在日新月异的材料科学领域中,湖南富栊新材料股份有限公司(现已迁移并且变更为南阳富栊新材料股份有限公司) 经历十年精心研发了一种代号为FAM1050的铁镍合金粉(发明专利产品),这款合金粉以其卓越的烧结性能、压制特性以及出色的综合性能,为石材、陶瓷工具乃至更广泛的工业领域带来了前所未有的创新可能。
基本性能概览
FAM1050铁镍合金粉,镍含量为4-5%,理论密度为7.917克/毫升,而松装密度则维持在2.45-2.55克/毫升之间,这种高密度的特性为后续的加工和应用奠定了坚实的基础。其D50粒径控制在28-30微米之间,确保了粉末的均匀性和细腻度。此外,低至0.4-0.5%的氧含量,进一步提升了产品的纯净度和稳定性。
组织形貌与性能优势
FAM1050的表面形貌精细复杂,这种独特的结构赋予了它优异的压制性能和烧结性能。在烧结过程中,FAM1050展现出良好的适应性,能够在不同条件下与多种元素结合,形成性能卓越的复合材料。
烧结性能优化的深度解析
烧结是材料制备中的关键环节,FAM1050在这方面同样表现出色。在880℃下烧结时,虽然存在压缩不到位和轻微流失的问题,但其硬度和抗弯强度已分别达到67HRB和867MPa,说明它自身的烧结温度高,并且不耐磨,显示出良好的锋利性。当与铜、锡、锌等元素结合时,烧结温度和性能均得到显著优化。特别是同时添加铜、锡、锌时,烧结温度可降至740℃,烧结体不仅硬度高,抗弯强度也大幅提升,极大地拓宽了材料的应用范围。
以下是具体分析:
1、基本烧结条件:
温度:880℃下烧结,出现压缩不完全且伴有少量流失现象。硬度与强度:烧结后硬度只有67HRB,抗弯强度为867MPa。
2、单一元素添加效果:
(1)加铜:烧结温度显著上升,流失极少。在约900℃时,铜与镍合金化虽未产生液相,但对提升抗弯强度有积极作用。
(2)加锡:同样,烧结温度上升,流失少。锡镍合金化也未形成液相,但显著提高了硬度。
3、添加复合元素:
(1)铜+锡:共同添加时,烧结温度可降至840℃,烧结体的硬度和抗弯强度均得到显著提升。
(2)铜+锡+锌:进一步加入锌后,烧结温度更低至740℃,压缩性能优异,流失率增加,但烧结体仍保持了高硬度和抗弯强度。
4、特殊配合:
(1)与雾化铜锡合金配合:避免气孔产生,烧结体性能接近LFP。
(2)无压烧结(与FAM1012及铜):可获得高气孔率、高硬度(120HRB)的烧结体。
5、合金化与性能提升
(1)液相形成与合金化:铜锡及铜锡锌组合能有效与FAM1050在粉末界面形成液相并合金化,形成性能有梯度的胎体,显著提升把持力和锋利度。
(2)耐磨性控制:通过精确调控铜含量及添加铁镍、钨等粉末,确保耐磨性。同时若要提高寿命则需要增加金刚石的浓度。
6、综合优势与应用前景
FAM1050不仅集成了FAM1020与FAM2140的优点,还克服了它们的不足,展现出更广泛的适用性。其成本优势在于简化了配方,无需复杂的铁粉和雾化铁铜粉末及大量低熔点合金,直接降低了生产成本和质量控制难度。更重要的是,这一变化无需客户调整现有配方体系,即可轻松替代并占据市场份额,为行业带来了显著的效益与便利。
应用方法的创新实例
1、与铜、锡、锌单质粉配合:
用于石材工具胎体配方如下:FAM1050/60~80,铜/10~20,超细铁/10~15,锡/2~3,锌/2~3,在石材和陶瓷工具胎体配方体系中,FAM1050与铜、锡、锌的巧妙结合,实现了性能的飞跃。通过调整铜的用量,可以在800℃左右获得性能稳定的烧结体。当铜含量16时,烧结体在780℃下即可达到硬度100HRB和抗弯强度1300MPa的优异表现,且随着铜用量的增加,胎体的韧性也逐步提升。需要注意的是由于FAM1050依靠自身假合金的特性来提高工具的锋利度,所有配方中铜、锡用量不必太高,锌的用量要求不高于锡的用量。
2、与铜锡雾化粉配合:
另一种创新应用是将FAM1050与雾化铜85锡15合金相结合,这种组合不仅性能稳定,而且通过添加FAM1012可进一步提升硬度,或通过增加铜粉来降低硬度,为工具工程师提供了极大的配方调整空间。
结语
FAM1050铁镍合金粉以其卓越的性能和广泛的应用潜力,正逐步改变着石材、陶瓷工具制造行业的格局。它不仅简化了配方体系,降低了制造成本,还显著提升了产品的性能和质量。对于技术人员而言,掌握FAM1050的应用方法,无疑将为他们打开一扇通往高效、低成本制造的新大门。
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