【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 屬,塑性好(δ=50%),但強(qiáng)度較低(σb=230～250MPa).硬度很低(40～50HBS),不能熱處理強(qiáng)化,只能通過(guò)冷加工變形強(qiáng)化。 鎢（W）則是高熔點(diǎn)金屬，熔點(diǎn)為3407℃,熔點(diǎn)最高，硬度大，密度高，高溫強(qiáng)度好。 金屬錫柔軟，易彎曲，176。C，沸點(diǎn)2260176。C。有三種同素異形體：白錫為四方晶系， 克/立方厘米。，硬度2，延展性好；灰錫為金剛石形立方晶系， 克/立方厘米。；脆錫為正交晶系， 克/厘米。 具體物理性能如表1： 金屬粉末的配比粉末配混是根據(jù)產(chǎn)品配料計(jì)算并按特定的粒度分布把各種金屬粉末及添加物(如油酸熔點(diǎn)是286℃等)進(jìn)行充分地混合，此工序通過(guò)混粉機(jī)完成。添加物的加入主要在于改善混合粉的成形技術(shù)特征?；旌戏鄣奶匦猿Ｓ没靹蚨缺硎尽；靹蚨仍酱螅硎净旌显骄鶆?；也就越有利于制品的性能要求。但粉末混合過(guò)程須謹(jǐn)慎，太激烈的混合將會(huì)引起變形硬化、顆粒相互磨損、起層等，故一定要按照成形技術(shù)要求和規(guī)范進(jìn)行。本設(shè)計(jì)所采用的磨介為顆粒狀黑色αSiC燒結(jié)球，含SiC97％以上。其硬度介于剛玉和金剛石之間，機(jī)械強(qiáng)度高于剛玉，可作為磨料和其他工業(yè)材料使用。在本實(shí)驗(yàn)中各樣品的磨料比為4:1在成型前，粉末混合料中常常要添加一些能改善成形過(guò)程的物質(zhì)，即潤(rùn)滑劑和成型劑。添加劑對(duì)制品成型于質(zhì)量有著重要的影響，其中油酸主要在機(jī)械合金化的過(guò)程中起到溶劑的作用，選用這該種溶劑主要是考慮到它們不與物料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，且沸點(diǎn)低易揮發(fā)，無(wú)毒，對(duì)混合后粉末的松裝密度影響不大，來(lái)源廣泛，成本低。本設(shè)計(jì)所添加的成形劑為聚乙烯醇，潤(rùn)滑劑為甘油，濕混液體介質(zhì)為無(wú)水乙醇，設(shè)計(jì)中原料配比如下表52：表52：粉末冶金原料配比樣品abc總質(zhì)量/g438438783Cu含量/％838485W 含量/％12108Sn含量/％567Cu質(zhì)量/gW 質(zhì)量/gSn質(zhì)量/g聚乙烯醇/g油酸/g無(wú)水乙醇/mL適量適量適量 注：（1）粉體的總質(zhì)量為銅（Cu）、錫（Sn）、鎢（W）質(zhì)量,添加劑（即所加的油酸）不包括在內(nèi)。此次課程設(shè)計(jì)的銅（Cu）、錫（Sn）、鎢（W）三種金屬粉末的配比屬于探索性的實(shí)踐,并無(wú)成功的確切數(shù)據(jù)可以參考,因此,我們?cè)诓殚喯嚓P(guān)資料,參考其它相關(guān)銅合金,我們了解到錫青銅是以錫為主要元素的銅合金,錫在銅中可形成固溶體,也可以形成金屬化合物,因此錫的含量不同, 含量的增加而升高，當(dāng)Sn 的含量6%時(shí)，伸長(zhǎng)率就開(kāi)始降低，當(dāng)Sn 的含量 20%時(shí)，因組織中出現(xiàn)大量的δ 相。合金變脆，強(qiáng)度也隨之降低。工業(yè)用錫青銅的Sn 含量均在3%14%之間，很少能達(dá)到20%。Sn 含量78%的合金，有高的塑性和較高的強(qiáng)度，適用于塑性加工，Sn 含量10%的合金。