粉末冶金 课件

粉末冶金材料§2粉末冶金成型工艺简介§3粉末冶金制品结构工艺性§1概述粉末冶金成型§1概述一、粉末冶金成型工艺是一门研究制造各种金属材料粉末和以粉末为原料通过成型、烧结和必要的后续处理制取金属材料和制品的科学技术。产品集束箭弹小箭钨基合金箭头铁基合金尾翼二．特点1.具有优异的组织结构和性能2.表现出显著的技术经济效益；3.能生产许多用其它方法所不能生产的材料和制品（如：许多难熔材料）；§1概述粉末冶金成型4.是制造各种机器零件重要而又经济的成型技术；（能够获得具有最终尺寸和形状的零件，实现了少无切削加工）5.普通粉末冶金制品的强度比相应锻件或铸件要低（20~30）%；（制品内部有孔隙）二．特点二．特点6.成型过程中粉末的流动性不如液态金属（对产品的结构形状有限制）7.制品一般10kg（因为成型应力高）8.压模成本高，粉末成本高。9.只是用于成批或大量生产§1概述粉末冶金成型三、工艺过程1．原料粉末制备；2．粉末物料在专用压模中加压成型，得到一定形状和尺寸的压坯；3．烧结压坯在低于基体金属熔点的温度下加热，使制品获得最终的物理机械性能。4.后处理§1概述粉末冶金成型粉末冶金工艺图四、制品种类1．难熔金属及其合金（钨、钛等）2．组元彼此不熔合、熔点十分悬殊的烧结合金(电触头)3．难熔金属及其碳化物的粉末制品（硬质合金）4．金属与陶瓷材料的粉末制品（金属陶瓷）5．含油轴承和摩擦零件以及其它孔性制品6.机械零件。§1概述粉末冶金成型五、应用板、带、棒、管、丝等各种型材齿轮、链轮、棘轮、轴套类等各种零件重量仅百分之几克的小制品近两吨重大型坯料（用热等静压法）§1概述成批或大量生产粉末冶金成型§2粉末冶金成型工艺简介粉末冶金成型烧结后的处理压制成型烧结粉末冶金成品粉料制备粉末冶金成型一．粉料制备（粉末冶金原料）§2粉末冶金成型工艺简介粉末冶金原材料（粉末）制取方法选择：取决于该材料的特殊性能及制取方法的成本种类纯金属非金属化合物粉末冶金成型纯金属合金化合物复合金属粉末•分类机械法§2粉末冶金成型工艺简介1、粉末的制造方法将原材料机械地粉碎而化学成分基本上不发生变化借助化学的或物理的作用，改变原材料的化学成分或聚集状态。物理化学法粉末冶金成型1、粉末的制造方法（1）雾化法高压气体，在气流的机械力和急冷作用下，液态金属被雾化，冷凝成细小粒状的金属粉末的一种方法。（1）雾化法•特点：–生产效率高，成本低，易于制造高纯度粉末；–合金粉末易产生成分偏析以及难以制得小于300目的细粉。•应用–制造Fe、Pb、Sn、Zn、Al、青铜、黄铜等低熔点金属与合金粉末；–18-8不锈钢、低合金钢、镍合金等粉末。粉末冶金成型(2)机械粉碎法是靠压碎、击碎和磨削等作用，将块状金属或合金机械地粉碎成粉末。(2)机械粉碎法•特点：–既是一种独立制粉方法，–又常作为某些制粉方法不可缺少的补充工序。•应用–比较适用于脆性材料（虽然所有的金属和合金都可以被机械地粉碎）粉末冶金成型（4）还原法（常用化学方法）从固态金属氧化物或金属化合物中还原制取金属粉末，是最常用的生产方法之一。•特点：–该法简单，费用低•应用–目前铁粉大部分由还原法生产。粉末冶金成型（3）蒸汽冷凝法即将金属蒸汽冷凝而制取金属粉末（4）电解法从金属盐水溶液中电解沉积金属粉末。•特点：–电解末高纯度，高密度，高压缩性；–生产率低，成本高(高于还原法和雾化法）。•应用–纯铜粉大多用该法制造。–电解铁粉仅在特殊性能要求时才用。*说明金属粉末的各种性能均与制粉方法密切相关。粉末冶金成型2．粉末性能1）几何尺寸2）物理性能3）机械性能4）化学性能5）特殊性能§2粉末冶金成型工艺简介•颗粒形状•粒度•粒度分布及比表面•颗粒密度•颗粒内空隙•显微镜组织•硬度•加工硬化性•塑性变形能•表面状态•表面张力等•松装密度•振实密度•流动性•压制性•成型性•纯度•氢中失重等•电磁性能•摩擦特性•导热性•耐热性•抗氧化性•耐腐蚀性等粉末冶金成型3．