粉末冶金简介

粉末冶金技术PowderMetallurgy内容1、粉末冶金介绍及发展概述2、粉末制备新技术3、成型及成型新技术4、烧结及烧结新技术参考书籍:粉末冶金原理黄培云现代粉末冶金技术陈振华粉末冶金新技术¾IM(IngotMetallurgy)熔铸法熔(melting)、炼(refining)、铸(casting)⇒铸件(castings)→机加工(machining)→零件⇒铸坯(ingots)→塑性成形(plasticforming)→热处理(heattreatment)→机加工→零件¾PM(PowderMetallurgy)粉末冶金法制粉(powdermaking)→压型(pressing)→烧结(sintering)zz粉末冶金定义：粉末冶金定义：制取金属及化合物粉末，采用成形和烧结工艺制成金属材料、复合材料、陶瓷材料及其它们的制品的技术科学。多学科交叉的综合性技术。涉及到化工、冶金、材料制备、压力加工、热工、机械、自动控制等学科技术。最大可制造：3吨的制件（热等静压）；最小：零点零几克（～0.01克）；制品最小厚度：可达15～20µmz粉末冶金一般工艺（1）制粉（2）物料准备（3）成形（4）烧结单元系烧结多元系烧结固相烧结液相烧结热压（热等静压）、熔浸等。（5）烧结后处理粉末冶金材料和制品的工艺流程举例原料粉末其它添加剂热压松装烧结粉浆烧注混合压制等静压制轧制挤压烧结烧结浸适热处理电镀预烧结高温烧结复压锻打复烧拉丝烧缩精整锻造轧制挤压烧结（浸油）热处理粉末冶金成品历史部分:武器,生活用具,艺术建筑”Weapon,lifefacilities,arts-construction,etc.现代部分:硬质合金,高温材料,汽车部件,军事工程”目前,粉末冶金最发达的国家瑞典(Sweden)，硬质合金工业非常发达，其次是北美(NorthAmerican)和西欧(westernEuropean)。德国的粉末冶金工业也是处于世界前列。瑞典山特维克(Sandvik)、美国肯纳金属(Kennametal)、以色列依斯卡(Iscar)。。。粉末冶金发展HistoryanddevelopmentofP/M粉末冶金发展HistoryanddevelopmentofP/M”美国的粉末冶金公司主要产品用户是汽车制造商，汽车工业发达，带动了美国的粉末冶金工业发展，这是因为发达的汽车工业，大量用粉末冶金部件。”日本的汽车工业的发展带动了粉末冶金工业发展。”与中国不一样，西方或日本的粉末冶金工业是由两部分构成：”制粉公司：制备各种粉末：”制品公司：买进粉末，制备零部件：”能够大量节约材料、无切削、少切削，普通铸造合金切削量在30-50%，粉末冶金产品可少于5%；”能够大量节省能源；”能够大量节省劳动；”能够制备其他方法不能制备的材料；”能够制备其他方法难以生产的零部件；粉末冶金技术的优越性与局限性advantagesandlimitation粉末冶金技术的优越性与局限性advantagesandlimitation现代粉末冶金发展的三个重要标志：现代粉末冶金发展的三个重要标志：•1909年制造电灯钨丝的技术成功（W粉成形、烧结、锻打、拉丝）；1923年硬质合金研制成功。•20世纪30年代，多孔含油轴承成功；相继发展铁基机械零件•向新材料、新工艺发展：20世纪40年代，金属陶瓷、弥散强化材料（如烧结铝）；60年代末～70年代初，粉末高速钢、粉末高温合金，粉末锻造技术已能生产高强度零件。粉末冶金材料和制品出现年代钨1909难熔碳化物1900～1914电触头材料1917～1920WC-Co硬质合金1923～1925烧结摩擦材料1929多孔青铜轴承1921～1930WC-TiC-Co硬质合金1929～1932烧结磁铁1936多孔铁轴承1936机械零件、合金钢机械零件1936～1946烧结铝1946金属陶瓷（TiC-Ni）1949钢结硬质合金1957粉末高速钢1968（一）一般特点1．