粉末冶金概论
机械制造基础-6.1粉末冶金概述及金属粉末特性
第六章粉末冶金6.1 金属粉末的特性6.2 粉末制备技术6.3 粉末冶金成形技术第一节金属粉末的特性粉末冶金概述粉末的化学成分、物理及工艺性能什么是粉末冶金？粉末冶金是制取金属粉末，并用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。
与陶瓷生产相似，均属于粉末成形烧结技术。
粉末冶金主要工艺过程包括：粉末制备、成形、烧结、后处理四部分。
粉末冶金生产工艺流程图能实现少切削或无切削加工，具备显著的高效、节能、省材、优质、精密、少污染等一系列优点。
常用来制造其他工艺无法制造或难以制造的材料和制品，如硬质合金、多孔材料、减摩材料、结构材料、难熔金属材料、摩擦材料、磁性材料、金属陶瓷等。
粉末冶金制品粉末冶金特点及应用有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）粉末不锈钢粉末 粉末体，简称粉末，通常是指尺寸小于1mm 的离散颗粒的集合体。
或者说，是由大量的颗粒及颗粒之间的空隙所构成的集合体。
显微镜下的粉末☐粉末的化学成分☐粉末的物理性能☐粉末的工艺性能粉末的化学成分指主要金属的含量、杂质和气体的含量。
粉末中的杂质主要包括四类：①能与主要金属结合，形成固溶体或化合物的金属或非金属成分；②从原料或粉末生产过程中带入的机械夹杂；③制粉工艺带进的杂质；④粉末表面吸附的氧、水蒸气和其他气体等。
杂质和表面吸附物会降低粉末的压制性能和颗粒活性，对粉末成形和烧结不利。
一般杂质和气体的含量不能超过1%~2%。
颗粒的形状粒度和粒度组成比表面积颗粒密度显微硬度等粉末的物理性能切削运动 有球状、棒状、片状、树枝状、多面体状、不规则状、粒状、海绵状等。
生产方法不同，颗粒形状也有所不同。
颗粒形状对粉末的工艺性能以及压坯和烧结体的强度有显著影响。
形状颗粒形状 粉末的物理性能有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）粉末粒度，又称粒径，是指粉末颗粒的大小。
粉末冶金原理概述
粉末冶金原理概述简介粉末冶金是一种通过将金属粉末压制成型，然后通过烧结或热处理使其结合成型而获得金属制品的工艺。
粉末冶金具有许多优点，包括高材料利用率、能够制造高复杂度的零件、制造成本低等。
本文将对粉末冶金的原理进行概述。
原理概述粉末冶金是通过粉末的压制和烧结过程来制造金属制品。
其基本流程包括粉末制备、粉末的成型和烧结过程。
粉末制备粉末制备是粉末冶金的第一步。
金属粉末可以通过多种方法来制备，包括机械研磨、凝固法、气相法等。
选择合适的粉末制备方法可以控制粉末的粒度、形状和组成，以适应所需的材料特性和制品要求。
粉末成型粉末成型是将金属粉末转化为所需形状的过程。
常见的成型方法包括压制、注塑、挤压等。
其中，压制是最常用的成型方法之一。
通过将金属粉末放入模具中，然后施加高压使其成型。
成型过程中，通过给予粉末适当的压力和温度，使粉末颗粒之间发生塑性变形和结合。
烧结过程烧结是粉末冶金的关键步骤之一。
在烧结过程中，经过成型后的粉末通过加热使其进行结合。
在加热的同时，粉末颗粒之间发生扩散，并形成跨粒界结合。
烧结温度和时间的选择对最终材料的性能和结构有重要影响。
后续热处理在烧结后，通常还需要对金属制品进行后续的热处理。
热处理可以有选择地改变材料的性能和结构，如提高强度、改善耐腐蚀性等。
常见的热处理方法包括固溶处理、时效处理、淬火等。
粉末冶金的优点粉末冶金具有以下优点：1.高材料利用率：由于粉末冶金可以直接利用金属粉末进行成型，因此避免了传统加工中的材料浪费，相比传统冶金方法，粉末冶金材料利用率更高。
2.制造高复杂度零件：粉末冶金可以制造复杂度高的零件，如多孔件、中空件等。
这是传统加工方法无法实现的。
3.制造成本低：粉末冶金不需要进行复杂的加工步骤，相比传统加工方法，制造成本更低。
4.可以利用废料：粉末冶金可以利用废料或回收材料进行制造，提高了资源的利用率。
应用领域粉末冶金广泛应用于各个领域，包括汽车制造、航空航天、船舶制造、化工、电子等。
粉末冶金概论ppt课件
最大可制造：3吨的制件；
最小：零点零几克（～0.01克）；
制品最小厚度：可达15～20µ m
粉末冶金发展简史
• 约3000年前，埃及人就制得海绵铁，并锻打成铁器；
• • •
