【科技牛成果推荐】高性能铁基粉末冶金块体材料与器件的关键技术开发与应用

高性能铁基粉末冶金块体材料与器件的关键技术开发与应用

【项目简介】

铁基粉末冶金块体材料与器件由于优异的力学性能、磁性能及较低的成本等，广泛应用于汽车等机械领域以及变压器、开关电源、电感等国防经济领域。然而，高性能的铁基合金粉末冶金块体材料零部件主要依靠进口，严重制约了我国相关领域科技的发展。我国虽然已经研究开发出与国外相近的合金成分,但是在铁基粉末冶金块体材料与器件的关键制备和成形工艺技术上仍然与国外存在较大的差距。本项目历经10余年,在相关课题的支持下,从高性能铁基粉末冶金块体材料与器件的关键制备成形工艺技术的相关材料学机制研究入手，揭示制备成形工艺技术与材料结构和器件性能之间的关系，攻克关键粉末冶金制备成形技术难题，创新性地开发出多种高性能的铁基合金粉末和块体材料零部件及其关键制备成形技术，在汽车、工程兵装备以及航天武器系统等经济和国防领域得到了应用，取得了较大的社会效益和经济效益。主要工作和创新成果如下: 

针对粉末冶金链（齿）轮类零件齿表面接触疲劳强度低、齿形精度差等问题，本项目通过表面致密化工艺对链（齿）轮类零件齿表面进行致密化处理，提高零件的使用性能与寿命，解决了发动机带传动系统链（齿）轮类粉末冶金零件产业化的关键技术瓶颈。

针对粉末冶金薄壁多台阶产品、斜齿轮、高高径比产品等零件难以实现净成形这一技术难点，本项目通过特殊的模具设计和粉末配方，开发出了多台阶、难成形铁基合金产品的粉末冶金净成形技术，实现在发动机系列带轮、制动系统真空泵转子、电子驻车系统斜齿轮等汽车零件上的应用，解决了传统产品需要后续机加工的问题，提高了生产效率，降低了生产成本。

针对铁基非晶合金的纳米晶化过程是一个复杂的动力学过程，构建了非等温方法研究非晶合金纳米晶化机理的动力学模型，阐明了典型非晶合金的纳米晶化机制。在此基础上通过机械球磨/合金化及气体雾化法制备铁基非晶纳米晶合金粉末，采用超高压快速固结粉末冶金技术制备了高饱和磁化强度、低矫顽力的块体铁基非晶纳米晶合金，解决了高性能块体软磁材料的制备成形技术难点，并据此开发出了高性能的磁芯器件，实现了高性能块体铁基合金在国防航天巡飞类武器系统及工程兵装备上的应用。