5 粉末冶金材料和制品
粉末冶金
举例说明两种粉末冶金材料特点及其应用？
在固态下制 取粉末的方法包括
4.粉末冶金的优点
（3）粉末冶金能生产用普通熔炼法无法 生产的具有特殊性能的材料。
a、能控制制品的孔隙度。例如：多孔含油轴承等 b、能利用金属和金属、金属和非金属的组合效果， 生产各种特殊性能的材料。 c、能生产各种复合材料。例如：金属陶瓷、硬质合 金、弥散强化材料等 绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料 只能用粉末冶金方法来制造。
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粉末冶金与铸造技术比较
粉末冶金优势：
铸造优势：
① 粉末冶金制件表面光洁度高； ① 形状不受限制； ② 制造的尺寸公差很窄，尺寸 ② 适于制造大型零件； 精确； ③ 零件生产批量小时，经济； ③ 合金化与制取复合材料的 ④ 一般说来，工、模具费用低 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。
德里柱表面上刻的碑文
德里柱最早是耆那教神庙建 筑群，27座神庙之中某间房 屋的一根柱子。 十三世纪初，神庙全部被毁， 并将拆毁后的材料，拿来兴 建宫殿与清真寺。 德里铁柱是剩余的建材，因 此被移到现址。在印度的达 哈、辛哈勒斯、克那拉克都 发现竖有相同技术的古铁柱
德里铁柱少有锈蚀的原因
4.粉末冶金的优点
（1）粉末冶金方法生产的某些材料， 与普通熔炼法相比，性能优越。
粉末冶金技术通常粉末冶金零件表面光洁、尺寸 精确，与铸造相比，可以最大限度地减少合金成 分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。 生产难熔金属材料或制品，一般要依靠粉末冶金 法。例如：钨、钼等。
粉末冶金标准
粉末冶金标准粉末冶金是一种重要的金属材料制备技术，它通过将金属粉末在一定的温度、压力和时间条件下进行成型、烧结和后处理，制备出具有特定形状和性能的零部件。
粉末冶金技术在汽车、航空航天、医疗器械等领域有着广泛的应用，因此对粉末冶金材料和制品的质量标准具有重要意义。
首先，粉末冶金材料的质量标准主要包括原材料的要求、成型工艺的要求、烧结工艺的要求和后处理工艺的要求。
对于原材料的要求，主要包括金属粉末的化学成分、粒度分布、形状和表面状态等指标。
成型工艺的要求包括成型压力、成型模具的设计和加工精度等方面。
烧结工艺的要求包括烧结温度、保温时间、气氛控制和烧结后的性能检测等内容。
后处理工艺的要求包括热处理、表面处理、机加工和检测等环节。
其次，粉末冶金制品的质量标准主要包括外观质量、尺寸精度、力学性能和耐磨性能等方面。
外观质量包括表面光洁度、无裂纹、气孔和金属流痕等缺陷。
尺寸精度包括尺寸公差、形位公差和表面粗糙度等指标。
力学性能包括抗拉强度、屈服强度、延伸率和冲击韧性等性能。
耐磨性能包括表面硬度、耐磨损性能和摩擦系数等指标。
最后，粉末冶金标准的制定需要考虑材料的特性、工艺的可行性和产品的使用性能。
在制定标准时，需要充分考虑不同材料、不同工艺和不同产品的特点，确保标准的科学性和实用性。
此外，还需要考虑国际标准和行业标准的统一性，促进国内外粉末冶金行业的交流与合作。
综上所述，粉末冶金标准对于保障材料质量、提高产品性能、促进行业发展具有重要意义。
粉末冶金标准的制定需要全面考虑原材料、工艺和制品的要求，确保标准的科学性和实用性。
同时，还需要不断与国际标准接轨，促进粉末冶金行业的健康发展。
粉末冶金材料的应用
粉末冶金材料的应用粉末冶金是一种重要的材料加工方法，它通过将金属或非金属粉末压制成所需形状，然后在高温下烧结或热处理，从而制造出各种精密的工程材料。
粉末冶金材料在各个领域都有广泛的应用，以下是一些典型的应用领域：1. 汽车工业：●引擎零件，如曲轴、连杆、气缸套等，常使用粉末冶金材料制造，因为它们具有高强度、轻量化和耐磨性等特点。
●制动系统中的金属基复合材料，用于提高制动性能和耐磨性。
2. 航空航天业：●航空发动机零件，如涡轮叶片、涡轮盘等，通常使用超合金粉末冶金材料制造，以承受高温和高压条件下的应力。
●航天器的结构组件，如火箭发动机零件、卫星零件等。
3. 医疗器械：●人工关节、牙科植入物和医用工具等医疗器械中，粉末冶金材料常用于制造耐腐蚀、生物相容性好的部件。
4. 电子和电气工程：●电子电路板上的金属化连接器、封装材料和导电粘合剂中常使用粉末冶金材料。
●用于磁性元件、电感器和传感器的软磁材料，如铁氧体粉末。
5. 工具和刀具：●刀片、铣刀、钻头、齿轮和锯片等切削工具常使用粉末冶金材料制造，因为它们具有高硬度、耐磨性和耐热性。
●硬质合金（碳化钨等）用于制造切削刀具。
6. 磁性材料：●用于电机、变压器、传感器和磁盘驱动器的永磁体材料。
●电感线圈和电子元件的软磁材料。
7. 能源产业：●用于太阳能电池和燃料电池的材料。
●用于储能系统中的电池材料。
总的来说，粉末冶金材料在制造业中发挥着重要作用，因为它们具有高度可控性、高精度和多种定制化特性，可以满足各种应用的要求。
由于粉末冶金材料的广泛适用性和优越性能，它们在现代工程和科学领域中扮演着不可或缺的角色。
粉末冶金材料概述
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粉末冶金材料概述
现代粉末冶金技术与发展
• 技术特征： • 技术多样性;
粉末制备、成形、烧结技术多选择
• 工艺复杂性; • 手段先进性；
压机、烧结炉等设备与最新科技结合