3世纪，印度人用同样方法制得“德里柱”，重达6.5吨； 19世纪出现Pt粉的冷压、烧结、热锻工艺； 现代粉末冶金从1909年，W.D. Coolidge 的电灯钨丝问世开始。
粉末成型技术
• 1.等静压成型 • 2.粉末无压成型 • 3.粉末挤压成型 • 4.粉末热压成型 • 5.粉末注射成型 • 6.温压成型等
成型前粉末预处理
• 为了具有一定粒度又具有一定的物理化学性能，金属粉末冶金成型前要
进行一些预处理。包括退火、筛分、制粒、加入润滑剂等。
• 1.退火的目的可使氧化物还原，降低碳和其他杂质的含量，提高粉末的
• 1.粉末冶金科学与技术的应用 • 2.粉末冶金科学与技术的发展
粉末冶金科学与技术的应用
• 粉末冶金的应用非常广泛： • （1）就材料 成分而言，有铁基粉末冶金、有色金属粉末冶金、稀有金
属粉末冶金
• （2）就材料性能而言，既有多孔材料，又有致密材料；既有硬质材料
，又有软质材料；既有高密度合金，也有泡沫材料。
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。
（三）比普通熔炼法更经济
① 是一种少切削、无切削工艺（近净成型near net-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；
粉末冶金概念
粉末冶金概念一、什么是粉末冶金粉末冶金是一种通过粉末冶金工艺制备金属制品的方法。
它将金属粉末进行混合、压制和烧结等一系列工艺，最终制得具有一定形状和性能的金属制品。
粉末冶金通常包括粉末的制备、粉末混合、压制、烧结等过程。
二、粉末冶金的制备过程粉末冶金的制备过程主要包括原料制备、粉末的制备和形状成型。
2.1 原料制备原料制备过程是粉末冶金的第一步。
原料通常是金属或非金属的块材料，通过一系列的物理和化学方法，使其转化为适合制备粉末的形态。
2.2 粉末的制备在粉末制备过程中，通常采用机械化方法将块材料加工成颗粒状物料。
常见的粉末制备方法有研磨、球磨和气流研磨等。
2.3 形状成型形状成型是指将粉末加工成具有一定形状的工件。
常见的形状成型方法有压制、注塑和挤压等。
在形状成型的过程中，可以通过加入不同的添加剂和改变工艺参数，来调控工件的性能。
三、粉末冶金的优势和应用领域粉末冶金具有以下的优势：1.单一制备能力：粉末冶金可以制备纯净度高、化学成分准确的金属制品。
2.可混合性：粉末冶金可以将不同成分的粉末进行混合，制备出具有特殊性能的材料。
3.无损制造：粉末冶金通过压制和烧结等过程，可以制备出具有复杂形状和良好性能的工件，且不需要进行二次加工。
4.可持续发展：粉末冶金过程中产生的废料可以进行回收再利用。
粉末冶金在许多领域都有广泛的应用，包括：1.汽车工业：粉末冶金可以制备出高强度、高耐磨的汽车零部件，如发动机曲轴和齿轮等。
2.电子工业：粉末冶金可以制备出具有高热导率和高耐腐蚀性能的电子散热器和接触材料等。
3.医疗器械：粉末冶金可以制备出无毒、无菌的医疗器械，如人工关节和牙科种植体等。
4.能源领域：粉末冶金可以制备出高温合金和热电材料等，用于核能、航天和新能源等领域。
四、粉末冶金的未来趋势粉末冶金作为一种高效、环保的金属制造技术，具有广阔的发展前景。
未来，粉末冶金可能会在以下几个方面实现进一步的发展：1.新材料的研发：随着科学技术的不断进步，新材料的研发成为粉末冶金的一个重要方向。
粉末冶金原理简介课件
化学共沉淀法
总结词
通过化学反应使金属离子共沉淀形成均匀的金属氧化物或硫化物粉末。
详细描述
化学共沉淀法是一种制备金属粉末的方法，通过化学反应使金属离子共沉淀形成 均匀的金属氧化物或硫化物粉末。在沉淀过程中，控制溶液的pH值和浓度等条 件，使不同金属离子同时沉淀，形成成分均匀的混合物粉末。
喷雾干燥法
定义
粉末烧结是一种通过加热使粉末颗粒 间发生粘结，从而将它们转化为致由烧结和压制烧结。
烧结原理与过程
原理
烧结过程中，粉末颗粒通过表面扩散、粘性流动和塑性变形等机制相互粘结， 形成连续的固体结构。
过程
烧结过程通常包括加热、保温和冷却三个阶段，其中保温阶段是粉末颗粒粘结 的主要阶段。
能源领域
粉末冶金多孔材料可用于制造 燃料电池电极、核反应堆控制 棒等能源相关领域。
医疗器械
粉末冶金材料具有生物相容性 和耐腐蚀性，适用于医疗器械 制造，如人工关节、牙科植入
物等。
粉末冶金的发展历程
01
02
03
早期发展
粉末冶金起源于古代金属 加工技术，如青铜器时代 的铜合金制造。
