第四章 粉末压制
材料成型技术-第四章-粉末压制和常用复合材料成形过程
• 3、粒度分布 • 指大小不同的粉粒级别的相对含量，也叫粒度 组成。 • 粉末粒度组成的范围广，则制品的密度高，性 能也好，尤其对制品边角的强度尤为有利。
• 4、技术特征
• 粉末的成形技术特征主要有：松装密度、流动性、压制 性。 • （1）松装密度
– 松装密度亦称松装比，指单位容积自由松装粉末的质量。受粉 末粒度、粒形、粒度组成及粒间孔隙大小决定。松装比的大小 影响压制与烧结性能，同时对压模设计是一个十分重要的参数。
双向压制示意图 (a)单冲头 (b)组合冲头
• 二、流体等静压制
–它是利用高压流体(液体或气体)同时从各个方向对粉 末材料施加压力而成形的方法。
等静压制示意图 1-工件；2-橡胶或塑料模；3-高压容器；4-高压泵
• 三、三向压制
–它综合了单向钢模压制与等静压制的特点。这种方法 得到的压坯密度和强度超过用其他成形方法得到的压 坯。但它适用于成形形状规则的零件，如圆柱形、正 方形、长方形、套筒等。
• 1、烧结温度
• 固相烧结指粉粒在高温下仍然保持固态。采用的烧结温 度为： – T烧结＝(2/3~3/4)T熔点 • 液相烧结指烧结温度超过了其中某种组成粉粒的熔点， 高温下出现固、液共存状态，烧结体将更为致密坚实， 进一步保证了烧结体品质。 • 通常较高的烧结温度可促使粉粒间原子扩散易于进行， 从而使烧结体的硬度和强度升高。在烧结温度下不允许 液相处于完全自由流动状态。
• 硬质合金有三类： • 1、钨钴类(YG) • 主要组成为碳化钨(WC)和钴(Co)。常用牌号有 YG3、YG6、YG8等。 • 钨钴类硬质合金有较好的强度和韧度，适宜制 作切削脆性材料的刀具。如切削铸铁、脆性有 色合金、电木等。且含钴愈高，强度和韧度愈 好，而硬度、耐磨性降低，因此，含钴量较多 的牌号一般多用作粗加工，而含钴量较少的牌 号多用于作精加工。
粉末冶金材料的成型
粉末冶金材料的成型一、压制成型基本规律压模压制是指松散的粉末在压模内经受一定的压制压力后，成为具有一定尺寸、形状和一定密度、强度的压坯。
当对压模中粉末施加压力后，粉末颗粒间将发生相对移动，粉末颗粒将填充孔隙，使粉末体的体积减小，粉末颗粒迅速达到最紧密的堆积。
粉末压制时出现的过程有：颗粒的整体运动和重排；颗粒的变形和断裂；相邻颗粒表面间的冷焊。
颗粒主要沿压力的作用方向运动。
颗粒之间以及颗粒与模壁之间的摩擦力阻止颗粒的整体运动，并且有些颗粒也阻止其他颗粒的运动。
最终颗粒变形，首先是弹性变形，接着是塑性变形；塑性变形导致加工硬化，削弱了在适当压力下颗粒进一步变形的能力。
与被压制粉末对应的金属或合金的力学性能决定塑性变形和加工硬化的开始。
例如，压制软的铝粉时颗粒变形明显早于压制硬的钨粉时的颗粒变形，最后颗粒断裂形成较小的碎片。
而压制陶瓷粉时通常发生断裂而不是塑性变形。
随着压力的增大，压坯密度提高。
不同粉末压制压力与压坯密度之间存在一定的关系。
然而，至今没有得到令人满意的压坯密度与压制压力之间的关系。
建立在实际物理模型基础上的一些关系，仍然是经验性的，因为其中使用了与粉末性能无关的调节参数。
更准确地应当使用给定粉末的压制压力与压坯密度之间关系的图形或表格数据。
二、粉末的位移粉末体的变形不仅依靠颗粒本身形状的变化，而且主要依赖于粉末颗粒的位移和孔隙体积的变化。
粉末体在自由堆积的情况下，其排列是杂乱无章的。
当粉末体受到外力作用时，外力只能通过颗粒间的接触部分来传递。
根据力的分解可知，不同连接处受到外力作用的大小和方向都不一样。
所以颗粒的变形和位移也是多种多样的。
当施加压力时，粉末体内的拱桥效应遭到破坏，粉末颗粒便彼此填充孔隙，重新排列位置，增加接触。
可用图4.9所示的两颗粉末5种状态来近似地说明粉末的位移情况。
图4.9 粉末位移的形式三、粉末的变形粉末体在受压后体积明显减小，这是由于粉末体在压制时不但发生了位移，而且还发生了变形。
粉末压制成形详解
School of Materials Scienቤተ መጻሕፍቲ ባይዱe and Engineering
3. 随粉末体密实，压坯密度增加，压坯强度也增加。 压坯强度是如何形成的
三、 粉末体在压制过程中的变形
（一） 粉末体受压力后的变形特点（与致密材料受力变形比 较）
1. 致密材料受力变形遵从质量不变和体积不变，粉末体压制 变形仅服从质量不变。
粉末体变形较致密材料复杂。 2.致密材料受力变形时，仅通过固体质点本身变形，粉末体
