微細(xì)Fe2O3粉在Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C粉末冶金材料中的助燒結(jié)特性

滕　浩，李佑福，曾海卒，李志友，周科朝（中南大學(xué) 粉末冶金研究院 粉末冶金國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410083）

微細(xì)Fe2O3粉在Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C粉末冶金材料中的助燒結(jié)特性

滕浩，李佑福，曾海卒，李志友，周科朝
（中南大學(xué) 粉末冶金研究院 粉末冶金國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410083）

在Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C混合料中加入了少量微細(xì)Fe2O3粉末作為燒結(jié)助劑，研究Fe2O3粉末的添加量對(duì)混合料的壓縮性、燒結(jié)合金的密度和強(qiáng)度以及氧和碳含量等的影響，研究微細(xì)Fe2O3粉末對(duì)合金的助燒結(jié)行為。結(jié)果表明：混合料中Fe2O3含量大于0.3％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，會(huì)導(dǎo)致成形生坯密度下降；當(dāng)Fe2O3添加量為0.3％時(shí)，燒結(jié)合金的密度最高，經(jīng)1120℃燒結(jié)0.5和1 h后，合金的抗彎強(qiáng)度比同等燒結(jié)條件下未添加Fe2O3樣品的分別提高6.5％和4.2％。少量Fe2O3粉在材料燒結(jié)時(shí)對(duì)碳含量損失率的影響較小，然而可以降低燒結(jié)體中的氧含量。在壓坯的燒結(jié)過程中，F(xiàn)e2O3還原后于750℃左右開始加速基體顆粒間的連結(jié)，雖然在1050℃以上時(shí)微細(xì)粉的助燒結(jié)作用減弱，但燒結(jié)體中孔隙更趨于球化。

鐵基粉末冶金；Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C；Fe2O3粉；燒結(jié)

鐵基粉末冶金可以高效地制造形狀復(fù)雜、尺寸精度一致性好以及成本較低的零部件，廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、電器等領(lǐng)域[1-4]。隨著市場(chǎng)的擴(kuò)展，鐵基粉末冶金制品逐漸向高性能方向發(fā)展，當(dāng)前主要通過提高制品的成形密度實(shí)現(xiàn)，將來可能依靠改進(jìn)燒結(jié)實(shí)現(xiàn)。

Fe-Ni-Cu-C是常用的低合金鐵基粉末冶金材料，可制造具有一定硬度、耐磨性、沖擊韌性并可進(jìn)行熱處理的結(jié)構(gòu)零件。在成形與燒結(jié)密度穩(wěn)定的前提下，元素的合金化是影響該合金的顯觀組織及其力學(xué)性能的一個(gè)重要方面。例如，鎳與銅都有部分降低珠光體中碳濃度的作用，因而可以增加珠光體含量與減少鐵素體含量[5-6]。鎳的均勻化不充分會(huì)形成富鎳區(qū)，使材料的強(qiáng)度、韌性以及淬透性得到改善[5]。如果原料中采用羰基鎳粉，能在鐵基燒結(jié)材料中形成分布更均勻的富鎳相，提高制品的抗疲勞性能，但羰基鎳粉的價(jià)格也較高。銅有形成瞬時(shí)液相促進(jìn)燒結(jié)的作用，還能細(xì)化鐵素體晶粒，提高合金的強(qiáng)度與硬度，然而銅含量過高也會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)體的尺寸膨脹和塑性下降等[7]。因此，對(duì)合金元素粉末的選用一般要考慮材料的性價(jià)比。

