温压致密化机理及其在温压粉末设计中的应用
温压技术是Hoeganase公司于1994年开发成功制造高强度铁基粉末冶金零部件的新型刚性模压制技术，受到粉末冶金技术界的广泛关注。该技术既保持了传统模压工艺的高生产率、被加工零部件精度高和尺寸一致性好等基本特点，又以较低的成本提高了零部件的密度（7.20~7.35g/cm3)。由于零部件密度提高，其综合力学性能大幅度改善，应用范围迅速扩大，为充分发挥粉末冶金的技术优势创造了条件。因而，温压被誉为“开创粉末冶金零部件应用新纪元并导致粉末冶金技术革命的新型成形技术”。有关温压技术提高铁基粉末冶金零部件密度的实质，即温压致密化机理至今尚无定论。通常认为，在温压温度（130℃左右）下铁粉颗粒的加工硬化速度和程度下降，铁粉颗粒塑性变形阻力的降低和致密化阻力降低，便于获得高的压坏密度。无疑，铁粉颗粒塑性变形阻力的降低有利于提高粉末压坯密度。然而，温压粉末设计的原料通常不采用高纯度的电解铁粉使原料粉末具有较低的塑性变形阻力，而是采用雾化铁粉。另外，按照这一观点，硬度较高的雾化合金钢粉也不适宜作为设计温压粉末的原料。但是，根据作者的温压粉末设计实践，利用雾化合金钢粉末作为基粉原料，在合适的温压条件下，其密度可达7.32g/cm3。因而，温压时铁粉颗粒塑性变形能力的改善并不是温压过程中唯一的主导致密化机理。实际上，降低粉末颗粒在压制过程中的内摩擦也是行之有效的技术途径。作者主要探讨温压过程的主导致密机理及其主要影响因素，并以此为基础提出了温压粉末设计的基本原则，并设计出温压粉末原料。
1 温压致密机理
图1是当压机以恒定的加载速度压制时，实验测得的温压压缩曲线示意图。从图1可以看到，曲线上出现一系列“平台”，对应着压机的压力指针出现停留。另外，每一“平台”的后期出现的“凹陷”对应着压力指针发生回摆。这些“平台”意味着在压制压力不增加的情况下，粉末体仍在发生压缩现象。而“平台”后的“凹陷”则对应着粉末体中孔隙结构的坍塌。由于温压温度较低，不可能诱发铁颗粒大范围的屈服和超塑性现象。因此，这些“平台”表征了粉末颗粒间的重排列这一微观过程。降低粉末颗粒间摩擦有利于粉末颗粒间的重排列过程的进行。温压时，聚合物润滑剂更有利于降低铁粉颗粒间的摩擦。重排列过程的结果导致颗粒间的相互填充程度增大，有效地减小了颗粒间的孔隙体积，便于获得高的压坯密度。同时，在较高的压力水平下，“平台”的宽度表示粉末中可供某一粒级范围内的粉末颗粒填充的体积，主要取决于相邻粉末颗粒粒级差的大小和铁粉颗粒的塑性变形能力。铁粉颗粒塑性变形能力的改善为颗粒重排列过程提供协调性变形，有利于颗粒重排列过程的充分进行。对于固定粒度组成的粉末，颗粒形状影响着“平台”所对应的压力，且粉末颗粒偏离球形度越大，压力水平越高。低压力水平下的“平台”表征以粗颗粒为主体的重排列过程。而高压水平下的“平台”则表示以细颗粒为主体的重排列过程。“平台”间的间隔，即相邻“平台”的对应压力差主要取决于铁粉颗粒的表面粗糙度和塑性。表面光滑的铁颗粒，重排列过程的阻力较小，易于发生粉末颗粒的重排列。显微硬度低，塑性变形抗力小，容易为颗粒重排列提供协调性塑性变形，降低颗粒重排列阻力。因此，铁粉颗粒塑性变形能力的改善是温压过程中另一重要的致密化机理。
2 温压粉末原料的设计原则
通过对温压致密化机理的分析，发现铁粉颗粒的重排列过程和塑性变形的充分进行均有利于获得尽可能高的温压密度。为使在温压过程中不发生烧结膨胀现象，设计温压粉末原料时应遵循如下原则。
2.1 对基粉的要求
（1）粉末粒度组成：粒度组成合适的基粉，具有可供颗粒发生重排列的足够空间，有利于获得高的填充密度。
（2）粉末颗粒形状：球形粉末颗粒具有最小的颗粒表面积，可降低重排列阻力。