优点（1）可生产普通熔铸法难于生产的材料①多孔材料（孔隙度可控）；②假合金（如Cu-W）；③复合材料，如硬质合金和金属陶瓷、弥散强化材料、纤维强化材料；④特种陶瓷（结构陶瓷、功能陶瓷）；（2）某些P/M材料与熔铸材料相比，性能更优越①避免成分偏析、晶粒细，组织均匀，性能大幅提高。如：粉末高速钢、粉末高温合金。②钨、钼、钽等难熔金属采用熔铸法晶粒粗大、纯度低，工业上一般采用粉末冶金方法生产。（3）对制品成型有明显优势①是一种少切削、无切削工艺（近净成型nearnet-shape）；②可大批量生产同一零件；③形状很复杂零件（如齿轮、凸轮或多功能零件）的制造公差窄；④不需或可简化机械的精加工作业；⑤节能、省材；⑥可制造自润滑材料。2．缺点①粉末成本高；②形状、尺寸受到一定限制；③成形模具较贵；一般要生产量在5000～10000个/批，才经济。④烧结零件韧性相对差（但可通过粉模锻造或复烧改善）。1．和熔铸技术比较粉末冶金优势：①粉末冶金制件表面光洁度高；②制造的尺寸公差很窄，尺寸精确；③合金化与制取复合材料的可能性大④组织均一（无偏聚、砂眼、缩孔）、力学性能可靠；⑤在经济上，粉末冶金工艺能耗小。铸造优势：①形状不受限制；（粉末冶金注射成形形状也不受限制，但只能生产小制件）②适于制造大型零件；③零件生产批量小时，经济④一般说来，工、模具费用低。2．和热模锻技术比较粉末冶金优势：①粉末冶金制件精度比精锻高；②粉末锻造节省材料、重量控制精确、可无非边锻造，也能制造形状较复杂制件；③粉末锻造只需一副成形模具和一副锻模；热锻需两副以上锻模、一副修边模。热模锻优势：①可制造大型零件；②锻件力学性能比烧结粉末冶金零件高，但与粉末锻造件相当；③可制造形状复杂程度较高的制品。经济性独特性性能costproecisionproductivity(example:automobilegears)refractoryreactive(example:tungstenlampfilaments)alloysmicrostructures(example:stainlesssteelfilters)IdealApplications(example:poroustantalumcapacitors)①零件生产批量对模具与压制设备的投资是否合算？②粉末冶金工艺能否满足对零件的功能与形状提出的技术要求？③采用的粉末冶金材料能否达到所要求的物理-力学性能？④与可采用的其他成形工艺相比，生产成本是不是最经济？”新技术、新工艺不断出现”现代粉末冶金技术成为非平衡态材料最重要的制备方法”制备传统方法无法制备的合金材料和复合材料”近成型直接制备技术”快速原形制备技术,RSP”粉末注射成形、PIM”快速冷凝技术获得非晶粉末、RST”粉末溅射成形、powdersprayforming”机械合金化技术、MA”温压成形技术,WormComp.”纳米粉末技术,Namo-Tech”等静压成形-烧结技术,ISP-sintering”高性能材料研发，等等.粉末冶金新技术Noveltechniquesofpowdermetallurgy粉末冶金新技术Noveltechniquesofpowdermetallurgy1）铁基结构合金的高精度﹑高质量﹑大数量产品。2）致密高性能材料，主要是理想的密度和牢固性3）难加工材料的制造，全密度具有统一微观结构的高性能合金。4）特殊合金，主要为包含有多相的组分，通过增强密度的工艺来制造。5）非平衡材料的合成，例如非晶，微晶和亚稳合金。6）具有独特组分或不常用形状的特殊附件的工艺。