粉末的预处理与混合（1）粉末的预处理§2粉末冶金成型工艺简介（2）粉末混合•目的–使性能不同的组元形成均匀的混合物，以利于压制和烧结时状态均匀一致。•混合–两种以上化学组元相混合（相同化学组成的粉末的混合叫做合并。）粉末冶金成型为什么预处理？a．即使在同一条件下制造的同一粉末，其纯度和粒度分布也是有差别的；b．原料粉末在运输和储存中会产生大量锈块或凝结成块状，要筛出这些块状物；c．对颗粒度分布有要求时，需将粉末过筛按所要求的粒度分布进行混合。•说明–混合好的粉末常需要过筛，除去较大的夹杂和润滑剂的块状凝聚物；–混好的粉末尽可能及时使用。二．粉末成型粉末成型方法：普通模压法特殊成型方法§2粉末冶金成型工艺简介压坯将处理过的粉末经过成型工序，得到具有既定形状与强度的粉末体，叫做压坯。粉末冶金成型普通模压法将金属粉末或混合粉末装在压模内，通过压机使其成型。特殊成型方法指各种非模压成型1．模压法成型§2粉末冶金成型工艺简介•是指在常温下粉料在封闭的钢模中（指钢性模），按规定的单位压力，将粉料制成压坯的方法。成型过程粉末冶金成型二．粉末成型称粉压制a．单向压制b．双向压制C．浮动压制d.引下法保压脱模•回弹或弹性后效–压坯从模腔中脱出后，会产生弹性恢复而尺寸胀大的现象–用回弹率表示，即线性相对伸长的百分率，其大小与模具尺寸计算有直接关系。•称粉就是称量成型一个压坯所需的粉末的重量或容量。•压制按一定的单位压力，将装在型腔中的粉料，集聚成达到一定密度，形状和尺寸要求。•保压目的–提高压坯密度•保压选择–小型压坯不采用保压–大型致密压坯可适当考虑保压•脱模压坯从模具型腔中脱出过程。2．特殊成型方法（非钢模成型法）§2粉末冶金成型工艺简介•分类（按工作原理和特点分为）等静压成型连续成型无压成型注射成型高能成型等粉末冶金成型二．粉末成型（1）等静压成型（2）金属粉末轧制（3）粉浆浇注§2粉末冶金成型工艺简介2．特殊成型方法（非钢模成型法）•等静压成型借助于高压泵的作用把流体介质（气体或液体）压入耐高压的钢质密封容器内，高压流体的静压力直接作用在弹性模套内的粉末上；粉末体在同一时间内在各个方向上均衡地受压而获得密度分布均衡和强度较高的压坯。•特点压坯任意断面上个点的密度大体上相同•分类冷静压，热静压粉末冶金成型粉浆浇注金属粉末在不施加外压力的情况下而实现成型的过程。成型过程将成型材料首先与水或其它液体调成悬浮液浆，并注入能够吸收液体的石膏模内；然后再从石膏模中取出干涸的坯块，并进行最后烘干。金属粉末轧制将金属粉末通过一个特制的漏斗喂入转动的轧辊缝中，即可轧出具有一定厚度的长度连续的、并且强度适宜的板带坯料，这些坯料经烧结，又经轧制加工及热处理等工序，就可制成有一定孔隙度的，或致密的粉末冶金板带材。三．烧结1．烧结2．影响烧结的因素3．设备4．烧结对产品质量的影响§2粉末冶金成型工艺简介烧结将压坯按一定的规范加热到规定温度并保温一段时间，使压坯获得一定的物理及力学性能的工序。粉末冶金成型•产生“过烧”废品–烧结温度过高或时间过长，使压坯歪曲和变形，其晶粒也大；•产生“欠烧”废品–烧结温度过低或时间过短，产品结合强度等性能达不到要求；设备按加热方式分–燃料加热–电加热据作业的连续性分–间歇式烧结炉—坩埚炉箱式炉–高频或中频感应炉–连续式烧结炉影响烧结的因素–烧结温度–烧结时间–大气环境四．后处理金属粉末压坯经烧结后的处理1．提高制件的物理及力学性能——复压、复烧、浸油、热锻与热复压、热处理及化学热处理§2粉末冶金成型工艺简介粉末冶金成型2．改善制件表面的耐腐蚀性——水蒸气处理、磷化处理、电镀3．提高制件形状与尺寸精度——精整、机械加工§3粉末冶金制品的结构工艺性粉末冶金成型§3粉末冶金制品的结构工艺性一、避免模具出现脆弱的尖角；二、避免模具和压坯出现局部薄壁；三、锥面和斜面需有一小段平直带；四、需要有脱模锥角或圆角；五、适应压制方向的需要总的原则零件结构应尽量简单，方便压制、脱模；利于粉末均匀填充，压坯致密且密度均匀；有利于简化压模结构，提高使用寿命。