粉末冶金技术论文..
粉末冶金设计范文第1篇 (2)
粉末冶金设计范文第1篇1.1同步带轮结构特点1)内部有3个均匀分布的弧形凹槽和3个定位孔;2)形位精度要求较高,内孔的同轴度公差为0.05mm,齿形跳动度为0.1,中心孔的垂直度为0.03。
综上分析,如果选择常规方法加工同步带轮,其形状以及内部微小尺寸控制难度大;如果采用粉末冶金法进行成形,零件的凹槽、定位孔及尺寸精度均可通过模具成形来保证。
1.2成形模具设计原理粉末冶金成形工艺是由粉末冶金零件压机和粉末冶金模具通过对所需粉末进行装料、加压、脱模等主要工步来完成,并使金属粉末密实成具有一定尺寸、形状、孔隙度和强度坯块的过程。
该同步带轮应采用不等高零件成形模具设计原理。
1.3成形速度相等原理根据不等高零件成形运动规律,在不等高零件成形过程中,必须满足成形前、后粉末质量守恒定律,才能使不同高度区域密度近乎相等,在粉末成形时,零件的不同高度区都在同一时间进行粉末压缩和成形,并且各部分所用成形速率相等,所遵循的原理即为成形速率相等原理。
由此可知,在压制不等高零件时,要使不同高度的各个区域遵循成形速率相等原理,从而保证零件不同高度区的平均密度相等。
2同步带轮粉末冶金模具的设计1)齿形成形通过控制材料的流动方向,成形出理想的形状尺寸,是同步带轮成形模具中最关键的环节。
由于成形过程中单位压力增大,载荷集中,因此要求模具工作部位刚性好。
另外还应设置过载保护,防止毛坯的超差、材料不均匀等导致的过载。
2)同步带轮属于轴类零件,在成形过程中轴向密度差较大,因此模具应采用芯棒成形结构,以保证同步带轮轴向密度分布均匀。
3)该同步带轮有3个定位孔,应采用芯棒成形结构成形定位孔,可以延长模具使用寿命,提高装配精度。
该同步带轮采用德国DORST压机进行压制,铁粉的松装密度约为3.2g/cm3,零件的毛坯密度不得小于6.6g/cm3,为了节约成本,模具配件采用已有的五档同步器齿毂模具配件,例如,垫板、压盖等。
由此可知,该同步带轮成形模具的设计主要包括中模、上模冲(2个)、下模冲(3个)、芯棒(2个)的设计。
粉末冶金综述论文
合金元素在Cu-PM材料中的应用研究进展(重庆理工大学重庆巴南)摘要:在铜基粉末冶金材料中添加合金元素可以显著改善材料的性能特别是摩擦性能,烧结含合金元素的Cu-PM材料是一种有发展前景的粉末冶金材料,如添加Al、Cr、Ni等元素。
本文综述了合金元素对铜基粉末冶金材料的性能和组织结构等的影响,总结了到目前为止相关领域的结论和进展,并讨论了Cu-PM 材料生产现状和发展趋势。
关键词:合金元素;Cu-PM;应用;进展1 引言铜基粉末冶金摩擦材料是以铜粉为主要成分,此外含有润滑组元石墨和摩擦组元陶瓷颗粒以及强化铜基体的合金元素等多种组分。
其最早出现于1929年,材料是含少量的铅、锡和石墨的铜基合金。
铜基粉末冶金摩擦材料在飞机、汽车、船舶、工程机械等刹车装置上的应用发展较快,使用较成熟是在70年代之后。
前苏联于1941年后成功地研制了一批铜基摩擦材料,广泛应用于汽车和拖拉机上。
美国对铜基摩擦材料的研究也较多,主要是致力于基体强化,从而提高材料的高温强度和耐磨性。
二十世纪初,铜基摩擦材料大多用在干摩擦条件下工作,五十年代以后,大约75%的铜基摩擦材料,均在润滑条件下工作。
这些摩擦材料都是以青铜为基,以锌、铝、镍、铁等元素强化基体。
由于合金元素在铜基粉末冶金材料中的良好作用,国内很多单位及个人展开了相关方面的工作并发表了论文及成果。
本文就国内含合金元素的铜基粉末冶金材料的相关研究进行了论述。
2 Cu-PM材料生产现状及国内外对比纯铜粉末主要用电解法和雾化法生产。
电解法是借助电流的作用, 使电解液中的铜离子在阴极析出成粉的制粉过程。
用电解法生产的铜粉呈表面积发达的树枝状、纯度高、压制性能优良, 是纯铜粉末的主要生产方法。