• 性能优异性； • 零件复杂性； • 规模扩大性； • 成本低廉性。
530人，年销售额6210万 美元，人均年销售额97.25 万元人民币。
宁波粉末冶金厂
400人，年销售额1.2亿元，人 均年销售额30万元； 扬州保来得公司
300人，年销售额1.8亿元，人 均年销售额60万元； 国内一般粉末冶金厂
人均年销售2万元。
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粉末冶金材料概述
• 发展趋势
• 辐射领域越来越广
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粉末冶金材料概述
• PM Production of notch segment for truck transmission
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粉末冶金材料概述
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粉末冶金材料概述
• 采用PM技术制备材料/产品的缺点：
• 原料粉末价格较贵； • 模具成本高，靠产量规模降低费用； • 烧结制品残余孔隙影响性能； • 氧和杂质含量较高； • 制备高纯活性金属困难；
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粉末冶金材料概述
St*
*1st=0.9078
**Reflects P/M grade powders only includes stainless steels after 1996
Sourse:MPIF,JPMA,EPMA
International iron and steel powder Metal powder in
粉末冶金学
产品性能不同
P.M可生产特殊性能产品，例：高熔点金属、多孔材料、摩擦材料、
磁性或电性能材料；
F.M只能生产普通产品。
4.粉末冶金与熔化冶金的区别
生产工艺不同
P.M工艺
a.传统方法：金属→化学法、物理法、机械法→不同形状、粒度的粉 末→混合→压制→烧结→制品→后处理
b. 先进技术：热固结——压制和烧结同时进行（热压、热挤压、热等
e.旋涡环形喷射：压缩气体从切想方向进入喷嘴内腔，然后以高速喷
出形成一封闭的锥体，金属流在锥底被击碎。
第一章粉末的制取
图2-5二流雾化形式
第一章粉末的制取
图2-7V形水喷射形式
第一章粉末的制取
(2)二流雾化喷嘴
作用：使雾化介质获得高能量、高速度，稳定雾化效率和雾化过程。
图2-6二流雾化喷嘴结构 α—气流与金属流间的交角；A—喷口与金属流轴间的距离； D—喷射宽度；P——漏嘴突出喷嘴部分
7.粉末冶金的发展史
锻压铂（wrought platinum)
熔点：1772℃ 时间：1750~1850年 生产方法：自然铂→清洗干净→压制成形→烧结→热锻→ 锻压铂 生产国家：西班牙、英国、前苏联 发展状况：随着科技的发展，合适的炉子和耐火材料出现。 P.M生产锻压铂的工艺消失，现在采用F.M法。
5.粉末冶金的优缺点
缺点 1.昂贵的粉末 要控制粉末形状、粒度、粒度分布等。 2.昂贵的模具 要承受更大的压力。 3.压机 吨位要足够大。
6.粉末的应用
直接应用 颜料、油墨、试剂、炸药、燃料、食品添加剂； 结构件
烧结铁基零件、不锈钢零件，烧结铜、铝及其合金零件
特殊材料及制品
多孔、磁性、超导材料，自润滑轴承，金属陶瓷，电极，
粉末冶金论文
粉末冶金技术论文专业年级学号________________________________ 姓名中国石油大学2012-6-12粉末冶金技术XXX ( 09 级材料三班)摘要：粉末冶金是制取金属或用金属粉末(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、复合以及各种类型制品的工艺技术。
粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。
粉末冶金材料是指用几种金属粉末或金属与非金属粉末作原料，通过配料、压制成形、烧结等工艺过程而制成的材料。
这种工艺过程成为粉末冶金法，是一种不同于熔炼和铸造的方法。
其生产过程与陶瓷制品相类似，所以又称金属陶瓷法。
粉末冶金法不仅是制取具有某些特殊性能材料的方法，也是一种无切削或少切削的加工方法。
它具有生产率高、材料利用率高、节省机床和生产占地面积等优点。
但金属粉末和模具费用高，制品大小和形状受到一定限制，制品的韧性较差。
粉末冶金法常用于制作硬质合金、减摩材料、结构材料、摩擦材料、难熔金属材料、过滤材料、金属陶瓷、无偏析高速工具钢、磁性材料、耐热材料等。
关键词：粉末冶金、基本工序、应用、发展方向、问题及机遇Powder metallurgy technologyXXX(09 grade material class three)Abstract: Powder metallurgy is used for preparing metal or metal powder (or metal powder and metal powder mixture) as raw material, after forming and sintering, manufacture of metal materials, composite and various types of products technology.Powder metallurgy method and the production