变形包括粉末颗粒的变形，还包括颗粒之间孔隙形态的改 变，即颗粒发生位移。
4. 由于粉末颗粒之间摩擦，压力传递不均匀，压坯中不同部位密 度存在不均匀。 压坯密度不均匀对压坯乃至产品性能有十分重要的影响。
5. 卸压脱模后，压坯尺寸发生膨胀—产生弹性后效 弹性后效是压坯发生变形、开裂的最主要原因之一。
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本章内容
§2.1 概述 §2.2 压制过程中力的分析 §2.3 压制压力与压坯密度的关系 §2.4 粉末压坯密度的分布 §2.5 粉末压坯的强度
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第一节 概述
一、基本概念
● 成形（Forming）的定义： 将粉末密实（densify）成具有一定形状、尺
寸、孔隙度和强度的坯体（green compacts）的工 艺过程。
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粉末压制成形模具设计
(b)选取冲头的抗弯安全系数：
对于淬硬钢冲头，一般可取 P/Pcr≤n＝2～3 (c)确定冲头最大允许长度： L≤(2∏EJmin/nP)1/2 (17) (18)
坯料
压制坯外 尺寸
_ 三 、压制力与凹模预应力圈尺寸 p:金属粉末平均单位流动压力，由压制 实验曲线或实际经验确定 F:压制坯截面积 1.压制力、顶出力和设备吨位 n:压制模中型腔数量(对一次多件压制)
P＝nF
PT＝CpP Pout＝μFcpc
(6)
(7)
Cp—压力机吨位裕度系数，Cp＝1.25～1.30 压制后制件的顶出力由侧压力pc、粉体侧表 面面积Fc和粉体与模壁的摩擦系数μ(＝0.1～ 0.2)确定
H0—总装料高度
hh—上冲头导入长度hl—下冲头导入长度 对于固定式结构，由于凹模本身沿高度方向具有分 配粉料的作用，因此可以不考虑上、下冲头的导入部分 (见图1b)，则 Hd＝H0 (5)
2.凹模型腔与芯棒工作尺寸
凹模型腔的工作尺寸主要决定于粉末零件 的外尺寸，同时必需考虑粉末体在压制、烧结、 后续精压等工序这些外尺寸变化，以及凹模最 大允许磨损量；
冲头调节；
(3)固定式：专用压力机上大批量金属粉末件压制成 形所采用的结构型式。
2.模具封闭高度
如图3所示，当采用固定式模具 结构时，上冲头既可采用固定 式，也可采用浮动式。 其总高度可确定为： Lh＝hht+h1+h2。 (12) 式中： hht,hlt—上、下冲头固定板的厚度 h1,h4—分别为上冲头压制和下冲 头顶出行程 h2—压力机在下死点时凹模上端面 与上冲头固定板下端面之间的距离 h3—下冲头导入凹模筒部分的长度
粉末压制成形模具设计
表1金属粉末压制成形坯料计算
计算内容
定义或计算公式
有关说明
压制坯在垂直于压制
压制坯面积Fp(cm2) 方向的平面的投影面
-
积
压制坯体积Vp(cm3)
Vp＝(1+ξ/100)Ve
芯棒磨损余 量
Δd＝dn′-dn-δa δa—芯棒尺寸实际偏差量
后续精压芯
＝dmax±lrp
棒直径(孔 “+”—精压后回弹使孔径减小时
件) “-”—精压后回弹使孔径增大时
烧结坯内尺 寸
压制坯内尺 寸
ds＝drp±ηrp “+”—为负偏差精压时
“-”—为正偏差精压时
dp＝ds±ε “+”—烧结后内尺寸减小时 “-”—烧结后内尺寸增大时
2.凹模预应力圈尺寸
为了提高压制成形模具的寿命，并
保证压制件的尺寸精度，凹模常采用预
应力圈结构，如图2所示。其尺寸取决于
压制时凹模内壁所承受的侧压力大小。
对于铁粉末压制，其侧压力可按经验公
式估算：
pc＝Ccρmp
(9)
式中Cc＝0.00725，m＝6.8
而预应力圈的尺寸，必须保证凹模具有最大刚度，设凹模筒内半径为r1， 则有：
其他参数
而在进行压制成形模具设计时，还需知道以下 参数：
(1)预先给定的粉末压制坯的密度ρp； (2)压制(和后续塑性加工)后制件线回弹量，用相 对值αp(αrp)或绝对量lp(lrp)表示； (3)制件烧结后的线收缩量，用相对值β或绝对量 ε表示； (4)烧结氧化或其他原因引起的质量损耗量，用 相对值ζ表示； (5)后续塑性加工引起的制件密度增加量，用相 对值τ表示。
复合材料粉末压制过程注意事项
复合材料粉末压制过程注意事项1.引言1.1 概述概述部分的内容：复合材料粉末压制是一种制备高性能复合材料的常用工艺方法。