相关文献表中数字表明, 我国的铜及铜基合金粉末的产量和用量与欧美等国家差距很大, 这从一个侧面说明我国铜粉生产与应用还具有十分广阔的开发空间。
电解铜粉与国外产品相比, 主要差距在于:(1)产品的规格少。
粉末冶金技术在制造业中的应用研究
粉末冶金技术在制造业中的应用研究近年来,随着科学技术的不断进步和制造业的发展,粉末冶金技术越来越受到关注和应用。
粉末冶金技术是一种通过将金属粉末压制成形,然后经过烧结或其他处理工艺得到实际零件的方法。
这种技术的应用范围广泛,不仅可以用于金属部件的制造,还可以用于复合材料、陶瓷等领域。
本文将探讨粉末冶金技术在制造业中的应用研究,并分析其优势和潜力。
粉末冶金技术的应用不仅可以提高制造业的生产效率,还可以改善产品的性能和质量。
首先,通过粉末冶金技术可以制造出形状复杂的零件,如齿轮、连杆等。
相比传统的加工方法,粉末冶金技术能够在一次成型的过程中实现多个孔、平面和立体形状的制造,大大提高了产品的加工效率。
其次,粉末冶金技术可以生产高精度的零件,并且可以减少加工过程中的浪费。
由于粉末冶金技术可以直接制造所需形状的零件,因此可以减少或避免材料的切削、车削等加工过程,降低了能源和材料的消耗。
此外,粉末冶金技术还可以制造出具有均匀组织的材料,提高了产品的性能和可靠性。
粉末冶金技术在制造业中的应用研究已取得了丰硕的成果,正不断推动着制造业的发展。
例如,在汽车制造业中,粉末冶金技术可以用于制造发动机零件、制动系统、悬挂系统等关键零部件。
这些零部件用粉末冶金技术制造,不仅可以提高产品的性能和可靠性,还可以减少零件的重量和浪费,从而降低车辆的燃油消耗。
此外,粉末冶金技术还可以制造出轻量化材料,为汽车工业的节能减排做出贡献。
除了汽车制造业,粉末冶金技术在航空航天、电子设备制造、工具制造等领域也有广泛的应用。
在航空航天领域,粉末冶金技术可以制造出轻质耐高温材料,用于制造航空发动机、气动部件等关键零件,提高了航空发动机的效率和可靠性。
在电子设备制造领域,粉末冶金技术可以制造出高导电材料,应用于半导体器件、导电粘接等,提高了电子设备的性能和可靠性。
在工具制造领域,粉末冶金技术可以制造出硬质合金、切削工具等,提高了切削效率和寿命。
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%。
粉末冶金的研究及应用毕业设计(论文)[管理资料]
毕业设计(论文)题目: 粉末冶金的研究及应用专业:数控技术及应用班级:04421班学号:34号姓名:唐宇指导老师:李华志成都电子机械高等专科学校二〇〇七年六月绪论粉末冶金方法起源于公元前三千多年。
制造铁的第一个方法实质上采用的就是粉末冶金方法。
而现代粉末冶金技术的发展中共有三个重要标志:1、克服了难熔金属熔铸过程中产生的困难。
1909年制造电灯钨丝,推动了粉末冶金的发展;1923年粉末冶金硬质合金的出现被誉为机械加工中的革命。
2、三十年代成功制取多孔含油轴承;继而粉末冶金铁基机械零件的发展,充分发挥了粉末冶金少切削甚至无切削的优点。
3、向更高级的新材料、新工艺发展。
四十年代,出现金属陶瓷、弥散强化等材料,六十年代末至七十年代初,粉末高速钢、粉末高温合金相继出现;利用粉末冶金锻造及热等静压已能制造高强度的零件。
什么是粉末冶金呢? 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。
由于粉末冶金技术的优点,它已成为解决新材料问题的钥匙,在新材料的发展中起着举足轻重的作用。
粉末冶金技术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。
