研究生 材料加工学-粉末冶金
粉末冶金手册
粉末冶金手册粉末冶金是一种将金属或非金属粉末通过压制、烧结等工艺加工成成型品的制造工艺。
粉末冶金具有高效、低成本、可成型性好、材料利用率高等优势，因此在航空航天、汽车工业、电子行业等领域得到广泛应用。
本手册将介绍粉末冶金的基本原理、工艺流程、材料选择、设备介绍等内容。
一、粉末冶金的基本原理粉末冶金的基本原理是将金属或非金属物质经过粉碎或原料特殊制备得到的粉末，经过压制成型或注射成型，再经过高温烧结得到所需产品。
这种工艺利用了粉末颗粒之间的相互扭曲和扩散，从而实现了物质的成型。
同时，由于粉末冶金是一种非液态冶金工艺，不需要溶解和凝固过程，避免了材料在液态下的气体、夹杂物等问题，因此可以获得更高的材料纯度和均匀性。
二、粉末冶金的工艺流程粉末冶金的一般工艺流程分为原料制备、混合、成型、烧结和后处理等步骤。
1.原料制备：原料制备阶段主要包括选料和粉末制备。
选料是指根据成品的要求选择合适的原料，如金属、合金、陶瓷或复合材料等。
粉末制备可以通过粉碎、化学方法、电化学方法等得到所需粉末。
2.混合：将所选的原料粉末按照一定比例进行混合。
混合的目的是使各种材料的粒子均匀分散，以获得更高的均匀性。
3.成型：将混合好的粉末通过压制成型，可以使用冷压、热压或注射成型等方法。
成型一般可以分为干压成型和液相成型两种方式。
4.烧结：成型件通过高温烧结，使粉末颗粒之间发生结合，形成致密的材料。
烧结温度和时间根据材料种类、成型件形状等因素确定。
5.后处理：烧结后的材料可以进行表面处理、热处理、加工等工艺。
目的是使产品达到所需的性能和尺寸要求。
三、粉末冶金的材料选择粉末冶金可以应用于各种金属和非金属材料的制备，包括纯金属、合金、陶瓷、塑料等。
在选择材料时需要考虑材料的物理性质、化学性质、应用环境等因素。
例如，对于需要高强度和耐磨性的零件可以选择使用金属粉末冶金制备的合金材料；对于需要绝缘性能和耐高温的零件可以选择使用陶瓷粉末冶金制备的材料。
粉末冶金原理知识要点
粉末冶⾦原理知识要点1粉末冶⾦的特点：粉末冶⾦在技术上和经济上具有⼀系列的特点。
从制取材料⽅⾯来看，粉末冶⾦⽅法能⽣产具有特殊性能的结构材料、功能材料和复合材料。
(1)粉末冶⾦⽅法能⽣产普通熔炼法⽆法⽣产的具有特殊性能的材料：1)能控制制品的孔隙度；2)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；3)能⽣产各种复合材料；(2)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：1)⾼合⾦粉末冶⾦材料的性能⽐熔铸法⽣产的好；2)⽣产难熔⾦属材料和制品，⼀般要依靠粉末冶⾦法；从制造机械零件⽅⾯来看，粉末冶⾦法制造的机械零件时⼀种少切削、⽆切削的新⼯艺，可以⼤量减少机加⼯量，节约⾦属材料，提⾼劳动⽣产率。
总之，粉末冶⾦法既是⼀种能⽣产具有特殊性能材料的技术，⼜是⼀种制造廉价优质机械零件的⼯艺。
2粉末冶⾦的⼯艺过程（1）⽣产粉末。
粉末的⽣产过程包括粉末的制取、粉料的混合等步骤。
为改善粉末的成型性和可塑性通常加⼊汽油、橡胶或⽯蜡等增塑剂。
（2）压制成型。
粉末在500~600MPa压⼒下，压成所需形状。
（3）烧结。
在保护⽓氛的⾼温炉或真空炉中进⾏。
烧结不同于⾦属熔化，烧结时⾄少有⼀种元素仍处于固态。
烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等⼀系列的物理化学过程，成为具有⼀定孔隙度的冶⾦产品。
（4）后处理。
⼀般情况下，烧结好的制件可直接使⽤。
但对于某些尺⼨要求精度⾼并且有⾼的硬度、耐磨性的制件还要进⾏烧结后处理。
后处理包括精压、滚压、挤压、淬⽕、表⾯淬⽕、浸油、及熔渗等。
现代粉末冶⾦的主要⼯艺过程⽣产粉末制坯烧结3、粉末冶⾦发展中的三个重要标志：第⼀是克服了难熔⾦属（如钨、钼等）熔铸过程中产⽣的困难第⼆是本世纪30年代⽤粉末冶⾦⽅法制取多孔含油轴承取得成功第三是向更⾼级的新材料新⼯艺发展。
4、怎样理解“粉末冶⾦技术既古⽼⼜年轻”？粉末冶⾦是⼀项新兴技术，但也是⼀项古⽼技术。
粉末冶金的定义
粉末冶金的定义粉末冶金是一种通过粉末的物理性质和化学性质来制备材料的工艺。
它是将金属或非金属的粉末通过一系列的加工步骤，包括混合、成型、烧结等，制备成所需的工程材料的过程。
粉末冶金具有许多优点，例如可以制备复杂形状的零件、减少材料的浪费、改善材料的性能等。
在粉末冶金的过程中，首先需要选择合适的原料粉末。
这些粉末可以是金属的，也可以是陶瓷的，甚至是复合材料的。
选择合适的原料粉末是粉末冶金的关键步骤之一，它直接影响到最终材料的性能。
在混合的过程中，不同的原料粉末会被混合在一起，以确保最终材料的均匀性。
