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【关键词】粉末冶金 模具 仿真技术 加工方法
中图分类号:TD353.5 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)35-111-01
0引言
粉末冶金是通过制取金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作为生产原材料,通过过压制成形、烧结等工艺过程,制造出各种粉末冶金制品的工艺技术。现在,这种工艺已经成为我们在新材料研制领域内的重要工艺技术。在粉末冶金工业中,模具对于在很多工序中都有所应用,并且对于整个生产工艺也具有较大的影响。粉末冶金模具是粉末冶金制品生产的重要工艺装备,粉末冶金模具的质量对粉末冶金制品的质量具有直接的影响。然而,粉末冶金模具的质量主要取决于它的加工过程。因此,对于粉末冶金模具加工方法及仿真技术的研究,对于粉末冶金工业具有重大的意义。
1 粉末冶金模具的加工方法
目前,对于粉末冶金模具的先进加工方法种类很多,其中各种加工方法也是各有特点。现就几种主要的粉末冶金模具加工方法进行介绍,并对各种方法的特点和对粉末冶金模具的影响进行探讨。
1.1 电火花加工方法
电火花加工的方法,是通过在放电瞬间产生剧烈高温。然后,利用这一高温将工件的表面熔化(甚至汽化),从而达到机械加工的目的。这种加工方法在一些难以加工的超硬材料加工中具有明显的优势。
(1)电火花加工方法的特点
电火花加工方法能够有效的填补常规的机械加工方法对于难加工材料的不足,适用于对于强度高、熔点高、硬度高等难加工的材料的加工。另外,由于电火花加工方法直接利用电能与热能进行加工,因此在加工过程中可以实现加工的自动化控制。再者,这种加工方法的精细度很高,对于粉末冶金模具这种加工质量要求较高的产品是一种较为合适的加工方法。不过,这种方法也存在着一定的缺点,那就是利用电火花加工方法加工的粉末冶金模具的表面粗糙度较高,会对粉末冶金工业造成一定的影响。
(2)电火花加工方法在模具加工中的应用
在粉末冶金模具电火花加工中,常是通过使用数控电火花机床来进行加工的。数控电火花机床可以实现粉末冶金模具的精密加工,确保满足粉末冶金模具的质量要求。在粉末冶金模具的尺寸精度、仿形精度和表面质量等方面将发挥重要的作用。
1.2 仿形磨削加工方法
利用仿形磨削加工方法加工粉末冶金模具,即是通过利用专门的平面磨床,通过仿形尺对粉末冶金模具进行仿形磨削。这种粉末冶金模具加工方法的特点是其加工生产的粉末冶金模具的精密度较高,且表面较为光滑、平整,粗糙度较低。这种加工方法的缺点是加工效率较低。
1.3 数控线切割加工方法
数控线切割加工的方法,是通过将金属丝电极安装在一个转动的贮丝筒上,然后分别将被切割工件与金属丝电极接到高频电源的正、负极上,通过计算机技术控制控制电极的移动方向,并通过电火花加工达到自动切割的目的。
数控线切割方法是计算机技术与电火花加工技术的结合,可以发挥电火花加工方法的优点,还可以实现自动切割的目的。其在粉末冶金模具的加工上具有重要的作用。由于这种加工方法对于电极没有特别的要求,并可以对各种硬度和形状的工件进行加工。数控线切割加工的方法,还可以反复的使用电极丝,加工损耗小、精度高等特点,非常适合粉末冶金模具的加工生产。因此,数控线切割加工的方法也是目前在粉末冶金模具加工中最常用的方法之一。
2 粉末冶金模具的数控加工动态仿真