（3）塑性变形能力：在温压过程中，具有较好塑性变形能力的铁粉可以提供重排列过程所需的协调性变形，以降低重排列阻力。由于部分预合金化钢粉比纯铁粉具有理镐的压缩性，因此国际上粉末制造公司在设计温压粉末时大多采用部分合金化钢粉作基粉。关于部分预合金化钢粉的塑性改善机理，一般认为是粉末颗粒内应力在部分预合金化过程中得以消除的结果。其实，经过部分预合金化处理后，钢粉发生了轻微烧结现象，仍需进行机械破碎。很显然，还会产生内应力。因此，这一观点没有说服力。作者认为，造成部分预合金化钢粉塑性提高的原因是，部分预合金化钢粉塑性提高的原因是，部分预合金化区域产生了铁晶格畸变，导致系统能量升高，非合金化区域中的间隙原子职N，O，C等被吸引至合金化区域并产生自提纯效应，铁粉颗粒整体塑性得以改善。表1是铁分别与镍、铜经部分预合金化后，非合金化区域中碳、氮、氧含量的变化规律。从表1可以发现，部分预合金化后，铁中的间隙元素含量都出现不同程度的降低。特别是，铁中间隙元素含量约为合金化处理前的1/2。这是因为镍与铁原子的原子半径差异较大，产生的晶格畸变能较高之故。
表1 未合金化区域间隙元素含量变化（质量分数）
元素
预合金化粉末
C O N
Fe-Fe 0.032 0.0160 0.0011
Fe-Ni 0.021 0.0079 0.0005
Fe-Cu 0.027 0.0160 0.0010
2.2 润滑剂要求
温压用润滑剂在压制温度十不仅应具有良好的润滑效果，而且由于温压密度高，很容易在脱除过程中出现膨胀现象，所以还必须能有效地抑制膨胀。因此，温压用聚合物润滑剂应该具备如下特性：
（1）聚合物的熔点应高于温压温度：作为固态润滑性能良好的聚合物润滑剂，当温度高于聚合物的熔点，聚合物的润滑性能下降，甚至产生劣化现象，不能充分发挥其减摩性能。
（2）低的摩擦因数。
（3）具有较明显的温度效应：即温度升高，聚合物润滑剂的摩擦因数进一步降低。
（4）添加方式：粉末颗粒表面均匀地包覆一薄层润滑剂能最大限度地降低粉末颗粒在温压过程中的内摩擦，利于颗粒重排列过程的充分进行。因此，采用润滑剂涂层形式较为理想。
（5）较宽的分解温度范围：具备这一特性的聚合物润滑剂可降低在预烧段聚合物的分解产物在烧结坯中可能积聚的压力，有效地降低烧结体的体积膨胀，从而保证烧结部件的烧结密度和尺寸精度。
（6）无环保问题（无氟组分）。
2.3 石墨粉末的有效添加技术
众所周知，石墨是一种高压缩模量的固体，在外力作用下主要发生弹性变形。当外压卸除后，即粉末压坯从模腔中脱出后，储存在坯体中的弹性内应力将释放，加剧坯体发生胀大，从而有可能抵消温压、提高压坯密度。因而，温压粉末中的石墨含量一般在0.5%以下，限制了温压粉末的成分设计范围。为了充分发挥石墨对铁基烧结零部件的强化作用，作者采用一种特殊方法，对小于75um的石墨粉末颗粒（本体）进行表面处理，使其表面粘附着微细的石墨颗粒。这些微细石墨颗粒在压制过程中能以滚动摩擦取代滑动摩擦，降低石墨颗粒本体的移动阻力，便于石墨本体移至受力最低的位置，减轻石墨颗粒的弹性变形程度，避免弹性变形对致密化的消极影响。这一技术可使温压粉末中的石墨含量高达1%，从而拓展了温压粉末的成分设计范围。
3 温压粉末设计
根据上述温压粉末的设计原则和我国铁粉资源特点，分别设计出3大温压粉末体系。
3.1高性能温压粉末的设计
