内容介绍： 金属或非金属薄带材料在国防和民用工业领域有着非常广阔的应用前 景，但难变形材料的薄带成形技术一直困扰着相关工业领域。该成果基 于粉末冶金原理，通过特殊的工艺和技术创新，生产难变形材料（金属 或非金属）的薄带成品，具有技术路线先进，成品率高，制带长和成本 低等优点，特别适合一些具有特殊用途的功能薄带材料的生产，如：热 电材料、光电材料、磁电材料和压电材料以及陶瓷等脆性薄带材料的制 备。

该铁合金粉末平均粒径小于500纳米，比表面积大，强度高；与超细铁粉相比，化学稳定性好，具有一定的磁性，可长时间在空气中放置而不腐蚀，不变质，成型性好，阻尼性能好；适合取代超细铁粉用于高端粉末冶金制造；适合用于阻尼涂料添加剂，对高频振动波具有很好的吸收效果；适合用于磁流体材料添加剂，在弱酸、弱碱中能稳定存在而不被腐蚀。

本发明公开一种铜基粉末冶金刹车片材料及其制备方法和应用，该铜基粉末冶金刹车片材料由如下重量百分比的原料制得：铜粉54wt％～67wt％，石墨13wt％，铁粉4wt％～17wt％，铁铬合金8wt％～14wt％，碳化硅1wt％～4wt％，二氧化硅1wt％～4wt％；其制备方法包括如下步骤：1)按配比称取原料，放入混料机中混配均匀；2)将混配好的原料装入模具中，在真空气氛或在氮气保护下采用热压烧结或放电等离子烧结得到综合性能优异的刹车片材料。制得的刹车片材料致密度和硬度高，摩擦系数稳定，耐磨损，综合性能优异，可以满足高铁列车制动摩擦片需求。该铜基粉末冶金刹车片材料可用于制备刹车片，制备方法为：采用Q235作基材，将制备铜基粉末冶金刹车片材料的原料与基材经热压烧结工艺进行复合烧结，得到刹车片。

针对我国高品质粉末冶金铁基材料制备技术较薄弱的问题，在高品质铁基粉末和高性能铁基制品制备技术方面取得了突破。以 LAP100.29 水雾化铁粉作为高密度低合金粉末基粉，添加母合金粉末、增塑剂经塑化处理后，再添加专用润滑剂和石墨进行混合。首先将水雾化铁粉及合金粉末进行粒度搭配，提高堆积密度；然后通过粉末结化处理，提高混合粉末的流动性、合金成分均匀性；接着通过粉末塑化处理，改善铁粉颗粒整体塑性，从而获得了具有高压缩性的专用高密度成形粉末（图 7）。合批粉末的松比为 3.2～3.4g/cm3，流动性≤30s/50g，压缩性≥7.6g/cm3，粉末显微组织如图 2 所示。在混粉阶段，设计制作了 5 吨/h 专用连续式混合装置（如图 6 所示），通过软化处理的复合粉末及粘结剂、石墨等的定量供给和高效混合，合批制成高密度专用粉末，从而实现粘结化粉末的连续、稳定的批量化生产。