计算机仿真技术在各类科技领域都有广泛的影响,随着计算机仿真技术不断发展成熟,已经可以应用到产品从概念设计到结束使用寿命的整个周期的各个环节中,其中在产品的加工阶段应用更为广泛。在粉末冶金模具的加工过程中,仿真技术的应用将对粉末冶金模具的加工行业,甚至整个粉末冶金工业都具有重要的意义。
在粉末冶金模具的加工过程中,建立一个较为精确的数控加工动态仿真模型,通过模拟整个模具加工过程,从而获得在粉末冶金模具加工过程中所需的几何数据和力学信息,以及加工过程中可能发生的不良影响和可能出现的偏差值。通过数控动态仿真模型,便可以在加工前获得准确的信息,规避可能产生的不良影响,有效的降低了加工失误、偏差等现象发生的可能性。
在粉末冶金模具的加工过程中,利用精确的数控加工动态仿真模型,可以获得准确的数控加工代码,避免加工的错误和偏差;另外,还可以对加工误差值、刀具磨损等进行预测,为保证粉末冶金模具的质量要求和刀具的更换提供重要的参考信息。因此,在粉末冶金模具的制造加工过程中,计算机仿真技术发挥了重要的作用,对于保证模具加工生产的质量和提高模具生产效率都有很大的帮助。
3 结语
粉末冶金模具的加工,对于粉末冶金制品的质量具有很大的影响。目前,对于粉末冶金模具的加工方法仍具有很大的发展空间,计算机仿真技术在粉末冶金模具加工中的应用,也还需要人们不断的进行发展和研究。
参考文献:
互联网金融是指以依托于云计算、社交网络以及搜索引擎等互联网工具,实现资金融通、支付和信息中介等业务的一种新兴金融。互联网金融与传统金融的区别不仅仅在于金融业务所采用的媒介不同,更重要的在于金融参与者深谙互联网“开放、平等、协作、分享”的精髓,通过互联网等工具,使得传统金融业务具备透明度更强、参与度更高、协作性更好、中间成本更低、操作上更便捷等一系列特征。互联网金融的发展已经历了网上银行、第三方支付、个人贷款、企业融资等多阶段,并且越来越在融通资金、资金供需双方的匹配等方面深入传统金融业务的核心。随着其自身的不断发展,互联网金融的概念也在不断地被经济学家规范和扩大。
一、小微企业利用传统融资模式存在的困难
相关数据显示,小微企业数量占我国企业总数90%以上,创造了80%的就业岗位和50%的税收,在解决就业、增加收入、经济结构调整中都起着不可替代的作用。然而,“融资难”一直是困扰小微企业发展的一个难题。虽然银行针对小微企业融资难提供了多种手段,如标准化抵押贷款、创新融资产品等。但小微企业在传统信贷模式的局限性下,融资问题仍然十分严峻。小微企业贷款难的主要原因有如下几点,企业的抵押能力较弱,缺乏抵押资产;信息不对称,缺乏规范的经营报表;金融危机后,一直实行相对紧缩的宏观经济政策,银行的放贷意愿较低;金融机构体系不健全,金融基础设施不完善。由于种种原因,小微企业利用传统模式贷款难的问题日益凸显。
二、互联网金融针对小微企业融资的优势
互联网金融为小微企业融资难的发展困境带来了转机,与传统的商业银行间接融资、资本市场直接融资等融资模式相比,互联网金融融资模式具有普惠性、便捷性、针对性等特点。
(一) 针对性
互联网金融在金融服务过程中会根据小微企业自身的特点采用不同的经营管理模式,实行差异化经营策略,进行融资产品创新,追踪客户满意度。在融资平台上,强大的数据收集、分析和整合能力,突破传统渠道中的许多障碍。在数据上解决了传统渠道信息不对称,信息内容匮乏的难题。P2P网络贷款平台虽然没有明确的客户圈,但是需要先在网络上注册并且贷款金额较小,同时也会通过多种方式对客户的实际情况进行认定。互联网信息化手段,可以进一步降低投融资交易的成本,提高投融资的效率。