通过将不同材料的粉末混合后，经过压制、成型和烧结等工艺步骤，可以得到具有优异性能的复合材料制品。
这种工艺具有制备成本低、工艺灵活以及制品形状多样化等优点，因此在许多行业中得到广泛应用。
在实施复合材料粉末压制过程中，需要注意一系列的事项。
首先，选择合适的原材料是确保制备成功的重要因素之一。
合适的原材料应具有相近的烧结温度、相容性好以及能够提供所需的性能属性等特点。
其次，粉末混合的均匀性对于制备高质量的复合材料产品至关重要。
必要时，可采用机械搅拌或者球磨等方法来提高混合均匀度。
在压制过程中，控制良好的压制参数也是非常重要的。
压制参数包括压力、压制速度和模具温度等。
合适的压力可以确保粉末充分填充模具空间，获得致密的制品。
压制速度的选择应权衡充分填充和避免制品变形之间的关系。
模具温度的控制对于烧结过程以及制品性能的均匀性有着重要影响。
最后，在烧结过程中，需要避免过高的温度和过长的烧结时间，否则可能会导致制品形变、结构破坏甚至烧结不完全等问题。
控制好的烧结参数可以获得高密度、高强度和优异性能的复合材料制品。
综上所述，复合材料粉末压制过程是一项复杂的工艺，需要注意原材料选择、混合均匀性、压制参数和烧结过程等因素。
只有合理掌握这些关键点，才能制备出优质的复合材料产品。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式进行编写：文章结构：本文按照以下结构进行组织：引言、正文和结论。
引言部分包括概述、文章结构和目的。
在概述部分，我们将简要介绍复合材料粉末压制过程的背景和重要性。
复合材料粉末压制作为一种制备复合材料的重要方法，在许多工业领域中得到了广泛应用。
它通过将粉末材料填充到模具中，施加压力进行成型，并通过烧结等方法进行后续处理。
粉末压制过程具有多种优点，如成本低、高效率以及能够制备复杂形状等。
粉末成形与烧结讲义第四部分课件
（3）继续升温到烧结温度及保温阶段 超过共晶温度继续升温，有更多WC 溶解列液相中，液相数量剧增；保温过程中， WC继续溶解到液相中，继续保 温只发生WC通过液相的溶解和再析出过程，WC晶粒逐渐长大，而两相的成分 和比例都维持不变。
热压致密化理论是在粘性或塑性流动烧结理论的基础上建立，并主 要沿着两个方向发展：(1)热压的动力学即致密比方程式，分为理论的 和经验的两类，前者由塑性流动理论和扩散蠕变理论寻出；(2)热压的 致密化机构，包括颗粒相互滑过、颗粒的破碎、塑性变形以及体积扩散 等。
热压烧结的特点：
1. 所需的成型压力仅为冷压法的1/10； 2. 降低烧结温度和缩短烧结时间，抑制了
液相烧结的机构表明，当固相的原子溶解于液相(粘 结相)时致密化速度增加，烧结所需时间缩短，从这个 意义上讲，能在烧结温度下形成液相的就可用作活化 烧结的添加元素。
但是，对于W—Cu—Ni重合金，当Cu与Ni比为1 ／2．5时，合金在低于Cu-Ni熔点的温度1050℃烧 结，烧结后可以看到钨颗粒形成明显的卵形结构，并 有明显的体积收缩。
液相烧结过程
液相烧结不同阶段的示意图(O:熔化;Ⅰ:重排;Ⅱ:溶解-沉淀;及Ⅲ:固相烧结)
（1）颗粒重排（Particles Re-arrangement） 在液相烧结过程中，颗粒间的液相膜起润滑作用。颗粒重排向减 少气孔的方向进行，同时减小系统的表面自由能。当坯体的密度 增加时，由于周围颗粒的紧密接触，颗粒进一步重排的阻力增加， 直至形成紧密堆积结构。
四、热压烧结
热压烧结（hot pressing）是在烧结过程中同时对坯料施加压力， 加速了致密化的过程。所以热压烧结的温度更低，烧结时间更短。
4.2粉末压制成形教程
p侧
1
p p
p侧 — 单位侧压力（MPa）；p — 单位压制压力（MPa）； ξ = γ /（1-γ ）—侧压系数；γ—泊桑比
（二）侧压系数
● 定义： ξ = γ /（1-γ ）= p侧 /p ：单位侧压力与单位正压力之比 ● 影响因素
☻ 泊桑比γ—材料本性（下表）
☻ 压制压力（压坯密度）
（二）压力损失
● 定义：用于克服外摩擦力而消耗的压制（正）压力。
● 与压制压力的关系（推导）
p P exp( 4 H ) D
式中，p/ —模底受到的压力（N）；H为压坯高度（mm）；D为压坯直径（mm）
考虑到消耗在弹性变形上的应力，则：
p1 P exp( 8 H ) D
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● 成形方法的一般分类