在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料(如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等)具有重要的作用。
可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料,这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。
可以容易地实现多种类型的复合,充分发挥各组元材料各自的特性,是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。
可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品,如新型多孔生物材料,多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷和功能陶瓷材料等。
粉末冶金技术论文
粉末冶金技术论文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,经过成形和烧结制成金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。
下面小编整理了粉末冶金技术论文,欢迎阅读!粉末冶金技术论文篇一粉末冶金的现状以及发展趋势【摘要】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,经过成形和烧结制成金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。
粉末冶金它具有低耗节能、材料利用率高、高效省时等优点,但其也存在一定不足,如金属粉末和模具费成本高,产品尺寸的大小和形状受限制,产品韧性较差等。
目前粉末冶金广泛应用在硬质合金制作、多孔材料、难熔金属材料、磁性材料、金属陶瓷等。
【关键词】粉末冶金历史基本工序粉末冶金优势与不足趋势1 粉末冶金的历史粉末冶金发展经历三个阶段:20世纪初,通过粉末冶金工艺制得电灯钨丝,被誉为现代粉末冶金技术发展的标志。
随后许多难熔金属材料如钨、钽、铌等都可通过粉末冶金工艺方法制备。
1923年粉末冶金硬质合金的诞生更被誉为机械加工业的一次革命;20世纪30年代,粉末冶金工艺成功制得铜基多孔含油轴承。
继而发展到铁基机械零件,并且迅速在汽车、纺织、办公设备等现代制造领域广泛应用;20世纪中叶以后,粉末冶金技术与化工、材料、机械等学科互相渗透,更高性能的新材料、新工艺发展进一步促进粉末冶金发展。
并使得粉末冶金技术广泛应用到汽车、航空航天、军工、节能环保等领域。
2 粉末冶金的基本工序(1)粉末的制取。
目前制粉方法大体可分为两类:机械法和物理化学法。
机械法是将原材料机械地粉碎,化学成分基本不发生变化。
物理化学法是借助化学或物理作用,改变原材料的化学成分或聚集状态而获得粉末。
目前工业制粉应用最为广泛的有雾化法、还原法和电解法;而沉积法(气相或液相)在特殊应用时也很重要。
(2)粉末成型。
成型是使金属粉末密实成具有一定形状、尺寸、孔隙度和强度坯块的工艺过程。
成型分普通模压成型和特殊成型两类。
粉末冶金技术
粉末冶金技术粉末冶金技术是一种重要的金属加工方法,它是将金属粉末经过混合、成型和烧结等工艺制成制品的工艺方法。
相比传统的熔炼和锻造工艺,粉末冶金技术具有许多优点,如能够制备出具有复杂形状的零件、材料性能均匀、精确控制产品尺寸和性能等。
本文将从粉末冶金技术的历史发展、工艺流程、应用领域等方面进行介绍。
粉末冶金技术的历史可以追溯至早在公元前3000年左右,早期人们已经开始使用粉末冶金技术来制作金属工艺品。