除了合金元素帶來的強(qiáng)化，鐵顆粒間的冶金結(jié)合與孔隙圓化程度等顯微組織特征也是影響合金力學(xué)性能的重要因素。對(duì)于Fe-Ni-Cu-C合金，要在常規(guī)的燒結(jié)條件下改善材料的燒結(jié)程度，應(yīng)盡可能提高粉末的燒結(jié)活性。利用納米鐵粉、銅粉的高活性可以強(qiáng)化鐵基材料的燒結(jié)性能[8-9]，但微細(xì)金屬粉末尤其是納米粉存在易團(tuán)聚、穩(wěn)定性差和成本高等不足。因此，如果添加的微細(xì)粉為相應(yīng)的金屬氧化物，應(yīng)具有較好的穩(wěn)定性和分散性[10]，且鎢、鉬等難熔金屬的燒結(jié)也利用了氧化物還原后的高活性[11-12]，但目前在鐵基材料中利用氧化物還原活化燒結(jié)的研究報(bào)道較少，多數(shù)添加氧化鐵（Fe2O3）粉末是應(yīng)用在制備氧化物彌散強(qiáng)化鐵基合金[13-14]?？紤]到Fe-Ni-Cu-C材料中的金屬元素均易被還原，本文作者探索添加少量微細(xì)Fe2O3粉末活化合金燒結(jié)的可行性，考察它的添加對(duì)混合料中壓縮性、燒結(jié)體的氧與碳含量以及力學(xué)性能的影響，探討壓坯燒結(jié)過程中微細(xì)Fe2O3粉末還原后強(qiáng)化鐵顆粒間冶金結(jié)合的行為與機(jī)理。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1試樣制備

按化學(xué)組成Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C-xFe2O3（x分別取0、0.15％、0.3％、0.45％、0.6％，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）對(duì)各粉末原料進(jìn)行配料。其中鐵粉為萊鋼集團(tuán)粉末冶金有限公司生產(chǎn)的100.29H水霧化鐵粉，其化學(xué)成分、粒度組成和工藝性能如表1 所列。

其他原料為：粒徑≤20μm的鎳粉、粒徑≤50μm的銅粉、膠體石墨、粒徑≤300nm的亞微米級(jí)Fe2O3粉末以及占混合粉總質(zhì)量0.5％的硬脂酸鋅。

將各原料裝入混料筒中并密封混合3 h，然后將各混合料在室溫下壓制成形，壓力為600 MPa。將壓坯樣品置于氫氣氛燒結(jié)爐中，先慢速升溫至400℃，保溫0.5 h以脫除壓坯中的有機(jī)成分。為考察Fe2O3活化燒結(jié)的效果，分別在1050、1090、1120℃燒結(jié)溫度下燒結(jié)1 h以及1120℃下燒結(jié)0.5 h，然后推入水冷區(qū)冷卻20 min出爐。為推斷Fe2O3還原后的助燒結(jié)過程，將樣品分別升溫至600、750、900、1050和1120℃保溫5 min后冷卻出爐。

1.2測(cè)試與表征

對(duì)混合料直接取樣，將壓制成形的生坯在液氮中打斷，用Nova Nano SEM 230型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡觀察Fe2O3顆粒在混合料及壓坯中的分布。測(cè)量壓坯的質(zhì)量和體積，計(jì)算得到壓坯的密度。用排水法（阿基米德法）測(cè)量燒結(jié)合金的密度。用LECO公司生產(chǎn)的CS-600型碳硫測(cè)定儀與TCH-600型氮氧分析儀分別測(cè)定了燒結(jié)材料中碳和氧含量。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 6525-86、GB/T 5319-2002分別制成壓縮試樣與抗彎試樣，在Instron 3369型電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試燒結(jié)合金的壓潰強(qiáng)度與抗彎強(qiáng)度。采用Nova Nano SEM 230型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡觀察壓潰試樣的斷口形貌。在LEICA 6532-01型金相顯微鏡上觀察燒結(jié)合金的孔隙狀態(tài)。

2　結(jié)果與分析

2.1Fe2O3顆粒在混合料與壓坯中的分布

圖1所示為微細(xì)Fe2O3粉末在Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C-0.3％Fe2O3混合料以及生坯的SEM像。

表1　水霧化鐵粉的化學(xué)成分及特性Table 1　Chemical composition and properties of water atomization iron powder

