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粉末锻造是一种绿色、高效、节能、环保的新技术,它将粉末冶金工艺与精密锻造工艺相结合起来,既具备粉末冶金无切削加工或少切削加工、材料利用率高的优势,又具备精密锻造尺寸精度高、孔隙少、力学性能好的优势。近年来世界粉末锻造行业发展日新月异,中国粉末锻造业也依靠自主研发结合引进国外先进技术,呈现高速发展的新态势。然而现阶段我国粉末锻造技术的研究重点依然集中于以发动机连杆为代表的粉锻零件性能优化、粉锻合金的材料设计、粉锻工艺的数值模拟等领域,而在加工工艺参数对粉锻合金组织与性能的影响方面缺少验证性的系统研究。因此本文选用不同的工艺参数制备粉末锻造低合金钢,探究锻造温度、预成形密度、烧结温度等三种加工工艺对Fe-x C-2Cu-y Mo-z La2O3粉锻合金组织与性能的影响。本文首先研究了900℃,950℃,1000℃以及1050℃四种不同的锻造温度对Fe-1C-2Cu-y Mo(y=0.5,0.85,1.46 wt.%)粉锻合金显微组织与力学性能影响。实验结果表明:Fe-1C-2Cu-y Mo(y=0.5,0.85,1.46 wt.%)合金锻态组织主要为针状马氏体,贝氏体,残余奥氏体。在950℃锻造时,合金组织均匀,无明显缺陷,适合用作Fe-1C-2Cu-y Mo(y=0.5,0.85,1.46 wt.%)合金的锻造温度;锻造可使合金密度大幅提高,其中锻造温度为950℃时密度提升最大,合金相对密度最高可达到0.985;锻造温度对合金表观硬度影响较为显著,三种成分合金均在1050℃下锻后硬度达到最高;Fe-1C-2Cu-y Mo(y=0.5,0.85,1.46 wt.%)合金在950℃锻造后横向断裂强度较好,合金的断裂方式均为韧-脆混合型断裂;在950℃锻造时,Mo含量为1.46 wt.%的Fe-1C-2Cu-y Mo(y=0.5,0.85,1.46 wt.%)合金在油润滑条件下摩擦系数最低。本文研究6.2 g/cm3,6.6 g/cm3,7.0 g/cm3三种预成形密度对Fe-x C-2Cu(x=0.2,0.5,0.8wt.%)粉锻合金显微组织与力学性能影响。实验结果表明:成分为Fe-x C-2Cu(x=0.2,0.5,0.8 wt.%)的合金锻态组织主要为珠光体,铁素体和少量渗碳体,预成形密度为6.6 g/cm3的合金中珠光体含量最高,组织最为均匀细密;锻造过程中由于热复压式锻模对金属宏观流动的限制,预成形密度为6.2 g/cm3时,Fe-x C-2Cu(x=0.2,0.5,0.8 wt.%)合金锻后密度最小;预成形密度为6.6 g/cm3的Fe-x C-2Cu(x=0.2,0.5,0.8 wt.%)合金经锻造后表观硬度表现最好,表观硬度最高达到HRA65.0;预成形密度对合金横向断裂强度影响较大,锻造后密度以及显微组织的影响使预成形密度为7.0 g/cm3的Fe-0.8C-2Cu合金横向断裂强度达到最大;Fe-x C-2Cu(x=0.2,0.5,0.8 wt.%)合金冲击韧性随预成形密度的增加而提高,碳含量不同的三种合金断裂方式均为韧-脆混合型断裂。对于Fe-0.5C-2Cu合金,在油润滑条件下摩擦系数随着预成形密度变化,预成形密度为6.6 g/cm3时摩擦系数达到最低且波动较小。合金的磨损形式为磨粒磨损。本文还研究了烧结温度对Fe-0.8C-2Cu-0.2La2O3粉锻合金显微组织与力学性能影响,所选用的烧结温度分别为1120℃,1200℃,1280℃。实验结果表明:Fe-0.8C-2Cu-0.2La2O3合金锻态组织主要由珠光体,铁素体,渗碳体组成,氧化镧以颗粒的形式存在于晶界处。烧结温度的升高导致锻态合金晶粒呈现出粗化态势,组织中珠光体含量增加,氧化镧颗粒在晶界处聚集程度加剧;对Fe-0.8C-2Cu-0.2La2O3合金锻态密度影响的主要因素是氧化镧对晶界迁移的阻碍作用,1280℃烧结的Fe-0.8C-2Cu-0.2La2O3合金锻造后相对密度可达到0.992;1280℃烧结的Fe-0.8C-2Cu-0.2La2O3合金元素扩散充分,合金组织均匀,锻态表观硬度达到最高,锻造后表观硬度可达到HRA64.5;随着烧结温度的升高,锻态Fe-0.8C-2Cu-0.2La2O3合金横向断裂强度先降低后升高。合金的断裂方式为韧-脆混合型断裂;对于锻态Fe-0.8C-2Cu-0.2La2O3合金,烧结温度越高锻造后合金的冲击韧性越好。1120℃以及1200℃烧结温度下的锻态合金的断裂机理为沿晶断裂,1280℃烧结温度下锻态合金为穿晶解理断裂;当烧结温度为1120℃时,锻态Fe-0.8C-2Cu-0.2La2O3合金在油润滑条件下摩擦系数仅为0.027。