粉末压制成形（钢模压制）compacting，briquetting，pressing ————普通成形 等静压成形 isostatic（hydrostatic） pressing 热法（热压注法）：钢模 注浆成形法 冷法
● 净压力（有效压力）：p，，P1
● 压力损失：∆p，P2—克服内外摩擦力，
单向压制各种力的示意图
P = P1 + P2
∆p = p-p，
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压力分布
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本章内容
§2.1 概述 §2.2 压制过程中力的分析 §2.3 压制压力与压坯密度的关系 §2.4 粉末压坯密度的分布 §2.5 粉末压坯的强度
粉末压制
2.3 多孔性材料及摩擦材料
(1) 多孔性材料 多孔性材料制品有过滤器、热交换器、触媒 及灭火装置等。
过滤器是最典型的制品，主要用来过滤燃料油、
交换空气、以及化学工业上过滤液体与气体等。常 使用的粉料有青铜、镍、不锈钢等。
( 2)
摩擦材料
烧结材料结构上的多孔性和复合材料特点， 可制成摩擦系数大，耐磨性、耐热性及导热性好 摩擦材料
制造金属（或无机非金属）粉末和利用金属 （或无机非金属）粉末生产大块材料和一定形 状零件的方法。 （The arts Of producing metal powders and Of the utilization Of metal powders for the production of massive materials and shaped objects）。
速条件工作；空隙度低含油少，强度高，适宜于中高载 荷，低速条件工作。
烧结含油轴承工作原理示意图
（2）金属塑料减磨材料 粉末压制多孔制品与聚四氟乙烯、二硫化钼 或二硫化钨等固体润滑剂复合制成，是一种具 有良好综合性能的无油润滑减磨材料。
特点：工作时不需润滑油，工作温度范围较 宽，能在真空、水和其他液体中工作。
(1)金属粉末的制取
1）矿物还原法：金属矿石在一定冶金条件下被 还原后，得到一定形状和大小的金属料，然 后将金属料经粉碎等处理以获得粉末。
2）电解法：采用金属盐的水溶液电解析出或熔 融的金属盐电解析出金属颗粒或海绵状金属 块，再用机械法进行粉碎。
3）雾化法：将熔化的金属液通过喷射气流、水 蒸气或水的机械力和急冷作用使金属熔液雾化， 而得到的金属粉末。 4）机械粉碎法：钢球或硬质合金球对金属块或 粒原料进行球磨，适宜于制备一些脆性的金属 粉末，或者经过脆性化处理的金属粉末。
粉末压制成型
粉末压制成形(powder pressing)在压模中利用外加压力的粉末成形方法。
又称粉末模压成形。
压制成形过程由装粉、压制和脱模组成。
粉末压制成形的内容包括粉末压制理论、粉末压坯、粉末压制模具和粉末压制压力机4个方面。
压制成形过程中，颗粒间以及颗粒与模壁间存在的内、外摩擦引起压力损失使压坯各部位受力不均，因此压坯密度分布不均匀。
不均匀的程度与选用的压制方式有关。
基本的压制方式有单向压制、双向压制、浮动压制、拉下式压制和摩擦芯杆压制5种。
(1)单向压制。
阴模与芯杆不动，上模冲单向加压。
此时，外摩擦使压坯上端密度较下端高，且压坯直径越小，高度越大，则密度差也越大。
故单向压制一般适用于高径比H/D≤1的制品或高度与壁厚之比H/T≤3的套类零件。
(2)双向压制。
阴模固定不动，上、下模冲从两端同时加压，又称同时双向压制。
若先单向加压，然后再在密度较低端进行一次反向单向压制，则称为非同时双向压制，又称后压。
这种方式可以在单向加压的压力机上实现双向压制。
双向压制时，若两向压力相等则低密度层位于压坯中部；反之，低密度层向低压端移动。
双向压制的压坯密度分布较单向压制的均匀，密度差减小，适用于H/D≥2或H/T≤6的零件。
(3)浮动压制。
下模冲固定不动，阴模由弹簧、汽缸或油缸支撑可上下浮动。
压制时对上模冲加压，随着粉末被压缩，阴模壁与粉末间的摩擦逐渐增大。
当摩擦力大于弹簧等的支承力(浮动力)时，阴模与上模冲一同下降，相当于下模冲上升反向压制而起双向压制的作用。
浮动压制中除阴模浮动外，芯杆也可浮动，这时的密度分布同双向压制。
若阴模浮动，芯杆不动，则压坯靠近阴模处近似双向压制，中部密度最低；压坯靠近芯杆处类似上模冲下移的单向压制，最下端密度最低。