圖1（a）所示為混合料的SEM像。由圖1（a）可以看出，粗大灰色顆粒主要為基礎(chǔ)鐵粉，其表面均勻地分布著細(xì)小白色顆粒，這些顆粒的大小與Fe2O3原料的粒徑相對(duì)應(yīng)。圖1（b）所示為壓坯斷口形貌。由圖1（b）可以看到一部分細(xì)小的白色顆粒散布于鐵粉間的縫隙處，一部分則分散在鐵粉表面，而且鐵粉表面還出現(xiàn)了一些與白色顆粒尺寸相當(dāng)?shù)陌伎樱ㄒ妶D中箭頭所指處）。由于石墨硬度較低而不可能被擠壓嵌入鐵粉中，這些凹坑應(yīng)是夾在基礎(chǔ)鐵粉之間的較硬Fe2O3顆粒被擠壓，壓坯斷裂后部分Fe2O3顆粒脫落而形成。由圖1可見，微細(xì)Fe2O3粉末能較均勻的分布在鐵基混合料及壓坯中。如果這些Fe2O3顆粒在壓坯燒結(jié)過程中被還原，生成的微細(xì)鐵顆粒將會(huì)增加燒結(jié)頸的形成與生長(zhǎng)點(diǎn)數(shù)量，尤其是處在基礎(chǔ)鐵粉間隙處的顆粒，在表面張力的作用下將加速縫隙的閉合與孔隙的圓化。

圖1　Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C-0.3％Fe2O3混合料及生坯的SEM像Fig.1　SEM images of Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C-0.3％Fe2O3：（a）Premix；（b）Green body

2.2壓坯與燒結(jié)體的密度

對(duì)添加了微細(xì)Fe2O3粉末的Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C混合料進(jìn)行了常規(guī)單軸壓制成形，并在氫氣氛下1120℃燒結(jié)1 h，考察了材料的生坯密度及燒結(jié)密度隨Fe2O3粉末添加量的變化，結(jié)果如圖2所示。

圖2　Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C-xFe2O3材料的生坯及燒結(jié)密度Fig.2　Green body and sintered body density of Fe-2％Ni-1％Cu- 0.6％C-xFe2O3material

由圖2的曲線可以看出，在Fe2O3添加量不大于0.3％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，混合料的壓制密度基本保持不變，而繼續(xù)增大Fe2O3添加量時(shí)，壓制密度下降相對(duì)明顯。微細(xì)Fe2O3粉的添加會(huì)增大混合粉的總表面積，而且Fe2O3顆粒硬度較高，壓制時(shí)會(huì)增大粉末間的摩擦力。但較少添加量時(shí)，微細(xì)Fe2O3粉在混合料內(nèi)分布較均勻，由Fe2O3引起的粉末間的摩擦相對(duì)于潤(rùn)滑劑的作用可以忽略，部分Fe2O3顆?？杀粩D入鐵顆粒的間隙；而Fe2O3粉添加量，逐漸增多會(huì)對(duì)粉末壓制產(chǎn)生的摩擦作用愈來愈明顯，從而導(dǎo)致壓坯密度降低。各樣品的燒結(jié)密度隨Fe2O3添加量增加的變化趨勢(shì)為小范圍內(nèi)先升高后降低，且均高于相應(yīng)的生坯密度。當(dāng)Fe2O3添加量為0.3％時(shí)，燒結(jié)密度最大，且隨著Fe2O3添加量增加，燒結(jié)體密度的提高幅度有增大的趨勢(shì)，表明微細(xì)Fe2O3粉末在燒結(jié)過程中可起到一定的助燒結(jié)作用，提高了坯體的燒結(jié)收縮率。

2.3燒結(jié)合金的O和C含量

由于添加的Fe2O3可能會(huì)影響燒結(jié)材料的O和C含量，最終影響燒結(jié)材料的性能，因此，對(duì)不同F(xiàn)e2O3添加量的樣品在1120℃燒結(jié)1 h后進(jìn)行O和C的含量測(cè)試，結(jié)果如表2所列。

