第四章--粉末压制-材料成型技术基础.ppt

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1、4.粉末压制粉末压制(粉末冶金)金属粉末(金属和非金属粉末的混合物)做原料，经压制成形后烧结，制造各种类型零件和产品的加工方法。颗粒材料兼有液体和固体的双重特性，即整体具有一定流动性和每个颗粒本身的塑性，利用此性质实现粉末成形，获得所需产品。4.1粉末压制成形过程美国金属粉末工业联合会（MPIF）将粉末冶金定义为：制造金属（或无机非金属）粉末和利用金属（或无机非金属）粉末生产大块材料和一定形状零件的方法。（TheartsOfproducingmetalpowdersandOftheutilizationO

2、fmetalpowdersfortheproductionofmassivematerialsandshapedobjects）。典型的粉末冶金技术包括粉末制备和粉末材料成形两大类。粉末制备雾化技术、化学还原技术、溶胶凝胶技术等；成形烧结技术、热等静压、粉末注射成形、激光快速成形等。粉末冶金在零部件制造和材料合成方面具有近形成形（少、无切削）、材料显微组织细小、成分均匀等优点，而且能够制造传统铸造方法无法制备的材料，如多孔材料、复合材料、难熔金属材料和陶瓷材料。因此粉末冶金零部件由于原材料利用率高（达95

3、%），制造成本低，材料综合性能好。2000年亚洲粉末冶金零件应用市场分布%粉末压制的特点1）能生产其他方法不能或很难制造的制品2）材料利用率很高3）经济效益高4）适合大批量零件生产，原材料价格昂贵，设备投资大粉末压制生产技术流程原材料粉末添加剂配混压制成形烧结制品其他处理加工(1)金属粉末的制取1）矿物还原法：金属矿石在一定冶金条件下被还原后，得到一定形状和大小的金属料，然后将金属料经粉碎等处理以获得粉末。2）电解法：采用金属盐的水溶液电解析出或熔融的金属盐电解析出金属颗粒或海绵状金属块，再用机械法进行粉

4、碎。4.1.1金属粉末的制取及其特性3）雾化法：将熔化的金属液通过喷射气流、水蒸气或水的机械力和急冷作用使金属熔液雾化，而得到的金属粉末。4）机械粉碎法：钢球或硬质合金球对金属块或粒原料进行球磨，适宜于制备一些脆性的金属粉末，或者经过脆性化处理的金属粉末。1）化学成分粉末的组分、杂质和气体含量2）颗粒形状和大小形状影响技术特征，通常粉粒以球状或粒状为好；大小以粒度表示。颗粒直径表示粒度：150μm以上粗粉40～150μm中等粉10～40μm细粉0.5～10μm极细粉0.5μm以下超细粉（2）金属粉末的特性

5、筛分法粒度表示目=每英寸长度上的筛孔数3）粒度分布不同大小颗粒的相对含量。分布广制品密度愈高，性能愈好，尤其是边角强度。4）技术特征松装密度（松装比）单位容积自由松装粉末的质量。流动性50g粉末在流动仪中自由流完所需的时间。压制性压缩性和成形性根据产品配料计算并按特定的粒度分布把各种金属粉末及添加物进行充分地混合，此工序通过混粉机完成。4.1.2粉末配混压制成形的基本工序：称粉、装粉、压制、保压及脱模等。（1）钢模压制常温下，用机械式压力机或液压机，以一定的比压将钢模内的松装粉末成形为压坯的方法。（2）流

6、体等静压制利用高压液体同时从各个方向对粉末材料施加压力的成形方法。4.1.3压制成形（3）三向压制综合单向钢模压制和等静压制的特点。其压坯的密度和强度超过用其他成形方法，适用于成形规则零件，如圆柱形、正方形、长方形等。另外，可利用挤压与轧制直接从粉末状态生产挤压制品或轧制新产品，如杆件、棒料等。压制质量可由压制密度、强度、精度来衡量。密度一般压力↑；松装比↑；粉末的硬度和强度↓；成形速度↓；→密度↑。强度压力↑，强度↑。压坯通过高温加热，粉粒间原子发生扩散等过程，使压坯粉粒接触面结合起来，成为一体。烧结过

7、程在专用的烧结炉中进行，主要技术因素为烧结温度、保温时间、与炉内气氛。4.1.4压坯烧结烧结的基本过程接触点烧结开始中间阶段最终阶段固相烧结与液相烧结固相烧结粉粒在高温下仍然保持固态。烧结温度T烧结=（2/3～3/4）T熔点液相烧结烧结温度超过其中某组成粉粒的熔点，高温下出现固、液共存状态，烧结体将更为致密坚实，进一步保证了烧结体品质。液相烧结过程烧结过程生产的缺陷1）翘曲：由于烧结时没有支撑好压坯，或压坯体中的密度分布不均所致。2）过烧：温度过高或保温时间过长，导致翘曲、压坯胀大或压坯内部晶粒成长过大。

8、3）分解反应及多晶转变4）粘接剂残留物(1)渗透（熔渗）渗透将低熔点金属或合金渗入到多孔烧结制品的孔隙中去的方法。制品密度高，组织均匀细致，塑性和韧性有较大提高，但费用较贵。（2）复压复压将烧结后的粉末压制件放入模具中压一次。起一定的校形作用。4.1.5烧结后的其他处理及加工（3）粉末金属锻造利用粉末冶金提供坯料，然后将其进行模锻加工。（4）精压精压烧结后进行锻造和冲压整形的工序。精压后空隙度接近为零，提高制品的性能和使用寿命