在飞速发展的过程中,出现了一批以阿里巴巴、京东商城为代表的互联网金融企业,它们盈利能力强,掌控着大量的短期资金,能够满足中小企业日常的资金需求。互联网是融资信息的服务商,以建立海量融资信息数据库为基础,通过线上渠道和线下沙龙的形式,为广大小微企业提供针对性的融资信息对接服务,提高小微企业融资的成功率,破解信息不对称的难题,降低了彼此的经营成本。如阿里小贷和京东商城根据客户特点设计产品要素,并根据客户的实际情况对产品要素进行差异化调整。依据细分客户,提供融资产品的客户端定制化部署,使小微企业具有自主和个性选择权,选择适合自己融资需求和融资额度的融资产品,并且它不存在资金交易的风险和类似p2p平台跑路的问题。
(二) 普惠性
银行更多地关注大客户,在一定时间内把自己的资源投入效益最大的部分,就是头部,而忽视了尾部。而互联网金融的兴起使金融更加普惠化,可以在解决中小企业融资问题上发挥积极作用,可以促进民间金融阳光化、规范化,提高金融普惠性和资源配置效率,更好地服务实体经济。
(三) 便捷性
小微企业通过在网络化金融生态中更为便利地获取贸易伙伴、融资支持、财务咨询等标准化融资服务资源,互联网金融服务小微企业具有产品类型多、放款速度快、审批流程简、获贷 成本低等便捷特性,降低了小微企业融资门槛。例如,近年来,建设银行也在不断地探索利用网络渠道扩大小微企业服务的覆盖面,提升融资便捷性,主要做法包括: 一是开通小微企业融资在线申请渠道,推进线上线下的融合互补,先后在企业网上银行、善融商务平台、门户网站开通了小微企业贷款在线的申请渠道,这就降低了资金需求者的求贷门槛。二是推出网银循环贷的业务,最大限度地节约客户利息成本,将传统客户经理操作的评级、授信、支用业务流程合并为评级和授信业务流程,支用环节由客户按需直接发起,通过建行企业网上银行自主支用。这样小微企业主只需办理一次贷款,无需再次前往银行柜台,便可以实现通过企业网银7×24小时随借随还、循环使用,降低了时间成本。
三、互联网金融与小微企业融资发展之间的双赢分析
互联网金融与小微企业融资模式创新是我国金融创新与小微企业发展实现双赢的重要战略渠道。一方面,小微企业需要互联网金融的融资服务支撑,实现可持续发展; 另一方面,互联网金融围绕小微企业需求丰富金融服务方式,实现金融创新。互联网金融服务小微企业发展日渐成为国家金融和财政政策扶持的重点。
关键词:粉末冶金;发展;探究
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.011
1 粉末冶金的起源c概述
1.1 粉末冶金的起源
在1930年代,螺旋磨削后还原铁粉,因此铁粉和碳粉制成的铁基粉末冶金方法的机械零件获得快速发展。 第二次世界大战后,粉末冶金技术就得到了快速发展,新的生产技术和技术设备,许多新材料和产品可以衍生出一些特殊材料的制造领域,成为现代工业的重要组成部分。
1.2 粉末冶金的概述
粉末冶金是一项能将金属粉末或金属粉末(或金属粉末和非金属粉末的混合物)作为原料烧结,制造出金属材料、复合材料以及各种类型的产品技术。粉末冶金方法和生产陶瓷有相似的地方,都是粉末烧结技术的一部分,因此,一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点,它已成为解决问题的关键性新材料,在整个工程系统领域的发展中发挥关键作用。但是从定义上说粉末冶金产品往往是远超出了材料和冶金的范围,通常跨越多个学科(材料、冶金、机械、力学等)的技术。特别是现代金属粉末3 d打印技术,集机械工程、AUTOCAD、逆向工程技术,分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术共同与粉末冶金产品技术进入一个更全面的现代技术的学科。
