粉末工艺性能及其对产品质量的影响

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1、金属粉末工艺性能及其对产品质量的影响（专题讲座）一.基本概念(1).粉末体通常我们将固态物质按分散程度不同分成致密体、粉体和胶体三类，大小在0.1mm以上的称为致密体或常说的固体，0.1μm以下的称为胶体微粒，而介于两者之间的称为粉体。(2).粉末颗粒粉末中能分开独立存在的最小实体称为单颗粒，单颗粒可与邻近的颗粒之间依靠一种被称为范德华力与电荷的库仑引力相互黏附而产生聚集，构成二次颗粒，在二次颗粒之间形成一定的孔隙。通过聚集方式得到的二次颗粒称为聚合体或聚集颗粒。颗粒的聚集程度对粉末的工艺性能影响很大，从粉末的流动性和松装密度看，聚集颗粒相当于一

2、个大的单颗粒，流动性和松装密度较细的单颗粒高，压缩性也较好，但是，一次颗粒在压制过程中同样经受变形，也能影响压缩性和成形性；而烧结过程中，一次颗粒缩起的作用比二次颗粒显得更重要。(3).颗粒结晶构造金属及多数非金属颗粒都是结晶体，但颗粒外形却不总与其特定的晶型相一致。原始粉末在经过破碎、研磨等加工后，晶体的外形已受到破坏。制粉工艺对颗粒的晶粒结构起主要作用。一般说，颗粒具有多晶结构，晶粒大小取决工艺特点和条件。对于极细的粉末，可能出现单晶颗粒，由这样的单晶一次颗粒组成的二次颗粒，也仍然是多晶颗粒。粉末颗粒实际结构比较复杂，表现为结构缺陷，严重的不

3、完整性，存在孔隙、畸变与夹杂等，因而粉末晶体储存了较高的晶格畸变能，具有较高的活性。(4).表面状态粉末颗粒细，同时粉末颗粒的缺陷多，内表面也相当大，外表面包括颗粒表面的宏观凹凸部分以及宽度大于深度裂隙；而内表面包括深度超过宽度的裂隙、微缝以及颗粒外表面连通的孔隙、孔腔等的壁面(但不包括封闭在颗粒内的潜孔),粉末发达的表面积储存了高的表面能，一次，对气体、液体或微粒表现出极强的吸附能力。因此，超细粉末很容易自发聚集程二次颗粒，并在空气中极易氧化或自燃。二.粉末性能粉末是颗粒与颗粒间的孔隙所组成的分散体系，研究粉末体时，应分别研究:(1).单颗粒性

4、质：A.由粉末材料所决定的性质（晶体点阵结构、固体密度、熔点、塑性、弹性、电磁性能、化学成分）.1.B.由粉末生产方法所决定的性质(包括粒度、颗粒形状、有效密度、表面状态、晶粒结构、点阵缺陷、振实密度、颗粒内吸附的气体含量、表面吸附的气体与氧化物、活性)。(2).粉末体的性质:包括平均粒度、粒度组成、比表面、松装密度、流动性、颗粒间的摩擦状态。(3).粉末的孔隙性质：包括总孔隙体积P、颗粒间的孔隙体积P1、颗粒内孔隙体积P2=P-P1、颗粒间的孔隙数量n、平均孔隙大小P1/n、孔隙大小分布、孔隙形状等。对粉末性能的上述分类，使我们对粉末性能有个全

5、面的认识，但实际工作中不可能对他们逐一进行测定，通常按照粉末的化学成分、物理性能和工艺性能进行划分和测定。1.化学成分粉末的化学成分应包括主要的金属元素含量。杂质主要是指：(1).与主要金属元素结合，形成固溶体或化合物的金属或非金属成分。如铁粉中的Si、Mn、C、S、P、O等；(2).从原料和粉末生产过程中带进的机械夹杂，如SiO2、Al2O3、硅酸盐、难熔金属或碳化物等酸不溶物；(3).粉末表面吸附的氧、水汽和其它气体(N2、CO2).金属粉末化学成分的分析与常规金属分析方法相同，先测定主要金属成分的含量，再测定其余成分(包括杂质)的含量。金属

6、粉末的含氧量通常采用氢损法（即测定可被氢还原的金属氧化物中的部分氧含量）进行测定。所测得的试样粉末的相对质量损失，称为氢损。氢损值可用下面公式计算：氢损值＝(A-B)/(A-C)×100%式中，A－粉末试样(5g)加烧舟的质量，克；B－氢中煅烧后的残留物加烧舟的质量，克；C－烧舟的质量，克该方法被认为是对金属粉末中可还原的氧化物的氧含量的估计，当粉末中含有SiO2、CaO、Al2O3等不被氢还原的氧化物时，测得的值将低于实际的含氧量。金属粉末中的杂质，即酸不溶物，有标准的测定方法。2.物理性能粉末的物理性能包括：颗粒形状、颗粒大小与粒度组成、比表

7、面积、颗粒密度、显微硬度、光学和电学性质、熔点、比热容、蒸汽压等热学性质。实际上，从粉末冶金工艺上说，比较有价值的物理性能是颗粒形状、颗粒大小、粒度组成和熔点。这里，我们重点讨论粉末的工艺性能：松装密的、振实密度、流动性、压缩性与成形性。工艺性能取决于粉末的生产方法和粉末的处理工艺（球磨、退火、.2.加润滑剂、造粒等）。▲松装密度：是指粉末在规定条件下自然充满容器时，单位体积内的粉末质量，单位为g/cm3。检测方法，按照GB1478-84和GB5060-85执行。松装密度是粉末自然堆积的密度，其大小取决于颗粒间的黏附力、相对滑动的阻力以及粉末体孔

8、隙被小颗粒填充的程度。松装粉末的孔隙度一般较大。▲振实密度：将粉末装于容器中，在规定的条件下，经过振动后得到的粉末密度。检测方法，按照G