粉末冶金不銹鋼密度的提高從何說起？

　　粉末冶金是將金屬、合金、或其氧化物、碳化物等粉末裝入模具內，施以高壓而成形，再進行燒結固化來制造所需要的材料、產品的技術。粉末冶金是把金屬的粉末顆粒微細化后，再制造成形狀復雜的零件，代替傳統的機械加工。由于粉末冶金的孔隙結構對粉體的物理性質影響很大，而且粉末冶金產品根據其需求是以體密度、濕密度、視孔隙率、含油率等為主要的認定，所以對于成形胚體和燒結體的密度檢測更為重要。

　　依照規范，金屬燒結材料的燒結密度=試料空氣中重量。目前市場上用來檢測粉末冶金結構件體密度、有效孔隙率、濕密度、體積的測量儀器有很多，其中粉末冶金密度計可準確、快速、方便測出各種粉末冶金結構件的體密度與含油合金的有效孔隙率、濕密度、體積。

　　由于粉末冶金不銹鋼內部容易存在孔隙,這使其力學性能、耐磨性和耐腐蝕性大為下降,從而嚴重限制了其應用。研究表明,粉末冶金不銹鋼幾乎所有的性能都隨著密度的增大而提高。因此,如何提高粉末冶金不銹鋼的密度,減少其孔隙度,是提高粉末冶金不銹鋼性能的關鍵問題。

　　★超固相線燒結

　　傳統不銹鋼燒結一般采用固相燒結,然而,固相燒結時不銹鋼內部會殘留大量孔隙,使其致密度和性能降低。近年來,人們開始采用超固相線液相燒結,使不銹鋼預合金粉末在燒結時形成液相,液相通過流動填充孔隙進而提高燒結體的致密度和性能。不同于普通的液相燒結,超固相線液相燒結是對預合金粉的燒結,且在燒結過程中始終是單一相,燒結溫度位于固相線和液相線之間,在該溫度下預合金粉顆粒的晶粒內、晶界處及顆粒表面均形成液相,顆粒在液相毛細管力作用下實現重排,其表面曲率變化較大的地方將優先溶解,通過液相流動傳質,在大顆粒凹陷處或孔隙處析出,達到快速傳遞物質的目的,從而使燒結體達到致密。據報道,在1400℃超固相線液相燒結所得到的316L不銹鋼,其致密度、硬度、耐磨性和耐腐蝕性均高于1200℃下固相燒結的產品。然而,因燒結溫度過高,會使晶粒過度長大,造成過燒,應注意避免。

　　★采用合適的添加劑

　　在粉體中添加某些低熔點的合金元素,通過其在燒結時形成的液相可以大大降低其孔隙率,從而使不銹鋼滿足更高的性能要求。如在304不銹鋼粉中添加2%-8%的銅基合金,由于銅的熔點較低,在960℃時就開始形成液相,到1000℃時全部形成液相,當溫度高于銅的熔點時,液相的流動使得表面氣孔不斷球化和縮小;由于銅對不銹鋼基體有較好的潤濕性,可均勻分布在不銹鋼基體上,使得燒結體的氣孔顯著減少,顯微硬度也明顯提高。

　　通過添加合適的強化相也可以改進粉末冶金不銹鋼的性能,特別是力學性能。如在316L不銹鋼中添加1.5%-3%(體積分數)SiC,由于SiC和不銹鋼基體之間的交互作用,形成了低熔點的Fe-SiC相,提高了燒結體的致密度,使其硬度和耐磨性均有所提高。