2 我国粉末冶金面临的技术难题
我国冶金技术目前的困难,是如何积极培育自己的核心竞争力的团队已成为国家和企业急需的解决问题。我们都知道汽车零部件核心技术的价值所在,高价值主要包括:发动机进排气阀,发动机连杆,传动齿轮同步器锥环和泵在主从动齿轮等等。在这些零部件中,主流技术,粉末冶金技术。如:连杆是发动机的重要部件之一,许多进口车型的绘图规则都有连杆疲劳试验载荷,而且载荷下的载荷疲劳循环次数每年超过500多万次。而国产汽车发动机连杆锻造钢连杆和连杆疲劳铸造用途大多数次大于500000周以上是比较困难的,因为汽车钢部件的连杆没有切割,微小缺陷对连杆的疲劳寿命影响较大。国外主流主要采用粉末锻造,如:别克汽车,德国的宝马,GNK公司制造的连杆甚至达到了1041MPa的抗拉强度。因此,要培养自己的核心竞争力,首先必须加强对粉末冶金技术的发展,加强国内零部件的竞争力,从技术薄弱为突破点。
3 粉末冶金在我国工业家族中的布局与现状
3.1 布局
根据中国粉末冶金协会的统计数据,34家企业有国内大中型粉末冶金生产(占全国64%),53家企业数量累计产量长期53家企业生产比重高达85% ,大多数都是粉末冶金部件制造商有34家公司专注于进行改革发展。 在过去十年中,我国受益于汽车生产的增长,汽车用粉末冶金零件的需求也呈现快速增长的局面。 未来,除了汽车工业本身的成长,粉末冶金部件的需求也将从双重替代进口替代和加工零件更换中受益,粉末冶金用量将得到明显改善,保护传统粉末冶金汽车备件的需求将保持稳定增长。自2008年以来,从行业发展趋势,由于价格优势,世界粉末冶金生产焦点逐渐转向中国,日本的生产,有明显的下降。根据中国粉末冶金协会在34家粉末冶金企业生产基地,2009/2010/2011粉末冶金自行车用量分别为3.1 / 3.6 / 3.76 kg / m,消费增长趋势明显,2011年略有下降,2012年并恢复到3.71 kg / m的水平。行业信息网络认为,考虑到车辆节能,产品轻便和精确的吸引力,随着中国粉末冶金生产企业的未来规模大,技术加强的成本优势仍强,进口替代粉末冶金零件在需求增长的趋势下将继续发生。
3.2 现状
根据中国研究结果,2017年我国粉末冶金产品的平均自行车用量至少为8公斤,这个差异不从国外计算粉末冶金用量(进口或部分装配件)的发动机,这部分进口替代需求构成了粉末冶金部件未来需求增长的一部分。我们保守估计,未来车辆本地化的粉末冶金的更换率约为自行车用量的7% - 9%。研究及相关原材料,辅助材料,各种粉末制备,烧结设备制造设备的生产。 产品包括轴承,齿轮,硬质合金刀具,模具,摩擦产品等。 军事企业,采用粉末冶金技术生产铠装穿刺鱼雷,制动副坦克等飞机的重型武器装备。 粉末冶金汽车零部件近年来已成为粉末冶金工业在中国最大的市场,约60%的汽车零件用于粉末冶金零件。
4 粉末冶金在我国的发展前景
4.1 发展
粉末冶金工业在中国已经有近十几年的快速发展,但与国外工业仍存在差距如:企业规模小,经济效益远,与国外企业长距离。 各种产品交叉,企业竞争激烈。况且大多数企业缺乏技术支持,研发能力,产品规模低,难以与国外竞争。加工设备及配套设施落后。产品的出口贸易渠道常被限制。
4.2 前景
