粉末冶金设备及车间设计讲义

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1、《粉末冶金车间设备及设计》讲义绪论粉末冶金是材料科学的一个重要领域。在国民经济和国防建设中起着重要的作用。粉末冶金方法起源于公元前三千多年。制造铁的第一个方法实质上采用的就是粉末冶金方法。1909年制造电灯钨丝，推动了粉末冶金的发展；1923年粉末冶金硬质合金的出现被誉为机械加工中的革命；三十年代成功制取多孔含油轴承；继而粉末冶金铁基机械零件的发展，充分发挥了粉末冶金少切削甚至无切削的优点；四十年代，出现金属陶瓷、弥散强化等材料；六十年代末至七十年代初，粉末高速钢、粉末高温合金相继出现；利用粉末冶金锻造及热等静压已能制造高强度的零件。工程材料主要利用其力学性能（强度、硬度

2、、塑性、韧性等）；功能材料主要利用其物理性能（光、电、磁、热、声等）。领域：机械、化工、电器仪表、石油钻探、国防等材质：Fe基、Cu基、Cu-W合金、W制品、WC-Co合金等用途：摩擦材料、减磨材料、结构材料、工具材料、电工材料等多孔材料：孔隙度20～30％，可以过滤、减震、隔音、热交换等减摩材料：多孔可含油，保证高耐磨性时低的摩擦系数。摩擦材料：高耐磨性和高的摩擦系数。工具材料：硬质合金、粉末高速钢、金属陶瓷等工模具。电磁材料：电器、电子、通讯等元件高温材料：助推火箭、航空发动机、汽轮机等。目前大家在做的事情：（1）金属粉末高密度、高精度、高强度粉末冶金零件的发展，导致

3、日本、欧美低合金粉末生产的迅速发展。按照加入的合金元素，现在有Cr一Mn系与Ni一Mo一Cu系，但它们皆趋向于采用复合型粉末（是指用气体式液体雾化法制成的预合金化粉末。部分扩散预合金化粉末，使一种或几种组份以涂层状或很细的弥散颗粒状分布于主要组份粉末颗粒之上或之中组成的粉末）。（2）硬质合金混料设备：采用微机控制的可倾式球磨机。新的干燥方法有喷雾干燥法及流态化床干燥法以及两者结合的流态化床喷雾制粒装置。成形技术：挤压成形法可生产0.2一0.35mm的打印针，中0.5~30mm，长达3m的棒针，内径o.OZmm，外径o。45mm的微型套管。还可生产整体铣刀、铰刀、麻花钻、微

4、型钻、螺旋铣、半月型空心深孔钻等形状复杂的制品，这是模压法所难以胜任的。烧结技术：过压烧结，也称低压热等静压、真空烧结热等静压或低压真空烧结。其实质是脱蜡、预烧、烧结、热等静压合为一道工序。这种新的烧结技术源于80年代初期，可以说是由热等静压技术演变过来的。可以得到孔隙度为零的产品，且能消除钻池和碳化物晶粒异常长大，因而更能保证烧结质量。涂层硬质合金：自1969年问世后，发展速度很快，涂层刀片已达切削刀片总量的60一70%。机夹刀片技术和废料回收技术：硬质合金工艺技术方面的重大进展，除上述几方面外，还有机夹刀片(或可转位刀片)技木和硬质合金废料的回收拉术。机夹刀片的发展给

5、机械加工业带来巨大效益，因此成为世界各国硬质合金厂的主要产品。最近发展起来的电泳回收法，亦可方便地回收WC和CO，克服了产物中的含锌间题，但还需进一步控制粒度。（3）航空工业粉末冶金结构材料60年代以来，粉末冶金技术在航空上的应用出现了突破性的发展，一系列新技术、新工艺和新材料相继涌现。如超细超微、高纯高合金化粉末制造技术，快速凝固、机械合金化、喷射成形（4）非晶态合金粉末非晶态合金在结构和成份上的均匀性，使它具有许多独特的性能，如优异的磁性、耐腐蚀性、耐磨性，高的强度、硬度和韧性，高的电阻率和机电藕合系数，以及良好的催化活性，储氢特性，钎焊性能和防辐照特性等，由于其性能

6、优异、制备工艺简单，非晶态合金的研究和产品开发已成为80年代材料科学界的热点项目之一。制取非晶态合金粉末的主要方法有:常规氮气雾化法，高压水雾化法，超声氦气雾化法。其它方法还有，高速旋转筒法，滚筒急冷法等。（5）精细陶瓷研究与开发只有严格控制精细陶瓷的形状与结构，才可以提高陶瓷的性能并开发新用途。（6）粉末冶金新工艺的发展自芡烬高温合成技术(SHs)自蔓燃高温合成技术是一种能合成，制造和加工处理各种材料的新技术。SHS技术是利用化学能而不是电能，用快速内燃，而不是慢速外部加热的方法，与传统的材料制造工艺相比，其工艺和设备简单，能耗和原材料消耗低，由于高温蒸发低沸点杂质，产

7、品纯度高，而高温梯度和大的冷却速率，能获得复杂相或亚稳相，生产效率高，成本低等。SHS的应用非常广泛，应用领域一般可分为6个方面，即SHS制粉，SHS烧结，SHS致密化;SHS焊接，SHS涂层，SHS熔敷。超细粉末的制备及其应用有人预测，2000年新材料发展的焦点:一是超导材料;二是超细粉末。超细粉末的制备方法很广，分物理法、化学法和物理化学法三大类。物理法有:流动油面上真空蒸发法、放电爆炸法、低压气中蒸发法(包括等离子射流法、电子束法、激光束法等)。化学法有:气体还原法、气相反应法、金属碳基物热分解法;汞齐法、冷冻干燥法等。