用国产水雾化铁粉（鞍山钢铁公司）为原料，经过对铁粉颗粒表面的活化处理和与镍、钼粉间的部分预合金化处理，得到名义成分为Fe-1.5Ni-0.5Mo的部分预合金化铁粉，添加经表面改性处理过的-0.075mm石墨粉末、电解铜粉和0.6%的聚合物润滑剂，得到高性能的温压粉末原料。图2是名义成分为Fe-1.5Ni-0.5Mo-0.5Cu-0.6C的粉末与瑞典赫格纳斯公司生产的温压粉优异。具体体殃在2个方面：首先，自行研制的温压粉末在637MPa温压密度为7.46g/cm3，最大密度所对应的压制压力降低49MPa，而温压密度提高了0.05g/cm3；其次，自行设计的温压粉末的石墨含量为0.6%，比赫格纳斯公司制造的温压粉提高0.3%。这一体系的粉末适宜于用作密度为7.34~7.45g/cm3的高性能铁基粉末冶金零部件的制造原料。
3.2 低成本温压铁粉的设计
由于温压铁粉原料价格较普通四化建设末冶金铁粉昂贵得多，影响了温压技术在我国铁基粉末冶金零部件制造企业中的应用。这一现状严重制约着我国粉末冶金技术的发展和铁基粉末冶金零部件制造水平的提高。为此，作者结合另一自行开发的专利技术成功地将从转炉烟尘回收的铁粉用于温压粉末的设计。这种铁粉的成本仅为普通雾化铁粉的40%-50%。预计其售价与国外进口的合金铁粉相当。利用开发成功的部分预合金技术将这类铁粉与镍、钼形成部分预合金铁粉。图3是这类粉末的温压行为。该体系温压铁粉的温压性能与加拿大魁北克金属粉末公司以雾化铁粉设计的温压粉末性能相当，而成本至少降低30%-40%。这类温压粉适宜于密度为7.20~7.32g/cm3的铁基粉末冶金零部件的制造原料。
3.3 温压合金钢粉末的设计
由于水雾化合金钢粉的显微硬度高，塑性变形阻力大，国外粉末公司采用它们来作为温压粉末设计原料的先例。然而，合金钢粉末颗粒类似于合金钢小铸锭，具有成分均匀的特点，便于获得显微结构和性能均匀的铁基娄末冶金零部件。由于合金钢粉末的变形抗力大，必须充分发挥颗粒重排列在致密化过程中的作用。为此，该体系的润滑剂的减摩擦行为在上述两体系的基础上有所改进。另外，温压温度也有所提高，即粉末与模具的加热温度分别为125℃，145℃。图4为不同石墨粉末的温压行为。从图4可以看到，在相同压制压力下，添加0.8%石墨的粉末的温压密度最高。添加0.1%石墨的粉末的温压密度高于0.6%。在通常情况下，粉末中石墨含量增加，压坯密度降低。因为，一方面，石墨的密度小，降低压坯的弹性后效，降低压坯密度。由于温压粉末中的石墨经过表面处理，具有很强的润滑作用。因此，石墨含量的提高有利于颗粒重排列过程的进行，便于得到较高的温压密度。但是，进一步增加石墨含量使得石墨对温压密度降低的作用增强，导致温压密度降低。图5是Fe-1.5Ni-0.5Mo-1Cu-0.8C粉末在室温下的压制行为。由于其中的石墨具有比普通石墨粉末更为优异的润滑效果，有利于压坯密度较普通合金钢粉末的压坯密度（通常为6.8g/cm3左右）有所提高。比较图4与图5可以发现，温压密度较室温压制密度提高0.1~0.19g/cm3。因此，温压提高压坯密度的效果是很明显的。图6，7可以看出，温压弹性后效较室温压降低了30%-40%。从图6还可以看到，石墨含量显著地影响温压弹性后效，即弹性后效随石墨粉末添加量的增加而增大。在石墨添加量为0.8%和1%两种情形下，弹性后效与压制压力的关系不如石墨加量为0.6%时敏感。这可能与所添加的石墨粉具有良好的润滑性能有关。该粉末可以作为密度7.1~7.25g/cm3、性能均匀的铁基粉末冶金零部件的制造原料。同时也可作为铁基粉末冶金零部件烧结硬化的基础原料。
4 结论
在温压过程中，颗粒重排是主导的致密化机理。同时，粉末颗粒的塑性变形对温压致密化起着重要的作用。根据上述认识，确定了温压粉末原料的设计准则。开发设计了适宜于用作制造零部件密度为7.36~7.45g/cm3的高性能温压粉末原料、零部件密度为7.25~7.34g/cm3低成本温压粉末原料和密度为7.1~7.25g/cm3结构均匀的合金钢温压粉末原料。
1 温压致密机理