of ceramic have similar place, therefore, a series of new powder metallurgy technologies can also be used for preparing ceramic material. Powder metallurgy materials refers to the use of several kinds of metal powder or metal and non metal powder as raw material, through mixing, pressing, sintering process and made of materials.The process to become powder metallurgy method, is different from the melting and casting method.Its production process and ceramic products are similar, so called ceramic metal.Powder metallurgy method not only has some special properties of material preparation method, is also a kind of without cutting or less cutting processing method. It has high productivity, high material utilization rate, saving machine tools and production area etc..But the metal powderand high mold cost, product size and shape are subject to certain restrictions, flexibility is poor.Powder metallurgy method often used for the production of hard alloy, antifriction material, structural material, friction material, refractory metal materials, filter materials, metal ceramic, no segregation in high speed tool steel, magnetic materials, heat resistant materials.Key words: powder metallurgy, basic process, application, development trend, problems and opportunities一、世界粉末冶金工业概况2003 年全球粉末货运总量约为88 万吨，其中美国占51%，欧洲18%，日本13%，其它国家和地区18%。
粉末冶金(材料)
粉末冶金粉末冶金简介粉末冶金是冶金和材料科学的一个分支，是以制造金属粉末和以金属粉末（包括混入少量非金属粉末）为原料，用成形——烧结法制造材料与制品的行业。
粉末冶金行业是机械工业中重要的基础零部件制造业。
粉末冶金制品按金属粉基和用途的不同，大致可分为粉末冶金机械零件、摩擦材料、磁性材料、硬质合金材料等，其中粉末冶金机械零件的应用领域广、需求量大、技术含量高，是粉末冶金行业中的主导产品。
随着现代粉末冶金制造技术的发展，粉末冶金制品作为可替代常规的金属铸、锻、切削加工和结构复杂难以切削加工的机械零件，其配套应用领域不断拓宽。
从普通机械制造到精密仪器，从五金工具到大型机械，从电子工业到电机制造，从民用工业到军事工业，从一般技术到尖端高技术，均能见到粉末冶金工艺的身影。
在民用工业领域，粉末冶金制品已成为汽车、摩托车、家电、电动工具、农业机械、办公用具等行业不可或缺的配套基础零部件。
粉末冶金材料的主要类型1、硬质合金硬质合金是以一种或几种难熔碳化物的粉末为主要成分，加入起粘结作用的钴粉末，用粉末冶金法制得的材料。
常用硬质合金按成分和性能特点分为：钨钴类、钨钴钛类、钨钛钽（铌）类。
（1）硬质合金的性能硬度高，常温下硬度可达69-81HRC。
热硬性高，可达900-1000℃。
耐磨性好，其切削速度比高速工具钢高4-7倍，刀具寿命高5-80倍，可切削50HRC左右的硬质材料。
抗压强度高，但抗弯强度低，韧性差。
耐腐蚀性和抗氧化性良好。
线膨胀系数小，但导热性差。
硬质合金材料不能用一般的切削方法加工，只能采用电加工（如电火花、线切割、电解磨削等）或砂轮磨削。
因此，一般是将硬质合金制品钎焊、粘结或机械夹固在刀体或模具上使用。
（2）切削加工用硬质合金的分类和分组代号根据GB2075-87规定，切削加工用硬质合金按其切屑排除形式和加工对象范围不同分为P、M、K三个类别，根据被加工材质及适应的加工条件不同，将各类硬质合金按用途进行分组，其代号由在主要类别代号后面加一组数字组成，如P01、M10、K20等。
粉末冶金原理中文(1)
的高性能硬质合金。 ➢ 3、用增强致密化过程来制造一般含有混合相组成的特殊
合金。 ➢ 4、制造非均匀材料、非晶态、微晶或者亚稳合金。 ➢ 5、加工独特的和非一般形态或成分的复合零部件。
粉末冶金原理中文(1)
一、粉末制备技术
球磨机中的研磨过程取决于众多因素： 筒内装料量、装球量、球磨筒尺寸、球磨机 转速、研磨时间、球体与被研磨物料的比例 （球料比）、研磨介质以及球体直径等。