浮动压制适用于H/T≤6或H/D≥2的零件。
(4)拉下式压制。
又称引下式压制、强动压制。
压制开始时，上模冲被压下一定距离，然后与阴模一同下降(阴模被强制拉下)。
阴模下降的速度可调整，其拉下的距离相当于浮动的距离。
硬质合金生产技术之压制和烧结
硬质合金生产技术之压制和烧结-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII第三章压制第一节压制机理一，压制过程：粉末压制成型是粉末冶金生产的基本成型方法；在压摸中填装粉末，然后在压力机下加压，脱模后得到所需形状和尺寸的压坯制品，，粗略分三阶段：1，压块密度随压力增加而迅速增大；孔隙急剧减少。
2，压块密度增加缓慢，因孔隙在1阶段中大量消除，继续加压只是让颗粒发生弹性屈服变形。
3，压力的增大可能达到粉末材料的屈服极限和强度极限，粉末颗粒在此压力下产生塑性变形或脆性断裂。
因颗粒的脆性断裂形成碎块填入孔隙，压块密度随之增大。
二，压制压力：压制压力分二部分；一是没有摩擦的条件下，使粉末压实到一定程度所需的压力为“静压力”（P1）；二是克服粉末颗粒和压模之间摩擦的压力为“侧压力”（P2）。
压制压力P=P1+P2侧压系数=侧压力P2÷压制压力P=粉末的泊松系数u÷（1-u）=tg2（45º-自然坡度角Φ÷2）侧压力越大，脱模压力就越大，硬质合金粉末的泊松系数一般为之间。
三，压制过程中的压力分布：引起压力分布不匀的主要原因是粉末颗粒之间以及粉末与模壁之间的摩擦力。
压块高度越高，压力分布越不均匀。
实行双向加压或增大压坯直径，能减少压力分布的不均匀性。
四，压块密度分布：越是复杂的压块，密度分布越不均匀；除压力分布的不均匀（压力降）外，装粉方式不正确，使压块不同部位压缩程度不一致，也会造成压块密度不均匀。
1，填充系数：是指压块密度Y压与料粒的松装密度Y松的比值；压缩比：是指粉末料粒填装高度h粉与压块高度h压之比；在数值上填充系数和压缩比是相等的。
K=Y压÷Y松=h粉÷h压2，为了减少压块密度分布的不均匀性：（1）提高模具的表面光洁度；（2）减少摩擦阻力；（3）提高料粒的流动性；（4）采用合理的压制方式；3，粉末粒度对压制的影响；（1）粉末分散度越大（松装越小），压力越大。
(完整word版)粉末压制成型
(完整word版)粉末压制成型粉末压制成形（powder pressing）在压模中利用外加压力的粉末成形方法.又称粉末模压成形。
压制成形过程由装粉、压制和脱模组成。
粉末压制成形的内容包括粉末压制理论、粉末压坯、粉末压制模具和粉末压制压力机4个方面.压制成形过程中，颗粒间以及颗粒与模壁间存在的内、外摩擦引起压力损失使压坯各部位受力不均，因此压坯密度分布不均匀。
不均匀的程度与选用的压制方式有关。
基本的压制方式有单向压制、双向压制、浮动压制、拉下式压制和摩擦芯杆压制5种。
(1）单向压制。
阴模与芯杆不动,上模冲单向加压。
此时，外摩擦使压坯上端密度较下端高，且压坯直径越小，高度越大，则密度差也越大。
故单向压制一般适用于高径比H/D≤1的制品或高度与壁厚之比H/T≤3的套类零件。
(2）双向压制。
阴模固定不动,上、下模冲从两端同时加压，又称同时双向压制。
若先单向加压,然后再在密度较低端进行一次反向单向压制，则称为非同时双向压制，又称后压。
这种方式可以在单向加压的压力机上实现双向压制。
双向压制时，若两向压力相等则低密度层位于压坯中部；反之，低密度层向低压端移动。
双向压制的压坯密度分布较单向压制的均匀,密度差减小,适用于H/D≥2或H/T≤6的零件。
（3)浮动压制。
下模冲固定不动，阴模由弹簧、汽缸或油缸支撑可上下浮动。
压制时对上模冲加压，随着粉末被压缩,阴模壁与粉末间的摩擦逐渐增大。
当摩擦力大于弹簧等的支承力(浮动力）时，阴模与上模冲一同下降，相当于下模冲上升反向压制而起双向压制的作用。
浮动压制中除阴模浮动外，芯杆也可浮动，这时的密度分布同双向压制。
若阴模浮动，芯杆不动,则压坯靠近阴模处近似双向压制，中部密度最低；压坯靠近芯杆处类似上模冲下移的单向压制，最下端密度最低。
浮动压制适用于H/T≤6或H/D≥2的零件.（4)拉下式压制。
又称引下式压制、强动压制。
压制开始时,上模冲被压下一定距离，然后与阴模一同下降（阴模被强制拉下)。
粉末压制成型工艺超声波振动布粉方法
粉末压制成型工艺超声波振动布粉方法超声波振动布粉是粉末压制成型工艺中非常重要的一环，它能够有效地提高粉末的填充性、流动性和均匀度，从而使得成型零件具有更高的成型质量和工艺性能表现。
