粉末冶金基礎(chǔ)知識(shí).doc

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行業(yè)資料：________ 粉末冶金基礎(chǔ)知識(shí) 單位：______________________ 部門(mén)：______________________ 日期：______年_____月_____日 第 1 頁(yè) 共 8 頁(yè) 粉末冶金基礎(chǔ)知識(shí) （一）粉末的化學(xué)成分及性能 尺寸小于1mm的離散顆粒的集合體通常稱為粉末，其計(jì)量單位一般是以微米（m）或納米（nm）。 1.粉末的化學(xué)成分 常用的金屬粉末有鐵、銅、鋁等及其合金的粉末，要求其雜質(zhì)和氣體含量不超過(guò)1%～2%，否則會(huì)影響制品的質(zhì)量。 2.粉末的物理性能 ⑴粒度及粒度分布 粉料中能分開(kāi)并獨(dú)立存在的最小實(shí)體為單顆粒。實(shí)際的粉末往往是團(tuán)聚了的顆粒，即二次顆粒。實(shí)際的粉末顆粒體中不同尺寸所占的百分比即為粒度分布。 ⑵顆粒形狀即粉末顆粒的外觀幾何形狀。常見(jiàn)的有球狀、柱狀、針狀、板狀和片狀等，可以通過(guò)顯微鏡的觀察確定。 ⑶比表面積 即單位質(zhì)量粉末的總表面積，可通過(guò)實(shí)際測(cè)定。比表面積大小影響著粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。 3.粉末的工藝性能 粉末的工藝性能包括流動(dòng)性、填充特性、壓縮性及成形性等。 ⑴填充特性 指在沒(méi)有外界條件下，粉末自由堆積時(shí)的松緊程度。常以松裝密度或堆積密度表示。粉末的填充特性與顆粒的大小、形狀及表面性質(zhì)有關(guān)。 ⑵流動(dòng)性 指粉末的流動(dòng)能力，常用50克粉末從標(biāo)準(zhǔn)漏斗流出所需的時(shí)間表示。流動(dòng)性受顆粒粘附作用的影響。⑶壓縮性 表示粉末在壓制過(guò)程中被壓緊的能力，用規(guī)定的單位壓力下所達(dá)到的壓坯密度表示，在標(biāo)準(zhǔn)模具中,規(guī)定的潤(rùn)滑條件下測(cè)定。影響粉末壓縮性的因素有顆粒的塑性或顯微硬度，塑性金屬粉末比硬、脆材料的壓縮性好；顆粒的形狀和結(jié)構(gòu)也影響粉末的壓縮性。 ⑷成形性指粉末壓制后，壓坯保持既定形狀的能力，用粉末能夠成形的最小單位壓制壓力表示，或用壓坯的強(qiáng)度來(lái)衡量。成形性受顆粒形狀和結(jié)構(gòu)的影響。 （二）粉末冶金的機(jī)理 1.壓制的機(jī)理 壓制就是在外力作用下，將模具或其它容器中的粉末緊密壓實(shí)成預(yù)定形狀和尺寸壓坯的工藝過(guò)程。鋼模冷壓成形過(guò)程如圖7.1.2所示。粉末裝入陰模,通過(guò)上下模沖對(duì)其施壓。在壓縮過(guò)程中，隨著粉末的移動(dòng)和變形，較大的空隙被填充，顆粒表面的氧化膜破碎，顆粒間接觸面積增大，使原子間產(chǎn)生吸引力且顆粒間的機(jī)械楔合作用增強(qiáng)，從而形成具有一定密度和強(qiáng)度的壓坯。 2.等靜壓制 壓力直接作用在粉末體或彈性模套上，使粉末體在同一時(shí)間內(nèi)各個(gè)方向上均衡受壓而獲得密度分布均勻和強(qiáng)度較高的壓坯的過(guò)程。按其特性分為冷等靜壓制和熱等靜壓制兩大類。 ⑴冷等靜壓制 即在室溫下等靜壓制，液體為壓力傳遞媒介。將粉末體裝入彈性模具內(nèi)，置于鋼體密封容器內(nèi)，用高壓泵將液體壓入容器，利用液體均勻傳遞壓力的特性，使彈性模具內(nèi)的粉末體均勻受壓。