粉末冶金原理中文(1)
一、粉末制备技术
例如：球磨筒转速n＝0.7-0.75n临界时，球体发生抛 落； n＝0.6n临界时，球体发生滚动； n<0.6n临界时，
粉末冶金原理中文(1)
依据物料粉碎的最终程度，又可以分为粗碎和 细碎两类。以压碎为主要作用的有碾压、锟轧以及 颚式破碎等；以击碎为主的有锤磨；属于击碎和磨 削等多方面作用的机械粉碎有球磨、棒磨等。
实践表明，机械研磨比较适用于脆性材料。利
用塑性金属或合金来制取粉末多采用涡旋研磨、冷
气流粉碎等方法。
粉末冶金原理中文(1)
2、将粉末压制成型为所需形状的坯块。成型的目的是制 得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度。 成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中 应用最多的是模压成型，还有挤压成型、爆炸成型等。
粉末冶金原理中文(1)
绪论
3、坯块的烧结。烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。 成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理力学性 能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。对于单元系和 多元系的烧结，若烧结温度比所用的金属及合金的熔点低， 则称之为固相烧结；若烧结温度一般比其中难熔成分的熔 点低，而高于易熔成分的熔点，则称为液相烧结。除普通 烧结外，还有松装烧结、熔浸法、热压法烧结等特殊的烧 结工艺。
5粉末冶金
5.2.3 成
形
成形是将粉末转变成具有所 需形状的凝聚体的过程。通过成形， 需形状的凝聚体的过程。通过成形， 松散的粉末被压实成具有一定形状、 松散的粉末被压实成具有一定形状、 尺寸和强度的坯件。 尺寸和强度的坯件。压制过程中松 散的粉末通过位移和变形而密实， 散的粉末通过位移和变形而密实， 随着压力的增加压坯的密度及密度 分布、压坯的强度等发生变化。 分布、压坯的强度等发生变化。常 模压、 用的成形方法有模压 等静压、 用的成形方法有模压、等静压、轧 粉浆浇注、挤压、 制、粉浆浇注、挤压、松装烧结成 爆炸成形等 形和爆炸成形等。
图5.2.4 常用的模压方法
a）单向压制 b）双向压制 c）浮动模压制 1、8—固定模冲 2、6—固定阴模 3—粉末 固定模冲 固定阴模 粉末 10—运动模冲 4、5、7、10 运动模冲 9—浮动阴模 浮动阴模
2.等 静 压 制
压力直接作用在粉末体或弹性模套上， 压力直接作用在粉末体或弹性模套上， 使粉末体在同一时间内各个方向上均衡受压而 获得密度分布均匀和强度较高的压坯的过程。 获得密度分布均匀和强度较高的压坯的过程。 按其特性分为冷等静压制和热等静压制两大类。 按其特性分为冷等静压制和热等静压制两大类。 冷等静压制为在室温下等静压制，液体为 冷等静压制为在室温下等静压制， 压力传递媒介 。 热等静压制为把粉末压坯或装入特制容器 内的粉末体置入热等静压机高压容器中， 内的粉末体置入热等静压机高压容器中，施以 高温和高压， 高温和高压，使这些粉末体被压制和烧结成致 密的零件或材料的过程。 密的零件或材料的过程。
5.2.4 烧
结
烧结是粉末或粉末压坯, 烧结是粉末或粉末压坯,在适当的温 度和气氛中受热所发生的现象或过程。 度和气氛中受热所发生的现象或过程。 常用的烧结方法按原料组成不同分 为单元系烧结、 为单元系烧结、多元系固相烧结及多元系 液相烧结; 液相烧结;按进料方式不同分为连续烧结 和间歇烧结等。 和间歇烧结等。 影响烧结体性能主要是: 影响烧结体性能主要是:粉末体的性 状、成形条件和烧结的条件。烧结条件的 成形条件和烧结的条件。 因素包括加热速度、烧结温度和时间、 因素包括加热速度、烧结温度和时间、冷 却速度、烧结气氛及烧结加压状况等。 却速度、烧结气氛及烧结加压状况等。
粉末冶金
7．爆炸成形
借助爆炸波的高能量使粉末固结的成形方法。 可加工普通压制和烧结工艺难以成形的材料，如难熔金属、高 合金材料等，且成形密度接近于理论密度。还可压制普通压力机 无法压制的大型压坯。
5.2.4 烧结
按一定的规范加热到规定高温并保温一段时间，使 压坯获得一定物理与力学性能的工序。 1．连续烧结和间歇烧结 (1)连续烧结：待烧结材料连续地或平稳、分段地通过具有脱腊、
预热、烧结或冷却区段的烧结炉进行烧结的方式。 生产效率高，适用于大批、大量生产 (2) 间歇烧结：在炉内分批烧结零件的方式。 通过对炉温控制进行所需的预热，加热及冷却循环 生产效率较低，适用于单件、小批生产
2．固相烧结和液相烧结 (1)固相烧结：烧结速度较慢，制品强度较低 (2) 液相烧结：烧结速度较快，制品强度较高，用于具有特殊性能
5.1.2 粉末冶金的机理
1．压制的机理
压制是在模具或其它容器 中，在外力作用下，将粉末紧 实成具有预定形状和尺寸的工 艺过程。 压缩过程中，从而形成具有一定密度和强度的压 坯。随着粉末的移动和变形，较大的空隙被填充，颗 粒表面的氧化膜被破碎，接触面积增大，使原子间产 生吸引力且颗粒间的机械楔合作用增强。
5.2
粉末冶金工艺
金属粉末的制取→预处理→坯料的成形→烧结→后处理等
5.2.1 粉末的制取 机械法和物理化学法两大类 1．机械法
用机械力将原材料粉碎而 化学成分基本不发生变化的 工艺过程。
球磨法：用于脆性材料及合金
研磨法：用于金属丝或小块边
角料
雾化法：用于熔点较低的金属
