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制备工艺对铁基粉末冶金航空刹车材料组织与性能的影响

张忠义  
【摘要】: 该论文针对某种牌号铁基粉末冶金航空刹车材料的制备工艺进行研究,系统研究了制备工艺对其组织与性能的影响,系统分析了压制压力、烧结温度、烧结压力、冷却水流量等重要的工艺参数变化对材料显微组织、致密化、力学性能的影响规律以及由此引起的材料摩擦磨损性能和行为的改变。结果表明: (1)压制压力增大,促使铁粉重排,移动加速,塑性好的粉末发生局部的塑性变形,塑性较差的硬质颗粒产生碎化,使得各组元的接触面积增大,这些因素的综合作用,有效地减少了孔隙的数量及尺寸,使得材料密度和硬度逐渐升高,进而,材料的耐磨性能得到有效改善。 (2)烧结温度由900℃升高到930℃时,铜粉和铁粉的塑性得以进一步提高,更容易产生塑性变形,促进致密化过程的进行,同时,异晶转变的存在,使铁的自扩散系数略有增加,然而,碳在铁中的扩散系数降低,这些因素的综合作用使得密度缓慢增加,组织以软韧相的铁素体为主,材料的耐磨性较差;烧结温度由930℃增加至1020℃,铁粉和铜粉的变形程度更大,原子扩散系数显著提高,材料致密化程度迅速增加,组织中珠光体数量增多且分布比较均匀,同时,颗粒间的结合由机械啮合转变为冶金结合,提高了材料的强度,材料磨损性能显著提高。 (3)烧结压力由1.6MPa增加到2.8MPa时,材料变形程度增大,有效地消除了材料内部及晶界处的孔隙,材料密度和硬度显著提高,磨损性能得到改善;烧结压力由2.8MPa提高到3.2MPa时,材料密度和硬度变化不显著,摩擦磨损性能变化不大,说明继续提高烧结压力对材料的致密化程度以及摩擦磨损性能影响不大。 (4)冷却水流量由0增至0.04m~3/s,冷却速度出现先增大后减小的趋势,这与烧结炉的结构有关,水流量越大,内罩与冷却水的接触面上的水花喷溅越剧烈,使材料的冷却效果降低,当冷却水流量为0.027m~3/s时,冷却速度最快,其组织以片状珠光体和粒状珠光体为主,此时片状珠光体的片间距最小,材料的硬度和摩擦磨损性能随冷却速度的增加而提高。


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