由表2可知，未添加Fe2O3粉的壓坯經(jīng)過燒結(jié)后O含量反而高于添加了Fe2O3樣品的，且燒結(jié)材料中O含量隨Fe2O3添加量的增加而減少，可見添加的Fe2O3粉末完全可以在樣品燒結(jié)過程中被還原。通常情況下，鐵粉原料中含有微量的O（見表1），鐵顆粒表面的氧化物可在700℃以上被還原，而顆粒內(nèi)部的氧化物需在950～1100℃才能被還原[15]。對(duì)于不含微細(xì)Fe2O3粉的混合料，壓制時(shí)鐵基粉末發(fā)生重排、變形，顆粒間形成部分緊密接觸面，這其中的氧化物較難與燒結(jié)氫氣接觸而被還原。隨著燒結(jié)的進(jìn)行，坯體內(nèi)連通孔隙的減少更不利于殘余氧的脫除。當(dāng)添加少量的Fe2O3粉末時(shí)，由于這些微細(xì)的硬顆粒較均勻地粘附在基礎(chǔ)鐵粉表面，可導(dǎo)致壓制時(shí)鐵顆粒間接觸不夠緊密，尤其在Fe2O3微細(xì)粉的添加量增大致使壓坯密度降低時(shí)，坯體內(nèi)孔隙連通率應(yīng)進(jìn)一步增加，更有利于鐵基顆粒表面與還原性氣氛的接觸。而對(duì)于這些微細(xì)的Fe2O3顆粒，由于具有較高的比表面積，其比基礎(chǔ)鐵粉表面的氧化物所需要的還原溫度更低。王興慶等[16]研究了平均粒徑0.35μm的Fe2O3粉在氫氣氛下的還原，400℃下保溫3 min的還原率達(dá)到91.4％。本研究采用的Fe2O3粉末粒徑與之相當(dāng)，在400℃脫脂保溫階段，分布在生坯孔隙內(nèi)氫氣容易滲透到部位的Fe2O3顆粒可以被還原，還原的過程為Fe2O3→Fe3O4→Fe[17]；此溫度下樣品中的有機(jī)添加劑發(fā)生分解，部分產(chǎn)物可能參與碳熱還原反應(yīng)[18]。然而，少數(shù)處于封閉孔隙內(nèi)或夾在基礎(chǔ)鐵顆粒接觸面內(nèi)的Fe2O3粉則可能未被還原。隨著燒結(jié)溫度的升高，700℃以上時(shí)C開始?xì)饣c擴(kuò)散，坯體內(nèi)部形成具有一定碳勢(shì)的氣氛，可進(jìn)一步還原余下的微細(xì)Fe2O3顆粒以及基礎(chǔ)鐵粉表面的氧化物，其過程為Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe[17]。因此，少量微細(xì)Fe2O3粉的添加有助于降低燒結(jié)材料中的氧含量。

表2　燒結(jié)Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C-xFe2O3合金中的C和O含量Table 2　C and O content of sintered Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C-xFe2O3alloys

此外，燒結(jié)材料中的C含量隨Fe2O3添加量增加略有減少，這是因?yàn)檫€原Fe2O3消耗了微量的C。然而，無論是添加了Fe2O3還是未添加Fe2O3粉末的燒結(jié)材料，它們的C含量都在0.5％左右，均低于名義上C含量，這應(yīng)與混料和壓制等過程中石墨粉的損失及燒結(jié)氣氛的脫碳有關(guān)。

2.4燒結(jié)合金的抗彎強(qiáng)度

對(duì)不同F(xiàn)e2O3添加量的壓坯分別在1120、1090、1050℃燒結(jié)1 h，以及1120℃燒結(jié)0.5 h，然后測(cè)試燒結(jié)體的抗彎強(qiáng)度，其結(jié)果如表3所列。

表3　不同條件下燒結(jié)的Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C-xFe2O3合金的抗彎強(qiáng)度Table 3　Bending strengths of Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C-xFe2O3alloy sintered at different conditions

由表3可知，同樣的Fe2O3添加量下，隨燒結(jié)溫度的升高或燒結(jié)時(shí)間的延長(zhǎng)，所得到合金的抗彎強(qiáng)度也相應(yīng)增加。在各燒結(jié)條件下，隨著Fe2O3添加量增加，材料的抗彎強(qiáng)度都先上升后下降，且都在添加量為0.3％時(shí)達(dá)到最大值，這與燒結(jié)材料的密度變化趨勢(shì)一致。同樣在1120℃燒結(jié)時(shí)，與未添加Fe2O3粉末的樣品相比，添加0.3％微細(xì)Fe2O3粉末的樣品燒結(jié)0.5 h后抗彎強(qiáng)度提高約6.5％，而燒結(jié)1 h后，其抗彎強(qiáng)度提高的幅度下降為3.9％。燒結(jié)時(shí)間同為1 h，與未添加Fe2O3粉末的樣品相比，添加0.3％微細(xì)Fe2O3粉末的樣品在1090℃燒結(jié)后抗彎強(qiáng)度提高約5.7％，而在1050℃燒結(jié)時(shí)強(qiáng)度的提高幅度達(dá)到10.3％。結(jié)果表明，微細(xì)Fe2O3粉被還原后在相對(duì)較低的燒結(jié)溫度或較短的燒結(jié)時(shí)間內(nèi)活化燒結(jié)的作用更明顯。隨著燒結(jié)溫度的增加或時(shí)間的延長(zhǎng)，微細(xì)粉末活化燒結(jié)的作用減弱，這是由于顆粒的長(zhǎng)大與合并使得活化燒結(jié)的驅(qū)動(dòng)力下降，合金的強(qiáng)度提升更多歸結(jié)于合金元素的均勻化與孔隙減小、圓化等結(jié)構(gòu)改變。

