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为解决 PSM 17 - 4 PH 零件致密化不足、孔隙率高的问题，研究人员开展了 17 - 4 PH 材料粉末冶金技术优化研究。结果表明，优化参数可提高相对烧结密度、硬度和抗压屈服强度，降低体积收缩。该研究为相关领域提供重要参考。
在材料科学的领域中，粉末冶金技术的发展对于金属材料的应用有着至关重要的意义。其中，17 - 4 PH 不锈钢因具有良好的强度、耐腐蚀性等优点，在航空航天、汽车制造等众多领域都有广泛的应用前景。然而，在利用传统的压制烧结法（PSM）生产 17 - 4 PH 零件时，却面临着诸多挑战。由于 17 - 4 PH 粉末硬度极高，这使得 PSM 零件密度显著偏低，而密度又直接影响着零件的机械性能，进而限制了 17 - 4 PH 材料在实际生产中的应用。为了解决这些问题，来自匈牙利米什科尔茨大学（University of Miskolc）的研究人员 Mohammed Qasim Kareem、Tamás Mikó 等人开展了一项关于 17 - 4 PH 材料粉末冶金技术优化的研究，相关成果发表在《Heliyon》上。
研究人员为了探究冷压、烧结时间和烧结温度等因素对 PSM 17 - 4 PH 样品性能的影响，采用了多种关键技术方法。首先，运用扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）对粉末微观结构进行观察，利用电感耦合等离子体发射光谱（ICP - OES）检测粉末化学成分。通过阿基米德密度法测量样品密度，使用 X 射线衍射（XRD）分析相组成，采用维氏硬度测试和压缩强度测试来评估材料的机械性能 。
研究结果如下：
- 粉末微观结构和化学成分：ICP - OES 分析显示所用 17 - 4 PH 粉末碳含量极低。SEM 和 EDS 结果表明，粉末中含有 SiO2颗粒和内部孔隙，SiO2是气雾化过程中引入的杂质12。
- 生坯和烧结密度：冷压从 800MPa 增加到 1600MPa 时，相对生坯（RG）密度显著提高，从 80.20±0.28% 提升至 91.76±0.18%。在 1200℃烧结 2h，冷压从 800MPa 增加到 1600MPa，相对烧结（RS）密度从 88.01±0.45% 上升到 95.65±0.38%；延长烧结时间至 7h，1600MPa 冷压的 PSM 17 - 4 PH 样品 RS 密度可达 98.07±0.4%，远超以往研究的最高值 93%。同时发现，烧结温度与 RS 密度呈半抛物线关系，通过线性回归和多项式回归模型可分别描述烧结时间、烧结温度与相对烧结密度的关系34。
- 微观结构分析：冷压增加可显著降低孔隙率，7h 烧结后，冷压从 800MPa 增加到 1600MPa，孔隙率从 5.65% 降至 1.13%。DSC 曲线分析表明，17 - 4 PH 样品存在多种热反应，如 Cu 析出、马氏体的铁磁 - 顺磁转变、奥氏体形成以及马氏体相变等。XRD 和 FIB - SEM 分析显示，样品存在铁素体相（α）、奥氏体相（γ）等，且不同烧结时间和温度下各相含量会发生变化。例如，1200℃烧结 2h 后，γ 含量有所增加；而烧结 7h 后，γ 含量大幅下降，这是由于 γ 转变为 δ 相，且冷却时间短，部分 δ 相未能完全转变回 γ 相，使得 α/? 比例增加56。
- 机械性能：冷压增加对维氏硬度提升效果显著，从 800MPa 增加到 1600MPa（1200℃烧结 2h），硬度从 163±12HV 提升至 316±9HV；烧结时间从 2h 延长到 7h，硬度从 316±9HV 上升到 321±10HV，这主要归因于孔隙率降低和孔隙几何形状更规则。压缩强度随烧结时间延长和温度升高而增加，1200℃烧结 7h 时达到最高值 953±10MPa，比以往研究报道的最大值高 10%78。
研究结论和讨论部分指出，该研究填补了 PSM 17 - 4 PH 零件相关科学数据的空白。通过优化冷压、烧结时间和温度等参数，有效提高了 PSM 17 - 4 PH 样品的相对烧结密度、硬度和抗压屈服强度，同时降低了体积收缩。这不仅为 17 - 4 PH 材料在粉末冶金领域的应用提供了更坚实的理论依据，也为相关零件的生产工艺改进提供了重要参考，有望推动 17 - 4 PH 材料在更多实际工程领域的广泛应用。
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