因此，冷等靜壓制壓坯密度高，較均勻，力學(xué)性能較好，尺寸大且形狀復(fù)雜，已用于棒材、管材和大型制品的生產(chǎn)。 ⑵熱等靜壓制 把粉末壓坯或裝入特制容器內(nèi)的粉末體置入熱等靜壓機(jī)高壓容器中，施以高溫和高壓，使這些粉末體被壓制和燒結(jié)成致密的零件或材料的過(guò)程。在高溫下的等靜壓制，可以激活擴(kuò)散和蠕變現(xiàn)象的發(fā)生，促進(jìn)粉末的原子擴(kuò)散和再結(jié)晶及以極緩慢的速率進(jìn)行塑性變形，氣體為壓力傳遞媒介。粉末體在等靜壓高壓容器內(nèi)同一時(shí)間經(jīng)受高溫和高壓的聯(lián)合作用，強(qiáng)化了壓制與燒結(jié)過(guò)程，制品的壓制壓力和燒結(jié)溫度均低于冷等靜壓制，制品的致密度和強(qiáng)度高，且均勻一致，晶粒細(xì)小，力學(xué)性能高，消除了材料內(nèi)部顆粒間的缺陷和孔隙，形狀和尺寸不受限制。但熱等靜壓機(jī)價(jià)格高，投資大。熱等靜壓制已用于粉末高速鋼、難熔金屬、高溫合金和金屬陶瓷等制品的生產(chǎn)。 3.粉末軋制 將粉末通過(guò)漏斗喂入一對(duì)旋轉(zhuǎn)軋輥之間使其壓實(shí)成連續(xù)帶坯的方法。將金屬粉末通過(guò)一個(gè)特制的漏斗喂入轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥縫中，可軋出具有一定厚度、長(zhǎng)度連續(xù)、強(qiáng)度適宜的板帶坯料。這些坯體經(jīng)預(yù)燒結(jié)、燒結(jié)，再軋制加工及熱處理等工序，就可制成具有一定孔隙度的、致密的粉末冶金板帶材。粉末軋制制品的密度比較高，制品的長(zhǎng)度原則上不受限制，軋制制品的厚度和寬度會(huì)受到軋輥的限制；成材率高為80%～90%，熔鑄軋制的僅為60%或更低。粉末軋制適用于生產(chǎn)多孔材料、摩擦材料、復(fù)合材料和硬質(zhì)合金等的板材及帶材。 4.粉漿澆注 是金屬粉末在不施加外力的情況下成形的，即將粉末加水或其它液體及懸浮劑調(diào)制成粉漿，再注入石膏模內(nèi)，利用石膏模吸取水分使之干燥后成形。常用的懸浮劑有聚乙烯醇、甘油、藻骯酸鈉等，作用是防止成形顆粒聚集，改善潤(rùn)濕條件。為保證形成穩(wěn)定的膠態(tài)懸浮液，顆粒尺寸不大于5m～10m，粉末在懸浮液中的質(zhì)量含量為40%～70%。粉漿成形工藝參見(jiàn)本書(shū)6.2.2。 5.擠壓成形 將置于擠壓筒內(nèi)的粉末、壓坯或燒結(jié)體通過(guò)規(guī)定的?？讐撼?。按照擠壓條件不同，分為冷擠壓和熱擠壓。冷擠壓是把金屬粉末與一定量的有機(jī)粘結(jié)劑混合在較低溫度下（40℃～200℃）擠壓成坯塊；粉末熱擠壓是指金屬粉末壓坯或粉末裝入包套內(nèi)加熱到較高溫度下壓擠，熱擠壓法能夠制取形狀復(fù)雜、性能優(yōu)良的制品和材料。擠壓成形設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，可獲得長(zhǎng)度方向密度均勻的制品。 擠壓成形能擠壓出壁很薄直經(jīng)很小的微形小管，如厚度僅0.01mm，直徑1mm的粉末冶金制品；可擠壓形狀復(fù)雜、物理力學(xué)性能優(yōu)良的致密粉末材料，如燒結(jié)鋁合金及高溫合金。擠壓制品的橫向密度均勻，生產(chǎn)連續(xù)性高，因此，多用于截面較簡(jiǎn)單的條、棒和螺旋形條、棒（如麻花鉆等）。 6.