针对我国高品质粉末冶金铁基材料制备技术较薄弱的问题，在高品质铁基粉末和高性能铁基制品制备技术方面取得了突破。以 LAP100.29 水雾化铁粉作为高密度低合金粉末基粉，添加母合金粉末、增塑剂经塑化处理后，再添加专用润滑剂和石墨进行混合。首先将水雾化铁粉及合金粉末进行粒度搭配，提高堆积密度；然后通过粉末结化处理，提高混合粉末的流动性、合金成分均匀性；接着通过粉末塑化处理，改善铁粉颗粒整体塑性，从而获得了具有高压缩性的专用高密度成形粉末（图 7）。合批粉末的松比为 3.2～3.4g/cm3，流动性≤30s/50g，压缩性≥7.6g/cm3，粉末显微组织如图 2 所示。在混粉阶段，设计制作了 5 吨/h 专用连续式混合装置（如图 6 所示），通过软化处理的复合粉末及粘结剂、石墨等的定量供给和高效混合，合批制成高密度专用粉末，从而实现粘结化粉末的连续、稳定的批量化生产。图 1 连续式混粉装置图 2 水雾化铁粉和预处理后粉末显微组织基于粉体塑性特性和改性原理，通过优化粉体粒度组成、改善粉体塑性变形能力，再结合高密度成形技术制备出高密度铁基制品。首先将水雾化铁粉及合金粉末进行粒度搭配，提高堆积密度；然后通过粉末结化处理，提高混合粉末的流动性、合金成分均匀性；接着通过粉末塑化处理，改善铁粉颗粒整体塑性，从而获得了具有高压缩性的专用高密度成形粉末。在混粉阶段，设计制作了连续式混合装置，通过软化处理的复合粉末及粘结剂、石墨等的定量供给和高效混合，实现粉末的连续、稳定的批量化生产。压制过程中，采用多模板多缸联动和计算机自动精确控制技术，提高压坯密度均匀性; 通过模壁润滑，降低粉末颗粒与模壁之间的外摩擦力，提高了压坯密度及其均匀性。采用高密度成形技术制备出密度为 7.5~7.55g/cm3 的高密度铁基制品，其抗拉强度、延伸率和疲劳强度都比普通铁基材料显著提高，具有综合力学性能优异，尺寸精度高，使用寿命长等优点，如图 8 所示。开发的高密度粉末冶金同步器系列及链轮系列等产品，已经通过了吉利集团、湖州求精、德尔福等公司的供货评审，目前已形成批量供货，项目期内实现产值 860 万元，利税 120 万元，如图 2 所示。建立了年产 5000 吨高密度铁基制品生产线，如图 4 所示。图 3 高密度铁基制品的拉伸曲线和疲劳性能图 4 典型的高密度铁基制品利用 δ 相烧结制备出接近全致密(>99.9％)的铁基软磁零件。利用加 P 液相烧结，大幅度降低了烧结温度，缩短烧结时间。在 1200C 烧结 2 小时，Fe-0.8％P 的相对密度可以达到为 98.5％。制备的铁基软磁材料的烧结致密度≥96%；磁导率（μm）≥6000，饱和磁感应强度≥1.6T，矫顽力≤110A/m。图 9 是烧结温度对高密度样品最大磁导率和矫顽力的影响规律。随着烧结温度的升高，高密度纯铁样品的磁导率提高，同时矫顽力下降；当烧结温度达到 1450°C 时，样品的磁性能有显著提高，如图 10 所示。升高温度可以进一步提高材料的致密度，并促经晶粒的长大完善，进而提高材料的磁性能，如图 11 所示。采用 HIP 和后续热处理工艺，制备出全致密的铁基软磁材料，能够进一步提高材料的磁性能。

铁基粉末冶金（P/M）零件温压工艺是90年代国际上出现的一个粉末冶金新技术。该技术通过对于适当的钢铁粉末及润滑剂系统在一个不太高的温度（100-150℃）下压制，可使铁基P/M零件生坯的密度增加0.1-0.3g/cm3。1994-1998年，瑞典、美国、瑞士、加拿大和台湾保来得公司已先后建立了20多条温压生产线，已能生产30 余种密度在7.25-7.60 g/cm3的高密度铁基P/M零件。 本项目根据我国的粉末冶金发展和设备水平，通过“九五”攻关“轿车用合金粉末和高强度温压技术研究”及国家863计划项目的执行，获得了一批重要的研究成果。用国产设备和研究的模具及润滑系统，成功地实现了软磁材料、高强度烧结钢、复合材料零件的温压。本项目可提供经济的温压系统设计、工艺参数的优化设定、温压零件提高疲劳强度的表面处理和新产品的开发。产品的综合水平达到国际和国内先进水平。 该项目适用于温压产品主要应用于高强度汽车、轿车、电动及风动工具粉末冶金烧结钢零件。如高压油泵齿轮、链轮、密封环、活塞环、磁轭等。

