[发明专利]一种制备粉末冶金体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备粉末冶金体的方法。确切地说，本发明涉及一种可选择地经过预烧结的压实体，它是由金属粉末制成的并具有经过致密化的表面。

背景技术

用于制造承受弯曲应力的部件如齿轮的材料会承受局部应力集中，这些材料最好在局部应力最高的区域内具有优异的性能。

在EP552272中记载了一个这样材料的例子，它涉及具有致密表面区的粉末金属烧结坯。根据这份公开文件，致密化区域是通过轧制方式获得的。

人们还知道可以通过采用喷丸硬化而使粉末冶金烧结件变得致密。对烧结件表面进行喷丸硬化处理的目的是为了在表面内引起压缩应力，这又导致了其疲劳强度和表面硬度等得到改善的烧结件。

发明内容

人们现在已经发现，如果表面的致密化是在烧结压实件之前进行的，则可以获得许多重要优点。当压实件在预烧结步骤之后经受致密化处理时，获得了最有意义的结果。因此，本发明涉及一种制备优选地经过预烧结的且具有致密化表面的压实体的方法以及通过该方法获得的部件。

由于对处于未烧结状态和可能预烧结状态下的金属粉末体进行了致密化处理，所以与在对烧结体进行致密化时的情况相比，可以获得更大的变形程度。当未烧结部件和可能经过预烧结的部件随后经过烧结处理时，原来的孔隙被烧结融合在一起并产生了一个具有真密度或近似真密度的表面层。在本文中，术语“真密度或近似真密度”是指形成在90％-100％的真密度范围内的致密化。

由于采用了本发明的方法，所以不仅提高了致密化程度，而且加大了变形深度。另外，与根据已知方法在烧结步骤后进行致密化处理时所需的能量相比，能量需求也显著降低了。根据本发明的方法而制备的部件可以在烧结后象往常那样进行辅助处理。

可适于用作压实处理的原材料的金属粉末是由金属如铁、镍制成的粉末。在铁基粉末的情况下，可以加入合金元素如碳、铬、锰、钼、铜、镍、磷、硫等，以便改良最终烧结产品的性能。可以从包含基本纯净的铁粉、预制的铁基合金粉末、扩散合金化的铁基粉末和铁粉与合金元素的混合物的组中选出铁基粉末。

为获得足够的弯曲强度以便进行随后的致密化处理，金属粉末原料在200MPa-1200MPa且最好是在400MPa-900MPa的压力下被单向压实。最好在润滑模中进行上述压实处理。其它类型的压实是对混有润滑剂如硬脂酸盐、蜡、金属皂、聚合物等的金属粉末进行热压实和冷压实。

根据本发明的一个优选实施例，在致密化操作之前，压实体还在500℃温度以上且最好是在650℃-1000℃之间经过预烧结处理。

经受本发明的致密化处理的可能经过预烧结的部件和未烧结体应该被压实和任选地预烧结到最小弯曲强度至少为15MPa、优选地至少为20MPa且最好为25MPa的程度。

尽管不排除其它致密化处理方法如各种类型的轧制，但本发明的致密化处理最好是通过喷丸硬化而进行的。在喷丸硬化处理过程中，在一段时间内以足够的能量将由铸钢或锻钢和不锈钢以及陶瓷团粒或玻璃球制得的圆形或基本成球形的颗粒(术语为“砂丸”)喷射到工件上，从而以重叠的冷加工凹坑覆盖工件表面(如参见J.Mogul等人的文章“过程控制喷丸可靠性的关键(Processcontrols the key to reliability of shot peening)”，《过程控制及手段》，1995-11)。在喷丸硬化或轧制之后，烧结所获得的表面致密化的压实体。

按照本发明的喷丸硬化时间通常超过0.5s且最好为1s-5s，Almen密度通常为0.05-0.5。变形深度取决于产品的最终用途且它应该超过0.1mm，且优选地超过0.2mm，而最好超过0.3mm。

在另一个实施例中，在喷丸硬化或轧制之前，压实体在至少500℃的温度下经受预烧结处理。

附图说明

下面通过以下的非限定性实施例结合附图来描述本发明，附图中，图1到图6分别是在各种条件下形成的压实体。

具体实施方式

金属粉末原料是Distaloy DC-1，它是一种可从瑞典的Hoganas公司购得的含2％的镍和1.5％的钼的铁基粉末。

这种粉末在700MPa的压力下经过热压实处理而达到密度为7.4g/cm³并具有25MPa的弯曲强度。压实体被分成以下三组：

组1：压实体仍然是未经烧结的，即它未经受任何附加处理。

组2：压实体在750℃下并在保护性气氛下经过20分钟的预烧结。

组3：压实体在1120℃下并在吸热型气体中经过15分钟的烧结。

组1