20世纪发展
随着科技的发展，粉末冶 金在20世纪得到了广泛研 究和应用，涉及领域不断 扩大。
05
粉末冶金材料性能
力学性能
高强度和硬度
粉末冶金材料通过细晶强 化等手段，表现出较高的 硬度和强度，能够满足各 种复杂工况的需求。
良好的耐磨性
由于粉末冶金材料的晶粒 细小且均匀，其耐磨性优 于传统铸造和锻造材料。
抗疲劳性能
由于材料的内部结构均匀 ，可以有效抵抗疲劳裂纹 的扩展，提高零件的寿命 。
特点
粉末冶金具有能够制备传统熔炼 方法难以制备的合金、材料纯度 高、材料性能可调范围广、节能 环保等优点。
粉末冶金 -第一章 绪论
第一章 绪 论
20世纪80年代至今，金属与金属、金属与非金属组合生产特 殊性能材料与应用进一步深入，原有工艺进一步改善，自动 控制设备出现，计算机技术应用。金属粉末注射成形“第五 代金属成形方法”、“21世纪的成形技术”。
第一章 绪 论
金属陶瓷（ceramet）
金属陶瓷是以金属氧化物（如Al2O3、ZrO2等）或金属碳化物 （如TiC、WC、TaC、NbC等）为主要成分，再加入适量的金属 粉末（如Co、Cr、Ni、Mo等）通过粉末冶金方法制成，具有金属 某些性质的陶瓷。
第一章 绪 论
粉末冶金 Powder Metallurgy( P/M） Powder: A substance consisting of ground, pulverized, or otherwise finely dispersed solid particles. Metallurgy: The science that deals with Procedures used in extracting metals from their ores, purifying and alloying metals, and creating useful objects from metals.
第一章 绪论
行业
用途
化工 涂料、油漆、催化剂、原料处理
食品 粮食加工、调味料、保健食品、食品添加剂
颜料 偶氮颜料、氧化铁系列颜料、氧化铬系列
能源 煤粉燃烧、固体火箭推进剂、水煤浆
电子 电子浆料、集成电路基片、电子涂料、荧光粉
建材 水泥、建筑陶瓷生产、复合材料、木粉
精细陶瓷 梯度材料、金属与陶瓷复合材料、颗粒表面改性
金属矿石的粉碎研磨、非金属矿深加工、低品位矿物利用
粉末冶金学(全套课件325P)
粉末冶金的特点(续2)
1）高合金粉末冶金材料的性能比熔 铸法生产的好。 2）生产难熔金属材料或制品，一般 要依靠粉末冶金法，如钨、钼等 难熔金属。
粉末冶金的不足之处： 粉末成本高 粉末冶金制品的大小和形状受到一定的限制 烧结零件的韧性较差 但是，随着粉末冶金技术的发展，这些问 题正在逐步解决中，例如，等静压成形技术已 能压制较大的和异形的制品；粉末冶金锻造技 术已能使粉末冶金材料的韧性大大提高等等。
0-7 粉末冶金专家—黄培云1
粉末冶金专家—黄培云2 技术职称 : 教授 院 士 : 中国工程院院士 出生日期 : 1917-08-23 出生地点 : 福建 福州 专业领域 : 金属材料 ; 粉末冶金 外 语 : 英语 ; 德语 ; 俄语 ; 日语 通讯地址 : 湖南省长沙市中南工业大学 工作单位: 中南工业大学 职 务: 学术顾问
学和力学性能。
0-3 粉末冶金发展历史 公元3000年前,埃及人已经使用铁粉 公元300年，印度德里铁柱是用大约 6.5t 还原铁粉制成的。 19世纪初，为制铂，粉冶重焕青春 20世纪初，粉末冶金制取W 20世纪40年代，欧洲开始生产Fe粉 汽车工业推动了现代粉末冶金技术的进步 新材料新工艺—金属陶瓷、弥散强化材料、 高速钢、超合金
粉末冶金专家 学 历: —黄培云3
时 间: 1934-1938 学 校: 清华大学 所获学位: 学士 国 别: 中国 时 间: 1941-1945 学 校: 麻省理工学院 所获学位: 科学博士 国 别: 美国
粉末冶金专家—黄培云4
我国粉末冶金学科的主要创始人之一。
创立了著名的粉末压制理论和烧结理论。研制成 功多种用于核、航天、航空、电子等领域的粉末冶 金材料。
粉末冶金专家—黄培云7
粉末冶金材料概述
粉末冶金材料概述引言粉末冶金材料是一类通过粉末冶金工艺制备的新型材料。
粉末冶金是指通过粉末冶金工艺将金属或非金属粉末压制成型，经过烧结或其他处理方法得到所需材料的一种制备方法。
粉末冶金材料因其独特的结构和性能，在许多工业和科研领域受到广泛关注。
