粉末冶金零件的金相制样

        除铸造、机械成形与机械加工等技术外，粉末冶金（P/M）技术也是制造金属零件的重要方法之一。该技术可极大减少钢锭金属的不良性能，通过混合不同金属粉末、或金属与非金属粉末，可以达到预期理想的金属性能，而采用其它方法，这些金属通常不易熔成合金。粉末加工、将其压制为有用形状、以及烧结的过程费用很高，但与锻件或铸件相比，采用这种方法最终制成的零件具有某些的优点。

        应用

        粉末冶金零件主要用于以下领域：

        - 机械与结构零件，主要是铁基，也有铜、黄铜、青铜、与铝等。粉末冶金（P/M）零件的用户是汽车工业领域。零件供应商应用该技术制造连杆、同步接合套、链轮、凸轮、齿轮等。

        此外，还生产用于热喷涂涂层的各种粉末与粉末混合物，并经金相质量控制。

        金相制样的主要挑战在于：在研磨与抛光后显示真实的孔隙度。根据材料的硬度不同，成功程度也不尽相同。在软金属研磨过程中，磨掉的金属被压入孔中，然后通过抛光去除。混合有硬材料与软材料的零件样品具有显著离隙。因“绿色”零件易碎，其制样尤其需要谨慎与耐心。

        粉末冶金零件金相制样困难之处

        硬质合金的烧结通过真空烧结工艺流程进行。碳粉末与3-25%质量分数的钴混合，并加入微量的钛与碳化钽以抑制晶粒生长。然后对该混合物进行压制与烧结。在1280-1350℃高温下，钴发生液化作用，并形成类似共晶体状的WC/Co。温度稍低后开始发生固化，并在液化之后很快达到理论上99%。在液化过程中，零件体积缩减达40%之多。

        粉末冶金零件制样建议

        切割：要对特种金属与合金的粉末冶金零件进行切割，用户可根据推荐的表格与准则选择合适的切割砂轮。对于混合材料，建议选用的切割砂轮应能适宜于对零件主要组成材料进行切割。对于烧结硬质合金，建议使用树脂粘合的金刚石切割砂轮（24TRE，25EXO）。“绿色”零件在切割前需镶嵌在冷埋树脂中（请参见“镶嵌”章节），以避免夹紧时被压碎。

        镶嵌：为了确保镶嵌树脂与样品材料之间具有很好的粘性，有必要在镶嵌之前采用丙酮、甲苯、或合成异构烷油 C*等，清除样品油渍（处理溶剂时，请遵循安全使用操作规程）。烧 结 零 件 可 热 镶 嵌 在 树 脂 中 ， 树 脂与 样 品 材 料 的 硬 度 一 致 ， 可 采 用 酚醛 树 脂 （ M u l t i F a s t ） 或 增 强 树 脂(DuroFast,IsoFast）。“绿色”零件在切割后需在真空环境下用冷埋环氧树脂(CaldoFix,EpoFix,SpeciFix-40）重新浸渗。可通过将少量（约1/2茶匙）粉末与慢凝环氧树脂混合，并将其倒入埋杯容器的方法，对粉末进行镶嵌。在8小时凝固过程中，微粒在杯底沉淀，形成层状物。硬金属粉末可通过与一量匙微粒镶嵌树脂IsoFast混合的方法，进行热镶嵌。然后，将混合物倒入镶样机圆筒中，并用酚醛树脂封顶。

        研磨与抛光：粉末金属的研磨与抛光遵循相同的程序，即制备相同材料钢锭样品的程序。大批量材料硬度>150HV的样品粗磨可在氧化铝磨石、或金刚石研磨盘（MDPiano）上进行。材料硬度<150HV，可在碳化硅砂纸上粗磨。对于金刚石精磨而言，精磨盘MD-Al legro适用于材料硬度>150HV的样品，而MD-Largo适用于材料硬度<150HV的样品。然后用3μm金刚石悬浮液进行抛光，并用1μm悬浮液、或氧化抛光悬浮液进行短暂终抛光，粉末冶金零件制样的主要目标之一是显示真实的孔隙度，因此，金刚石抛光步骤应足够长以达到该目标，这一点非常重要。对于大型零件、或软金属零件制样，金刚石抛光需长达10-15分钟，以去除研磨过程中压入孔中的残余金属，并显示真实的孔隙度。对于软金属而言，不应无谓拖长终抛光时间，因这将导致孔边缘磨圆。从500#或800#开始，“绿色”零件将在碳化硅砂纸上手工研磨至4000#。如有必要，表面需重新浸渗。对于单个零件制样，抛光可在半自动抛光机上进行。