混合的方法可以是机械搅拌、球磨等。
在混合的过程中，还可以添加一些特殊的添加剂，如增塑剂、润滑剂等，以改善材料的可加工性。
接下来是成型的过程，将混合好的粉末通过压制等方法制成所需形状的零件。
成型可以采用冷压、热压、注射成型等不同的方法，具体的选择取决于粉末的性质和所需零件的形状。
成型后的零件通常需要进行烧结，以提高材料的密度和强度。
烧结是将零件在一定的温度和气氛下加热，使粉末颗粒之间发生结合，形成致密的材料。
烧结过程中还会发生晶粒长大和材料变形的现象，这也会对最终材料的性能产生影响。
粉末冶金还可以通过烧结后的零件进行后续的加工工艺，如热处理、热加工等，以进一步改善材料的性能。
同时，粉末冶金还可以通过添加适当的添加剂，如颗粒增强剂、纤维增强剂等，制备出具有特殊性能的复合材料。
粉末冶金技术的应用非常广泛。
例如，在汽车工业中，粉末冶金可以制备出高强度、耐磨、耐腐蚀的齿轮、减震器等零件。
在航空航天工业中，粉末冶金可以制备出高温合金、耐热材料等。
在电子工业中，粉末冶金可以制备出导电材料、磁性材料等。
粉末冶金作为一种先进的材料制备技术，具有许多独特的优点和广泛的应用前景。
随着科技的进步和人们对材料性能要求的不断提高，粉末冶金技术将会得到更加广泛的应用和发展。
粉末冶金的概念
粉末冶金的概念
一、粉末冶金的概念
粉末冶金（Powder Metallurgy；PM）是一种材料加工技术，它将金属粉末作为原料，通过压制、热处理等工艺步骤，加工出特定的功能形状，并可以达到特定性能的加工方法。
通常，粉末冶金工艺的原料以金属为主，但也可以是非金属，如碳素或碳/硅酸盐组成的特殊粉末，或者金属与碳素、碳/硅酸盐混合而成的特殊粉末。
粉末冶金工艺的主要特点是：
1、可以制备出具有复杂形状的零件，复杂的压力型件经常用于此项工艺；
2、材料可以以节约能源的方式加工，常见的工艺步骤是压制和热处理，其中压制过程中并没有使用任何溶剂或润滑剂；
3、可以制备出较低的材料强度，特别是在微型压力零件中，这些零件可以以较低的体积加工出来，而且具有较高的强度；
4、有利于机械性能的增强；
5、可以制备出复合材料，这些材料具有良好的塑性性能以及抗磨损和抗腐蚀性能；
6、可以制备出高熔点的材料，如钨、铌、钛、银等高熔点材料。
此外，粉末冶金工艺还可以通过添加各种金属粉末，碳素粉末，碳素/硅酸盐粉末和其他材料的组合来获得复合材料，这些复合材料可以提高材料的强度，E值和抗磨损性能。
在热处理过程中，粉末冶金工艺也可以提高材料的强度和耐高温性能，以及提升材料的热加工
性能。
总之，粉末冶金工艺是目前非常重要的加工方法，可以获得具有多种功能功能和性能的零件。
粉末冶金的烧结技术
粉末冶金的烧结技术粉末冶金是一种重要的金属材料加工技术，其烧结技术是其中的关键环节之一。
烧结是指将金属粉末在高温和压力下进行加工，使其粒子间发生结合，形成致密坚固的材料。
烧结技术主要包括前期制备、烧结过程和后期处理三个阶段。
前期制备主要是选用合适的原料并进行预处理；烧结过程是指将粉末加热至一定温度下，使其颗粒形成熔连和扩散，从而实现颗粒间的结合；后期处理则是通过热处理和机械加工等方式对烧结材料进行改性和加工。
在烧结过程中，主要涉及到的问题包括热传导、粒子熔融和扩散等。
热传导是指热能在颗粒间的传递，它直接影响到烧结过程中的温度分布和物理性质的演化。
热传导主要受到粉末细度、烧结温度和热处理时间等因素的影响。
粒子熔融是指粉末颗粒在高温下发生熔化并与周围颗粒结合。
熔融过程中，粒子表面的氧化物会被还原，同时金属原子也会扩散到颗粒间，从而实现结合。
扩散是指金属原子在颗粒间的迁移和交换，它是烧结过程中颗粒结合的重要机制。
在烧结技术中，常用的烧结方法包括热压烧结、等静压烧结和电子束烧结等。
热压烧结是指将粉末加热至高温后进行压实，它可以在较短时间内获得高致密度的烧结材料。
等静压烧结是指在恒定温度下进行压实，它可以获得均匀的压力分布和高度致密的材料。
电子束烧结则是利用电子束的热效应进行烧结，它具有快速和局部加热的优势。
烧结技术在粉末冶金中具有广泛的应用。
一方面，它可以制备各种金属材料和合金，包括高温合金、硬质合金、不锈钢、铜陶瓷等。
另一方面，它还可以制备复杂形状和微细结构的材料，如蜂窝结构、多孔材料和纳米颗粒等。
此外，烧结技术还可以用于制备金属陶瓷复合材料、金属纤维和金刚石等高性能材料。
总之，粉末冶金的烧结技术是一项重要的金属材料加工技术，它通过热传导、粒子熔融和扩散等机制实现了金属粉末的结合，从而获得高致密度和高强度的材料。
烧结技术在金属材料研究和工业生产中具有广泛的应用前景，将为人们提供更多种类和性能的金属材料。
第三章 粉末冶金--概述,粉体制备
2. 粉体的特性
（1）粉体的粒度与粒度分布 ） （2）粉体颗粒的形状 ） （3）粉体的表面特性 （4）粉体的流动性