本文将对粉末冶金材料进行概述，包括其制备方法、特点和应用领域等方面。
粉末冶金材料的制备方法粉末冶金材料的制备方法主要包括粉末制备、成型和烧结等步骤。
粉末制备粉末制备是粉末冶金材料制备的第一步。
粉末制备方法有很多种，包括物理方法和化学方法两大类。
物理方法主要包括气雾法、机械法、电解法和溅射法等。
其中，气雾法是指通过气体或喷雾器产生粉末颗粒，例如高温气雾法和超声气雾法。
机械法是指通过机械力使原料产生破碎、研磨或合金化的方法，常见的机械法有球磨法和挤压法等。
电解法是指通过电解原理将金属溶液电解析出粉末。
溅射法是将金属或合金靶材置于真空或较低压力下，在被轰击时产生粉末颗粒。
化学方法主要包括沉积法和还原法等。
沉积法是将金属盐溶液注入电化学池中，通过电解原理在电极上析出粉末。
还原法是指通过还原反应将金属离子还原成金属粉末。
成型是将粉末加工成所需形状的步骤。
常见的成型方法有压制、注射成型和挤压等。
压制是将粉末放入模具中，在一定压力下使其成型。
注射成型是将粉末与有机绑定剂混合，通过注射机将混合物喷射到模具中，经过固化后得到成型件。
挤压是将粉末放入带有孔的金属筒子中，在压力下挤出形状。
烧结是粉末冶金材料制备的最后一步，通过加热使粉末颗粒之间的结合力增强，形成致密的材料。
烧结温度和时间根据材料的要求进行选择，一般在金属的熔点以下，同时需要保证烧结后的材料具有所需的物理和化学性质。
粉末冶金材料的特点粉末冶金材料具有许多独特的特点，使其在许多领域具有广泛的应用前景。
高纯度由于粉末冶金材料可以通过粉末制备方法获得，因此可以获得高纯度的材料。
在制备过程中，可以通过选择合适的原料和控制工艺参数，减少杂质的含量，从而获得高纯度的材料。
粉末冶金概论PPT课件
机械合金化制备的合金粉末具有优异的综合性能，如高硬度、良好的耐磨性和耐腐 蚀性等，广泛应用于航空航天、汽车、能源等领域。
化学共沉淀法
化学共沉淀法是一种制备金属或金属氧化物粉末的常用方法。
电子工业
粉末冶金材料可用于制造电子元件和 集成电路的封装外壳、散热器等。
国防工业
粉末冶金技术对于国防工业至关重要， 用于制造高性能的武器装备和军事器 材。
05
04
航空航天
粉末冶金材料具有高强度、轻量化的 特点，在航空航天领域中广泛应用于 制造飞机和火箭的结构件。
粉末冶金的发展历程
20世纪初
粉末冶金技术开始发展，主要用于制造含油轴承 和硬质合金。
粉末冶金在新能源领域的应用 主要包括风能、太阳能等领域
。
粉末冶金零件如粉末冶金轴承 、粉末冶金齿轮等在风力发电 机组中广泛应用，提高了风能
利用率。
粉末冶金材料在太阳能光伏电 池的制造过程中也发挥了重要 作用，提高了光电转换效率。
随着新能源技术的不断发展， 粉末冶金在高效储能、绿色能 源转换等方面的应用将具有广 阔前景。
在喷雾干燥法中，首先将原料溶液或悬浮液送入雾化器， 在雾化器中经压力或旋转作用形成细小液滴，然后在热空 气中迅速蒸发干燥，得到固体粉末。
喷雾干燥法制备的粉末具有粒度均匀、形状规则、流动性 好等优点，广泛应用于陶瓷、涂料、医药等领域。
热分解法
1
热分解法是一种通过加热分解含有目标产物的化 合物来制备金属或非金属粉末的方法。
05 粉末冶金材料
硬质合金
硬质合金是由硬质相和粘结剂 组成的粉末冶金材料，具有高 硬度、高耐磨性和良好的化学 稳定性。
金属冶炼中的粉末冶金技术
粉末冶金技术还可以用于制备金属粉末，如铁粉、铝粉等。这些粉末可以用于 制造各种金属制品，如零件、工具和结构件等。
粉末冶金在金属合金化中的应用
合金化原理
粉末冶金技术通过控制原料粉末的成分和比例，可以制备出 具有特定性能的合金材料。通过调整合金元素的种类和含量 ，可以优化材料的力学性能、物理性能和化学性能。
粉末冶金技术在风力发电、核能、太阳能 等领域有广泛应用，能够制备高性能的零 部件和材料。
02
粉末冶金技术的基本 原理
粉末的制备
原材料选择
根据所需金属的性质和用途，选 择合适的原材料。
物理法
通过机械研磨、气体雾化、电解沉 积等方法将原材料细化成粉末。
化学法
通过化学反应将原材料分解为粉末 ，如氢还原法、化学气相沉积等。
合金制备方法
粉末冶金技术中的熔融混合法、机械合金化法和化学共沉淀 法等可用于制备各种合金材料，如不锈钢、镍基高温合金和 钛合金等。
粉末冶金在金属复合材料制备中的应用
金属基复合材料