图1是当压机以恒定的加载速度压制时，实验测得的温压压缩曲线示意图。从图1可以看到，曲线上出现一系列“平台”，对应着压机的压力指针出现停留。另外，每一“平台”的后期出现的“凹陷”对应着压力指针发生回摆。这些“平台”意味着在压制压力不增加的情况下，粉末体仍在发生压缩现象。而“平台”后的“凹陷”则对应着粉末体中孔隙结构的坍塌。由于温压温度较低，不可能诱发铁颗粒大范围的屈服和超塑性现象。因此，这些“平台”表征了粉末颗粒间的重排列这一微观过程。降低粉末颗粒间摩擦有利于粉末颗粒间的重排列过程的进行。温压时，聚合物润滑剂更有利于降低铁粉颗粒间的摩擦。重排列过程的结果导致颗粒间的相互填充程度增大，有效地减小了颗粒间的孔隙体积，便于获得高的压坯密度。同时，在较高的压力水平下，“平台”的宽度表示粉末中可供某一粒级范围内的粉末颗粒填充的体积，主要取决于相邻粉末颗粒粒级差的大小和铁粉颗粒的塑性变形能力。铁粉颗粒塑性变形能力的改善为颗粒重排列过程提供协调性变形，有利于颗粒重排列过程的充分进行。对于固定粒度组成的粉末，颗粒形状影响着“平台”所对应的压力，且粉末颗粒偏离球形度越大，压力水平越高。低压力水平下的“平台”表征以粗颗粒为主体的重排列过程。而高压水平下的“平台”则表示以细颗粒为主体的重排列过程。“平台”间的间隔，即相邻“平台”的对应压力差主要取决于铁粉颗粒的表面粗糙度和塑性。表面光滑的铁颗粒，重排列过程的阻力较小，易于发生粉末颗粒的重排列。显微硬度低，塑性变形抗力小，容易为颗粒重排列提供协调性塑性变形，降低颗粒重排列阻力。因此，铁粉颗粒塑性变形能力的改善是温压过程中另一重要的致密化机理。
2 温压粉末原料的设计原则
通过对温压致密化机理的分析，发现铁粉颗粒的重排列过程和塑性变形的充分进行均有利于获得尽可能高的温压密度。为使在温压过程中不发生烧结膨胀现象，设计温压粉末原料时应遵循如下原则。
2.1 对基粉的要求
（1）粉末粒度组成：粒度组成合适的基粉，具有可供颗粒发生重排列的足够空间，有利于获得高的填充密度。
（2）粉末颗粒形状：球形粉末颗粒具有最小的颗粒表面积，可降低重排列阻力。
（3）塑性变形能力：在温压过程中，具有较好塑性变形能力的铁粉可以提供重排列过程所需的协调性变形，以降低重排列阻力。由于部分预合金化钢粉比纯铁粉具有理镐的压缩性，因此国际上粉末制造公司在设计温压粉末时大多采用部分合金化钢粉作基粉。关于部分预合金化钢粉的塑性改善机理，一般认为是粉末颗粒内应力在部分预合金化过程中得以消除的结果。其实，经过部分预合金化处理后，钢粉发生了轻微烧结现象，仍需进行机械破碎。很显然，还会产生内应力。因此，这一观点没有说服力。作者认为，造成部分预合金化钢粉塑性提高的原因是，部分预合金化钢粉塑性提高的原因是，部分预合金化区域产生了铁晶格畸变，导致系统能量升高，非合金化区域中的间隙原子职N，O，C等被吸引至合金化区域并产生自提纯效应，铁粉颗粒整体塑性得以改善。表1是铁分别与镍、铜经部分预合金化后，非合金化区域中碳、氮、氧含量的变化规律。从表1可以发现，部分预合金化后，铁中的间隙元素含量都出现不同程度的降低。特别是，铁中间隙元素含量约为合金化处理前的1/2。这是因为镍与铁原子的原子半径差异较大，产生的晶格畸变能较高之故。
表1 未合金化区域间隙元素含量变化（质量分数）
元素
预合金化粉末
C O N
Fe-Fe 0.032 0.0160 0.0011
Fe-Ni 0.021 0.0079 0.0005
Fe-Cu 0.027 0.0160 0.0010
2.2 润滑剂要求
温压用润滑剂在压制温度十不仅应具有良好的润滑效果，而且由于温压密度高，很容易在脱除过程中出现膨胀现象，所以还必须能有效地抑制膨胀。因此，温压用聚合物润滑剂应该具备如下特性：