2. 粉体的特性
（1） 粒度和粒度分布 ） 粉体的粒度：指粉体颗粒的线性尺寸。 粉体的粒度：指粉体颗粒的线性尺寸。 粒度分布：不同粒度的颗粒占全部粉体的百分含量。 粒度分布：不同粒度的颗粒占全部粉体的百分含量。 粉体的粒度和粒度分布主要与粉体的制取方法和工 的粒度和粒度分布主要与粉体 艺条件有关。机械粉碎的粉体一般较粗， 艺条件有关。机械粉碎的粉体一般较粗，气相沉积的粉体 极细。 极细。 粉体的粒度和粒度分布对粉末的压制与烧结过程以及 最终产品的性能有很大影响。例如：在烧结过程中， 最终产品的性能有很大影响。例如：在烧结过程中，与粗 粉压制的压坯相比， 粉压制的压坯相比，细粉压制的压坯在相同的烧结条件下 烧结时更容易收缩。 烧结时更容易收缩。
1. 粉体的制备技术
（1） 机械粉碎法 ） 采用振动球磨和搅动球磨可提高研磨速度。 采用振动球磨和搅动球磨可提高研磨速度。
1. 粉体的制备技术
（2）雾化法 ） 雾化法， 雾化法，利用水流或气流直接击碎液体金属制 取粉末的方法。应用较广泛。 取粉末的方法。应用较广泛。 雾化法可以制取铅、锡、铝、锌、铜、镍、铁 雾化法可以制取铅、 等金属粉体，也可制取黄铜、青铜、合金钢、 等金属粉体，也可制取黄铜、青铜、合金钢、高 速钢、不锈钢等预合金粉体。 速钢、不锈钢等预合金粉体。 雾化法包括： 雾化法包括： 1)二流雾化法；2)离心雾化法；3) 超声波雾化。 二流雾化法； 离心雾化法 离心雾化法； 超声波雾化。 二流雾化法
3.2 粉体的制备与处理
（2）雾化法 ） 2）离心雾化法 ） 离心雾化就是利用机械旋转造成的离心力将 金属液流击碎成细的液滴，然后冷却凝结成粉末。 金属液流击碎成细的液滴，然后冷却凝结成粉末。 常用的有旋转圆盘雾化，旋转水流雾化， 常用的有旋转圆盘雾化，旋转水流雾化，旋 转电极雾化等。 转电极雾化等。
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。
粉末冶金生产工艺
粉末冶金生产工艺
粉末冶金是一种先将金属粉末制成坯料，再通过压制、烧结等工艺进行成型和加工的方法。
这一工艺主要应用于金属材料的生产和加工领域。
粉末冶金的生产工艺包括五个主要步骤：原料准备、粉末制备、粉末成型、烧结和后处理。
首先，原料准备是将金属粉末所需的原材料进行筛选、清洁和混合。
一般来说，原材料需要具备一定的化学成分和物理性能，以满足最终产品的要求。
其次，粉末制备是将原材料经过研磨、球磨等方法将其转化为粉末。
这一步骤的目的是使原材料的颗粒大小和形状符合要求，并确保粉末的物理性能和均匀性。
然后，粉末成型是将粉末通过压制成型为坯料的过程。
通常使用的成型方法有压力成型、注射成型等。
这一步骤的目的是为了使粉末紧密结合，获得所需的形状和尺寸。
接下来，烧结是将成型好的坯料在高温下进行加热处理，使粉末颗粒间发生扩散结合，形成致密的材料。
烧结温度和时间的控制会影响产品的致密度、强度和耐磨性等性能。
烧结后，坯料的形状和尺寸基本保持不变。
最后，后处理是对烧结后的产品进行加工和表面处理的过程。
这一步骤通常包括共晶润湿、热处理、镀层等，以提高产品的
性能和质量。
粉末冶金具有许多优点，比如能够生产形状复杂的零件、节约原材料和能源、材料性能高、成本低等。
因此，粉末冶金工艺被广泛应用于汽车、航空航天、电子、机械制造等行业。
在粉末冶金的生产过程中，需要充分考虑原材料的选择、制备工艺的优化、成型工艺的控制、烧结参数的调整等因素，以获得高质量的产品。
此外，对于特殊要求的产品，还需要进行产品性能的测试和质量控制，以保证产品的可靠性和品质。
粉末冶金发展趋势
粉末冶金发展趋势
粉末冶金是一种通过将金属或非金属材料制成粉末，然后通过成型和烧结等工艺将其加工成成品的技术。
以下是粉末冶金发展的一些趋势：
新材料的应用：随着科学技术的不断进步，新型材料的研发和应用呈现出快速增长的趋势。
粉末冶金技术能够制备各种复杂的合金、复合材料和纳米材料，因此在新材料领域有着广阔的应用前景。
精密制造和微型化：随着粉末冶金工艺的不断改进和精密制造技术的发展，粉末冶金正在越来越多地应用于精密零件和微型器件的制造。
这种趋势主要受到航空航天、电子、医疗和汽车等领域对高精度和微型化产品的需求驱动。
可持续发展：粉末冶金技术在资源利用和环境保护方面具有优势。
通过粉末冶金，可以实现高效利用原材料，减少能源消耗和废料产生。
因此，粉末冶金在可持续发展领域具有潜力，并得到越来越多的关注和应用。
数字化和智能化：随着工业4.0和数字化制造的兴起，粉末冶金也逐渐向数字化和智能化方向发展。
通过引入先进的模拟、优化和控制技术，可以提高生产过程的效率和质量，并实现粉末冶金制造的智能化管理。