粉末冶金技术可以用于制备金属基复 合材料，如铝基复合材料、钛基复合 材料和钢基复合材料等。这些复合材 料由两种或多种材料组成，具有优异 的力学性能和物理性能。
高强度与轻量化
粉末冶金技术能够制备高强度、轻量化的 金属零件，有助于提高产品的性能和降低
能耗。
可制造复杂结构零件
粉末冶金技术能够制造具有复杂内部结构 和精细特征的金属零件，满足各种工程应 用的需求。
环保友好
粉末冶金技术采用低能耗、低污染的生产 方式，减少了传统金属冶炼过程中产生的 废气、废水和废渣。
粉末冶金技术的快速发展，开始应用 于大规模生产和制备高性能材料。
粉末冶金技术的应用领域
金属材料工程概论-粉末冶金
合成法(Synthetic 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 还原法(Reduction 1）还原法(Reduction Method) 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， 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。 氧化物中的氧而使金属被还原出来。 雾化法(Atomization 2）雾化法(Atomization Method) 雾化法生产金属和合金粉末就是利用高压气体（ 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） 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。 作用于金属液流使其迅速地碎化成粉末。 电解法(Electrolysis Method) 3）电解法(Electrolysis Method) 电解法既可以在水溶液中进行， 电解法既可以在水溶液中进行，也可以在熔盐状 态下进行。 态下进行。 Nhomakorabea六、粉末冶金
粉末冶金（ Metallurgy） 包括粉末制备、 粉末冶金 （ Powder Metallurgy ） 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 型和烧结。其生产工艺过程可简单地表示为： 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
<2> 溶 剂 蒸 发 法 (Solvent Process) a.冰冻干燥法 a.冰冻干燥法 b.喷雾干燥法 b.喷雾干燥法 c.喷雾热分解法 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 蒸发－ ① 蒸发－凝聚法 ② 气相化学反应法
粉末冶金概述
粉末冶金产品与工艺流程概述粉末冶金是用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。
粉末冶金工艺一般都是如下步骤：制粉、成形、烧结、后处理。
制粉主要可以归纳为两大类：机械法和物理化学法。
机械法是将原材料机械粉碎，不改变其化学成分；物理化学法是借助化学或物理的作用，改变原材料的化学成分或聚集状态而获得粉末。
粉末的生产方法有很多，从工业规模上来说，应用最广泛的是还原法、雾化法和电解法。
在制得的粉末里加入其他添加剂，混合均匀，便制成了需要的粉末。
制粉之后先要进行粉末的预处理，其包括：粉末退火、筛分、混合、制粒、加润滑剂等。
再之后就是成形与烧结。
成形和烧结有很多种方法，通过不同种方法的组合就形成了很多种工艺。
⑴．粉末→热压→粉末冶金成品：粉末加压烧结，在加压的同时使粉末加热到正常烧结温度或更低一些，经过较短时间烧结成致密而均匀的制品。
⑵．粉末→松装烧结→粉末冶金成品：金属粉末不经成形而松散(或振实)装在耐高温的模具内直接进行的粉末烧结。
松装烧结主要用来制取透过性大、净化精度要求不很高的多孔材料。
⑶．粉末→粉浆浇注→烧结→粉末冶金成品：将粉末与水（或其他液体如甘油、酒精）制成一定浓度的均匀无聚集颗粒的悬浮粉浆，注入具有所需形状的石膏模中，待石膏模将粉浆中液体吸干后，取出注件后小心去除多余料再进行干燥。
最后经过烧结制得成品。
⑷．粉末→压制→烧结→浸透→粉末冶金成品：金属粉末在压模中经过一定的压力压制成形后烧结，再经过熔浸又称浸透，让坯块内孔隙为金属液填充制得致密材料。
这样的工艺一般又叫做溶浸烧结，为了提高多孔毛坯的强度等性能，在高温下把多孔毛坯与能润湿它的固态表面的液体金属或合金相接触，由于毛细管作用力，液态金属会充填毛坯中的孔隙。