因塑性低，只適用于鑄造。 機(jī)械合金化相關(guān)參數(shù)的設(shè)定 機(jī)械合金化是一種高能球磨法，用這種方法可制造具有可控顯微組織的復(fù)合金屬粉末。它是在高速攪拌磨的條件下，利用金屬粉末混合物的重復(fù)冷焊和斷裂進(jìn)行機(jī)械合金化的。機(jī)械合金化和機(jī)械粉碎由于目的的不同，所以工藝參數(shù)的選擇有較大的差別。機(jī)械粉碎主要以粉碎為目的，而機(jī)械合金化除粉碎外，各種成分的均勻混合、揉搓、冷焊也是非常重要的。影響機(jī)械合金化的主要因素有：球磨機(jī)轉(zhuǎn)速和球磨時(shí)間、球磨介質(zhì)的選擇、球料比和填充系數(shù)、球磨氣氛、工藝控制劑和球磨溫度。考慮到課程設(shè)計(jì)的時(shí)間緊迫，設(shè)定機(jī)械合金化所用的時(shí)間為4h。由于球磨機(jī)的容量有限，加入里面的物質(zhì)較多，所以在磨的時(shí)候，我們把磨料比按4:1加入。球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為250r/min。 機(jī)械合金化的設(shè)備 攪拌球磨機(jī) 將球磨介質(zhì)和物料按一定比例裝人球磨桶，在主電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，攪拌軸帶動(dòng)攪拌器產(chǎn)生的高速運(yùn)動(dòng)力使研磨介質(zhì)球與被粉碎物料作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，介質(zhì)球和物料之間發(fā)生相互撞擊、摩擦和剪切，全部動(dòng)能均有效地用于物料的破碎，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的超細(xì)粉碎。裝料、取料和工作時(shí)攪拌器研磨裝置連同電機(jī)一起通過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)升降，并由限位套和滑塊固定螺釘限位。攪拌球磨機(jī)的球磨時(shí)間主要取決于被加工物料的特性，如原始粒度、硬度、添加料的數(shù)量和料與乙醇的比例，也取決于球磨介質(zhì)的物性，如介質(zhì)的直徑、真密度和硬度，以及轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速和攪拌器的形式。針對(duì)不同的被粉碎物料選取不同的球磨介質(zhì)、轉(zhuǎn)機(jī)械合金化的過(guò)程。 電熱恒溫干燥箱 電熱恒溫干燥箱外殼由鋼板沖壓折制、焊接成型，外殼表面采用高強(qiáng)度的靜電噴塑涂裝處理，漆膜光滑牢固，工作室采用碳鋼板或鏡面不銹鋼板折制而成，工作室與外殼之間填充保溫棉。工作室的內(nèi)部放有擱板，用來(lái)放置各種試驗(yàn)物品，工作室的底部裝有電加熱元件并有進(jìn)氣孔。冷空氣經(jīng)過(guò)加熱后從工作室底的兩側(cè)風(fēng)孔進(jìn)入工作室，再?gòu)墓ぷ魇翼敳颗懦?，形成自然?duì)流，從而保證工作室內(nèi)部溫度均勻。門(mén)封條采用硅橡膠條密封，箱門(mén)上設(shè)有可供觀察用的雙層鋼化玻璃視鏡，外殼的頂部設(shè)有排氣孔，排氣量的大小可以自行調(diào)節(jié)。電熱恒溫干燥箱外殼的底部為電器箱，電器箱的前面板上裝有溫度控制儀、電源開(kāi)關(guān)等,電器箱內(nèi)裝有電器元件。 