3D打印技术的应用：粉末冶金技术与3D打印技术相结合，可以实现高度定制化和复杂形状的零件制造。
这种结合为制造业带来了新的机遇和挑战，使粉末冶金成为3D打印领域的重要技术之一。
总体而言，粉末冶金在新材料应用、精密制造和微型化、可持续发展、数字化和智能化以及与3D打印技术的结合等方面都有着不断发展的趋势。
这些趋势将进一步推动粉末冶金技术的创新和应用，为各个领域带来更多的机遇和突破。
2024年粉末冶金基础知识(三篇)
2024年粉末冶金基础知识（一）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（m）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。
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。
⑵颗粒形状即粉末颗粒的外观几何形状。
常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。
⑶比表面积即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。
比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。
3.粉末的工艺性能粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。
⑴填充特性指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程度。
常以松装密度或堆积密度表示。
粉末的填充特性与颗粒的大小、形状及表面性质有关。
⑵流动性指粉末的流动能力，常用50克粉末从标准漏斗流出所需的时间表示。
流动性受颗粒粘附作用的影响。
⑶压缩性表示粉末在压制过程中被压紧的能力，用规定的单位压力下所达到的压坯密度表示，在标准模具中,规定的润滑条件下测定。
影响粉末压缩性的因素有颗粒的塑性或显微硬度，塑性金属粉末比硬、脆材料的压缩性好；颗粒的形状和结构也影响粉末的压缩性。
⑷成形性指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力，用粉末能够成形的最小单位压制压力表示，或用压坯的强度来衡量。
成形性受颗粒形状和结构的影响。
（二）粉末冶金的机理1.压制的机理压制就是在外力作用下，将模具或其它容器中的粉末紧密压实成预定形状和尺寸压坯的工艺过程。
钢模冷压成形过程如图7.1.2所示。
粉末装入阴模,通过上下模冲对其施压。
在压缩过程中，随着粉末的移动和变形，较大的空隙被填充，颗粒表面的氧化膜破碎，颗粒间接触面积增大，使原子间产生吸引力且颗粒间的机械楔合作用增强，从而形成具有一定密度和强度的压坯。
粉末冶金原理
粉末冶金原理
粉末冶金是一种通过将金属或非金属粉末在一定条件下压制、烧结或熔炼而制备块状材料的工艺。
相较于传统的熔融金属加工方法，粉末冶金具有以下优点：
1. 材料利用率高：粉末冶金可以充分利用原料，减少浪费。
在制备过程中，可以将不同粉末按照一定比例混合，使得合金的成分更加均匀，从而提高材料的性能。
2. 可以制备复杂的形状：粉末冶金可以制备出具有复杂形状的零件和部件，例如齿轮、凸轮等，而这些形状很难通过传统的加工方法实现。
3. 材料性能优越：粉末冶金制备的材料具有均匀的组织结构和较高的密度，因此其物理性能、力学性能和化学性能等方面往往比传统材料更好。
同时，可以通过改变原料的成分和粒度来调整材料的性能，满足不同的工程需求。
4. 节约能源：粉末冶金不需要进行熔融处理，可以节约大量能源，降低对环境的影响。
在粉末冶金的制备过程中，通常包括粉末的制备、混合、压制成形、烧结和后处理等步骤。
其中，烧结是粉末冶金的核心步骤，通过在一定温度下加热和应用一定的压力，使粉末颗粒之间形成结合力，从而形成致密的块状材料。
虽然粉末冶金具有众多优点，但也存在一些限制。
例如，由于
粉末冶金需要较高的温度和压力，加工设备和工艺相对复杂，制造成本较高。
此外，制备大尺寸的零件也比较困难。
总的来说，粉末冶金是一种重要的金属材料制备技术，可以用于制备具有优越性能的材料和零件。
随着科学技术的不断进步，粉末冶金将会在更多的领域得到应用和发展。
粉末冶金论文
粉末冶金论文引言粉末冶金是一种重要的金属材料加工技术，可以通过粉末的成型和烧结来制造各种复杂形状的金属零件。
这种加工方法具有高效、节能和环保等优点，在航空航天、汽车制造、电子设备等领域有着广泛的应用。
本文将探讨粉末冶金技术的原理、应用及其在未来的发展趋势。
粉末冶金的原理粉末冶金的基本原理是将金属粉末加工成形，然后通过烧结过程将粉末颗粒结合成密实的金属材料。
粉末的制备粉末的制备是粉末冶金的第一步。