（1）聚合物的熔点应高于温压温度：作为固态润滑性能良好的聚合物润滑剂，当温度高于聚合物的熔点，聚合物的润滑性能下降，甚至产生劣化现象，不能充分发挥其减摩性能。
（2）低的摩擦因数。
（3）具有较明显的温度效应：即温度升高，聚合物润滑剂的摩擦因数进一步降低。
（4）添加方式：粉末颗粒表面均匀地包覆一薄层润滑剂能最大限度地降低粉末颗粒在温压过程中的内摩擦，利于颗粒重排列过程的充分进行。因此，采用润滑剂涂层形式较为理想。
（5）较宽的分解温度范围：具备这一特性的聚合物润滑剂可降低在预烧段聚合物的分解产物在烧结坯中可能积聚的压力，有效地降低烧结体的体积膨胀，从而保证烧结部件的烧结密度和尺寸精度。
（6）无环保问题（无氟组分）。
2.3 石墨粉末的有效添加技术
众所周知，石墨是一种高压缩模量的固体，在外力作用下主要发生弹性变形。当外压卸除后，即粉末压坯从模腔中脱出后，储存在坯体中的弹性内应力将释放，加剧坯体发生胀大，从而有可能抵消温压、提高压坯密度。因而，温压粉末中的石墨含量一般在0.5%以下，限制了温压粉末的成分设计范围。为了充分发挥石墨对铁基烧结零部件的强化作用，作者采用一种特殊方法，对小于75um的石墨粉末颗粒（本体）进行表面处理，使其表面粘附着微细的石墨颗粒。这些微细石墨颗粒在压制过程中能以滚动摩擦取代滑动摩擦，降低石墨颗粒本体的移动阻力，便于石墨本体移至受力最低的位置，减轻石墨颗粒的弹性变形程度，避免弹性变形对致密化的消极影响。这一技术可使温压粉末中的石墨含量高达1%，从而拓展了温压粉末的成分设计范围。
3 温压粉末设计
根据上述温压粉末的设计原则和我国铁粉资源特点，分别设计出3大温压粉末体系。
3.1高性能温压粉末的设计
用国产水雾化铁粉（鞍山钢铁公司）为原料，经过对铁粉颗粒表面的活化处理和与镍、钼粉间的部分预合金化处理，得到名义成分为Fe-1.5Ni-0.5Mo的部分预合金化铁粉，添加经表面改性处理过的-0.075mm石墨粉末、电解铜粉和0.6%的聚合物润滑剂，得到高性能的温压粉末原料。图2是名义成分为Fe-1.5Ni-0.5Mo-0.5Cu-0.6C的粉末与瑞典赫格纳斯公司生产的温压粉优异。具体体殃在2个方面：首先，自行研制的温压粉末在637MPa温压密度为7.46g/cm3，最大密度所对应的压制压力降低49MPa，而温压密度提高了0.05g/cm3；其次，自行设计的温压粉末的石墨含量为0.6%，比赫格纳斯公司制造的温压粉提高0.3%。这一体系的粉末适宜于用作密度为7.34~7.45g/cm3的高性能铁基粉末冶金零部件的制造原料。
3.2 低成本温压铁粉的设计
由于温压铁粉原料价格较普通四化建设末冶金铁粉昂贵得多，影响了温压技术在我国铁基粉末冶金零部件制造企业中的应用。这一现状严重制约着我国粉末冶金技术的发展和铁基粉末冶金零部件制造水平的提高。为此，作者结合另一自行开发的专利技术成功地将从转炉烟尘回收的铁粉用于温压粉末的设计。这种铁粉的成本仅为普通雾化铁粉的40%-50%。预计其售价与国外进口的合金铁粉相当。利用开发成功的部分预合金技术将这类铁粉与镍、钼形成部分预合金铁粉。图3是这类粉末的温压行为。该体系温压铁粉的温压性能与加拿大魁北克金属粉末公司以雾化铁粉设计的温压粉末性能相当，而成本至少降低30%-40%。这类温压粉适宜于密度为7.20~7.32g/cm3的铁基粉末冶金零部件的制造原料。
3.3 温压合金钢粉末的设计
