一種高韌性鐵基粉末冶金鍛造汽車連桿及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高韌性鐵基粉末冶金鍛造汽車連桿，由下列重量份的原料制成：鐵粉93-94、硼化鉿3-3.4、ZnO納米棒1.3-1.4、BiFeO3納米纖維1.3-1.4、硬脂酸鋅0.3-0.4、硅烷偶聯(lián)劑kh550適量、納米二硫化鎢適量、聚乙二醇適量、去離子水適量。本發(fā)明通過在制作水霧化粉末時(shí)使用納米二硫化鎢，使得粉末的分散性好、潤滑性好，減少了潤滑劑的用量，提高了生坯的密度，而且成品的空隙少，大大提高了合金的強(qiáng)度，降低了鍛造壓力和溫度，節(jié)約了能源，易鍛造成型，鍛造后韌性提高多，而且脫模性好。通過使用硼化鉿、ZnO納米棒、BiFeO3納米纖維，大大提高了連桿的韌性和耐磨性。
【專利說明】
一種高韌性鐵基粉末冶金鍛造汽車連桿及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高韌性鐵基粉末冶金鍛造汽車連桿及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在粉末冶金零件的生產(chǎn)中如何在盡可能最低的生產(chǎn)成本下，達(dá)到盡量較高的密度，如何生產(chǎn)出由于縱橫比大表面面積難以脫模的復(fù)雜形狀粉末冶金零件，怎樣才能使生坯的強(qiáng)度較高，增高現(xiàn)有壓機(jī)的能力與生產(chǎn)率，這些都急需較好的潤滑劑。
[0003]二次壓制/二次燒結(jié)(DP/DS)與粉末鍛造之類的工藝都是眾所周知的，這類工藝可以使零件的密度達(dá)到7.4?7.5gwm—3或接近全密度。可是，這些工藝的生產(chǎn)費(fèi)用都十分昂貴。另一方面，一次壓制一次燒結(jié)和二次壓制二次燒結(jié)相比，雖可顯著減小生產(chǎn)成本，但致密化受到較多限制。對(duì)于含有常規(guī)潤滑劑(諸如蠟、金屬硬脂酸鹽或二種潤滑劑的混合物)的混合粉的冷壓制，一般可達(dá)到的生坯密度不高于7.2g^m—3。密度取決于基粉的壓縮性，添加的添加劑與潤滑劑的數(shù)量，零件的幾何形狀與高度，以及壓制的狀況。
[0004]為了用一次壓制的方法加強(qiáng)致密化，近年來，一直進(jìn)行了各種嘗試。溫壓與模壁潤滑壓制都是為增高生坯密度而開發(fā)的壓制工藝的二個(gè)例子。用這二種工藝可達(dá)到的密度范圍為7.25?7.50g‘cnT3。溫壓是由在加熱的陰模中壓制預(yù)熱的粉末混合粉組成。溫壓一般需要用專門為之設(shè)計(jì)的潤滑劑與粘結(jié)劑。特別是，有機(jī)物必須能承受在預(yù)熱粉末與壓制時(shí)遭受的溫度(一般130?150°C之間)。零件的致密化一般都受到混合粉內(nèi)部的潤滑劑含有量的限制。模壁潤滑技術(shù)由于可減小內(nèi)部潤滑劑的含有量，就很有可能達(dá)到高的密度。在將粉末裝入陰模中之前，將一種外部潤滑劑噴涂于陰模壁上，可使零件易于壓制與脫出。設(shè)計(jì)的這二種方法都是替代二次壓制二次燒結(jié)與粉末鍛造的低成本工藝。盡管如此，即使是有大量論文確認(rèn)溫壓與模壁潤滑的潛力大，但他們?cè)诜勰┮苯甬a(chǎn)業(yè)中的用途仍十分有限。這很可能是因?yàn)樵诠I(yè)與生產(chǎn)的條件下，他們都比常規(guī)的壓制工藝復(fù)雜得多。
[0005]雖然各種潤滑劑解決了一定的零件致密化、脫模的問題，但是零件的性能還是不能和鑄造相比，存在空隙多，脆性大，強(qiáng)度低的問題，還需要提高性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種高韌性鐵基粉末冶金鍛造汽車連桿及其制備方法。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種高韌性鐵基粉末冶金鍛造汽車連桿，由下列重量份的原料制成:鐵粉93-94、硼化鉿3-3.4、2110納米棒1.3-1.4、81?603納米纖維1.3-1.4、硬脂酸鋅0.3-0.4、硅烷偶聯(lián)劑kh550適量、納米二硫化媽適量、聚乙二醇適量、去離子水適量。
[0008]所述高韌性鐵基粉末冶金鍛造汽車連桿的制備方法，包括以下步驟:
(I)制作水霧化鐵粉冷卻液，將聚乙二醇按0.3-0.4wt%W入去離子水中，再加入2-2.5wt%納米二硫化媽，攪拌均勾，得到冷卻液；
