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
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粉末粒度，又称粒径，是指粉末颗粒的大小。

常
用颗粒直径d 或当量直径d=(6V/π)1/3来表示。

粉末的粒度组成，也称粒度分布，是指具有不同
粒径范围的颗粒占全部粉末的百分含量。

粒度的测量常采用筛分法。

标准筛的尺寸从18目到500目，适用的粒径范围为40~1000µm。

粒度及粒度组成
标准筛
粒度级别
粒度影响粉末的加工成形、烧结时的收缩和产品的最终性能。

生产机械零件的粉末大都在150目以下
生产过滤器的青铜粉偏向用粗粉末
硬质合金用钨粉则偏向用极细粉
比表面积
粉末的比表面一般是指1克粉末所具有的总表面积，单位m2/g（或cm2/g），又称克比表面。

致密体的比表面积用m2/cm3为单位，称为体积比表面积。

比表面积与粉末的许多物理、化学性质，如吸附、溶解速度、烧结活性等直接相关。

粉末比表面常用气体吸附法和空气透过法来测定。

切削运动
金属粉末的特性粉末的工艺性能松装密度
流动性
压缩性
成形性等
松装密度
粉末在规定条件下自然充满容器时，单位体积内松装粉末
的质量。

实际的松装密度比理论值小很多，主要是因为拱桥效应。

与颗粒形状、颗粒密度及表面状态、粉末粒度和粒度分布
有很大的关系。

拱桥效应有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
指粉末充填一定形状容器的能力。

通常用50g粉末流经标准漏斗所需的时间来衡量，单位s/50g。

也可以用粉末自然堆积角（又称安息角、休止角）试验测定。

流动性与松装密度一样，与粉末和颗粒的性质有关。

安息角示意图
流动性
压缩性和成形性
压缩性和成形性统称压制性。

压缩性是指粉末在规定的压制条件下被压紧的能力。

用规定压制条件下得到的压坯密度来表示。

成形性是指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力。

用粉末得以成形的最小单位压制压力或压坯强度来表示。

影响压制性的主要因素是颗粒塑性和颗粒形状。

一般来说，成形性和压缩性是相互矛盾的。

成形性好的粉末，压缩性差；反之亦然。

金属粉末的性能
切削运动
思考题？
相对于金属材料的其他三大成形工艺，粉末冶金的特点是什么？举例说明其典型应用。

本讲小结
1.粉末冶金概念及应用
2.金属粉末的化学、物理及工艺性能
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下讲预告
粉末制备技术简介。