本文将介绍超声波振动布粉的基本原理、工艺流程、操作要点和注意事项，旨在为读者全面了解该工艺方法提供帮助。
一、超声波振动布粉的原理超声波振动是指利用电压变为机械振动的特性来产生高频波，将能量传递给工作介质，从而引起介质的振荡运动。
在超声波振动布粉过程中，超声波震动头通过高频振动使得布粉盒内的粉末不断受到震动和冲击，从而使得粉末流动性和均匀度得到有效提升。
二、超声波振动布粉的工艺流程超声波振动布粉过程中需要选用合适的设备和工艺参数以确保成型零件达到期望的质量和性能要求。
具体的工艺流程如下：1、准备工作：将需要进行超声波振动布粉的粉末存放在布粉盒内，并确保粉末的干燥度和药品含量符合要求。
2、设置参数：根据粉末的物理特性和成型要求，选择合适的超声波频率和振幅，并调节振动头和布粉盒的位置和角度。
3、开始布粉：开启超声波振动设备后，调整振动头震动角度和位置，使粉末能够均匀地分布到成型模具中。
4、停止布粉：当超声波振动布粉完成后，需要关闭振动设备并清理好工作区域、设备和布粉盒，以便进行下一步的工艺操作。
三、超声波振动布粉的操作要点1、粉末的质量和药品含量需要在规定范围内，以免影响成型质量。
2、选择合适的超声波频率和振幅，根据不同的粉末特点和成型要求进行适当调整。
3、调整振动头和布粉盒的角度和位置，使得粉末能够均匀地分布到成型模具中。
4、注意安全，避免因操作不当而造成意外伤害。
四、超声波振动布粉的注意事项1、在操作过程中，要注意维护设备的正常工作状态，避免设备受到损坏或出现故障。
2、粉末在布粉过程中可能存在堵塞或卡死情况，这时需要及时停止操作并查找原因，防止造成设备损坏或粉末浪费等情况。
3、由于超声波振动会引起噪声和振动，所以在进行该工艺操作时需要做好降噪和防抖措施，以保证操作环境的舒适度和安全性。
粉末压制及烧结方法
粉末压制及烧结方法一、成形技术1、金属粉末注射成形技术( MIM)粉末注射成形技术是随着高分子材料的应用而发展起来的一种新型固结金属粉、金属陶瓷粉和陶瓷粉的特殊成形方法，首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混练，经制粒后在加热塑化状态下(约150℃)用注射成形机注入模腔内固化成形，然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到最终产品。
被誉为“当今最热门的零部件成形技术”和“21世纪的成形技术”。
由于在流动状态下，均匀填充模腔成形，模腔内各点压力一致，密度一致，消除了传统粉末冶金压制成形不可避免的沿压制方向的密度梯度，可以获得组织结构均匀、力学性能优异的近净成形零部件，并且产品的制造成本可以降低到传统工艺的20％～30％。
适合于大批量生产小型、复杂以及具有特殊要求的金属零件。
缺点：去除粘结剂可能会产生气孔问题。
2、激光成型技术激光成型原理是用CAD生成的三维实体模型，通过分层软件分层、每个薄层断面的二维数据用于驱动控制激光光束，扫射液体、粉末或薄片材料，加工出要求形状的薄层，逐层积累形成实体模型。
同传统的制造方法相比较，激光成型显示出诸多的优点：（1）制造速度快、成本低、节省时间和节约成本，为传统制造方法注入新的活力，而且可实现自由制造，产品制造过程以及产品造价几乎与产品的批量和复杂性无关。
（2）采用非接触加工的方式，没有传统加工的残余应力的问题，没有工具更换和磨损之类的问题，无切割、噪音和振动等，有利于环保。
（3）可实现快速铸造、快速模具制造，特别适合于新产品开发和单间零件生产。
3、温压成形技术它是在混合物中添加高温新型润滑剂，然后将粉末和模具加热至150℃左右进行刚性模压制，最后采用传统的烧结工艺进行烧结的技术，是普通模压技术的发展与延伸。
该技术主要有以下几个方面的特点：能以较低的成本制造出高性能的铁基等粉末冶金零部件；提高零部件生坯密度；产品具有高强度；便于制造形状复杂以及要求精密的零部件；密度均匀等该技术目前主要用于生产铁基合金零件，同时人们正在研究用这种技术制备铜基合金、钛合金等其它材料零件。
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4.1.3 压制成形
压制成形的基本工序：称粉、装粉、压制、 保压及脱模等。
（1）钢模压制 常温下，用机械式压力机或液 压机，以一定的比压将钢模内的松装粉末成形 为压坯的方法。
