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随着汽车工业对Fe基粉末冶金材料综合性能要求的不断提高,高性能Fe基粉末冶金材料的研发具有重要而紧迫的意义。本文的主要研究内容:(1)研究了预扩散处理对原位生成TiC颗粒增强Fe基粉末冶金材料组织和性能的影响。(2)研究了硬脂酸锌、乙烯基双硬脂酰胺(ethylene bis stearamide,EBS)、复合润滑剂以及压制温度对Fe基粉末冶金材料温压工艺的影响规律。(3)将高速压制技术与温压技术相结合,研究了高速温压Fe基粉末冶金材料的组织、性能与致密化机理。Fe-Ni-Mo-Ti混合粉在800℃下预扩散处理后形成表面粗糙的团球状预扩散粉末颗粒。与用混合粉制成的TiC颗粒增强Fe基粉末冶金材料相比,用预扩散粉制备的材料孔隙率略有增加。随预扩散时间延长,材料中富Ti区的尺寸减小,组织明显细化,珠光体分布更均匀,同时形成大量弥散分布的粒径在0.1~0.5μm的TiC颗粒。材料的硬度和抗弯强度都随原料粉预扩散时间延长而提高,用60min预扩散粉制成的Fe基粉末冶金材料的硬度和抗弯强度分别达到63.6HRB和613.7MPa,比用混合粉制成的Fe基粉末冶金材料分别提高11.8%和38.3%。用预扩散粉末制备的Fe基粉末冶金材料的断裂形式为具有一定韧性断裂特征的脆性断裂。添加复合润滑剂的Fe基粉末中Fe颗粒表面润滑剂分布较均匀。润滑剂加入量超过0.4%后,Fe基粉末的流动性和松装密度均随润滑剂加入量的增加而降低,其中加入单一EBS润滑剂的影响更大。添加润滑剂后增加了Fe基粉末冶金生坯的致密度,其中添加硬脂酸锌和复合润滑剂的Fe基粉末冶金生坯断口颗粒间结合更为紧密。润滑剂对提高Fe基粉末冶金试样生坯密度、烧结密度和抗弯强度的作用优劣顺序为复合润滑剂>硬脂酸锌>EBS,Fe基粉末冶金材料的密度和力学性能均随温压温度的升高而增加。在最佳润滑剂加入量0.4%时,120℃温压Fe基粉末冶金试样密度比室温压制Fe基粉末冶金试样的密度提高了0.14~0.21g/cm3,硬度和抗弯强度提高了40%~65%。高速压制Fe基粉末冶金生坯中金属粉末颗粒发生强烈的塑性变形,金属颗粒间啮合紧密并发生微观冷焊现象。与常规压制试样和混合粉制成的高速压制试样相比,预扩散粉高速压制Fe基粉末冶金试样中珠光体更多且分布更为均匀。高速压制Fe基粉末冶金试样的密度、硬度和抗弯强度均明显高于常规压制Fe基粉末冶金试样,预扩散粉制成的高速压制Fe基粉末冶金试样硬度和抗弯强度达到75.77HRB、1157.82MPa。混合粉制成的高速压制Fe基粉末冶金试样的断裂形式属于脆性断裂,预扩散粉制成的高速压制Fe基粉末冶金试样呈现典型的韧性断裂特征,其韧窝底部存在大量直径为0.3~2μm的TiC颗粒。