粉末冶金未来Thefutureofthepowdermetllurgy粉末冶金未来Thefutureofthepowdermetllurgy工业部门金属粉末和粉末冶金材料、制品应用举例地质、采矿工具硬质合金，金刚石-金属材料机械加工硬质合金，陶瓷刀具，粉末高速钢汽车、拖拉机制造机械零件，摩擦材料，多孔含油轴承，过滤器机床制造、纺织机械机械零件，多孔含油轴承等机车制造多孔含油轴承，摩擦材料等造船多孔含油轴承，摩擦材料，油漆用铝粉等冶金矿山机械多孔含油轴承，机械零件，等电机制造多孔含油轴承，铜-石墨电刷，硬磁材料精密仪器、仪表零件硬磁材料，软磁材料，功能陶瓷等工业炉电热材料，电真空材料电气和电子工业电接触材料，电真空材料，磁性材料，功能陶瓷无线电和电视磁性材料，功能陶瓷等五金和办公用具机械零件等医疗器械机械零件，特殊器械等化学、石油工业过滤器，防腐零件，催化剂载体等军事工业穿甲弹头，炮弹箍，军械零件等航空摩擦材料，过滤器，粉末超合金等航天和火箭难熔金属及合金，纤维强化材料，发汗材料等原子能工业核燃料元件，反应堆结构材料，控制材料等1.机械材料和零件”减摩材料”摩擦材料”结构零件2.多孔材料、发泡材料和制品”金属过滤器”热交换材料”泡沫金属3.硬质合金工具材料”硬质合金”复合工具材料”粉末高速钢”钢结硬质合金”陶瓷工具材料4.电接触材料”电触头合金”集电材料GB/T4309-2009《粉末冶金材料分类和牌号表示方法》”粉末冶金材料按其用途和特性分为九大类”a)结构材料类（F0）；”b)摩擦材料类和减磨材料类（F1）；”c)多孔材料类（F2）；”d)工具材料类（F3）；”e)难熔材料类（F4）；”f)耐蚀材料和耐热材料类（F5）；”g)电工材料类（F6）；”h)磁性材料类（F7）；”i)其它材料类（F8）。结构材料类（F0）”——铁及铁基合金（F00）；”——碳素结构钢（F01）；”——合金结构钢（F02）；”——铜及铜合金（F06）；”——铝合金（F07）。摩擦材料和减磨材料类（F1）”——铁基摩擦材料（F10）；”——铜基摩擦材料（F11）；”——镍基摩擦材料（F12）；”——钨基摩擦材料（F13）；”——铁基减磨材料（F15）；”——铜基减磨材料（F16）；”——铝基减磨材料（F17）。多孔材料（F2）”——铁及铁基合金（F20）；”——不锈钢（F21）；”——铜及铜基合金（F22）；”——钛及钛合金（F23）；”——镍及镍合金（F24）；”——钨及钨合金（F25）；”——难熔化合物多孔材料（F26）工具材料类（F3）”——钢结硬质合金（F30）；”——金属陶瓷和陶瓷（F36）；”——工具钢（F37）；难熔材料类（F4）”——钨及钨合金（F40）；”——钼及钼合金（F42）；”——钽及其合金（F44）；”——铌及其合金（F45）；”——锆及其合金（F46）；”——铪及其合金（F47）。耐蚀材料和耐热材料类（F5）”——不锈钢和耐热钢（F50）；”——高温合金（F52）；”——钛及钛合金（F55）；”——金属陶瓷（F58）；电工材料类（F6）”——钨基电触头材料（F60）；”——钼基电触头材料（F61）；”——铜基电触头材料（F62）；”——银基电触头材料（F63）；”——集电器材料（F65）；”——电真空材料（F68）。磁性材料类（F7）”——软磁性铁氧体（F70）；”——硬磁性铁氧体（F71）；”——特殊磁性铁氧体（F72）；”——软磁性金属及合金（F74）；”——硬磁性合金（F75）；”——特殊磁性合金（F77）。其它材料类（F8）”——铍材料（F80）；”——储氢材料（F82）；”——功能材料（F85）；”——复合材料（F87）。“F00××”表示铁基合金结构材料部分粉末冶金材料、制品部分粉末冶金材料、制品(a)(b)HotIsostaticPressingcoldisostaticpress