中空球形Fe粉及其多孔材料的研究.pdf

1、本論文探索研究了制備中空球狀Fe粉的工藝以及以該粉末為原料制備的多孔燒結(jié)體的性能。通過還原Fe2O3球狀團(tuán)粒制備中空球狀Fe粉，研究了還原工藝參數(shù)（還原溫度、還原時間）對Fe粉的粒徑、形貌以及比表面積的影響，確定了制備多孔燒結(jié)體所需要的原料Fe粉的還原溫度和還原時間。從孔隙率和力學(xué)性能兩個方面探索了以中空球狀Fe粉末為原料制備多孔含油自潤滑材料的可行性。通過研究壓制壓力和燒結(jié)溫度對中空球狀Fe粉末制備的試樣的孔隙度以及力學(xué)性能的影響，確

2、定了最佳的壓制壓力與燒結(jié)溫度，制備了符合含油軸承材料孔隙率和力學(xué)性能要求的試樣。同時也研究了其他合金元素及其含量對試樣力學(xué)性能和摩擦性能的影響。獲得了以下主要的結(jié)論:
　　 (1)噴霧造粒制備了具有中空球狀結(jié)構(gòu)Fe2O3團(tuán)粒，且空心團(tuán)粒的截面的空腔直徑與團(tuán)粒的截面直徑的比值為0.4-0.5。Fe2O3空心球團(tuán)粒經(jīng)過還原、燒結(jié)之后，得到的Fe顆粒依然保持球壁多孔的中空球狀結(jié)構(gòu)，中空球狀Fe粉末的截面的空腔直徑與該粉末的截面直徑的比

3、值也保持在0.4-0.5。隨著還原、燒結(jié)溫度的增加或者時間的延長，F(xiàn)e顆粒球壁上的晶粒明顯長大，球壁微孔逐步減少，趨向致密，F(xiàn)e顆粒球壁的硬度和彈性模量也增加。720℃還原2.5h得到的中空球狀Fe粉具有較好的球壁力學(xué)性能，分散性也較好。
　　 (2)以720℃還原2.5h的中空球狀Fe粉末為原料制備的壓坯的孔隙率隨壓制壓力的增加而減少。在100MPa、200MPa和300MPa壓制壓力獲得的壓坯內(nèi)均存在三種孔隙:中空孔，球壁微

4、孔和球顆粒之間的間隙孔。燒結(jié)試樣的屈服強(qiáng)度隨著壓制壓力和燒結(jié)溫度的增加而增加，與孔隙率的變化呈相反的變化趨勢。經(jīng)過200MPa壓制和900℃燒結(jié)的試樣的孔隙率和力學(xué)性能符合一般含油自潤滑軸承性能的基本要求。
　　 (3)將中空球狀Fe粉中與Sn粉末均勻混合，壓制燒結(jié)制備Fe基多孔材料，Sn與Fe反應(yīng)生成Fe-Sn中間化合物。在相同燒結(jié)溫度下，中間化合物的存在使試樣的屈服強(qiáng)度低于純Fe多孔材料。對于中空球狀Fe粉中添加Cu粉末經(jīng)過

5、壓制燒結(jié)制備的Fe基多孔材料，隨著Cu含量的增加，多孔材料的屈服強(qiáng)度增加，添加石墨后，多孔材料的屈服強(qiáng)度反而降低。中空球狀Fe粉中添加Cu-10Sn粉末經(jīng)過壓制燒結(jié)制備Fe基多孔材料，具有高于純Fe的屈服強(qiáng)度;Fe、Cu、Sn之間相互擴(kuò)散，使試樣具有比純Fe多孔材料高的徑向壓潰強(qiáng)度。
　　 (4)純Fe和添加Cu-10Sn粉末以及石墨的試樣的摩擦實驗表明，相同實驗條件下，隨著Cu-10Sn添加量的增加，試樣的摩擦性能變差，F(xiàn)e-