随着中国加入了世界贸易组织,上述问题已显著经改善,因为加入世界贸易组织后,国际市场将逐渐使粉末冶金市场将进一步得到扩大的机会。与此同时,越来越多的企业在引入粉末冶金和相关技术水平的外国资本和技术,我国冶金项目有就是这样得到改善和发展的。依据目前的数据,我国的粉末冶金零件与各项产值超过55.1亿人民币,占全球市场份额非常的小,根据我国国粉末冶金制造业在2014年和2018年生产报告和销售记录预测出转型的升级空间等。中国粉末冶金行业中的54家企业协会统计,2013年我国粉末冶金零部件的生产总值实现了主营业务收入484.11亿元,增长40左右同比增长了2个百分点,利润为7.6亿元人民币,是去年同期的两倍左右。在生产粉末冶金零部件行业里头实现了工业产值突破了57亿多元人民币,其中新产品的产值达到了7.3亿RMB,新产品(新产品输出/工业产值)所占比例为14.4%。且行业销售产值达到57.73亿元RMB,其中出口价值8.28亿元RMB,出付价值/工业销售价值的21.62%。从生产规模和销售规模分析,根据中国粉末冶金协会的统计数据显示,2017年中国粉末冶金零部件的行业产量2.61142亿吨,增长49.31%;销售了182万吨左右,增长63.75%。先后通过引进了国外的先进技术和自主发展创新,在我国粉末冶金工业的新技术的表现和快速发展的趋势下,在各种我国的机械通用零部件行业里,粉末冶金行业是这一年增长和发展得最快的一个产业,我国家的GDP增长率是36.12%。当下全球制造业迅速转移到中国的步伐正在加速,各种汽车工业和高科技产业的快速发展都离不开粉末冶金的各项技术,因此。粉末冶金行业的发展给各种行业的发展带来了一个个有利的机会和良好的市场空间。所以,我国将粉末冶金产业列为了我国优先发展的行业,并鼓励外企和投资公司对其进行大力发展。
5 结束语
粉末冶金工业是机械工业在重要零部件制造中的基础。 近年来,中国自行发展通过不断引进国外先进技术和创新,粉末冶金工业和技术在中国的组合显示出了快速发展的趋势,是中国机械通用部件行业增长最快的行业之一。 在中国经济的快速发展中,特别是在中国汽车工业发展势头强劲的推动下,中国粉末冶金行业增长强劲。 粉末冶金汽车配件占45%以上,粉末冶金汽车配件成为中国粉末冶金行业最大的市场。
参考文献:
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姚萍屏,教授,1969年出生于湖南双峰,1988年在原中南工业大学材料科学与工程系开始大学本科生活,并到该校粉末冶金研究所从事研究生学习和助研、副教授再到现在的教授工作,秉承中大“敬业、勤奋、求实、创新”的精神,始终耕耘在高性能粉末冶金摩擦学材料领域,先后承担并完成了国家国防攻关、国家863高技术、国家自然科学基金、国家科技部创新基金、民航总局PMA项目、国家铁道部引进消化吸收再创新项目、湖南省杰出青年基金和湖南省科委等20余项课题的科研任务,将粉末冶金摩擦学材料推广应用从深海、陆地、天空直至空间,构建了粉末冶金摩擦学材料的全空间应用材料体系。这期间,他还在国内外刊物发表了与摩擦学材料领域相关的研究论文50余篇,获国家授权专利8项,申请专利5项,部级鉴定项目5项。获湖南省科技进步一等奖1项,三等奖1项,有色科技进步奖三等奖1项。目前兼任湖南省摩擦学会理事长、全国青年摩擦学青年工作委员会副主任委员、中国机械工程学会高级会员、中国机械工程学会摩擦学分会常务理事、中国机械工程学会粉末冶金分会理事、中国机械工程学会摩擦耐磨减摩材料与技术专业委员会副主任委员、湖南省机械工程学会常务理事等学术职务。
勇于创新研制航空摩擦材料
