【文章內(nèi)容簡介】 屬,塑性好(δ=50%),但強度較低(σb=230～250MPa).硬度很低(40～50HBS),不能熱處理強化,只能通過冷加工變形強化。 鎢（W）則是高熔點金屬，熔點為3407℃,熔點最高，硬度大，密度高，高溫強度好。 金屬錫柔軟，易彎曲，176。C，沸點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(如油酸熔點是286℃等)進行充分地混合，此工序通過混粉機完成。添加物的加入主要在于改善混合粉的成形技術(shù)特征。混合粉的特性常用混勻度表示?；靹蚨仍酱?，表示混合越均勻；也就越有利于制品的性能要求。但粉末混合過程須謹慎，太激烈的混合將會引起變形硬化、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)范進行。本設(shè)計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，機械強度高于剛玉，可作為磨料和其他工業(yè)材料使用。在本實驗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程的物質(zhì)，即潤滑劑和成型劑。添加劑對制品成型于質(zhì)量有著重要的影響，其中油酸主要在機械合金化的過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)生化學反應，且沸點低易揮發(fā)，無毒，對混合后粉末的松裝密度影響不大，來源廣泛，成本低。本設(shè)計所添加的成形劑為聚乙烯醇，潤滑劑為甘油，濕混液體介質(zhì)為無水乙醇，設(shè)計中原料配比如下表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)計的銅（Cu）、錫（Sn）、鎢（W）三種金屬粉末的配比屬于探索性的實踐,并無成功的確切數(shù)據(jù)可以參考,因此,我們在查閱相關(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Sn 的含量6%時，伸長率就開始降低，當Sn 的含量 20%時，因組織中出現(xiàn)大量的δ 相。合金變脆，強度也隨之降低。工業(yè)用錫青銅的Sn 含量均在3%14%之間，很少能達到20%。Sn 含量78%的合金，有高的塑性和較高的強度，適用于塑性加工，Sn 含量10%的合金。因塑性低，只適用于鑄造。 機械合金化相關(guān)參數(shù)的設(shè)定 機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冷焊和斷裂進行機械合金化的。機械合金化和機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。機械粉碎主要以粉碎為目的，而機械合金化除粉碎外，各種成分的均勻混合、揉搓、冷焊也是非常重要的。影響機械合金化的主要因素有：球磨機轉(zhuǎn)速和球磨時間、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?？紤]到課程設(shè)計的時間緊迫，設(shè)定機械合金化所用的時間為4h。由于球磨機的容量有限，加入里面的物質(zhì)較多，所以在磨的時候，我們把磨料比按4:1加入。球磨機的轉(zhuǎn)速為250r/min。 機械合金化的設(shè)備 攪拌球磨機 將球磨介質(zhì)和物料按一定比例裝人球磨桶，在主電機的驅(qū)動下，攪拌軸帶動攪拌器產(chǎn)生的高速運動力使研磨介質(zhì)球與被粉碎物料作無規(guī)則運動，介質(zhì)球和物料之間發(fā)生相互撞擊、摩擦和剪切，全部動能均有效地用于物料的破碎，從而實現(xiàn)對物料的超細粉碎。裝料、取料和工作時攪拌器研磨裝置連同電機一起通過齒輪齒條傳動實現(xiàn)升降，并由限位套和滑塊固定螺釘限位。攪拌球磨機的球磨時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。針對不同的被粉碎物料選取不同的球磨介質(zhì)、轉(zhuǎn)機械合金化的過程。 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，用來放置各種試驗物品，工作室的底部裝有電加熱元件并有進氣孔。冷空氣經(jīng)過加熱后從工作室底的兩側(cè)風孔進入工作室，再從工作室頂部排出，形成自然對流，從而保證工作室內(nèi)部溫度均勻。門封條采用硅橡膠條密封，箱門上設(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、電源開關(guān)等,電器箱內(nèi)裝有電器元件。 機械合金化的過程 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 使用電子天平稱取所需的粉料量，要求一人進行操作，在托盤上將粉料混合到一起放入球磨機料桶中。 磨料 ，球磨機的轉(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個小時后自然冷卻。其干燥曲線如下圖示:六、成型工藝 制取的粉末經(jīng)過篩分與混合混料均勻，并加入適當?shù)脑鏊軇┰龠M行壓制成型，顆粒間的原子通過固相擴散和機械咬合作用使制件結(jié)合為具有一定強度的整體。壓力越大則制件密度越大，強度相應增加。有時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，其過程包括稱粉、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、震動壓制、高能率成形等。本次試驗采用單向壓制通過單向加壓成型制備紀念牌。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性和每個顆粒的塑性，正式利用這種特性來實現(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。4）一般來說，金屬粉末的價格較高，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)，可以增加壓坯強度，防止粉末混合料離析以及消除壓坯內(nèi)的物理缺陷。潤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)。加入成型劑或潤滑劑后，還可以明顯提高模具的壽命。在本次試驗中，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到增塑和潤滑的目的。本次試驗所用的設(shè)備是實驗室的液壓式壓機（圖61），其最大壓力可達80噸，考慮目標物（紀念牌）的尺寸及其原料的性能要求，選擇了最大壓力為20噸。每個紀念牌我們稱取80克粉，其加壓方式為先快后慢，時間為60s，卸壓方式為先慢后快，時間為30s，保壓時間為1分鐘。在本次課程設(shè)計中由于屬于探索性的實踐,并無成功的確切數(shù)據(jù)可以參考，所以在成型時壓力并不是固定的一個值而是在不斷的變化。本次課程設(shè)計所做樣品的成型數(shù)據(jù)如表61：本次課