常见的粉末制备方法有机械研磨法、物理气相法和化学法等。
其中，机械研磨法是最常用的方法之一，通过机械研磨设备将块状金属材料研磨成粉末。
粉末成型粉末成型是将粉末按照所需形状进行加工的过程。
常见的粉末成型方法有压制、注射成型和挤压成型等。
其中，压制是最常用的方法之一，在压制过程中，粉末经过一定的压力使其紧密结合。
烧结过程烧结是粉末冶金的核心工艺环节。
在烧结过程中，经过高温和一定的时间作用，粉末颗粒之间发生结晶增长，形成坚固的结合。
粉末冶金的应用航空航天领域粉末冶金技术在航空航天领域有着广泛的应用。
通过粉末冶金技术，可以制造出复杂形状的零件，如涡轮叶片、火箭发动机喷嘴等。
这些零件具有高强度、耐高温和耐腐蚀等特点，能够适应极端环境下的工作条件。
汽车制造在汽车制造过程中，粉末冶金技术可以用于制造发动机零件、传动系统零件以及制动系统零件等。
通过粉末冶金技术，可以提高零件的性能，如减轻重量、提高强度和耐磨性等，从而提高整车的性能和经济性。
电子设备粉末冶金技术在电子设备制造中也有着重要的应用。
通过粉末冶金技术，可以制造出高导电性和磁性的材料，如电子封装材料、磁性存储器件等。
这些材料具有良好的热传导性和电磁性能，能够满足高性能电子设备的需求。
粉末冶金的发展趋势随着科学技术的进步和需求的不断增加，粉末冶金技术也在不断发展和创新。
3D打印技术与粉末冶金的结合粉末冶金技术与3D打印技术的结合，可以实现更加复杂、精密的零件制造。
通过3D打印技术，可以直接控制粉末的成型过程，制造出各种复杂形状的零件。
简述粉末冶金基本工艺
简述粉末冶金基本工艺
粉末冶金(Powder Metallurgy, PM) 是一种将固体金属的粉末混合，组装，热处理和
定形制备成型零件的工艺方式，它衍生自传统的冶金熔炼工艺，它允许快速、低成本地制
造几乎任何复杂形状和内部空间的零件。
其原理是，金属粉末是以连续性的状态，一般采
用挤出方法将粉末混合进行组装，然后再进行热处理和成型，从而形成零件的过程。
粉末冶金的制造工艺主要包括：粉末制备、粉末造型件加工、热处理、代用材料加工
和表面处理等五个步骤。
1、粉末制备：即是以金属、合金或其他材料制成的粉末。
金属常以压片、碎片、溶
解分解以及电弧熔毁等方式制成，合金常以压片或类似压片方式制成，其他材料常以研磨、滚压等方式制成；
2、粉末造型件加工：即粉末挤压、冲压模压部件；
3、热处理：热处理是PM制成零件的关键，热处理包括热回火、表面热处理、夸张处理，它可以改变零件的硬度、强度和结构；
4、代用材料加工：将润滑材料、密封材料或其他类似材料进行加工；
5、表面处理：为零件提供外表面的良好外观和作用，比如抛光加工、粉末涂覆等等。
粉末冶金技术相对传统冶金工艺的优势在于它的成本低、加工周期短、能够生产出超
过传统冶金工艺可生产之外的一些复杂形状和尺寸不等的零件，对非结晶固态金属表现出
了不错的硬度和抗腐蚀性。
它还可以有效地消除了零件之间的缝隙、拼接缝、焊接接头等
难题，从而大大减少了零件的制造成本。
粉末冶金 工艺流程
粉末冶金工艺流程粉末冶金是一种利用粉末材料制备金属、合金、陶瓷等材料的加工工艺。
它通过将金属或合金粉末放入模具中，经过压制、烧结等工艺步骤，最终得到所需的成品。
粉末冶金工艺流程主要包括粉末制备、粉末成型和粉末烧结三个步骤。
首先是粉末制备。
粉末冶金工艺的第一步是制备所需的金属或合金粉末。
目前常用的方法有机械研磨、化学法、电解法等。
其中，机械研磨是一种常用的制备金属粉末的方法，通过高能球磨机或振动球磨机对金属块进行研磨，使其逐渐破碎成粉末。
而化学法则是利用还原反应或溶剂法制备金属溶液，然后通过沉淀、离心等方法得到金属粉末。
电解法则是利用金属离物质溶解在电解液中，通过外加电流使金属析出并沉积在电极上，最终得到金属粉末。
接下来是粉末成型。
粉末成型是将金属或合金粉末进行加工，使其具有一定的形状和结构。
目前常用的粉末成型方法有压制、注射成型和挤压等。
其中，压制是一种常见的成型方法，通过将金属粉末放入模具中，经过一定的压力作用下，使粉末颗粒之间发生变形和结合，最终形成所需形状的物体。
注射成型则是将金属粉末与有机结合剂混合均匀后，注入成型模具中，通过热处理或化学反应使有机结合剂燃烧或硬化，最终形成所需的产品。
挤压则是将金属粉末放入模具中，然后通过压力使金属粉末在模具中挤出，形成所需的产品。
最后是粉末烧结。
粉末烧结是将经过成型的金属或合金粉末加热到一定温度下，使其发生颗粒间结合，形成致密的固体材料。
烧结温度和时间的选择根据材料的烧结特性和产品要求而定。
在烧结过程中，粉末内部发生扩散，颗粒间的空隙逐渐减少，最终使粉末颗粒之间产生颗粒间结合，从而形成致密的物体。
综上所述，粉末冶金是一种通过粉末制备、粉末成型和粉末烧结等工艺步骤制备金属、合金、陶瓷等材料的加工工艺。