a) 高速气流雾化 b) 离心雾化 c) 旋转电极雾化
4．等静压制
对粉末（或压坯）表面或对装粉末（或压坯）的软膜表面施以各 向大致相等的压力的压制方法
粉末冶金材料的分类及应用
粉末冶金材料的分类及应用
粉末冶金材料是一种经过特殊处理的金属粉末，它是一种新型材料，具有性能优越，容易加工等特点。
粉末冶金材料可以分为几大类：
铁基粉末冶金材料：包括钢铁、不锈钢、弹性体和马氏体等，通常应用于矿山机械设备、航空航天以及各种工业机械装备。
非铁基粉末冶金材料：包括镁合金、铝合金、铜合金、锡合金等，主要用于制造建筑材料、泵、电力设备，以及电子、造纸和印刷行业等。
混合粉末冶金材料：广泛应用于航空航天、船舶和机械工业中，如铬钼合金、铜钛合金、钛合金等。
高温合金：又称耐高温合金，具有抗热侵蚀性能好，可以承受大量热负荷，是火力发电厂和军工行业所经常使用的一种粉末冶金材料。
磁性粉末冶金材料：由磁性金属粉末制成，主要用于制造磁记录存储介质、磁性分离设备、电磁制动器等。
以上是粉末冶金材料的主要分类，它们的应用也是十分广泛的。
粉末冶金材料用于制造航空航天、机械制造和电子行业的部件，也可以用于汽车制造，电力、核能及石油化工行业，以及汽车、摩托车、电脑、DVD/CD光盘等消费品的整体或零部件制造。
粉末冶金材料还能够制作出具有精密尺寸的各种零件，以及容易分解的模块性产品，在微电子、精密装备和数控机床上也有很多应用。
此外，粉末冶金材料的应用还可以延伸到生物医学材料的研究中，以及复合材料的制备上，它具有更好的表面性能、耐腐蚀性能和系统性能，为工业制造提供了新的发展方向。
粉末冶金材料的分类及应用
粉末冶金材料的分类及应用粉末冶金制备技术已经应用在金属材料、有色金属材料和合金以及非金属材料 You can answer the question for a1word1.金属粉末：包括钢材粉末，铝材粉末，铜材粉末，硅钢粉末，钨钢粉末，铌钢粉末，镍基合金粉末等金属材料，用于重力冶金，无损冶金成形，热喷涂，激光熔覆等工艺。
2.有色金属粉末：以金、银、铂族金属和稀土为主的有色金属粉末，可用于珠宝行业，电子制造等行业，例如：铂粒子粉末，金粒子粉末，银粒子粉末，稀土元素粉末等。
3.合金粉末：主要由钢、铝、铜、钛等不同金属元素构成的合金粉末，用于耐热合金的热喷涂、焊接材料的制备及航空航天、汽车等用途，如：钛基合金粉末，铝基合金粉末，高温合金粉末等。
4.非金属粉末：如氧化铝，氧化铬，硅酸盐，氮化硅，金刚石，碳纤维等，用于无损冶金，纳米加工，锻炼成形，高温耐火，特种表面处理等领域。
1.电子行业：电子行业中经常使用的材料包括铁氧体材料，热稳定性陶瓷材料，介质材料，接触材料等，其中有色金属粉末可以用于涂覆层的制造，耐电强度较高，耐磨性能也很好，所以经常常用于电子设备的制造。
2.汽车行业：粉末冶金技术可以用于汽车零部件，不锈钢汽车零部件，表面光洁度高，硬度高，耐腐蚀性能好，所以可以大大减少汽车零部件的磨损和损坏，大大延长服役寿命。
3.航空航天行业：粉末冶金材料可用于燃气喷头的精加工，采用粉末冶金技术可以有效降低重量，减少空气阻力，提升机体性能。
此外，还可以制备耐高温，耐压，耐冲击和耐腐蚀的合金部件，降低飞行风险。
4.纳米技术：粉末冶金技术可用于纳米加工，制备纳米晶体材料，例如金属纳米结构，金属氧化物纳米晶体材料，有机无机杂化材料等，具有催化，化学传感，生物传感等多种性能，用于医药研究和生物传感器的开发。
粉末冶金是什么材料
粉末冶金是什么材料
粉末冶金是一种通过粉末冶金工艺制备金属、合金、陶瓷和复合材料的新型材料。
它是将金属或非金属粉末通过压制、烧结等工艺形成所需产品的一种方法。
粉末冶金技术具有高效节能、原料利用率高、可以制备复杂形状和高性能材料等优点，因此在航空航天、汽车、机械制造、电子等领域得到了广泛应用。
粉末冶金材料主要包括金属粉末和非金属粉末两大类。
金属粉末是指通过机械
方法将金属块破碎、研磨而成的细小颗粒，而非金属粉末则是指氧化物、氮化物、碳化物等非金属材料的粉末。
这些粉末经过混合、压制、烧结等工艺，可以制备出具有特定性能的材料。
粉末冶金技术的优势在于可以制备出具有特殊性能的材料。
通过控制粉末的形状、尺寸、分布以及添加其他元素等方法，可以调控材料的力学性能、磁性能、耐磨性、耐腐蚀性等特性。
而且，粉末冶金材料还可以制备出具有多孔结构的材料，应用于过滤、吸附等领域。
粉末冶金材料还具有良好的加工性能。
由于粉末冶金材料的原料是粉末，因此
可以通过压制、注射成形、烧结等工艺制备出复杂形状的零部件，而且还可以减少加工过程中的废料，提高材料的利用率。
此外，粉末冶金材料还具有良好的均匀性。
由于粉末冶金材料是由微小颗粒组
成的，因此可以实现各向同性的材料性能，而且可以实现多种材料的复合，从而得到具有多种性能的复合材料。
总的来说，粉末冶金是一种重要的材料制备技术，它可以制备出具有特殊性能
的材料，并且具有良好的加工性能和均匀性。
随着科学技术的不断发展，相信粉末冶金技术将会在更多的领域得到应用，为人类的发展做出更大的贡献。
粉末冶金
粉末冶金材料粉末冶金材料用粉末冶金工艺制得的多孔、半致密或全致密材料（包括制品）。
粉末冶金材料具有传统熔铸工艺所无法获得的独特的化学组成和物理、力学性能，如材料的孔隙度可控，材料组织均匀、无宏观偏析（合金凝固后其截面上不同部位没有因液态合金宏观流动而造成的化学成分不均匀现象），可一次成型等。
[英文]：powder metallurgy material[解释]：用粉末冶金工艺制得的多孔、半致密或全致密材料（包括制品）。
