金属材料工程概论-粉末冶金

六、粉末冶金粉末冶金（PowderMetallurgy）包括粉末制备、成型和烧结。其生产工艺过程可简单地表示为：粉末制备坯料制备成型干燥烧结后处理热压或热等静压烧结成品粉末制备坯料制备成型干燥烧结后处理热压或热等静压烧结成品1、粉体制备技术1.1、粉碎(Porphyrization)与机械合金化(MechanicalAlloying)方法粉碎的过程是由机械能转变为粉料表面能的能量转化过程。机械粉碎法因其设备定型化，产量大，容易操作等特点，被广泛地应用于粉末生产中。在相同的工艺条件下，添加少量的助磨剂往往可使粉碎效率成倍地提高。1.2、合成法(Synthetic)a.原料合成的目的和作用b.合成方法（1）金属粉末的合成方法1）还原法(ReductionMethod)还原法的基本原理就是所使用的还原剂对氧的亲和力比相应金属对氧的亲和力大，因而能够夺取金属氧化物中的氧而使金属被还原出来。2）雾化法(AtomizationMethod)雾化法生产金属和合金粉末就是利用高压气体（空气、惰性气体）或高压液体（通常是水）通过喷嘴作用于金属液流使其迅速地碎化成粉末。3）电解法(ElectrolysisMethod)电解法既可以在水溶液中进行，也可以在熔盐状态下进行。（2）化合物粉末的合成方法1）固相法(SolidReactionProcess)制备粉末固相法就是以固态物质为初始原料来制备粉末的方法。①化合反应法②热分解反应法③氧化物还原法2）液相法制备粉末液相法分为溶液法和熔液法两大类。①溶液法1生成沉淀法(PrecipitationMethod)a.直接沉淀法b.均匀沉淀法c.共沉淀法2溶剂蒸发法(SolventVaporizationProcess)a.冰冻干燥法b.喷雾干燥法c.喷雾热分解法②熔液法1等离子体喷射法2激光法3）气相法制备粉末①蒸发－凝聚法②气相化学反应法2、粉末冶金（PowderMetallurgy）的成型工艺2.1压制成型a.物料准备（1）粉末的分级（2）配料混合（3）混合料湿磨b.压制工艺（1）称料称料量通常称为压坯的单重（允许一定的误差）。压坯的单重可按以下公式计算：Q=V×d×K式中：Q--单件压坯的称料量（单重），kg；V--制品的体积（由制品图算出），m3；d--制品要求密度，kg/m3；K--重量损失系数。称料方法有两种：（1）重量法；（2）容量法。（2）装料将所称量的粉末装入模具中时，要求粉末在模腔内分布均匀、平整，以保证压坯各部分压缩比一致。（3）压制压制通常在液压机或机械压力机上进行。压制的总压力按下式计算：P=p×S式中：P--总压力，kg；p--单位压制压力，kg/m3；S--与压力方向垂直的压坯受压面积，m2。（4）脱模压力去掉以后，压坯要从压模内脱出，从整体压模中脱出的方法有两种，即将压坯向上顶出或向下推出。2.2粉浆浇注成型a.粉浆的制备b.模具材料浇注用的模具是用石膏做成的。c.浇注方法可以用手工浇注，即所谓倾倒浇注法。也可以用压缩空气浇注，即用压缩气体将粉浆压入模具内。2.3楔形压制楔形压制又称循环压制。其方法是用一只楔形的上模冲，将粉末分段压制而成制品。这种方法可以用一组楔形压制循环示意图表示。3、烧结（Sintering）烧结工艺1.烧结温度与保温时间（SoakingTime）的确定烧结温度(TS)和熔融温度(TM)的关系有一定规律：金属粉末：TS≈(0.3-0.4)TM，盐类：TS≈0.57TM，硅酸盐：TS≈(0.8-0.9)TM。烧结保温时间与烧结温度有关。通常，烧结温度较高时，保温时间较短；相反，烧结温度较低时，保温时间要长。2.烧结气氛的选择3.升温和降温（冷却）速度的确定升温和降温时间由制品尺寸和性能要求而定。