[发明专利]改进的粉末冶金组合物

说明书

本发明涉及改进的粉末冶金组合物，尤其是适用于烧结加工中使 用的改进粉末冶金组合物，烧结加工适合制备汽车工业所用物品。下 文描述的本发明与阀座、涡轮增压器衬套等的制备特别相关，但是当 然，本发明不应认为限于将本文描述的组合物通过烧结最终形成的最 终物品。

背景

按其最简单的形式，粉末冶金为混合不同数量的粉状元素金属、 合金、或已经历扩散粘结以便烧结此类混合物时，可成本有效的制备 物品的金属或合金的科学，所述物品具有理想的耐磨特性和最终成形 的元件通常经历的升高的操作温度下的稳定性。

一般而言，粉末冶金是一种方法，该方法于非常大的负荷下压缩 预定粉末冶金混合物来产生称为粉末压坯(green compact)的物品，然 后加热粉末压坯至高温，该高温通常但不是必需地处于混合物中任一 组分的最低熔点与最高熔点之间，以便引起一些组分熔融或者使混合 物中的至少一种组分进行扩散或熔渗(infiltration)移动。冷却时(应提 及加热和冷却阶段可以非常迅速或相当缓慢，这取决于最终产品所需 的物理特性)，任何残留的熔融组分或更多的流体组分固化。

应提及，在这阶段尽管下面的描述一般涉及在保护性气体气氛中 的烧结或真空烧结，但是本发明具有更广泛的应用，的确申请人考虑 本发明同样可以应用于其他制备技术中，如粉末锻造、高速压制等。

烧结，且特别是用于形成预定高耐磨应用的烧结物品的粉末冶金 混合物的一个基本方面为称为基质的物质与任何硬质相之间的关系， 掺入硬质相以赋予增强的耐磨性。这种关系可能是原子的、结构的、 机械的和化学的，所以在最终决定成品烧结物品将在侵袭性环境中如 何表现十分重要。

基质主要为有效地将烧结物品中的全部成分粘结在一起的物质 或组合物，所述硬质相随机的分散在整个基质中以提供其耐磨特性。 因此，基质材料通常比硬质相软很多，通常(尽管不是必需取决于应 用)，预压粉末混合物中基质的浓度(重量)通常会大于硬质相的相应浓 度(重量)。

重要的是此处应注意，有时体积百分比用于表示粉末混合物中的 组分浓度，但这些可能完全不同于相应的浓度(重量)，因为构成的金 属或合金的密度可能显著不同，尤其是硬质相方面。

在本说明书的其余部分中，假定为重量百分比(wt.％)，除非另外 具体说明。

通常，硬质相的wt.％很大程度上是由待制备的物品类型决定。 由于内燃机汽缸附近区域中的侵袭性条件，阀座嵌入物(VSI)一般要 求25-40wt.％的硬质相浓度，而涡轮增压器和其他衬套对耐磨性没有 这么高的要求，因此对于这些应用8-18％的硬质相更常见。

应认为本发明涵盖所有这些应用。

在该特殊技术领域中有许多先有技术，如下讨论一些更相关的文 件。

本文共有权的EP-A-0 418 943描述从压缩混合物烧成的烧结钢 材，压缩混合物含有热加工工具钢粉末、铁粉和石墨形式的碳加入物。 热加工工具钢通常基于那些称为AISI H11、H12和H13中的一种或 多种。尤其是，该专利包括烧结铁材料，其具有如下组成(wt.％)：

C       0.7-1.3

Si      0.3-1.3

Cr      1.9-5.3

Mo      0.5-1.8

V       0.1-1.5

Mn      ≤0.6

Fe      余量，除附带杂质之外。