这种工艺适合于制造钨银、钨铜、铁铜等合金材料或制品。
⑸．粉末→压制→烧结→热处理→粉末冶金成品：粉末在经过压制和烧结之后通过热处理来改善金属材料的物理性能已达到产品需求。
粉末冶金概论教案
粉末冶金概论教案第一章：粉末冶金概述1.1 粉末冶金定义1.2 粉末冶金发展历程1.3 粉末冶金优点与局限性1.4 粉末冶金应用领域第二章：粉末制备2.1 粉末来源与制备方法2.2 粉末特性及检测2.3 粉末分类及应用2.4 粉末冶金原料及性能要求第三章：压制与成型3.1 压制工艺参数3.2 压制设备与模具3.3 压制过程及其影响因素3.4 成型后的粉末特性第四章：烧结与烧结工艺4.1 烧结原理及过程4.2 烧结工艺参数4.3 烧结设备与工艺类型4.4 烧结过程中的缺陷与控制第五章：粉末冶金产品及应用5.1 粉末冶金制品分类5.2 结构件与功能件应用实例5.3 粉末冶金在汽车、电子等领域的应用5.4 粉末冶金新技术与发展趋势第六章：粉末冶金在金属材料中的应用6.1 合金粉体的制备与应用6.2 金属复合材料的粉末冶金6.3 难熔金属及高温合金的粉末冶金6.4 粉末冶金在生物医学材料中的应用第七章：粉末冶金在陶瓷材料中的应用7.1 陶瓷粉末的制备与特性7.2 陶瓷粉末冶金技术7.3 粉末冶金陶瓷材料的应用领域7.4 陶瓷材料在粉末冶金中的发展趋势第八章：粉末冶金在硬质合金中的应用8.1 硬质合金的定义与分类8.2 硬质合金粉末的制备8.3 硬质合金的压制与烧结工艺8.4 硬质合金的应用与性能评价第九章：粉末冶金在其他领域中的应用9.1 粉末冶金在磁性材料中的应用9.2 粉末冶金在粉末涂料中的应用9.3 粉末冶金在金刚石工具中的应用9.4 粉末冶金在其他新型材料中的应用第十章：粉末冶金工艺的优化与创新10.1 粉末冶金工艺的现状与挑战10.2 粉末冶金工艺的优化策略10.3 粉末冶金新技术与发展方向10.4 粉末冶金在未来的应用前景重点和难点解析重点环节一：粉末冶金定义及发展历程粉末冶金是一种将金属粉末或金属粉末与非金属粉末混合，通过压制和烧结等工艺制造金属材料、陶瓷材料和复合材料的技术。
粉末冶金的发展历程经历了从简单的金属粉末压制到复杂的多功能材料制备，粉末冶金在材料制备和应用方面取得了显著的进展。
粉末冶金学
Ⅰ还原法
用还原剂还原金属氧化物及盐类来生产金 属粉末是一种最广泛采用的制粉方法。 MeO(金属氧化物)+X(还原剂)=Me+XO 那么到底哪些物质能做哪些氧化物的还原 剂呢？这可由金属氧化物的标准生成自由 能图中得出：
氧化物的标准生成自由能-温度图
氧化物的标准生成自由能-温度图的说明
随温度升高，△G°增大，各种金属的氧化反应愈难进 行，由于随温度升高，金属对氧的亲和力减小。因此， 还原金属氧化物通常要在高温下进行 △G°-T关系线在相变温度处，特别是在沸点处发生明 显的转折，这是由于系统的熵在相变时发生了变化。 CO生成的△G°-T关于系统得走向是向下的；即CO的 △G°随温度升高而减小。即这条线与很多金属氧化物 的△G°相交。这说明在一定温度下碳能还原很多金属 氧化物。如Fe、W的氧化物。 2H2+O2=2H2O的△G°-T关系线在Cu、Fe、Ni、Co、 W等氧化物的关系线以下，说明在一定条件下氢可以还 原Cu、Fe、Ni、Co、W等氧化物 位于图中最下面的几条关系线所代表的金属如Ca、Mg 等与氧的金和力最大。所以Ti、Zr、Th、U等氧化物要 用Ca、Mg作还原剂，这就是所谓的金属热还原。 在同一温度下，图中位置愈低的氧化物，其稳定性愈大， 即该元素对氧的亲和力愈大。
晶粒
各种粉末实物图
锌粉
铁粉
合成金刚石粉
不锈钢粉
粉末实物照片
纯钨粉
a)
b
Al2O3和C粉
1mm
粉末颗粒的形状
球形、近球形、片状、多角形、树枝状、多孔海绵状、碟状、不规则形
§2-2 粉末的性能
1、化学成分：主要金属的含量和杂质的含 量 2、物理性能 :颗粒密度,显微硬度 ,颗粒大 小,粒度组成,比表面积 3、工艺性能：包括松装密度、摇实密度、 流动性、压缩性和成型性。
粉末冶金
粉末冶金绪论1、粉末冶金的概念制取金属（或金属粉末与无机非金属粉末的混合物）粉末和利用这些粉末通过成形——烧结——生产材料和一定形状零件的方法（工艺技术）2、粉末冶金的基本工艺原理：制粉→成形→烧结第一章粉末的制取1、还原法的基本原理氧化还原制粉方法的定义：用还原气体(固体)或活泼金属将氧化物还原制备粉末的过程。
