艺进展较快，粉末冶金零部件的性能越来越高，产品和技术水平稳步提升，与国外先进水平之间的差距越来越小，正逐步走上世界粉末冶金强国之路。

参考文献

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（作者单位：1.赤峰工业职业技术学院；2.陕西能源职业技术学院）