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關(guān)于粉末冶金燒結(jié)密度的試驗(yàn)分析

來(lái)源：東莞市華鉑儀器有限公司 2022年12月31日 08:03

前言：

粉末冶金在成形之前，必需將原材料添加黏結(jié)劑或潤(rùn)滑劑加以混合均勻，然后再加以成形。潤(rùn)滑劑如硬脂酸鋅、硬脂酸鋰及白蠟等，這些潤(rùn)滑劑多為有機(jī)物，必須在高溫?zé)Y(jié)前予以去除。在混合之材料中有潤(rùn)滑劑及裝配合金用的石墨粉等。使得成形胚體中與外部接觸的孔隙或多或少被潤(rùn)滑劑和石墨粉所填滿，又高溫?zé)Y(jié)后樣品與外部接觸的孔隙已不存在潤(rùn)滑劑或黏結(jié)劑。故高溫?zé)Y(jié)后樣品比生胚成形更容易吸水。

試驗(yàn)動(dòng)機(jī)：

根據(jù)阿基米得原理的水中置換法，進(jìn)行燒結(jié)密度量測(cè)時(shí)，一般以水為置換媒介。使用水為置換媒介所造成的缺點(diǎn)如下：

1、水的表面張力問題，使得零件表面易附著氣泡。

2、零件本身已完成含浸，表面或多或少存在有油漬，易附著氣泡。

3、燒結(jié)后零件表面的粗糙度，易附著氣泡。

4、對(duì)于零件有細(xì)孔的零件易附著氣泡。

由以上的缺點(diǎn)，使得質(zhì)量檢驗(yàn)人員在操作上的不方便。故產(chǎn)生另類的思考模式：既然粉末冶金是以潤(rùn)滑油為含浸媒介，為何不利用潤(rùn)滑油為體積置換媒介來(lái)測(cè)試燒結(jié)密度？于是我們做了以下的試驗(yàn)分析：

A：樣品的準(zhǔn)備工作：

1 、材料：鐵粉（ 100.29 ）、由比重瓶測(cè)得真密度(理論密度)7.08 g/cc。

2 、壓實(shí)后生胚的密度約為5.23g/cc，或67 ％。

3 、燒結(jié)條件：燒結(jié)10 ℃ /分鐘至1120℃，然后保持在純氮?dú)庵?0分鐘。

B：使用設(shè)備：

1、百榮真空含浸機(jī)

2、百榮精密儀器BEYONGTEST提供之BR120-4S粉末冶金專用電子比重計(jì)

3、百榮精密儀器BEYONGTEST電子天平210g 0.0001g紀(jì)錄重量變化用

C：燒結(jié)密度測(cè)試（根據(jù)ASTM B328 、MPIF 42規(guī)范）

Step.1測(cè)定未含浸處理樣品在空氣中的重量。

Step.2測(cè)定含浸處理后的樣品在空氣中的重量。

Step.3測(cè)定含浸處理后的樣品在水或油中的重量。

Step.4求得燒結(jié)密度。

Step.5樣品含浸在水或油中的時(shí)間為0、5、10 、15、20、25、30、35分鐘，然后記錄在不同時(shí)間樣品含浸在水或油中的重量。

	樣品1(浸沫水中)20℃	樣品2(浸沫油中)20℃
未含浸處理樣品在空氣中的重量(g)	3.019	3.049
含浸處理后的樣品在空氣中的重量(g)	3.171	3.198
含浸處理后的樣品在水或油中最初的重量 (g)	2.610	2.713
5 分鐘后的重量	2.610	2.713
10分鐘后的重量	2.611	2.715
15分鐘后的重量	2.611	2.715
20分鐘后的重量	2.611	2.716
25分鐘后的重量	2.612	2.715
30分鐘后的重量	2.612	2.715
35分鐘后的重量	2.612	2.715
燒結(jié)密度(g/cm3)	5.38 (69%)	5.48 (70%)

【PS】潤(rùn)滑油的密度是20℃ 0.87 g/ml 水的密度是20℃ 0.9982 g/ml

試驗(yàn)分析：

根據(jù)粉末冶金體密度的演算公式得知：

未含浸處理樣品在空氣中的重量

ρb= ---------------------------------------------

含浸處理后的樣品在空氣中的重量－含浸處理后的樣品在水中最初的重量

水的密度 0.9982 或潤(rùn)滑油的密度 0.87

由上述計(jì)算式發(fā)現(xiàn)：

1、粉末燒結(jié)樣品置放在水中或油中，不論時(shí)間的長(zhǎng)久，其變化值幾乎相同。

2、粉末燒結(jié)樣品置放在水中所測(cè)得的密度比置放在潤(rùn)滑油時(shí)為小。

3、粉末燒結(jié)樣品含浸處理后，樣品所滲入孔隙潤(rùn)滑油的重量幾乎相同。

結(jié)論分析：

由以上的報(bào)告，兩者的結(jié)果差距不大。若要更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼f(shuō)明。就是根據(jù)演算式我們可以推斷，粉末燒結(jié)樣品含浸處理后，樣品表面和樣品與外部相接觸的開放孔隙都存在油漬。縱使表面已被吸油紙擦拭，若以水為置換媒介。將會(huì)有或多或少的微小氣泡附著于和水接觸的表面。而造成置放于水中的重量稍為低于實(shí)際值。而使得粉末燒結(jié)樣品置放在水中所測(cè)得的密度比置放在潤(rùn)滑油時(shí)為小。當(dāng)然，若使用潤(rùn)滑油為置換媒介，則可改善質(zhì)量檢驗(yàn)人員在操作上的不方便，更為恰當(dāng)。

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