2、碳还原法的基本原理3、影响雾化过程及粉末质量的因素（1）雾化介质1）雾化介质类别的影响雾化介质分为气体和液体两类，a 水的热容比气体大得多，对金属液滴的冷却能力强。
用水做雾化介质粉末多为不规则形状，且水压越高不规则形状的颗粒越多。
相反气体雾化易得球形粉末；b 比起气雾化，水雾化所得粉末表面氧化大大减少。
2）气体或水的压力的影响气压或水压越大所得粉末越细。
气雾化时，气体压力增加，粉末氧含量也增加，水雾化时，雾化压力增加，粉末氧含量却降低；（2）金属液流1）金属液的表面张力和粘度的影响在其他条件不变时，金属液的表面张力越大，粉末呈球形的越多，粒度也较粗；金属液表面张力小时，粉末多呈不规则形状，粒度也减小。
在液流能破碎的范围内，表面张力越小。
粘度越低，所得粉末越细。
2）金属液过热温度金属液过热温度越高（表面张力和粘度越低），细粉末产出率越高，也越容易得球形粉末；3）金属液流股直径的影响金属液流直径越小，细粉产出率越高，但是直径过小时，金属液流过冷，细粉产出率反而降低，甚至粉末产出率降低。
（3）其他工艺因素1）喷射参数的影响金属液流长度短、喷射长度短、喷射顶角适当都能更充分地利用气流的动能，有利于得到细粉末颗粒；2）聚粉装置参数的影响液滴飞行路程较长，有利于形成球形粉末，粉末也较粗。
第二章粉末性能及其测定1、粉末的表征（1）化学成分粉末的化学成分应包括主要金属的含量和杂质的含量。
杂质主要指：1）与主要金属结合，形成固溶体或化合物的金属或非金属成分；2）从原料和从粉末生产过程中带进的机械夹杂；3）粉末表面吸附的氧、水汽和其他气体。
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• 粉末冶金的定义及历史背景
• 粉末冶金技术的工艺
• 粉末冶金技术的特点 • 粉末冶金技术的应用及前景
第一部分
粉末冶金的定义及历史背景
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、金属陶瓷材料（硬质合金）及其制品的工艺技术（或技术 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
粉末冶金科学与技术的应用
• 粉末冶金的应用非常广泛： • （1）就材料 成分而言，有铁基粉末冶金、有色金属粉末冶金、稀有金
属粉末冶金
• （2）就材料性能而言，既有多孔材料，又有致密材料；既有硬质材料，
又有软质材料；既有高密度合金，也有泡沫材料。
• （3）就材料组成而言，既有金属材料，又有复合材料。
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。
（三）比普通熔炼法更经济
① 是一种少切削、无切削工艺（近净成型near net-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；
相关研究单位
• 国内系统的研究粉末冶金的高校较少。除了我们学校外，其他比较知名
的有北科大粉末冶金研究所、北京有色金属研究总院、株洲硬质合金集 团有限公司、四川自贡硬质合金有限公司、赣州章源钨业、宁波东睦、 杭州粉末冶金研究所等单位。 多或少有涉及。
• 如果扩大到粉末冶金研究方向，全国各大高校材料学院及研究院所都或
粉几种材料系统的粉末可以发现，粉末冶金过去的成
功在于它的经济性和特殊性。近年来，特种材料合难加工材 料在提升制造技术的同时扩大了粉末冶金的用途，有望 在 粉末冶金新应用中保持同样的特性。
粉末冶金保持继续增长的必要条件
• （1）能生产铁基结构合金的高精度、高质量、大体积产品 • （2）高性能材料的致密化，主要是理想的致密度和力学性能 • （3）难加工材料的制造，具有均一微观结构的高性能合金 • （4）特殊合金组织均匀化，主要为包含有多相的合金材料 • （5）非平衡材料的合成，例如非晶、微晶和亚稳合金 • （6）具有独特形状的产品
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；
最小：零点零几克（～0.01克）；
制品最小厚度：可达15～20µ m
粉末冶金发展简史
• 约3000年前，埃及人就制得海绵铁，并锻打成铁器；
• • •
3世纪，印度人用同样方法制得“德里柱”，重达6.5吨； 19世纪出现Pt粉的冷压、烧结、热锻工艺； 现代粉末冶金从1909年，W.D. Coolidge 的电灯钨丝问世开始。