松裝燒結(jié)成形 粉末未經(jīng)壓制而直接進(jìn)行燒結(jié)，如將粉末裝入模具中振實(shí)，再連同模具一起入爐燒結(jié)成形，用于多孔材料的生產(chǎn)；或?qū)⒎勰┚鶆蛩裳b于芯板上，再連同芯板一起入爐燒結(jié)成形，再經(jīng)復(fù)壓或軋制達(dá)到所需密度，用于制動(dòng)摩擦片及雙金屬材料的生產(chǎn)。 將置于擠壓筒內(nèi)的粉末、壓坯或燒結(jié)體通過(guò)規(guī)定的?？讐撼觥０凑諗D壓條件不同，分為冷擠壓和熱擠壓。冷擠壓是把金屬粉末與一定量的有機(jī)粘結(jié)劑混合在較低溫度下（40℃～200℃）擠壓成坯塊；粉末熱擠壓是指金屬粉末壓坯或粉末裝入包套內(nèi)加熱到較高溫度下壓擠，熱擠壓法能夠制取形狀復(fù)雜、性能優(yōu)良的制品和材料。擠壓成形設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，可獲得長(zhǎng)度方向密度均勻的制品。 7.爆炸成形 借助于爆炸波的高能量使粉末固結(jié)的成形方法。爆炸成形的特點(diǎn)是爆炸時(shí)產(chǎn)生壓力很高，施于粉末體上的壓力速度極快。如炸藥爆炸后，在幾微秒時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的沖擊壓力可達(dá)106MPa（相當(dāng)于107個(gè)大氣壓），比壓力機(jī)上壓制粉末的單位壓力要高幾百倍至幾千倍。爆炸成形壓制壓坯的相對(duì)密度極高，強(qiáng)度極佳。如用炸藥爆炸壓制電解鐵粉，壓坯的密度接近純鐵體的理論密度值。 爆炸成形可加工普通壓制和燒結(jié)工藝難以成形的材料，如難熔金屬、高合金材料等，還可壓制普通壓力無(wú)法壓制的大型壓坯。 除上述方法外，還有注射成形及熱等靜壓制新技術(shù)等新的成形方法。 第 6 頁(yè) 共 8 頁(yè) 粉末冶金工藝的基本工序 1、原料粉末的制備。現(xiàn)有的制粉方法大體可分為兩類：機(jī)械法和物理化學(xué)法。而機(jī)械法可分為：機(jī)械粉碎及霧化法;物理化學(xué)法又分為：電化腐蝕法、還原法、化合法、還原-化合法、氣相沉積法、液相沉積法以及電解法。其中應(yīng)用最為廣泛的是還原法、霧化法和電解法。 2、粉末成型為所需形狀的坯塊。成型的目的是制得一定形狀和尺寸的壓坯，并使其具有一定的密度和強(qiáng)度。成型的方法基本上分為加壓成型和無(wú)壓成型。加壓成型中應(yīng)用最多的是模壓成型。 3、坯塊的燒結(jié)。燒結(jié)是粉末冶金工藝中的關(guān)鍵性工序。成型后的壓坯通過(guò)燒結(jié)使其得到所要求的最終物理機(jī)械性能。燒結(jié)又分為單元系燒結(jié)和多元系燒結(jié)。對(duì)于單元系和多元系的固相燒結(jié)，燒結(jié)溫度比所用的金屬及合金的熔點(diǎn)低;對(duì)于多元系的液相燒結(jié)，燒結(jié)溫度一般比其中難熔成分的熔點(diǎn)低，而高于易熔成分的熔點(diǎn)。除普通燒結(jié)外，還有松裝燒結(jié)、熔浸法、熱壓法等特殊的燒結(jié)工藝。 4、產(chǎn)品的后序處理。燒結(jié)后的處理，可以根據(jù)產(chǎn)品要求的不同，采取多種方式。如精整、浸油、機(jī)加工、熱處理及電鍍。此外，近年來(lái)一些新工藝如軋制、鍛造也應(yīng)用于粉末冶金材料燒結(jié)后的加工，取得較理想的效果。 第 7 頁(yè) 共 8 頁(yè) 行業(yè)資料 本文至此結(jié)束，感謝您的瀏覽! （資料僅供參考） 下載修改即可使用 第 8 頁(yè) 共 8 頁(yè)