由于水雾化合金钢粉的显微硬度高，塑性变形阻力大，国外粉末公司采用它们来作为温压粉末设计原料的先例。然而，合金钢粉末颗粒类似于合金钢小铸锭，具有成分均匀的特点，便于获得显微结构和性能均匀的铁基娄末冶金零部件。由于合金钢粉末的变形抗力大，必须充分发挥颗粒重排列在致密化过程中的作用。为此，该体系的润滑剂的减摩擦行为在上述两体系的基础上有所改进。另外，温压温度也有所提高，即粉末与模具的加热温度分别为125℃，145℃。图4为不同石墨粉末的温压行为。从图4可以看到，在相同压制压力下，添加0.8%石墨的粉末的温压密度最高。添加0.1%石墨的粉末的温压密度高于0.6%。在通常情况下，粉末中石墨含量增加，压坯密度降低。因为，一方面，石墨的密度小，降低压坯的弹性后效，降低压坯密度。由于温压粉末中的石墨经过表面处理，具有很强的润滑作用。因此，石墨含量的提高有利于颗粒重排列过程的进行，便于得到较高的温压密度。但是，进一步增加石墨含量使得石墨对温压密度降低的作用增强，导致温压密度降低。图5是Fe-1.5Ni-0.5Mo-1Cu-0.8C粉末在室温下的压制行为。由于其中的石墨具有比普通石墨粉末更为优异的润滑效果，有利于压坯密度较普通合金钢粉末的压坯密度（通常为6.8g/cm3左右）有所提高。比较图4与图5可以发现，温压密度较室温压制密度提高0.1~0.19g/cm3。因此，温压提高压坯密度的效果是很明显的。图6，7可以看出，温压弹性后效较室温压降低了30%-40%。从图6还可以看到，石墨含量显著地影响温压弹性后效，即弹性后效随石墨粉末添加量的增加而增大。在石墨添加量为0.8%和1%两种情形下，弹性后效与压制压力的关系不如石墨加量为0.6%时敏感。这可能与所添加的石墨粉具有良好的润滑性能有关。该粉末可以作为密度7.1~7.25g/cm3、性能均匀的铁基粉末冶金零部件的制造原料。同时也可作为铁基粉末冶金零部件烧结硬化的基础原料。
4 结论
在温压过程中，颗粒重排是主导的致密化机理。同时，粉末颗粒的塑性变形对温压致密化起着重要的作用。根据上述认识，确定了温压粉末原料的设计准则。开发设计了适宜于用作制造零部件密度为7.36~7.45g/cm3的高性能温压粉末原料、零部件密度为7.25~7.34g/cm3低成本温压粉末原料和密度为7.1~7.25g/cm3结构均匀的合金钢温压粉末原料。
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river.jiang (威望:0)
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从表面看，温压工艺与普通压制工艺相比，除了需加热粉末和模具以外，其它几乎一样。我们似乎可以简单地推断，只需在现有地压制装备加上粉末和模具加热装置就可以实现温压，其实不然，这也是为什么目前已有十四项专利密集在温压工艺和国内仅引进两条温压生产线地直接原因，导致这一现状主要取决于涵盖温压工艺地关键技术。
1、专用粉末原料：国际上普遍采用温压铁粉原料，如Starmix、Densemix、Flomet均系专利技术保护品种，其价格为普通铁粉地2倍以上，这一价格对国内铁基P/M制造厂家来说是难以接受的。为打破国外对温压用铁粉制备技术的垄断，开发出具有我国特色的温压用铁粉原料，中南工业大学P/M国家重点实验室在与攀枝花钢铁公司合作开发低成本普通工业铁粉（该项目为国家“九五”重点科技攻关课题）的基础上，研究温压用铁粉原料的制备技术。目前已制得松比3.15g/cm3，流动性27s/50g，室温压缩性为6.92g/cm3的粉末原料，很接近国外温压铁粉的工艺性能指标。从制备工艺过程来看，其成本不会超过国内水雾化铁粉，预计其价格与水雾化铁粉相当。
2、新型润滑剂：在温压过程中，润滑剂除具有减摩功能以外，还必须具有防止粉末原料氧化的作用。由于温压温度一般都在120℃以上，通常用的润滑剂硬脂酸锌（熔点为90℃）会熔化。液态硬脂酸锌在铁粉及其它合金元素粉末颗粒表面上形成粘性液膜，导致粉末原料的流动性大幅下降，以致于不能实现自动压制过程。更重要的是，液态硬脂酸锌使粉末颗粒间及粉末颗粒与模具间润滑效果严重劣化，达不到温压效果。为此，必须选择熔点更高的聚合物材料作润滑剂。而目前所采用的温压过程用聚合物润滑剂均系保密或专利保护技术。另外，润滑剂的最佳添加量及其加入方式也是值得探索的重要领域。