粉末冶金材料具有传统熔铸工艺所无法获得的独特的化学组成和物理、力学性能，如材料的孔隙度可控，材料组织均匀、无宏观偏析（合金凝固后其截面上不同部位没有因液态合金宏观流动而造成的化学成分不均匀现象），可一次成型等。
通常按用途分为7类。
①粉末冶金减摩材料。
又称烧结减摩材料。
通过在材料孔隙中浸润滑油或在材料成分中加减摩剂或固体润滑剂制得。
材料表面间的摩擦系数小，在有限润滑油条件下，使用寿命长、可靠性高；在干摩擦条件下，依靠自身或表层含有的润滑剂，即具有自润滑效果。
广泛用于制造轴承、支承衬套或作端面密封等。
②粉末冶金多孔材料。
又称多孔烧结材料。
由球状或不规则形状的金属或合金粉末经成型、烧结制成。
材料内部孔道纵横交错、互相贯通，一般有30％～60％的体积孔隙度，孔径1～100微米。
透过性能和导热、导电性能好，耐高温、低温，抗热震，抗介质腐蚀。
用于制造过滤器、多孔电极、灭火装置、防冻装置等。
③粉末冶金结构材料。
又称烧结结构材料。
能承受拉伸、压缩、扭曲等载荷，并能在摩擦磨损条件下工作。
由于材料内部有残余孔隙存在，其延展性和冲击值比化学成分相同的铸锻件低，从而使其应用范围受限。
④粉末冶金摩擦材料。
又称烧结摩擦材料。
由基体金属（铜、铁或其他合金）、润滑组元（铅、石墨、二硫化钼等）、摩擦组元（二氧化硅、石棉等）3部分组成。
其摩擦系数高，能很快吸收动能，制动、传动速度快、磨损小；强度高，耐高温，导热性好；抗咬合性好，耐腐蚀，受油脂、潮湿影响小。
粉末冶金工艺及材料
粉末冶金工艺及材料粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法，既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。
但其模具和金属粉末成本较高，批量小或制品尺寸过大时不宜采用。
粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比，具有以下特点：1.粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的，因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。
2.提高材料性能。
用特殊方法制取的细小金属或合金粉末，凝固速度极快、晶粒细小均匀，保证了材料的组织均匀，性能稳定，以及良好的冷、热加工性能，且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制，可提高强化相含量，从而发展新的材料体系。
3.利用各种成形工艺，可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件，大量减少机加工量。
提高材料利用率，降低成本。
粉末冶金的品种繁多，主要有：钨等难熔金属及合金制品；用Co、Ni等作粘结剂的碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)等硬质合金，用于制造切削刀具和耐磨刀具中的钻头、车刀、铣刀，还可制造模具等；Cu合金、不锈钢及Ni 等多孔材料，用于制造烧结含油轴承、烧结金属过滤器及纺织环等。
随着粉末冶金生产技术的发展，粉末冶金及其制品将在更加广泛的应用。
1粉末冶金基础知识⒈1粉末的化学成分及性能尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米(μm)或纳米(nm)。
1.粉末的化学成分常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。
2.粉末的物理性能⑴粒度及粒度分布粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。
实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。
图7.1.1描绘了由若干一次颗粒聚集成二次颗粒的情形。
实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。
粉末冶金简介
5、Ⅴ型压坯
指上部有两个台面，下部有三个台面的一类压坯。
通常由：阴模、两个上模冲、三个下模冲及芯棒所组成的模具成型；“上三下 四”压坯，是目前粉末冶金成型机可压制成型的、形状最复杂的压坯，如下图 所示。
6、Ⅵ型压坯
指压坯带有球面或斜面、侧面工端面带有螺旋齿、多平行孔、支座和连杆等类 特殊形状的压坯。
b）薄壁压坯：压制薄壁、长零件的模具十分易坏，且模具寿命很短，一般要求 压坯壁厚不小于1.5mm，在压制多台阶零件时，为避免模冲因太薄而损坏，压 坯台面厚度不小于1.5mm，否则应烧制后用机加工方法来完成，部分情况下可 以设计成台阶模腔或台阶芯棒来压制
c）相切圆压坯，台阶圆相切类制品
d）曲面和斜面压坯
台阶处的粉料横向移动，使得宽窄两处装粉比发生了变化，产生了密度差。 46g/cm3，硬度差达25HB，其压溃值低于200MPa； 压件端面：由于种种原因整形时，这部分表面与模壁间没有显著的相对移动，故整形与否对粗糙度无明显影响 通常由：阴模、两个上模冲、三个下模冲及芯棒所组成的模具成型； 一般情况下，烧结零件的径向跳动为IT8左右 如采用双向压制，其上、下与中间的密度差小于0. d）避免锥面压制皱纹：外锥大头朝上，内锥小头朝上； 由于烧结体强度决定于密度最小部分，故设计压坯时希望密度差越小越好： 3、将坯件在低于基体金属熔点温度下加热烧结； 中密度：3，选用压制性好的原料，可以一次压制成型 标准机械式压机，在压制能力为0.