2.5Fe2O3顆粒的助燒結(jié)行為

2.5.1材料燒結(jié)過程中的強(qiáng)度變化

為推斷微細(xì)Fe2O3粉末在Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C材料中的助燒結(jié)過程，取Fe2O3添加量為0.3％與未添加Fe2O3的Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C壓制樣品進(jìn)行對(duì)比燒結(jié)研究，圖3所示為兩組試樣的壓潰強(qiáng)度隨燒結(jié)溫度變化的曲線。

圖3　Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C-xFe2O3材料的壓潰強(qiáng)度隨燒結(jié)溫度的變化Fig.3　Change of rushing strength curves of Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C-xFe2O3material sintered with sintering temperatures

從圖3可以看出，在600℃時(shí)燒結(jié)5 min，兩種樣品的壓潰強(qiáng)度沒有明顯區(qū)別。從750℃開始，添加了Fe2O3的樣品的壓潰強(qiáng)度高于未添加Fe2O3樣品的，而900℃時(shí)，兩種樣品的強(qiáng)度差距明顯，表明在750～900℃間添加Fe2O3粉末樣品的顆粒間連結(jié)力明顯增強(qiáng)，這與此階段Fe2O3粉末充分還原后形成燒結(jié)頸的數(shù)量和燒結(jié)頸的長(zhǎng)大程度提升有關(guān)。當(dāng)溫度達(dá)到1050℃及以上時(shí)，兩種材料的強(qiáng)度差值減小，這是因?yàn)榇藭r(shí)燒結(jié)頸基本長(zhǎng)大，坯體強(qiáng)度的提高主要依靠鐵的自擴(kuò)散與鐵基體的合金化。

2.5.2斷口形貌

圖4　不同燒結(jié)溫度下Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C-xFe2O3試樣的壓潰斷口形貌Fig.4　Crushing fracture morphologies of Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C-xFe2O3samples sintered at different temperatures for 5 min：（a）x=0, 600℃；（b）x=0.3％, 600℃；（c）x=0, 750℃；（d）x=0.3％, 750℃；（e）x=0, 900℃；（f）x=0.3％, 900℃

對(duì)上述600、750、900℃燒結(jié)5 min的樣品斷口形貌進(jìn)行掃描電鏡觀察，其結(jié)果如圖4所示。由圖4（a）和（b）可以看出，在600℃燒結(jié)時(shí)，未添加Fe2O3與Fe2O3添加量為0.3％的樣品斷口基本為顆粒原始邊界，未發(fā)現(xiàn)明顯的冶金結(jié)合。當(dāng)溫度升至750℃時(shí)（見圖4（c）和（d）），兩種樣品均出現(xiàn)了燒結(jié)頸斷裂形成的韌性區(qū)，說明燒結(jié)已開始。此外，添加了微細(xì)Fe2O3粉末的樣品中基礎(chǔ)鐵顆粒間的韌性區(qū)面積明顯大于未添加Fe2O3粉末樣品的韌性區(qū)，表明前者基礎(chǔ)鐵顆粒間的冶金結(jié)合程度更高，這是由于微細(xì)Fe2O3粉末已經(jīng)被還原成新生微細(xì)Fe顆粒，其表面能更高，可形成更多數(shù)量的燒結(jié)頸，從而獲得較大范圍的燒結(jié)。當(dāng)溫度達(dá)到到900℃時(shí)，未添加Fe2O3的樣品斷口依然只有一些小范圍的韌窩（見圖4（e）），說明材料燒結(jié)程度較低。而添加了Fe2O3樣品的斷口韌窩數(shù)量明顯較多，且尺寸較大，顆粒間的連接率明顯高于未添加Fe2O3的樣品（見圖4（f）），這也與圖3中材料壓潰強(qiáng)度的變化規(guī)律一致。