它具有成本低、能耗少、制品形状复杂等优点，广泛应用于汽车、航空航天、电子等领域。
粉末冶金技术的发展将推动材料工程领域的进步，为工业制造提供更多的选择和可能性。
材料科学基础粉末冶金,聚合物加工,焊接,电阻焊,钎焊
材料科学基础粉末冶金,聚合物加工,焊接,电阻焊,钎
焊
1. 材料科学基础：材料科学基础是指对材料的结构、性能、加工工艺等方面的研究。
在粉末冶金、聚合物加工、焊接和钎焊中，对材料的物理、化学、力学性质的了解是必不可少的。
2. 粉末冶金：粉末冶金是一种利用金属粉末制备金属零件的加工方法。
主要步骤包括粉末制备、混合、成型、烧结和后处理等。
粉末冶金可以制备复杂形状的零件，并具有较高的密度和特殊的性能。
3. 聚合物加工：聚合物加工是指对聚合物材料进行加工和成型的过程。
常见的聚合物加工方法包括注塑、挤出、吹塑、压延等。
聚合物加工可以制造出各种形状的产品，并且具有轻质、耐用等优点。
4. 焊接：焊接是将两个或多个金属材料通过熔化并涂覆填充材料进行连接的加工方法。
常见的焊接方法包括电弧焊、气体保护焊、激光焊等。
焊接能够实现金属材料的牢固连接，广泛应用于制造业中。
5. 电阻焊：电阻焊是一种利用电阻加热的方法进行焊接的技术。
它通过通电使焊接接头处产生高温，从而熔化接头表面的金属，实现焊接。
电阻焊广泛应用于汽车制造、航空航天等领域。
6. 钎焊：钎焊是一种利用金属或非金属填料，在接头处形成可靠连接的加工方法。
与焊接不同，钎焊不会熔化被连接的工件，而是通过填料的熔化和润湿作用实现连接。
钎焊被广泛应用于电子、航空航天等领域。
粉末冶金原理PPT课件3
▪ 非模压成形
▪ 冷、热等静压，注射成形，粉 末挤压，
▪ 粉末轧制，粉浆浇注，无模成 型，喷射成
▪ 形，爆炸成形等
第一章 粉末压制 Powder Pressing or Compaction
▪ §1 压制前粉末料准备 ▪ 1) 还原退火 reducing and
annealing ▪ 作用: ▪ 降低氧碳含量，提高纯度 ▪ 消除加工硬化，改善粉末压制
粒重排）+颗粒塑性变形→孔隙体积收缩 →致密化
▪ 拱桥效应 bridge effect ▪ 颗粒间由于摩擦力的作用而相互搭架形
成拱桥孔洞的现象
▪ 影响因素 ▪ 与粉末松装密度、流动性存在一定联系
▪ 颗粒形状 ▪ 粒度及其组成 ▪ 颗粒表面粗糙度 ▪ 颗粒比重（含致密程度）
▪ 颗粒表面粘附作用（颗粒的 磁性、陶瓷颗粒的静电、液 膜存在）
末颗粒的细化
▪ 保护粉末不氧化
▪ 混合均匀程度和效率取决于 ▪ 粉末颗粒的尺寸及其组成 ▪ 颗粒形状 ▪ 待处理粉末组元间比重差异 ▪ 混合设备的类型 ▪ 混合工艺
▪ 装料量 ▪ 球料比 ▪ 转速 ▪ 研磨体的尺寸及其搭配
▪ 对于给定的粉末和混合设备， 最佳混合工艺一般采用实验加 以确定
▪ 混合方式
2 研究对象
▪ 材料设计的概念
▪ 工程应用(服役情况)→性能要求→材料 性能(经济性)设计→微观结构设计→材 质类型、加工工艺设计
▪ 研究粉末类型、加工工艺参数与材料 微观结构及部件几何性能间的关系
▪ 研究粉末冶金加工过程中 的相关工程科学问题
▪ 即研究粉末成形与烧结过 程中的工程科学问题
第一部分 粉末成形
▪ 改善粉末流动性,提高压制性能
▪ 橡胶、硬脂酸、石蜡、SBS 、 PEG、PVA等
粉末冶金材料配方
粉末冶金材料配方粉末冶金（PowderMetallurgy，简称PM）是将金属（粉末）制成零件的一种技术，它比传统机械加工技术更省时、更可靠。
PM材料可用于制造锻件和其他类型的零件，它们的强度和耐久性比传统锻件要高。
PM材料的配方直接决定了最终零件的性能，因此非常重要。
PM 材料的配方通常包括金属、非金属和合金。
金属包括铁、钢、铝、镍、铜和锡等；非金属包括碳、氮、氧、硅、氟等；合金包括钨铁、铬钽、钛铌、钛钡和钛锌等。
PM材料通常需要经过多次添加材料来改变配方，以确保粉末在热压模具中获得高品质的零件。
PM材料的配方也可以用来制造膨胀体和其他特定形状、重量或力学性能的零件，这些零件经常用于涡轮机和制动器等电气设备。
PM 材料的配方还可以用来制造各种新型复合材料，用于特殊应用，如汽车零件、航天器零件和太阳能电池片。
为了达到最佳性能，PM材料的配方应该考虑其特性、性能和结构。
首先，应考虑金属和合金的粒子大小、元素组成和比例，以及非金属的种类和比例，这些都会影响PM材料的机械性能。
粒子大小和元素比例在确定烧结行为和结构的时候也很重要。
其次，应考虑PM 材料的热性能、弹性、疲劳和潮湿行为，以及高温、低温和抗腐蚀行为。
最后，应考虑PM材料的重量和形状，以及其制造的零件的尺寸和精度。
PM材料的配方是一项复杂的科学技术，需要考虑多因素因素，改变其中任何一个因素都会引起PM材料性能的变化。