(2)將鐵粉加入0.6-0.8wt%納米二硫化鎢，送入熔爐中熔化，再將熔化后的合金液繼續(xù)加熱至過熱48-52°C，然后注入中間包中，再進(jìn)行高壓霧化處理，噴入第(I)步得到的冷卻液中，攪拌至60 0C以下再加入0.8-0.9wt%的硅烷偶聯(lián)劑kh550，攪拌均勻，經(jīng)沉淀、過濾，干燥，得到粉末；
(3 )將第(2 )步得到的粉末與其他剩余成分混合，進(jìn)行球磨、成形、壓制、燒結(jié)、精整加工，得到坯料；
(4)將坯料進(jìn)行鍛造，鍛造壓力為558-560Mpa，鍛造溫度為1010-1020°C，即得。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明通過在制作水霧化粉末時(shí)使用納米二硫化鎢，使得粉末的分散性好、潤滑性好，減少了潤滑劑的用量，提高了生坯的密度，而且成品的空隙少，大大提高了合金的強(qiáng)度，降低了鍛造壓力和溫度，節(jié)約了能源，易鍛造成型，鍛造后韌性提高多，而且脫模性好。通過使用硼化鉿、ZnO納米棒、BiFeO3納米纖維，大大提高了連桿的韌性和耐磨性。
【具體實(shí)施方式】
[0010]—種高韌性鐵基粉末冶金鍛造汽車連桿，由下列重量份(公斤)的原料制成:鐵粉93、硼化鉿3、Zn0納米棒1.3、8丨？603納米纖維1.3、硬脂酸鋅0.3、硅烷偶聯(lián)劑吐550適量、納米二硫化鎢適量、聚乙二醇適量、去離子水適量。
[0011 ]所述高韌性鐵基粉末冶金鍛造汽車連桿的制備方法，包括以下步驟:
(I)制作水霧化鐵粉冷卻液，將聚乙二醇按0.3wt°/_入去離子水中，再加入2wt%納米二硫化鎢，攪拌均勻，得到冷卻液；
(2 )將鐵粉加入0.6wt%納米二硫化鎢，送入熔爐中熔化，再將熔化后的合金液繼續(xù)加熱至過熱48°C，然后注入中間包中，再進(jìn)行高壓霧化處理，噴入第(I)步得到的冷卻液中，攪拌至60 V以下再加入0.8wt%的硅烷偶聯(lián)劑kh550，攪拌均勻，經(jīng)沉淀、過濾，干燥，得到粉末；
(3 )將第(2 )步得到的粉末與其他剩余成分混合，進(jìn)行球磨、成形、壓制、燒結(jié)、精整加工，得到坯料；
(4)將坯料進(jìn)行鍛造，鍛造壓力為558Mpa，鍛造溫度為1010°C，即得。
[0012]實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):
制作10 mm園柱體試樣，經(jīng)檢測(cè)生坯密度為7.47g /cm3，滑動(dòng)系數(shù)為0.72，凈壓力50tsi，總壓力損耗15tsi，滑動(dòng)剪切應(yīng)力比單獨(dú)使用硬脂酸鋅減小了 48%，說明脫出性好；燒結(jié)致密度為98.7%，抗拉強(qiáng)度達(dá)到765MPa，硬度達(dá)到93HRB，沖擊功達(dá)到26 J。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高韌性鐵基粉末冶金鍛造汽車連桿，其特征在于由下列重量份的原料制成:鐵粉93-94、硼化鉿3-3.4、ZnO納米棒1.3-1.4、BiFe03納米纖維1.3_1.4、硬脂酸鋅0.3-0.4、硅燒偶聯(lián)劑kh550適量、納米二硫化媽適量、聚乙二醇適量、去離子水適量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高韌性鐵基粉末冶金鍛造汽車連桿的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)制作水霧化鐵粉冷卻液，將聚乙二醇按0.3-0.4wt%W入去離子水中，再加入2-2.5wt%納米二硫化媽，攪拌均勾，得到冷卻液； (2)將鐵粉加入0.6-0.8wt%納米二硫化鎢，送入熔爐中熔化，再將熔化后的合金液繼續(xù)加熱至過熱48-52°C，然后注入中間包中，再進(jìn)行高壓霧化處理，噴入第(I)步得到的冷卻液中，攪拌至60 0C以下再加入0.8-0.9wt%的硅烷偶聯(lián)劑kh550，攪拌均勻，經(jīng)沉淀、過濾，干燥，得到粉末； (3)將第(2)步得到的粉末與其他剩余成分混合，進(jìn)行球磨、成形、壓制、燒結(jié)、精整加工，得到坯料； (4)將坯料進(jìn)行鍛造，鍛造壓力為558-560Mpa，鍛造溫度為1010-1020°C，即得。
【文檔編號(hào)】B22F3/17GK105986203SQ201510682534
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年10月21日
【發(fā)明人】李學(xué)峰, 馬聰
【申請(qǐng)人】李學(xué)峰