3、压模设计问题：对于普通压模，已有规范的设计准则。然而，温压温度下，这些准则需作大范围调整或修正。因为普通压模材料的回火温度与温压时模具加热温度相当，这必然导致模具的硬度下降，所以温压用模具材料通常选用YG8或YG10硬质合金作阴模。然而，由于硬质合金阴模的热膨胀系数与上、下冲头及模套材料的差异较大，温压时上、下冲头与阴模间的配合间隙的选择及模套与阴模间的预应力设计规范需作大幅度改变。正确的温压用模具设计应通过热物性计算和热弹性力学计算，确定对应的设计参数。
4、模具加热装置的通用性：目前有多种加热模具的方法，即热油加热、微波加热、感应加热和电阻加热。热油加热方法具有温度稳定的优点，容易实现控温，但加热装置的体积大，且加热速度较慢。另三种方法的加热速度快，但不易实现准确控温过程，特别是感应加热装置的体积也较大。因此，通常采用热油加热方式。全球现已能制造温压加热装置的生产厂家有美国的Cincinati粉末压机公司，滨州ABBOT电炉公司，德国Linde公司。由于模具加热系统的部分热量会传递到模架上而需采用隔热措施以及热油所占的体积较大，故现有温压加热设备无法直接装上普通模架。一套进口模架的价格从低至3～4万美元到高至十几万美元，若将现有引进的普通模架去掉而改换成温压专用模架，仅模架费用就在10～30万美元。对于我国已从境外引进粉末压机的P/M零件生产厂家来说，这不能不说是一笔巨大的外汇负担。这也是国内铁基P/M零件制造厂对温压工艺敬而远之的重要原因，不利于我国温压技术乃至粉末冶金工业的发展。为此，必须开发适合国情的通用性强的温压加热设备，使之能直接装在普通模架上。目前，中南工大温压工艺研究小组已设计出自成特色的温压加热装备。由于采用新的加热方式，模具加热系统的体积小，可望直接装上普通模架。另外，该加热方式具有加热速度较快，温度分布均匀及稳定的特点。
5、温压过程的致密化机理：由于温压工艺是由国外粉末冶金公司最先开发出来的，且由于技术保密的需要，关于温压致密化机理的研究进展相对滞后，从而尚未见这一领域的研究成果报道。一般认为，采用温压工艺获得高密度材料的主要原因是粉末颗粒的塑性变形得以松弛的结果。然而，在温压温度下，铁的屈服强度降低幅度不足8％。因此，不可能造成粉末压坯密度的显著提高。因而在温压过程中粉末压坯致密化由别的主导机制控制。从粉末原料特性来看，在室温粉末压制过程中认为粉末颗粒不发生横向位移的观点不适用于温压过程。我们认为，在150℃左右，由于粉末硬度下降而使有限的塑性变形得以较充分进行，即产生协调性变形，有利于克服粉末颗粒之间的相互牵制，导致颗粒移动阻力下降，从而为粉末颗粒间相互填充创造了条件。因此，在温压过程中，粉末颗粒除在压制方向出现位移以外，还存在其它各方向上的移动，包括横向位移。
6、温压温度的选择：根据文献报道，粉末的最佳加热温度为130℃，而模具加热温度为150℃。然而，国内的研究结果则表明粉末的加热温度应高于模具温度，且在130℃以下。这可能由于不同材质体系的粉末具有不同的热响应行为所致。因此，对于具体的材质体系，应系统地研究有利于挖掘获得最高密度潜力地温压加热温度。
四、结束语
温压工艺能以较低地加工成本制造高性能铁基P/M零件，为扩大粉末冶金零件的应用领域提供一条富有生命力的新技术。从字面上的理解，温压工艺似乎与普遍压制技术技术大致相同。然而，温压工艺本身隐含着复杂的技术问题。特别是，开发适用于我国国情的温压技术及其装备是一项具有深远意义的研究领域。