本技术基于粉体流变塑变特性和改性原理，创立了一条通过优化粉体粒度组成、改善粉体塑性变形能力，采用一般成形与烧结设备制备高密度低合金粉末冶金结构件的新途径。其主要工艺流程为：首先根据水雾化铁粉颗粒的形状和粒度特征，按比例进行合批，添加母合金粉末和增塑剂（Polylub）混合后，在还原炉（温度760-820℃）中进行塑化处理，再添加专用润滑剂(C38H76N202)及石墨，获得具有良好压缩性和成形性的混合粉末；混合粉末在室温状态下，经模压成型，高温烧结后得到高密度粉末冶金结构件。与传统工艺相比，该新工艺具有以下特点和创新点：①以国产水雾化铁粉为主要原料，通过综合利用优化粉末粒度组成、添加母合金粉、增塑剂进行塑化处理，再添加石墨和润滑剂等制备高密度低合金成型粉末，显著提高了原料粉末的压缩性和成形性，为生产高密度粉末冶金结构件提供了原料保障；②针对产品结构和形状特点，改造设计了三上三下专用模架及自动送料系统，实现自动移粉，采用模壁润滑技术，有效控制了产品成分和密度的均匀性，生产效率提高1倍；③可以采用传统压机和烧结设备，所需新增投资少，制造成本低；④与原机械加工的结构件相比，具有尺寸重复性好、运行噪音低、耐磨性好、使用寿命长等特点，生产成本较机加工工艺降低47%以上，较国外温压成形工艺降低60%以上。相关产品已申请国家专利20多项，其中5项授权为国家发明专利，10项授权为国家实用新型专利。

中南大学粉末冶金研究院2022-2023年度实验气体采购项目 招标项目的潜在投标人应在湖南省招标有限责任公司招标六部（长沙市雨花区湘府东路199号招标大厦1406室）获取招标文件，并于2022年07月12日 09点00分（北京时间）前递交投标文件。

夹杂物控制一直是阻碍我国钢材质量提高的技术壁垒。尽管近年来我国冶金装备及工艺技术进步迅速，钢材洁净度显著提高，但具有自主知识产权的原创性夹杂物控制技术极度匮乏，钢中夹杂物控制水平一直低于国际先进水平，不能完全满足高端钢材的需求，严重影响了优特钢材的质量和竞争力。钢液中弥散微小气泡具有良好的去除夹杂物效果。近年来本梯队进行了微小气泡去除夹杂物技术研发，提出了增氮析氮法去除钢中夹杂物技术，在吹氩站或LF（钢包精炼炉）精炼过程中向钢液吹氮增氮，在 VD（真空脱气）或 RH 真空处理过程使钢液析氮，在钢液内夹杂物表面析出微小氮气泡，微小氮气泡捕捉钢中夹杂物并上浮去除。先后进行了实验室和工业应用研究，结果表明采用常规压力进行钢液增氮和真空析氮处理后，钢中全氧及夹杂物也能得到良好控制。同时，本梯队提出了“增氢析氢法去除钢中夹杂物技术”研究，通过向钢液中通入氢气、焦炉煤气或天然气，使钢液增氢；钢液精炼脱氧后，对该钢液进行真空处理，钢中溶解氢以夹杂物为异质形核核心生成大量弥散细小氢气泡，气泡携带夹杂物上浮，并在上浮过程中继续捕捉夹杂物，促进夹杂物上浮去除。由于氢原子小、氢在钢液中扩散系数大，钢液增氢和析氢较增氮和析氮容易，更容易在钢中析出弥散微小气泡，实现夹杂物深度去除；同时，真空处理过程钢液中氢容易去除，现代钢液真空脱气精炼已能将钢中残余氢控制在 1-210-6 以下，不易对钢材质量和性能产生危害，该技术具有良好的应用前景。