第5章 粉末冶金成形

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1、第5章粉末冶金成形粉末冶金材料：用粉末冶金方法制造的材料常用的粉末冶金材料(P36)硬质合金：以高硬度、难熔的金属碳化物（WC、TiC等）粉末为硬质点，加入Co、Mo或Ni等作为粘结剂。用于：刃具、冷作模具、量具和不受冲击和振动的高耐磨零件。(2)烧结减摩材料：铁+石墨、青铜+石墨工作时要求减少摩擦的材料：含油轴承含油轴承特别适宜：不能经常加油的场合。(3)烧结摩擦材料：基体铁、铜+摩擦组元石棉、AL2O3+润滑剂石墨（MoS2）能满足摩擦材料的性能要求用于：机器上的制动带和离合器片等。(4)烧结钢：以碳钢或合金钢粉末为主并用粉末冶金法制成的材料用于：

2、制造电钻齿轮和油泵齿轮等粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末（或与非金属粉末）的混合物制成制品的加工方法。特点既可以制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可以制造各种精密的机械零件省工省料模具和金属粉末成本较高批量小时或制品尺寸过大时不宜采用粉末冶金成形5.1粉末冶金基础5.1.1粉末的化学成分及性能粉末通常指尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体，颗粒尺寸一般以微米（μm）或纳米（nm）计量。1．粉末的化学成分常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末,杂质和气体的含量一般不超过1%～2%颗粒形状球状、粒状、片状和针状…粒度单个粉末颗粒

3、的线性尺寸,用筛分法等测量粒度分布按粒度不同分为若干级，每一级粉末（按质量、数量或体积）所占的百分比。比表面积单位质量粉末的总表面积，可算出颗粒的平均尺寸2．粉末的物理性能3．粉末的工艺性能流动性：粉末的流动能力，用一定质量的粉末在规定条件下从标准漏斗中流出所需的时间来表示。球形或接近球形的颗粒及较宽的粒度分布，流动性↑。松装密度：在规定条件下粉末自由填充单位容积的重量。密度较高的粉末、球形或接近球形的颗粒、较粗的粒度或较宽的粒度分布，松装密度↑压缩性：在加压条件下粉末被压缩的程度（达到所需密度而所需的压力/已知压力下得到的密度值)提高压制压力或松装密

4、度、减小压制速度或粉末颗粒的强度，压缩性↑→压坯的密度↑。成形性：粉末被压缩成一定形状并在后续加工中保持这种形状的能力。在一定压力下获得的压坯强度越高，成形性↑5.1.2粉末冶金的机理1．压制的机理压制是在模具或其它容器中，在外力作用下，将粉末紧实成具有预定形状和尺寸的工艺过程。压缩过程中，随着粉末的移动和变形，较大的空隙被填充，颗粒表面的氧化膜被破碎，接触面积增大，使原子间产生吸引力且颗粒间的机械楔合作用增强，从而形成具有一定密度和强度的压坯。图5-1粉末压制过程a)装粉b)压制开始c)压制结束1—下模冲2—阴模3—上模冲2．烧结的机理烧结：粉末或

5、压坯在低于主要组分熔点的温度下的热处理。目的：通过颗粒间的冶金结合以提高其强度。温度升高↑(1)水和有机物的蒸发或挥发(2)吸附气体的排除(3)应力的消除以及粉末颗粒表面氧化物的还原(4)粉末表层原子间的相互扩散和塑性流动(5)颗粒间接触面的增大，再结晶和晶粒长大固相的熔解和重结晶以上各过程往往相互重叠，相互影响5.2粉末冶金工艺金属粉末的制取→预处理→坯料的成形→烧结→后处理5.2.1粉末的制取机械法和物理化学法两大类1．机械法用机械力将原材料粉碎而化学成分基本不发生变化的工艺过程。球磨法：用于脆性材料及合金研磨法：用于金属丝或小块边角料雾化法：用

6、于熔点较低的金属a)高速气流雾化b)离心雾化c)旋转电极雾化2．物理化学法借助物理或化学作用，改变物料的化学成分或聚集状态而获取粉末的方法。还原法：用还原剂还原金属氧化物或盐类，使其成为金属粉末的方法，最常用，工艺简便、成本较低，适用于由金属氧化物或卤族化合物制粉。电解法：在溶液或熔盐中通入直流电，使金属离子电解析出成为金属粉末的方法。可制得高纯度粉末，但成本较高，适用于从金属盐类中制取粉末热离解法：将金属与CO、H2或Hg作用，生成化合物或汞齐（即汞合金），再加热使其分解出CO、H2或Hg，从而制得金属粉末的方法。用于能与CO、H2或Hg作用生成化合

7、物或汞齐的金属。5.2.2粉末的预处理1．分级将粉末按粒度分成若干级的过程。使配料时易于控制粉末的粒度和粒度分布，以适应成形工艺的要求。2．混合将两种或两种以上不同成分的粉末均匀掺合的过程,通过混合可获得所需的组分。为提高粉料的成形性能，常需加入某些添加剂:用于提高压坯强度或防止粉末成分偏析的增塑剂，用于减少颗粒间及压坯与模壁间摩擦的润滑剂。3．制粒为改善粉末流动性而使较细颗粒团聚成粗粉团粒的工艺。5.2.3成形将粉末转变成具有所需形状的凝聚体的过程1．模压通过模冲加压使刚性封闭模中的粉末密实成形单向压制：模具简单，操作方便，生产效率高，但制品密度不均

8、匀，适于压制高度或厚度较小的制品。双向压制：压坯密度较单向压制均匀，适于压制高度或厚度较大的制