粉末冶金生坯加工在20世紀90年代末由A ?alak提出，該方法是在燒結前對壓制成型的零件進行加工，此時粉末顆粒間靠冷焊和機械嚙合連接，燒結后出現(xiàn)的高硬度的馬氏體和貝氏體此時并不存在，在該情況下對其加工所造成的刀具磨損幾乎可以忽略不計，同時可將加工效率提高到燒結件的3倍以上。

生坯加工工藝

利用生坯加工的方法制造汽車正時鏈輪溝槽。切削過程中發(fā)現(xiàn)，加工邊緣的平均破損寬度隨著生坯孔隙率的增大而增大。在對于切削質(zhì)量影響程度的因素中，密度占40%，而進給率和切削速度只分別占37%和23%，證明了高密度對于生坯加工結果的重要影響。此外，試驗表明，切削速度對已加工表面質(zhì)量的影響較小，將切削速度從305m/min增至457m/min(高出50%)時，零件邊緣的平均破損尺寸僅增加4%，因此在實際生產(chǎn)中可以使用較高的切削速度。在此基礎上，Robert-Perron等利用正交試驗方法，研究了鉆頭型號、轉(zhuǎn)速和進給率對通孔加工質(zhì)量影響。結果表明，當鉆頭直徑為6.35mm、螺旋角為35°、頂角為118°時，在轉(zhuǎn)速為7000rpm、進給率為0.0254mm/r時所加工的通孔質(zhì)量最優(yōu)，如圖5所示，零件的平均破損為115μm，孔內(nèi)粗糙度為3.7μm。將硬質(zhì)合金生坯在800℃的溫度下預燒40min，預燒后強度約25.6MPa。對切削參數(shù)進行研究，結果顯示為保持加工穩(wěn)定性，加工過程需要較低的主軸轉(zhuǎn)速，但為了獲得較高加工質(zhì)量必須使用較高的主軸轉(zhuǎn)速和較低的進給率，為此必須綜合考慮各方面因素對于加工質(zhì)量的影響。為了獲得較高加工質(zhì)量，主軸轉(zhuǎn)速應取2000r/min，進給率應為0.02-0.05mm/r。

生坯強度的提高

生坯加工要求壓制的生坯強度必須大于20MPa，否則，生坯在裝夾時極易發(fā)生破損；此外，在進行機械加工時，零件邊緣容易發(fā)生崩損。為了提高生坯強度，加拿大魁北克金屬粉末公司開發(fā)了新型聚合物潤滑劑，該潤滑劑能夠在粉末壓制過程中形成連續(xù)的堅固網(wǎng)絡，并在較低溫度下經(jīng)過固化后提高生坯強度。研究表明，該新型聚合物潤滑劑可使生坯強度達到45MPa以上，幾乎超過傳統(tǒng)潤滑劑所能達到的強度的兩倍。溫壓工藝是提高生坯強度的另一種方法，由赫格拉斯(H?gan?s)公司在1994年的國際粉末冶金和顆粒材料會議上正式公布。其工藝特點是在成形時將粉末和模具加熱到90℃-150℃。通常認為，在該溫度范圍內(nèi)粉末顆粒的屈服強度、加工硬化速率和硬化程度都會有一定下降，其塑性變形阻力和致密化阻力也同時下降，這些都有利于壓制過程中粉末顆粒的塑性變形。研究表明，溫壓的生坯密度比常壓的高出，生坯強度最多能達到常壓的4倍，對于生坯加工來說，其強度已經(jīng)能夠滿足要求。關于溫壓工藝的致密化機理目前尚未形成統(tǒng)一的認識，以果世駒教授為代表的觀點認為，相對傳統(tǒng)的壓制過程，溫壓工藝并沒有形成新的致密化機理，而其他一些學者認為溫壓工藝能夠促進粉末顆粒的塑性變形和降低脫模力，使得粉末顆粒在壓制過程中進行重排，促使小的粉末顆粒填充大的顆粒間隙，進而提高生坯密度。高速壓制技術是提高生坯強度的又一種方法，是赫格拉斯公司于2001年推出的一項新技術，該技術要求上模沖以10-30m/s(常規(guī)壓制速度約3m/s)的速度對中模內(nèi)的粉末進行壓制，較高的壓制速度所帶來的沖擊能量以應力波的形式在粉末間傳遞，當應力波到達下模沖時，部分應力波會反射回來繼續(xù)作用于粉末，如此反復直至應力波衰減為零。利用高速壓制技術得到的生坯密度最高可達到，接近完全致密，高密度能顯著提高生坯的強度，能夠承受生坯加工的切削力和夾持力。

生坯加工后燒結件的力學性能

Desbiens等研究了生坯加工后燒結零件的拉伸性能和疲勞強度，將經(jīng)過固化處理的方形生坯拉伸試樣加工成圓形拉伸試樣，燒結后對其進行拉伸試驗測試。結果表明，當以1.5℃/s的速度將燒結溫度從650℃冷卻到350℃時，經(jīng)過生坯加工的試樣組織由90%的馬氏體和10%的貝氏體構成，而未經(jīng)過生坯加工的試樣組織由70%的馬氏體、20%的貝氏體以及10%的珠光體構成；相應地，經(jīng)過生坯加工的試樣其屈服強度和拉伸強度分別高出未經(jīng)生坯加工試樣的18%和9%。原因是經(jīng)過生坯加工的試樣從材料外部到內(nèi)部的冷卻速率要高于未經(jīng)過生坯加工的試樣。當冷卻速度由較慢的1.0℃/s將溫度從650℃冷卻到350℃時，二者的拉伸性能并沒有出現(xiàn)這一差異。在疲勞強度方面，經(jīng)過生坯加工的試樣與未經(jīng)過生坯加工的試樣基本一致。