经验丰富的冶金工程师可以根据用户的要求，研究不同的材料配方，确定最优的配方，并可以给出有关参数和具体的生产工艺要求。
PM材料的配方是一门复杂的科学技术，其配方的精密性和复杂性直接影响零件的性能，因此需要专业的冶金工程师研究原料配方，及时调整配方，以达到最佳性能。
只有通过正确的配方和工艺技术，才能达到最佳的性能要求，保证质量，并降低生产成本。
粉末冶金学
粉末冶金学
粉末冶金学是一门广泛的学科，它研究各种粉末的性质、制备、组装和加工工艺以及粉末冶金产品的开发和应用。
粉末冶金学借鉴了材料学、力学、热力学、化学和计算机科学等科学知识，并且与有关粉末冶金产品的坯料、工艺和其他工程技术密切相关。
粉末冶金学定义了多种粉末冶金技术，如金属烧结、金属选择性激光熔化、金属机械粉碎、金属电子束熔化等。
它们不仅可用于制备金属及其合金，还可用于制造陶瓷和非金属材料的粉末。
粉末冶金的技术可以用来生产各种形状的产品，如精细机械零件、汽车零部件、航空电子产品、医疗器械等。
粉末冶金工艺可以用来生产更加定制化、质量更高的产品和更加复杂的零件，从而满足不同行业的不同需求。
与传统冶金方法相比，粉末冶金有很多优点，如可降低材料的损耗，可给予粉末冶金产品更高的精度，降低了加工时间，提高了产品准确性和操作简便性等。
此外，粉末冶金的产品可以具有更好的力学性能，包括强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性等。
粉末冶金工艺的开发是一种大范围的技术，它不仅可以提高产品性能，而且可以改善生产效率，它还可以为制造行业提供新的产品设计制造技术和标准质量管理系统。
粉末冶金技术也可以用于生产多层复合材料，如多孔金属体等。
粉末冶金技术在未来会发挥更大的作用，可用于制造更加定制化、更加精密的产品，从而为不同的行业提供更多的选择。
因此，
研究粉末冶金的性能和优化其工艺学仍是一个重要的课题，而且，粉末冶金学已经成为一门多学科的学科，它的发展越来越受到了各学科的重视和认可。
总之，粉末冶金学是一门多学科的学科，它借鉴了多个科学领域的知识，并且具有良好的工程实用性。
未来粉末冶金学在制造行业和其他领域的发展前景非常乐观。
粉末冶金工艺过程及参数
粉末冶金工艺过程及参数粉末冶金工艺是一种主要用于加工金属及其合金零件，也称为粉末冶金或粉末加工工艺。
它是一种利用粉末金属材料在热能和机械能诱导作用下，经历一系列过程最终形成三维物体，或相当于三维产品，用以取代传统金属切削加工技术的新型数控加工技术。
粉末冶金工艺的工艺过程一般包括：设计──混合──压缩──烧结──焊接──精加工──热处理等。
1、设计从技术上说，首先要完成零件的设计，该设计包括零件的外观形状及内部结构，也就是说要确定每个零件的尺寸大小、几何参数，以及加工方法、表面质量要求等。
2、混合粉末冶金工艺使用粉末金属材料，需要对不同粒径和形状的金属粉末进行混合称重，以保证零件表面抛光度和抗腐蚀性能，并符合相关技术标准，使零件能够达到效果。
3、压缩粉末冶金工艺需要将金属粉末以及一般填充料压缩到特定的形状和尺寸。
压缩的方式又可分为压块法和注型法，压块法是将金属粉末和填充料混合然后经过压缩和烧结从而形成块状的零件，而注型法则是将金属粉末和填充料均匀地注入模具，在模具内进行压实和烧结，从而成型。
4、烧结烧结是粉末冶金工艺中最重要也是最关键的一步。
烧结是给零件提供形状和尺寸，同时还可以改善部件的力学性能、物理性能和物理性能。
它的烧结参数有温度、时间、压力、含气量等，具体的参数要根据零件的材料特性和要求而确定。
5、焊接焊接是在烧结后把多个零件组合在一起，使之成为一个整体零件，焊接可以在零件表面形成一个均匀的钎焊层，从而改善零件的力学性能，并且可以把不同物料，如钢、镍和铝等，进行组合。
6、精加工精加工指的是将零件的表面处理成符合要求的精度，使其精度达到一定的精度。
一般来说，可以采用两种方法，用机械加工方法或用化学抛光方法，来达到精度的要求。
7、热处理热处理是指将零件在一定温度和一定时间的作用下，利用物理或化学变化，改变或增强零件的物理性能，从而提高零件的使用性能。
粉末冶金工艺是一种重要的加工工艺，由于它比传统加工方法具有更高的效率、更低的成本，可以根据客户的要求制造唯一的三维零件，所以它在工业制造中越来越受到重视。
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图5 三种基本压制方式 a)单向压制 b)双向压制 c)浮动压制
பைடு நூலகம்
（四）烧结
烧结：压坯置于基体金属熔点以下温度（约0.7~0.8T，单
位K）加热保温，粉末颗粒之间产生原子扩散、固溶、化合 和熔接，致使压坯收缩并强化，这一过程称为烧结。