自1992年参加工作以来,姚萍屏教授一直从事粉末冶金航空制动摩擦材料的研制和开发工作。针对粉末冶金航空制动摩擦材料高能制动性能稳定性不足和重载耐磨性能差的技术问题,通过对摩擦表面成膜机理、失效机制及制备工艺的深入研究,开发了陶瓷颗粒组合增摩技术、基体微合金化增强技术、金属陶瓷和基板梯度复合技术以及高性能特种粉末冶金摩擦材料制备技术等,主持完成了中国民航总局项目“新一代大型波音737飞机高性能长寿命国产粉末冶金刹车副的研制”,获得中国民航总局颁发的6项产品零部件制造人批准书。
国产粉末冶金刹车副研制成功后经推广使用,不仅保证了国内航空运输的正常进行需求,同时,由于国产刹车副价格较进口件低,同时供货周期由原来的预付款半年后提供改为3天内供货,大大降低了航空公司的资金积压、库房占用和配件供应周期,根据航空公司估计,仅采用国产刹车副,每架飞机可节约直接成本为55.5万元,因此,仅在中国大陆应用国产刹车副,将为航空公司年节约直接成本2.6529亿元。项目已在湖南博云新材料股份有限公司获得产业化推广,累计实现产值达2.1亿元,产品使用效果良好,经济效益和社会效益显著,成为博云新材这一上市公司的拳头产品之一。
喜出成果攻关铁路摩擦材料
没有制动就没有高速。针对国家高速铁路的不断提速要求,姚萍屏教授先后主持了国家863项目“高速列车用制动盘和闸片材料及其制备技术的研究”和铁道部引进消化吸收再创新项目“高速动车组摩擦材料国产化的研制”,
根据高速列车车轮与钢轨粘着促转的系统特点和高速列车制动动能大、制动压力高的技术特点,采用不同颗度粉末配比,通过开展基体的选择、新型摩擦组元及组元的探索以及摩擦组元和组元对基体综合性能的影响等方面的研究,获得了综合新型铜基体、自主开发了专有摩擦组元和组元,开发了非金属组元强化技术和梯度烧结工艺。所获得的高速动车组闸片摩擦材料的研究成果获得产业化推广。
此外,作为国内列车用粉末冶金制动闸片的技术开创者,姚萍屏教授攻克了结构设计、闸瓦材料设计、制备技术及制动闸瓦与轮对匹配设计等一系列科学问题,形成了准高速列车制动闸瓦专有技术,通过技术转让,先后培育了浙江乐清粉末冶金厂、新乡铁路摩擦材料厂和苏州华源机车车辆配件有限公司等多家单位进行市场化开发,技术成熟,能迅速投产,目前占有了全国准高速列车粉末冶金制动闸瓦的四分之三市场,形成了“中国铁路延伸到哪里,中南制动材料技术就出现在哪里”的盛况。
立足国需解决航天关键问题
空间对接技术和对接机构是我国航天载人飞行的关键技术,也是今后扩展空间应用能力的一个重要手段。姚萍屏教授承担了国家863项目“空间摩擦副的研制”,作为原创性的高技术应用项目,在姚萍屏教授的带领下,项目克服了无参照、缺平台、时间紧、要求高的困难,解决了苛刻空间条件下摩擦副材料摩擦磨损性能的高稳定性,发现并探明了摩擦材料常用二硫化钼组元在制造过程中的演变规律和对材料摩擦磨损性能的作用机理,设计并制造了模拟空间条件的摩擦磨损性能检测装置,创造性的采用高体积百分比非金属组元获得了高稳定性和抗真空粘着的空间摩擦副粉末冶金摩擦材料配方设计。首次采用一套摩擦副实现了两飞行器对接时制动耗能、可靠传扭和过载保护,解决了飞行器对接过程中的安全保证问题,发明了一种全功能(制动耗能、稳定传扭和过载保护功能)空间摩擦副。
作为空间对接结构的两大关键部件,2011年11月3日,采用姚萍屏教授团队研制的全功能空间摩擦副首次在“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器的完美自动对接中出色完成任务,2012年6月,全功能空间摩擦副再次在在我国载人自动对接和手动对接中表现突出,再一次证明空间对接机构摩擦副具有良好的稳定性和一致性。随着我国空间事业的发展,在每一次空间对接任务中,全功能空间摩擦副都将发挥其关键作用。姚萍屏教授领导的团队使中南大学已成为世界上除俄罗斯外唯一能提供对接机构摩擦副材料的单位。