2.5.3燒結(jié)材料的孔隙特征

觀察1120℃燒結(jié)1 h后合金的孔隙形貌，結(jié)果如圖5所示。由圖5可以看出，未添加Fe2O3的燒結(jié)樣品中孔隙形狀不規(guī)則程度較大，部分粗大孔隙帶有明顯的尖角，而Fe2O3添加量為0.3％的燒結(jié)樣品中孔隙趨于圓化，孔隙中尖角較少。這是因?yàn)槲⒓?xì)Fe2O3粉末可分布在壓坯中孔隙的尖角處（見圖1（b）），燒結(jié)過程中隨著Fe2O3顆粒被還原，在適當(dāng)?shù)臏囟认?，高活性微?xì)Fe粉中的原子在表面張力的驅(qū)動(dòng)下將迅速遷移，使Fe顆粒間相互連結(jié)形成燒結(jié)頸并長(zhǎng)大，填平尖角，進(jìn)而球化孔隙，這也有利于燒結(jié)材料力學(xué)性能的提高。

圖5　Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C-xFe2O3燒結(jié)合金的孔隙形貌Fig.5　Pore morphologies of Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C-xFe2O3alloys sintered at 1120℃ for 1 h ：（a）x=0；（b）x=0.3％

3　結(jié)論

1）添加含量大于0.3％的微細(xì)Fe2O3粉末會(huì)導(dǎo)致Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C混合料的壓制密度下降，但當(dāng)Fe2O3添加量為0.3％時(shí)，燒結(jié)合金的密度最高，合金在1120℃燒結(jié)0.5和1 h后，抗彎強(qiáng)度比同等燒結(jié)條件下未添加Fe2O3的樣品的分別提高6.5％和4.2％。

2）少量微細(xì)Fe2O3粉末的添加對(duì)Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C燒結(jié)合金的碳含量損失率影響較小，然而可以降低合金中的氧含量，氧含量由未添加Fe2O3粉末時(shí)的0.017％減少到Fe2O3添加量為0.6％時(shí)的0.006％。

3）微細(xì)Fe2O3粉經(jīng)燒結(jié)還原后，在750℃左右開始加速基體顆粒間的連結(jié)，盡管1050℃以上時(shí)，微細(xì)粉的助燒結(jié)作用減弱，但添加微細(xì)Fe2O3粉末的燒結(jié)合金中孔隙更趨于球化，有利于材料力學(xué)性能的提高。

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（編輯王超）

Assist-sintering characteristics of ultrafine Fe2O3powder in Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C powder metallurgy material

TENG Hao, LI You-fu, ZENG Hai-zu, LI Zhi-you, ZHOU Ke-chao
（State Key Laboratory of Powder Metallurgy, Research Institute of Powder Metallurgy, Central South University, Changsha 410083, China）

Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C powder premix was prepared with minor ultrafine Fe2O3powder as a sintering aid.The effects of Fe2O3addition on compressibility of the mixture, sintered density, strength of the alloy and its oxygen and carbon content were studied.The assist-sintering behavior of ultrafine Fe2O3powder was also investigated.The results show that the green density decreases when the Fe2O3content is above 0.3％, while the highest density of sintered alloy is obtained with 0.3％ Fe2O3addition.And the flexural strengths of the alloy sintered at 1120℃ for 0.5 h and 1 h increase by 6.5％ and 4.2％, respectively, compared with that of sample without Fe2O3powder addition.Minor ultrafine Fe2O3powder has slight effect on the loss rate of C content of the sintered alloy, and yet the oxygen content is reduced.It is observed that the metallurgy bonding between matrix particles is accelerated from about 750℃ for the reduction of Fe2O3particles.Though the assist-sintering function of ultrafine powder weakens when the temperature is above 1050℃, the pole shape in the sintered alloy is apt to spheroidize.

iron-based powder metallurgy；Fe-2％Ni-1％Cu-0.6％C；Fe2O3powder；sintering

TF124

A

1004-0609（2015）10-2720-07

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目（2013AA031102）

2014-12-15；

2015-08-07

周科朝，教授，博士；電話：0731-88830464；E-mail：zhoukechao@csu.edu.cn