f）圆角和倒角
为了避免模冲出现尖薄边缘，一般皆采用小于45°角和宽度不小于0.125mm的 平台，如下图所示。最佳的倒角是取对径向不大于30°倒角，这使得模具具有 足够的强度，模冲倒角凸出部的破裂降低到最低程度，当倒角的径向角度必须 大于30°时，最好是在复压时成型出该倒角
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液相烧结 高温 真空或保护气氛
硬 质 合 金 刀 具 硬 质 合 金 模 具
5.5.1 粉末冶金高速钢
铸造法
性能特点：
优异的切削性能； 良好的韧性； 均匀一致性好； 热处理变形小，尺寸稳定性高； 耐磨性高，刀具耐用度提高2~3倍； 热加工性能改善，可提高合金含量。
PM法
国 内
平均每辆汽车使用粉末冶金件仅为3~6kg； 未来发展前景广阔！
5.2.1 烧结铜基材料
主要用来制造含有轴承、摩擦材料、电器接点材料、小模数的齿 轮、凸轮、连杆、螺母等机械零件。 （1）耐腐蚀； （2）一定的强度和韧性； （3）机械加工性能良好。 烧结青铜 烧结 铜基 材料 烧结镍铜 其余合金
制备方法：热等静压法
高频电炉用钢 预热 氩气雾化 坯件 高速钢粉 过筛 装套 封焊 冷等静压
热等静压
Al2O3/Cu、 Cu-Be、Cu-Mn 锡青铜：Cu-10%Sn 铝青铜：含4%-11%Al Cu –Ni-(10-35%)Zn
烧结黄铜
烧结铜基结构零件的一般生产工艺
固相烧结 防腐蚀或装饰
5.2.1 烧结铝基材料
主要用来制造汽车活塞、连杆、飞机构件。 烧结铝合金 烧结 铝基 材料 机械合金化 烧结铝
以铝为基体，在538~635℃下加入Cu、 Mg、Si等强化元素 铝—熔炼、雾化——机械破碎——氧气 球磨——压制成形——氢气烧结——热 挤压——冷加工——烧结氧化铝 颗粒增强铝基复合材料Al2O3、Al4C3
航空航天和军工用烧结铝复合材料
铝基复合材料用于制造飞机蒙皮、 肋板、起落架零件、直升机转子及 其他重要承载结构件，性能要求： （1）保持高强度的同时，具有良好 的耐蚀性； （2）高的比强度，以减轻重量； （3）高强、高韧性。
制成彩色烟幕弹;
燃烧弹:金属粉末自燃、摩擦产生火花。
5.1. 3 磁性粉末探伤
表面存在缺陷的零件通电发生磁化后，缺陷处空气的磁导率远远小于铁磁材料的 磁导率，在介面上磁力线的方向将发生改变，有一部分磁通散布在缺陷周围，形成漏 磁场。
撒在零件表面的铁磁性粉末沿 漏磁场一层层排列起来，形成磁 痕，即可将缺陷显示出来。
破了金属只有致密结构的传统概念。
现代Porous Material是指用粉末冶金方法制备、孔隙度大于15%的金
属材料。孔隙度和孔径大小可以控制和再生。
与人体内的骨骼类似的钛发泡材料
性能特点
（1）密度小、比表面积大、能量吸收性能好、导热率低（闭孔体）； （2）换热、散热能力高、吸声性好、渗透性优、电磁波吸收性好（通 孔体）； （3）阻焰、耐热耐火、抗热震、气敏； （4）可再生、加工性好。
良好的强度、刚度、 硬度和抗磨性能
铁基结构零件
烧结铁基零件制备生产工艺流程
渗碳、淬火、 调质等热处理
烧结铁基复合材料的应用——汽车工业
• 欧洲每部汽车中约有7kg的粉末冶金件： • 美国每部汽车中粉末冶金件达16kg； • 未来10年，预计每部汽车中粉末冶金件达到25kg。
国 外
高性能铁基粉末冶金件已普遍用于汽车传动装置、发动 机、通用机械和工具等制造。
未来发展方向：重防腐、隔热、 发射型防水涂料
铝粉颜料
油墨中添加铝粉颜料 =仿制银色 胶印、油版印刷、 曲面凹版印刷
青铜颜料
高Zn含量 低Zn含量
装饰、涂料、印刷 不锈钢粉末颜料：耐强腐蚀气氛涂层，改善外观； 锌粉颜料：耐腐蚀涂层。
5.1.2 燃料、烟火和炸药用金属粉末
应用最广的是铝粉，烟火中还使用镁、锆、钛、钨、锰、铍和 铈等粉末
滑油膜。当轴旋转时，轴与轴承间的摩擦使轴承的温度升高，储存油受热流 动、膨胀，从孔隙中渗出，形成油膜起到润滑作用。停止旋转时，温度降低， 润滑油收缩、回流于含油轴承内部。 因此，润滑油的消耗量是非常的小，可 在不从外部供给润滑油的情况下，长期运转使用。非常适合于供油困难与避 免润滑油污染的场合。
轴承的工作原理
铝 粉 燃 料 燃烧能高
4Al（s）+3O2（g）=2Al2O3（s），△H=2820KJ/mol
燃烧时可以将水和CO2还原成相对分子质量较小的气体
平方根成反比 推进器产生的能量
“发现号”航天飞机， 安装外挂燃料箱和固 体火箭推进器
有科学家正在探索利用铝粉作燃料的可能性， 以期望铝能替代石油能源——可行性？
铁氧体 稀土钴 金属
低矫顽力(Hc<400A/m)、 高磁导率
软磁材料
半硬磁材料：碳素钢、铬钢、铬钼钢等
Hc=1200~16000A/m
