粉末冶金制备铁基复合材料致密化过程的研究

粉末烧结是粉末或粉末压坯在适当的温度和气氛条件下加热所发生的现象或过程。烧结的结果是颗粒之间发生粘结烧结体的强度增加而且多数情况下密度也提高。如果烧结条件控制得当烧结体的密度和其它物理、力学性能可接近或达到相同成分的致密材料。从工艺上看烧结常被看作一种热处理即把粉末或粉末毛坯加热到低于其中主要组分熔点的温度下保温然后冷却到室温。在此过程中发生一系列的物理和化学变化粉末颗粒的聚集体变为晶粒的聚结体从而获得具有所需物理、力学性能的制品或材料。有研究分析了VC颗粒增强铁基复合材料致密化的过程表明烧结对最终产品的性能起着决定性作用。影响烧结致密的因素很多例如烧结温度、烧结时间、粉末粒度、压坯密度以及成分等。鉴于此本文主要研究了球磨时间(粒度)、烧结温度、活化烧结中B和C含量、稀土元素对VC/Fe基复合材料致密化的影响。

实验用的原材料及化学成分为(质量分数%):56钒铁粉7.0石墨,振动测量仪1硼铁粉0.4Ce余量为水雾化铁粉。配制好各粉末后选择粉末球磨时间有24、36h烧结工艺为:以10℃/s的加热速度分别升温至1050、1150、1180、1210和1240℃,手持频谱分析仪保温1h烧结后随炉冷却至室温。取出试样磨样抛光并腐蚀。
适当延长粉末的球磨时间、烧结时间可得到较小尺寸的颗粒颗粒越小,溶解氧测定仪体积收缩越大促进试样的烧结致密化有利于空隙的逐渐消除。烧结试样的最佳烧结温度为1150~1190℃随着稀土元素的加入加速了烧结的致密化进程。