機(jī)械合金化的過(guò)程 選用原料及其用量 金屬粉末: 銅粉，錫粉，鎢粉。 添加劑：聚乙烯醇，油酸。其質(zhì)量配比同表52。 混料 使用電子天平稱(chēng)取所需的粉料量，要求一人進(jìn)行操作，在托盤(pán)上將粉料混合到一起放入球磨機(jī)料桶中。 磨料 ，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為250r/min。 干燥 設(shè)定干燥箱的干燥溫度為120℃，將得到的粉末在此溫度下加熱保溫4個(gè)小時(shí)后自然冷卻。其干燥曲線如下圖示:六、成型工藝 制取的粉末經(jīng)過(guò)篩分與混合混料均勻，并加入適當(dāng)?shù)脑鏊軇┰龠M(jìn)行壓制成型，顆粒間的原子通過(guò)固相擴(kuò)散和機(jī)械咬合作用使制件結(jié)合為具有一定強(qiáng)度的整體。壓力越大則制件密度越大，強(qiáng)度相應(yīng)增加。有時(shí)為減小壓力和增加制件密度，也可采用熱等靜壓成型的方法。粉末的壓制成型是主要且基本的工序，其過(guò)程包括稱(chēng)粉、裝粉、壓制、保壓及脫模等。壓制成型的方法有很多種如鋼模壓制、流體等靜壓制、三向壓制、粉末鍛造、擠壓、震動(dòng)壓制、高能率成形等。本次試驗(yàn)采用單向壓制通過(guò)單向加壓成型制備紀(jì)念牌。1）制得一定形狀和尺寸的壓坯，并使具有一定的密度和強(qiáng)度，成型方法為加壓成型中最多用的模壓成型。2）粉末壓制（這里主要指粉末冶金）是用金屬粉末（或者金屬和非金屬粉末的混合物）作原料，經(jīng)壓制成型后燒結(jié)后制的各種類(lèi)型的零件和產(chǎn)品的方法。3）顆粒狀材料兼有固體和液體的雙重性，即整體具有一定的流動(dòng)性和每個(gè)顆粒的塑性，正式利用這種特性來(lái)實(shí)現(xiàn)粉末的成型，獲得所需的產(chǎn)品。1）能夠生產(chǎn)出其他方法不能或難以制造的產(chǎn)品?？梢灾迫∠耠y熔極硬和特殊性能的材料。2）材料的利用率很高，接近100%。3）雖然用其他方法可以制造，但是粉末冶金更為經(jīng)濟(jì)。4）一般來(lái)說(shuō)，金屬粉末的價(jià)格較高，粉末冶金的設(shè)備和模具投資較大，零件的幾何形狀受一定限制，因此適用于大批量生產(chǎn)的零件。成型劑是為了改善粉末成型性能而添加的物質(zhì)，可以增加壓坯強(qiáng)度，防止粉末混合料離析以及消除壓坯內(nèi)的物理缺陷。潤(rùn)滑劑是降低粉末顆粒之間及粉末與模壁和模沖間的摩擦，改善密度分布，減少壓膜磨損和有利于脫模而添加的一種物質(zhì)。加入成型劑或潤(rùn)滑劑后，還可以明顯提高模具的壽命。在本次試驗(yàn)中，我們選擇了用水溶解了的聚乙烯醇和油酸作為成型劑以達(dá)到增塑和潤(rùn)滑的目的。本次試驗(yàn)所用的設(shè)備是實(shí)驗(yàn)室的液壓式壓機(jī)（圖61），其最大壓力可達(dá)80噸，考慮目標(biāo)物（紀(jì)念牌）的尺寸及其原料的性能要求，選擇了最大壓力為20噸。每個(gè)紀(jì)念牌我們稱(chēng)取80克粉，其加壓方式為先快后慢，時(shí)間為60s，卸壓方式為先慢后快，時(shí)間為30s，保壓時(shí)間為1分鐘。在本次課程設(shè)計(jì)中由于屬于探索性的實(shí)踐,并無(wú)成功的確切數(shù)據(jù)可以參考，所以在成型時(shí)壓力并不是固定的一個(gè)值而是在不斷的變化。本次課程設(shè)計(jì)所做樣品的成型數(shù)據(jù)如表61：本次課