添砖加瓦推广应用风电材料
金刚石可切削性指标主要选择刀具磨损和工件表面质量。由图5和图6可以看出,深层渗氮纯铁的金刚石可切削性较好,其中渗氮纯铁试样的表面粗糙度值在6nm以下,刀具磨损主要以微崩刃为主,崩刃长度约35μm,原因可能是主轴转速较高而且ε-Fe2-3N相脆性较强,切削时易引起高速冲击,可以通过控制工艺参数使刀具磨损进一步减小。传统认为金属材料可被加工出镜面质量与其中某些重要微量元素及其分布有关。此次纯铁渗氮层成分主要为Fe2-3N,几乎无其他元素,说明Fe2-3N物质本身具有被金刚石加工出镜面质量的潜质。由此得到一个启示:氮化铁材料适合金刚石超精密切削。表面改性的实质是在被加工件表面制造了一种新材料,然后对此化合物层进行切削。如果有针对性地将表面改性方法中几个缺陷加以克服,直接制备出整体单相可控、杂质很少的氮化铁(或加入微量有益于减少刀具磨损和提高表面质量的合金元素)工件材料,将非常有可能解决黑色金属的金刚石超精密切削问题。
2氮化铁粉末冶金钢的金刚石可切削性实验研究
2.1氮化铁粉末冶金钢的制备
氮化铁材料的制备研究可以追溯到20世纪50年代初,Jack最早确定了Fe-N相图,并从结构上分析和确定了相、相、相和相及其他氮化铁。这些氮化铁在强度、硬度和韧性等方面有着各自不同的特点。由于氮化技术在表面强化方面具有明显的优势,所以被广泛用于动力机器制造工业。近年来,由于氮化铁具有优异的软磁性能和良好的耐腐蚀和抗氧化性,被应用在了制作磁记录介质、磁感元件和吸波材料等方面,受到了广泛的关注[9]。国内东北大学佟伟平教授[10,11]]以及西南交通大学杨川教授的课题组[12,13]等在单相氮化铁纳米粉体制备以及铁氮粉末冶金方面做了大量研究。粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术[14],已成为新材料科学和技术中最具有发展活力的领域之一[15],而铁基粉末冶金材料是最重要的粉末冶金材料之一。西南交通大学杨川教授的课题组采用将一般纯铁粉进行模压成形方式加工成生坯,在烧结过程中进行渗氮处理的方法制备铁氮粉末冶金零件取得了一定效果,其烧结后的主要成分由Fe和Fe4N两相组成(部分原因是烧结温度高,导致脱氮),孔隙度为8.73~11.14,密度为6.2035~6.591g/cm3,硬度为128.3~307.1HV。本研究采用此材料进行初步切削实验。
2.2切削实验结果及讨论
实验条件及实验装置同图4,金刚石切削氮化铁粉末冶金钢所产生的刀具磨损和工件表面质量分别如图7、图8所示。金刚石刀具在直接切削相同面积的模具钢时,VB值达16μm,而金刚石刀具切削氮化铁粉末冶金钢后的VB值仅为1.16μm。与直接切削模具钢相比后刀面磨损明显减小。工件端面靠近圆心处的表面粗糙度为64.34nm(实验最大切削距离处)。在靠近端面外侧附近还观察到了如图9所示的孔隙。尽管氮化铁粉末冶金钢的各项指标(孔隙度、密度、硬度以及成分等)与光学级模具型芯材料的要求还有一定距离,但此结果已经说明了氮化铁材料的金刚石可切削性较好。还需要进一步提高各项指标以达到模具钢的性能要求,以及严格控制其成分,如果能进一步控制氮化铁为某一单相,从而还可以验证是哪种相对减少金刚石刀具磨损起着关键作用,进而可以揭示工件表面改性方法的内在机理。
3结论