纯度，同时还能消除粉末的加工硬化，稳定粉末的晶体结构等。
• 2.筛分的目的是使粉末中的组元均匀化。 • 3.制粒是将小颗粒的粉末制成大颗粒或团粒的工序，常用来改善粉末的
流动性。
• 4.粉末冶金零件的压制和脱模过程中，粉末和模具之间的摩擦力很大，
必须在粉末中加入润滑剂
粉末生产的几种主流制备方法
• （一）物理法（机械粉碎法） • （二）化学法 • 1.气相沉积法 • 2.雾化法 • 3.电解法 • 4.氧化还原法
第三部分
粉末冶金技术的特点
（一）粉末冶金能生产普通冶炼方法无法生 产的具有特殊性能的材料
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）；
多孔含油轴承
铜钨合金
碳碳复合材料
特种陶瓷刀具
（二）某些P/M材料与熔铸材料相比，性能 更优越
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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（但可通过粉末模锻或复烧改善）。
第四部分
粉末冶金技术的应用及前景
粉末冶金科学与技术的应用以及发展
• 1.粉末冶金科学与技术的应用 • 2.粉末冶金科学与技术的发展
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（钨粉压制成形烧结旋锻一拉丝技术）； 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。
粉末成型技术
• 1.等静压成型 • 2.粉末无压成型 • 3.粉末挤压成型 • 4.粉末热压成型 • 5.粉末注射成型 • 6.温压成型等
成型前粉末预处理
• 为了具有一定粒度又具有一定的物理化学性能，金属粉末冶金成型前要
进行一些预处理。包括退火、筛分、制粒、加入润滑剂等。
• 1.退火的目的可使氧化物还原，降低碳和其他杂质的含量，提高粉末的
④ 不需或可简化机械的精加工作业；
⑤ 节能、省材；
⑥ 精度高，粗糙度低
径向可达到的ISO公差标准
级
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15
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加工工艺
精密锻造 锻造（冲裁） 高精度锻造 冷压 粉末冶金 拉拔成型 磨加工
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粉末冶金材料及制品的应用 应用领域 采矿 机械加工 粉末冶金材料及制品应用举例 硬质合金，金刚石-金属组合材料 硬质合金，陶瓷刀具
汽车制造 拖拉机制造
拉床制造 纺织机械 机车制造 船舶制造 冶金矿山机械 电机制造 精密仪器
机械零件，摩擦材料，多孔含油轴承，过滤器 机械零件，多孔含油轴承
机械零件，多孔含油轴承 多孔含油轴承，承机械零件 多孔含油轴承，铜-钨合金 摩擦材料，油漆用铝粉，减摩材料 多孔含油轴承，机械零件 多孔含油轴承，铜-石墨电刷 仪表零件，软磁材料，硬磁材料
• 但是国内本身粉末冶金行业不强，数量多而规模不强，集中度不高，研
发能力普遍低下、高精尖器件的制作原材料依然需要进口，行业内缺乏 技术与国际接轨的大型企业。
第二部分
粉末冶金技术的工艺
粉末冶金工艺
• 粉末冶金生产工艺由四大步骤组成： • （1）粉末生产 • （2）成型前预处理 • （3）粉末成型 • （4）成形坯烧结 • 粉末冶金材料和零件主要制造流程如下图
粉末冶金技术的发展前景
• 随着粉末冶金知识的积累和技术的扩展，粉末冶金将应用于更多的领域，
• •
粉末冶金的低成本特点如果与其他因素，如强度、质量、密度控制以及 独特的成形能力结合起来，将会带来更多的机遇与挑战。 为了满足经济发展对粉末冶金产品日益增长的需要，必须进一步扩大粉 末冶金材料和制品的生产，改进生产工艺，提高生产质量。同时还必须 进行深入的研究，发明新技术，解决各种特殊的结构材料顿号、功能材 料和复合材料的关键科学与技术问题，创造新的材料。 粉末冶金领域在蓬勃发展，粉末冶金产品的应用量也连续增长，增长速 度比其他金属制造领域更快。
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