（2）流体等静压制 利用高压液体同时从各个 方向对粉末材料施加压力的成形方法。
（3）三向压制 综合单向钢模压制和等静压制 的特点。其压坯的密度和强度超过用其他成形 方法，适用于成形规则零件，如圆柱形、正方 形、长方形等。
4. 粉末压制
4.1 粉末压制成形过程
粉末压制(粉末冶金) 金属粉末(金属和非金 属粉末的混合物)做原料，经压制成形后烧结， 制造过重类型零件和产品的加工方法。 颗粒材料兼有液体和固体的双重特性，即 整体具有一定流动性和每个颗粒本身的塑性， 利用此性质实现粉末成形，获得所需产品。
美国金属粉末工业联合会（MPIF）将粉末冶金定义为：
空隙度高含油多润滑好，强度低，适宜于低载、中
速条件工作；空隙度低含油少，强度高，适宜于中高载 荷，低速条件工作。
烧结含油轴承工作原理示意图
（2）金属塑料减磨材料 粉末压制多孔制品与聚四氟乙烯、二硫化钼 或二硫化钨等固体润滑剂复合制成工作温度范围较 宽，能在真空、水和其他液体中工作。
4.2.3 多孔性材料及摩擦材料
(1) 多孔性材料 多孔性材料制品有过滤器、热交换器、触媒 及灭火装置等。
过滤器是最典型的制品，主要用来过滤燃料油、
交换空气、以及化学工业上过滤液体与气体等。常 使用的粉料有青铜、镍、不锈钢等。
(2)
摩擦材料
烧结材料结构上的多孔性和复合材料特点， 可制成摩擦系数大，耐磨性、耐热性及导热性好 摩擦材料
4.2 粉末压制产品及应用
4.2.1 粉末压制机械结构零件
粉末压制机械结构零件又称烧结结构件， 这类制品在粉末冶金工业中产量最大、应用面 最广。 在汽车工业中广泛采用粉末压制制造零件。
4.2.2 粉末压制轴承材料
(1) 含油轴承材料 利用粉末压制材料制作的多孔性浸渗润滑 油的减磨材料，用作轴承、衬套等。
2000年亚洲粉末冶金零件应用市场分布%
粉末压制的特点
1）能生产其他方法不能或很难制造的制品 2）材料利用率很高 3）经济效益高 4）适合大批量零件生产，原材料价格昂贵，设 备投资大
粉末压制生产技术流程
原材料粉末 配混 添加剂 压制成形 烧结
制品
其他处理加工
4.1.1 金属粉末的制取及其特性
硬质合金分类
1）钨钴类（YG）：主要组成为碳化钨（WC）和钴 Co），有较好的强度和韧度，适宜制作切削脆性 材料的刀具。含钴越高，强度和韧度越好，而硬 度、耐磨性降低，一般多用作粗加工。 常用牌号： YG3、YG6、YG8等
2）钨钴钛类（TY）：主要组成为碳化钨、碳化钛 （TiC）和钴。 此类硬质合金含有比碳化钨更硬的碳化钛， 硬度高，热硬性也较好，切削加工时刀具表面形 成氧化钛薄膜，切屑不易粘附，适宜制作切削高 韧度钢材的刀具。 常用牌号： YT5、YT10、YT15
广泛用于工模具和结构零件。
（2）粉末压制高速钢 雾化法生产高速钢粉粒，通过粉末压制 过程生产的粉末高速钢坯料没有偏析，制品 寿命提高一倍，并具有一定加工性能。
4.2.6 耐热材料及其它材料
（1）难熔金属耐热材料 难熔金属：熔点越过2000度以上的金属。如 钨（3380℃）、钽（2600℃）、铌（2468℃） 这些金属常用还原法或从其他冶金方法得到 金属粉末。
（2）金属粉末的特性
1）化学成分 粉末的组分、杂质和气体含量 2）颗粒形状和大小 形状影响技术特征，通常粉 粒以球状或粒状为好；大小以粒度表示。 颗粒直径表示粒度：
150μm以上 粗粉 40 ～150 μm
0.5～10 μm
中等粉
极细粉
10～40 μm 细粉 0.5 μm 以下 超细粉
筛分法粒度表示
(1)金属粉末的制取
1）矿物还原法：金属矿石在一定冶金条件下被 还原后，得到一定形状和大小的金属料，然 后将金属料经粉碎等处理以获得粉末。
2）电解法：采用金属盐的水溶液电解析出或熔 融的金属盐电解析出金属颗粒或海绵状金属 块，再用机械法进行粉碎。
3）雾化法：将熔化的金属液通过喷射气流、水 蒸气或水的机械力和急冷作用使金属熔液雾化， 而得到的金属粉末。 4）机械粉碎法：钢球或硬质合金球对金属块或 粒原料进行球磨，适宜于制备一些脆性的金属 粉末，或者经过脆性化处理的金属粉末。
另外，可利用挤压与轧制直接从粉末状态 生产挤压制品或轧制新产品，如杆件、棒料等。
压制质量可由压制密度、强度、精度来 衡量。 密 度 一般 压力↑；松装比↑；粉末的硬度和强度 ↓；成形速度↓；→ 密度↑。 强 度 压力↑，强度↑。
4.1.4 压坯烧结
压坯通过高温加热，粉粒间原子发生扩散等 过程，使压坯粉粒接触面结合起来，成为一体。 烧结过程在专用的烧结炉中进行，主要技术 因素为烧结温度、保温时间、与炉内气氛。