烧结对粉末冶金材料和制品的性能有着决定性的影响。 在烧结过程中，固体颗粒表面能的减小是烧结的“推动力”， 也即热力学条件。
一、粉末冶金工艺
（一）粉末制备
制取方法：机械法和物理化学法两大类。 1. 还原法
用还原剂还原金属氧化物及盐类来制取金属粉末是一种广泛采用的制粉方 法。还原剂可呈固态、液态或气态，被还原的物料也可以是固态、气态或 液态物质。
表1 还原法广义的使用范围
被还原物料 固体 固体 固体 气体 气体 气体 溶液 溶液 熔盐 还原剂 固体 气体 熔体 固体 气体 熔体 固体 气体 熔体 举 FeO+C→Fe+CO WO3+3H2→W+3H2O ThO2+2Ca→Th+2CaO —— WCl6+3H2→W+6HCl TiCl4+2Mg→Ti+2MgCl2 CuSO4+Fe→Cu+FeSO4 Me(NH3)nSO4+H2→Me+(NH4)2SO4+(n-2)NH3 ZrCl4+KCl+Mg→Zr+产物 例 备 注
假设原来有两个半径均为r的球形颗粒，当聚结为一个更大的半径 为R的球时，根据体积不变原理，表面积由原来的8πr2变为6.35πr2， 是一个表面能减小的过程。也就是说，烧结是一个自发的不可逆过 程。
粉末冶金的结构工艺性、成形件的缺陷分析 粉末冶金新工艺、新技术
粉末冶金新工艺：超微粉或纳米粉制备、快速冷凝技术、机械 合金化、热等静压烧结、粉末注射成形、涂层技术、电火花烧结、激 光烧结、微波烧结等。现代粉末冶金不仅是一种材料制造技术，而且 其本身包含着材料的加工和处理，并逐渐形成了自身的材料制备工艺理 论和材料性能理论。 粉末冶金新技术、新工艺的应用不但使传统的粉末冶金材料性 能得到根本的改善，而且使得一批高性能和具有特殊性能的新一代材料 相继产生。例如粉末高温合金、高性能难熔金属及合金、超硬材料、粉 末微晶材料和纳米材料、快速冷凝非晶及准晶材料、高性能永磁材料、 高性能摩擦材料、固体自润滑材料等。这些新材料都需要以粉末冶金工 艺作为其主要的或唯一的制造手段。现代粉末冶金技术已发展成为制 取各种高性能结构材料、特种功能材料的有效途径。
图1 水雾化和气雾化示意图
图2 离心雾化示意图
图3 真空(溶气)雾化示意图
图4 超声雾化示意图
3．机械法
（二）粉末配制
粉末冶金成形前，要对粉末进行预处理及配制。预处理包括：退火、筛 分、制粒、混合等。
（三）粉末成形
压制
按一定的单位压力，将装在型腔中的粉料，集聚成达到一定强度、密 度、形状和尺寸要求的压坯工序。
由于粉末成形所需用的模具加工制作比较困难，较为昂贵，因此粉末 冶金方法的经济效益往往只有在大规模生产时才能表现出来。粉末冶 金工艺的不足之处是粉末成本较高，制品的大小和形状受到限制，烧 结件的抗冲击性较差等。但是，随着粉末冶金技术的发展，新工艺不 断出现与完善，这些不足正被逐步克服。
应用：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，从采矿到化工，从民用工业到军事工业，从一般技术到尖端高科技， 几乎没有一个工业部门不在使用着粉末冶金材料或制品。
固体碳还原 气体还原 金属热还原 —— 气相氢还原 气相金属热 还原 置换 溶液氢还原 金属热还原
2．雾化法
雾化法是将液体金属或合金直接破碎，形成直径小于 150μm的细小液滴，冷凝而成为粉末。该法可以用来制取多
种金属粉末和各种合金粉末。实际上，任何能形成液体的材料都可 以通过雾化来制取粉末。 制造大颗粒粉末时，只要让熔融金属通过小孔或筛网自动注入空气 或水中，冷凝后便得到金属粉末。这种方法制得的粉末粒度较粗， 一般为0.5~1mm，它适于制取低熔点金属粉末。
第五章 粉末冶金成形
粉末冶金是采用成形和烧结等工序将金属粉末，或金 属与非金属粉末的混合物，制成金属制品的工艺技术。 由于粉末冶金的生产工艺与陶瓷的生产工艺在形式上 类似，此工艺方法又被称为金属陶瓷法。
粉末冶金工艺过程示意图
近代粉末冶金技术的发展有三个重要标志： 一是克服了难熔金属（如钨、钼等）熔铸过程中的困难，如电灯钨丝和 硬质合金的出现； 二是多孔含油轴承的研制成功，继之是粉末冶金机械零件的发展，发挥 了粉末冶金少、无切削的特点； 三是向新材料、新工艺发展。 粉末冶金方法与液态成形方法相比，其优点主要是： （1）可避免或者减少偏析、机加工量大等缺点。用粉末冶金 法生产零件制品时，金属的总损耗只有1%~5%。 （2）材料某些独特的性能或者显微组织也只能用粉末冶金方 法来实现。例如，多孔材料、氧化物弥散强化合金、硬质合金等。 另外，这种方法也有可能用来制取高纯度的材料而不给材料带来 污染。 （3）一些活性金属、高熔点金属制品用其它工艺成形是十分 困难的。这些材料在普通工艺过程中，随着温度的升高，材料的 显微组织及结构受到明显的损害，而粉末冶金工艺却可避免。