粉末冶金不锈钢密度的提高从何说起？

　　粉末冶金是将金属、合金、或其氧化物、碳化物等粉末装入模具内，施以高压而成形，再进行烧结固化来制造所需要的材料、产品的技术。粉末冶金是把金属的粉末颗粒微细化后，再制造成形状复杂的零件，代替传统的机械加工。由于粉末冶金的孔隙结构对粉体的物理性质影响很大，而且粉末冶金产品根据其需求是以体密度、湿密度、视孔隙率、含油率等为主要的认定，所以对于成形胚体和烧结体的密度检测更为重要。

　　依照规范，金属烧结材料的烧结密度=试料空气中重量。目前市场上用来检测粉末冶金结构件体密度、有效孔隙率、湿密度、体积的测量仪器有很多，其中粉末冶金密度计可准确、快速、方便测出各种粉末冶金结构件的体密度与含油合金的有效孔隙率、湿密度、体积。

　　由于粉末冶金不锈钢内部容易存在孔隙,这使其力学性能、耐磨性和耐腐蚀性大为下降,从而严重限制了其应用。研究表明,粉末冶金不锈钢几乎所有的性能都随着密度的增大而提高。因此,如何提高粉末冶金不锈钢的密度,减少其孔隙度,是提高粉末冶金不锈钢性能的关键问题。

　　★超固相线烧结

　　传统不锈钢烧结一般采用固相烧结,然而,固相烧结时不锈钢内部会残留大量孔隙,使其致密度和性能降低。近年来,人们开始采用超固相线液相烧结,使不锈钢预合金粉末在烧结时形成液相,液相通过流动填充孔隙进而提高烧结体的致密度和性能。不同于普通的液相烧结,超固相线液相烧结是对预合金粉的烧结,且在烧结过程中始终是单一相,烧结温度位于固相线和液相线之间,在该温度下预合金粉颗粒的晶粒内、晶界处及颗粒表面均形成液相,颗粒在液相毛细管力作用下实现重排,其表面曲率变化较大的地方将优先溶解,通过液相流动传质,在大颗粒凹陷处或孔隙处析出,达到快速传递物质的目的,从而使烧结体达到致密。据报道,在1400℃超固相线液相烧结所得到的316L不锈钢,其致密度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性均高于1200℃下固相烧结的产品。然而,因烧结温度过高,会使晶粒过度长大,造成过烧,应注意避免。

　　★采用合适的添加剂

　　在粉体中添加某些低熔点的合金元素,通过其在烧结时形成的液相可以大大降低其孔隙率,从而使不锈钢满足更高的性能要求。如在304不锈钢粉中添加2%-8%的铜基合金,由于铜的熔点较低,在960℃时就开始形成液相,到1000℃时全部形成液相,当温度高于铜的熔点时,液相的流动使得表面气孔不断球化和缩小;由于铜对不锈钢基体有较好的润湿性,可均匀分布在不锈钢基体上,使得烧结体的气孔显著减少,显微硬度也明显提高。

　　通过添加合适的强化相也可以改进粉末冶金不锈钢的性能,特别是力学性能。如在316L不锈钢中添加1.5%-3%(体积分数)SiC,由于SiC和不锈钢基体之间的交互作用,形成了低熔点的Fe-SiC相,提高了烧结体的致密度,使其硬度和耐磨性均有所提高。