典型的粉末冶金技术包括粉末制备和粉末 材料成形两大类。
粉末制备 雾化技术、化学还原技术、溶胶凝胶 技术等；
成形 烧结技术、热等静压、粉末注射成形、 激光快速成形等。
粉末冶金在零部件制造和材料合成方面具有近 型成形（少、无切削）、材料显微组织细小、 成分均匀等优点，而且能够制造传统铸造方法 无法制备的材料，如多孔材料、复合材料、难 熔金属材料和陶瓷材料。因此粉末冶金零部件 由于原材料利用率高（达95%），制造成本低， 材料综合性能好。
其产品有刹车片、离合器片等，用于制动与传递扭
矩。
粉末摩擦材料主要分为铜基与铁基两大类。
4.2.4 硬质合金
硬质合金 将难熔的金属碳化物（碳化钨、 碳化钛等）和金属粘结剂（钴、镍等）粉末混 合，压制成形，并经烧结而成的一类粉末压制 制品。
硬质合金硬度高、热硬性好，耐磨性好，用硬质合金制作刀具， 寿命可提高5－8倍，切削速度比高速钢高十几倍。 硬质合金还广泛用于制作模具、量具和耐磨零件等。
1）翘曲：由于烧结时没有支撑好压坯，或压坯 体中的密度分布不均所致。 2）过烧：温度过高或保温时间过长，导致翘曲、 压坯胀大或压坯内部晶粒成长过大。
3）分解反应及多晶转变
4）粘接剂残留物
4.1.5 烧结后的其他处理及加工
(1) 渗透（熔渗） 渗透 将低熔点金属或合金渗入到多孔烧结制品 的孔隙中去的方法。制品密度高，组织均匀细致， 塑性和韧性有较大提高，但费用较贵。 （2）复压 复压 将烧结后的粉末压制件放入模具中压一次。 起一定的校形作用。
烧结的基本过程
接触点
烧结开始
中间阶段
最终阶段
固相烧结与液相烧结
固相烧结 粉粒在高温下仍然保持固态。 烧结温度 T烧结=（2/3～3/4）T熔点
液相烧结 烧结温度超过其中某组成粉粒的熔 点，高温下出现固、液共存状态，烧结体将更 为致密坚实，进一步保证了烧结体品质。
液相烧结过程
烧结过程生产的缺陷
（2） 耐热合金材料 以钴镍铁等为基的耐热合金材料由于机 加工比较困难，金属消耗量大，也常采用粉末 冶金法制造。
组织细致均匀，高温蠕变强度与抗拉强 度比铸造材料高。
（3）其他材料
通过粉末冶金还能获得在特殊条件或核能 工业中所使用的材料。 如弥散强化型材料（金属陶瓷材料、弥散 型合金材料）。
4.3
（3）粉末金属锻造 利用粉末冶金提供坯料，然后将其进行模锻 加工。 （4） 精压 精压 烧结后进行锻造和冲压整形的工序。精压 后空隙度接近为零，提高制品的性能和使用寿 命。 （5）其他处理 浸油、机械加工、喷砂、热处理
根据要求选择不同成形过程
1）压制+烧结 2）压制+烧结+复压 3）压制+预烧结+精压+烧结 4）压制+预烧结+精压+烧结+复压
目=每英寸长度上的筛孔数
25.4 M ad
3）粒度分布 不同大小颗粒的相对含量。分布广制品 密度愈高，性能愈好，尤其是边角强度。 4）技术特征 松装密度（松装比）单位容积自由松装粉末的质量。 流动性 50g粉末在流动仪中自由流完所需的时间。 压制性 压缩性和成形性
4.1.2 粉末配混
根据产品配料计算并按特定的粒度分布把 各种金属粉末及添加物进行充分地混合，此工 序通过混粉机完成。
制造金属（或无机非金属）粉末和利用金属 （或无机非金属）粉末生产大块材料和一定形 状零件的方法。 （The arts Of producing metal powders and Of the utilization Of metal powders for the production of massive materials and shaped objects）。
3) 钨钽类（YW）：主要组成为碳化钨、碳化 钛、碳化钽（TaC）和钴。 特点：抗弯强度高。制作的刀具用于加工不 锈钢、耐热钢、高锰钢等难加工的材料。
常用牌号：YW1、YW2
4.2.5 粉末压制钢结硬质合金及高速钢
（1）钢结硬质合金
钢结硬质合金是通过钢胶结碳化物，在钢的基体 上分布大量的一次碳化钨的金属基复合材料，碳化钨 30～50%，其余为钢。 具有一定的锻造、焊接、热处理及机械加工等技术 性能；力学性能保持了合金钢和硬质合金的基本特性， 且有所发展。
粉末压制零件的结构特征
粉末压制零件结构设计原则
（1） 压制坯件应能顺利从模具中取出
（2）避免压制件出现窄尖部分
（3）零件壁厚尽量均匀，台肩尽可能少，高宽 比不超过2.5（保证压坯密度均匀） （4） 制品尺寸精度及表面精度