5.3.1 磁性材料的制备及其应用
1. 硬磁材料
硬磁材料的作 烧 结 AlNiCo 磁 钢 工 艺 过 程 用是提供一个磁 场。 主要用于马达、 电子计算机和计 测系统。
用途广泛
应用前景
（1）能源材料——泡沫镍电极，提高能效90%，容量提升40%，可快速充 电，锂电池的理想材料； （2）反应材料——制作高效催化剂或催化剂 载体，如汽车尾气催化中和器，可降低CO排 放量2/3，毒性减少90%；工业废水处理装置 、去臭材料 （3）缓冲材料——保护精密仪表、汽车保险 杠、航天器起落架（可能） （4）消声材料 （5）阻燃、阻爆材料
铜 基
钢芯板 原料粉末
镀铜 混合
镀锡 装炉 压制 加压烧结 加工 浸油 成品
双金属结构
5.3 粉末冶金磁电和功能材料
5.3.1 磁性材料
铝镍钴 钴铁氧体 钡铁氧体 锶铁氧体 纯铁 铁镍 铁铝 铁硅 铁钴 铁氧体 锰锌 镍锌 铜锌
当今世界磁性最 强的磁体 高矫顽力(Hc>104A/m)、 高剩磁
硬磁材料
坦克（使用有多孔减震材料）
应用前景
（6）结构材料 一定的强度、延展性和可加工性能，使多孔材料可作为轻质结 构材料使用，尤其是温度超过200℃的场合。
如飞机和导弹工业中，用作轻质、传热的支撑结构 （机翼金属外壳的支撑体）；泡沫铝用作高频、高速电 梯的支撑结构，可降低能耗；
（7）生物材料
钛及其合金多孔材料，对人体无害且具有较 好的 相容性被大量用于医疗卫生行业，如多孔钛髓 关节。
按工作状态（高、低电压；强、中弱电流；高、中、轻电荷），电触头材料分为： （1）高压触头材料：难熔金属W、Mo与良导电金属组成的复合材料，如W-Cu、 W-Ag、WC-Ag等； （2）中、低压触头材料：Ag-Ni、Ag-Fe、Ag-石墨等
电触头材料的制备
5.4 粉末冶金多孔材料
1948年，美国的Sosnik利用汞在熔融铝中气化制得多孔泡沫金属，打
5 粉末冶金材料和制品
粉末冶金机械零件 粉末冶金磁电和 功能材料 粉末冶金摩擦材料
粉末冶金多孔材料
粉末冶金工具材料
其他材料
5.1 金属粉末的直接应用
颜料
油墨
添加剂
焊条
催化剂
炸药
食品添 加剂
涂层涂料
5.1.1 颜料、油墨和复印用粉末
金粉涂刷的寺庙、喜帖
美观、防腐
铝粉涂料
建筑物涂料：防潮、发射太阳光、使用寿命长 汽车零部件涂料：抗酸蚀、闪光、覆盖率高、光泽度好、耐高温
Fe基：MoS2、Ni、Cr、Mo、Cu、P Cu基：Sn、Pb、Zn、P
（2）润滑组元（5-25%，石墨和铅/铋）：改善抗卡性能和抗 粘性能，提高耐磨性； （3）摩擦组元（SiO2、石棉、SiC、Al2O3、SiN）：提高摩 擦系数和耐磨性，防止焊接。
粉末冶金摩擦材料的制备
铁 基 钢芯板 原料粉末 除油除锈 装炉 混合 压制 加压烧结 加工 成品
烟火粉末
着火时可以控制化学反应速度的物质或材料的混合物
可在规定的时间内产生所要求数量的热、烟、响声、光或红外辐射； 必须燃烧，但不能爆燃； 用作照明弹时，能提供强烈的光照；信号弹时，产生区别于背景的光源；
——镁和铝粉的组合
烟幕弹：铝或镁的金属粉末与六氯乙烷和锌盐组成；加入挥发性有机染料，
5.3 摩擦材料
刹车片
摩 擦 材 料
性能要求： （1）足够的摩擦系数和必要的热稳定性能； （2）耐磨性好，使用寿命长； （3）良好的磨合性； （4）良好的抗卡性，平稳的转动扭矩和制动性能； （5）足够的强度； （6）耐蚀等
粉末冶金 摩擦材料
粉末冶金摩擦材料的组成
（1）基体组元（50-90%，Fe基或Cu基）：保证强度、热稳 定性和耐磨性； 辅助组元：改善基体组元的性能
烧结轴承不工作时的状态
制备工艺
高纯铁粉
原料粉
石墨 Cu、S、MoS2
配料
混料
压制
烧结
成品
涂蜡包装
浸油
切削加工
精整
5.5 粉末冶金工具材料
粉末冶金高速钢 超硬材料 硬质合金 陶瓷工具材料 复合材料
5.5.1 硬质合金
以难熔金属碳化物（WC/TiC/CrC）等为基体，以铁族金属（Co）为
制备方法
铸造法
金属粉末 混合均匀
发泡粉末
粉末冶金法 金属沉积法 烧结法 熔融金属发泡法 共晶定向凝固法
压力成形
预制件
轧制、模锻、挤压
半成品
接近或高于混合物熔点
受热、 发泡剂分解
多孔泡沫 金属
5.4.1 多孔含油轴承的制备
铁基含油轴承的自润滑：多孔材料的孔隙中贮存润滑油，在使用时形成润
2. 软磁材料
软磁材料主要用于 烧 结 Fe 的 工 艺 过 程 电力、电讯仪表、计 算机、磁记录等弱电 技术中。 未来发展方向—— 非晶合金。
5.3.2 电工材料
1. 电触头材料
电器开关中用来接通或断开电路的的 触点材料，性能要求：
（1）高的电导率和低接触电阻； （2）良好的高温机械性能； （3）抗电弧而不熔焊； （4）抗大气腐蚀、高温氧化和电化学作用。