粉末冶金工艺综述 (2)

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1、粉末冶金工艺综述王王秀飞王秀飞20122012-2012---080808-08---20202020定定义定义•粉末冶金是一种制取金属粉末，以及采用压制成形和烧结工艺将金属粉末（或者金属粉末和非金属粉末的混合物）制成制品的工艺技术。定定义定义•粉末冶金基本工序：原材料准备——混合——压制成形——烧结——处理•原料粉末的制取和准备—混粉•将金属粉末制成所需形状的坯块—压制成形•将坯块在主组元熔点一下的温度进行烧结，使制品具有最终的物理、化学和力学性能。•根据制品的结构、精度与性能要求，后续工艺还有精整、机加工、、热处理和表面处理、热处理和表面处理等

2、。一一、一、、粉末冶金概况、粉末冶金概况粉末冶金概况•早在公元前3000年，埃及人就已经使用铁粉；而近代粉末冶金技术从爱迪生研制钨灯丝开始。•现代粉末冶金的三个标志：(1)克服了难熔金属在熔铸过程中的困难;(2)粉末冶金少切削、无切削的特点（含油轴承）;(3)新材料、新工艺发展。粉末冶金概况•近年来，通过不断引进国外先进技术与自主开发创新相结合，中国粉末冶金产业和技术都呈现出高速发展的态势，每年全国粉末冶金行业的产值以35%的速度递增。•全球制造业中，汽车行业、机械制造、金属行业、航空航天、仪器仪表、五金工具、工程机械、电子家电及高科技产业等迅猛发

3、展，为粉末冶金行业带来了不可多得的发展机遇和巨大的市场空间。另外，粉末冶金产业被中国列入优先发展和鼓励外商投资项目，发展前景广阔。粉末冶金概况•我国粉末冶金行业已经经过了近10年的高速发展，但与国外的同行业仍存在以下几方面的差距：(1)企业多，规模小，经济效益与国外企业相差很大。(2)产品交叉，企业相互压价，竞争异常激烈。(3)多数企业缺乏技术支持，研发能力落后，产品档次低，难以与国外竞争。(4)再投入缺乏与困扰。(5)工艺装备、配套设施落后。(6)产品出口少，贸易渠道不畅。粉末冶金概况•粉末冶金的特点：•1）成本低。与铸造相比，精密度和成本是优势

4、；铸造的偏析、机加工量大等用粉末冶金可以避免；•2）有些独特的性能或者微观组织只能由粉末冶金方法来实现；如多孔材料、陶瓷、和硬质合金等。•3）用其他工艺难以制备，如活性金属、难熔金属等。粉末冶金概况•缺点：•粉末冶金方法的经济效果只有在大规模生产时才能表现出来。因为粉末成形所需要的模具制作加工比较困难，而且较为昂贵。•粉末成本较高，制品的形状和大小受到一定的限制；•烧结件的韧性较差。二二、二、、粉末制取、粉末制取粉末的制取•粉末冶金从制粉开始。粉末可以是纯金属，也可以是非金属，还可以是化合物和合金。•制取粉末的方法，取决于材料的特殊性能及制取方法的

5、成本。粉末的制取•金属粉末的制取方法分为：机械法和物理化学法。•机械法是将原料机械地粉碎而化学成分基本上不发生变化的工艺过程。•物理化学法是借助化学的或者物理的作用，改变原料的化学成分或者聚集状态而获得粉末的工艺过程。粉末的制取——机械粉碎法•是靠压碎、击碎和磨削等作用，将块状金属、合金或者化合物机械地粉碎成粉末的。依据物料的粉碎程度，可以分为粗碎和细碎。•以压碎为主要作用的有碾碎、辊压以及颚式破碎等；以击碎为主的有锤磨；属于击碎和磨削的有球磨和棒磨等。粉末的制取——雾化法•将液体金属或者合金直接破碎成细小的液滴(其大小一般小于150µm)而成为粉

6、末。任何能形成液体的材料都可以用雾化法制取粉末；•借助高压水或者气流的称为水雾化(气雾化)；•离心力破碎液流的称为离心雾化；•真空雾化——在真空中雾化；•超声波雾化——利用超声波能量实现液流破碎。粉末的制取——还原法•用还原剂还原金属氧化物及盐类来制取粉末的一种方法。还原剂可以是固态、气态或者液体；粉末性能•固态物按分散程度分成致密体、粉末体和胶体，即在1mm以上的为致密体，0.1µm以下的一般称为胶体粉剂，介于二者之间的称为粉末体(简称粉末)。•粉末——由大连颗粒及颗粒之间的孔隙所构成的集合体。•单颗粒——粉末中能分开并独立存在的最小实体•复合颗

7、粒——单颗粒以某种形式聚集起来。粉末性能•物理性能——颗粒形状与结构、粒度和粒度分布、比表面积、颗粒密度、显微硬度以及光电磁和热学等性质；•工艺性能——松装密度、振实密度、流动性、压缩性和成形性•化学性能——粉末中成分的含量、各种杂志的含量、金属粉末的化学分析。粉末性能•几何性能最基本的是粉末的粒度和形状。•(1)粒度。影响粉末的加工成形、烧结时收缩和产品的最终性能。某些粉末冶金制品的性能几乎和粒度直接相关。例如，过滤材料的过滤精度在经验上可由原始粉末颗粒的平均粒度除以10求得；硬质合金产品的性能与WC相的晶粒有很大关系，要得到较细晶粒度的硬质合金

8、，惟有采用较细粒度的WC原料才有可能。粉末性能•生产实践中使用的粉末，其粒度范围从几百个纳米到几百个微米。粒度越小，活性越