然而,直到20世纪初,粉末冶金技术才得到广泛应用,并在战争期间得到了飞速发展。
战后,在石油、汽车、航空航天等领域的需求推动下,粉末冶金技术得到了进一步的发展壮大。
粉末冶金技术的工艺流程主要包括粉末的制备、混合、成型和烧结等步骤。
首先,原料金属被经过研磨等工艺得到所需的粉末。
然后,将不同种类和粒径的金属粉末混合,并添加适量的添加剂以改变材料的性能。
下一步,通过压制等成型方法将混合得到的金属粉末压制成所需形状的绿体。
最后,将绿体在高温下进行烧结,使金属粉末颗粒之间发生相互扩散和连结,形成致密的金属制品。
粉末冶金技术的应用领域非常广泛。
在汽车工业中,粉末冶金技术被广泛应用于发动机、传动系统、悬挂系统等零部件的制造。
由于粉末冶金技术可以制备出具有复杂形状和高精度需求的零件,因此在航空航天领域也被广泛应用。
此外,粉末冶金技术还可用于制备具有高耐磨性、高温强度和耐腐蚀性能的材料,用于工具、刀具、模具、轴承等领域。
虽然粉末冶金技术具有许多优点,但也存在一些挑战和限制。
首先,粉末冶金技术对原料金属的纯度有较高要求,因此原料的采购和处理工艺比较复杂。
其次,粉末冶金技术的设备和工艺流程较为复杂,对操作人员的技术水平有一定要求。
此外,粉末冶金技术制造出的制品通常会出现一些孔洞和缺陷,需要进一步进行加工和处理。
总的来说,粉末冶金技术作为一种重要的金属加工方法,具有许多优点和广泛的应用领域。
随着工艺和设备的不断改进,粉末冶金技术将会在更多领域发挥重要作用,并为各行业的发展提供更多可能性。
粉末冶金及模具设计论文
粉末冶金及模具设计论文1. 引言粉末冶金是一种先进的金属材料制备技术,它通过将金属粉末进行成形和烧结,制备出具有特殊性能和形状的零件和材料。
与传统的加工方法相比,粉末冶金具有许多优点,例如可以制备复杂形状的零件、可以制备多相和复合材料、可以节约原材料、具有良好的尺寸精度和表面光洁度等。
而模具设计在粉末冶金过程中也起到至关重要的作用,它直接影响着成形零件的质量和性能。
因此,研究粉末冶金及模具设计对于提高金属材料的制备效率和性能具有重要的意义。
2. 粉末冶金的工艺过程粉末冶金的工艺过程包括粉末的选择和处理、粉末成形和烧结等步骤。
2.1 粉末的选择和处理粉末的选择和处理是粉末冶金过程的第一步。
在粉末的选择中,需要考虑金属粉末的纯度、粒度和形状等因素。
高纯度的金属粉末可以得到高质量的成品,而合适的粒度和形状可以提高成形性能和烧结性能。
在粉末的处理中,通常包括混合、干燥和筛分等步骤。
混合是将所需金属粉末按一定比例混合以获得所需的合金成分,干燥则是去除粉末中的水分,筛分则是按照所需粒度进行筛选。
2.2 粉末成形粉末成形是指将混合并处理好的粉末以一定的压力加工成形。
常见的粉末成形方法包括压制、注射成形和挤压成形等。
压制是将粉末放置于模具中,然后施加压力使其形成一定形状的零件。
注射成形则是将粉末加入模具中,然后通过注射机将粉末充填模腔,最后再施加压力形成零件。
挤压成形是将粉末放置于模具中,然后通过挤压机施加压力使其在模腔中流动并形成零件。
2.3 烧结烧结是粉末冶金过程中的关键步骤,它是指将成形好的粉末在一定条件下进行加热处理,使其颗粒之间产生扩散和结合从而形成致密的固体材料。
烧结温度、时间和气氛都会影响烧结过程的质量和性能。
3. 模具设计在粉末冶金中的应用模具设计在粉末冶金中起到至关重要的作用,它直接影响着成形零件的质量和性能。
模具设计主要包括模具材料的选择、模腔设计和模具加工工艺的确定。
3.1 模具材料的选择模具材料的选择对于模具的寿命和成形零件的质量都有很大的影响。
《粉末冶金》结课论文
粉末冶金高速压制技术的研究现状及发展摘要:介绍一种低成本高密度粉末冶金零件成形技术一高速压制技术,通过阐述该技术的特点、原理、关键技术分析,指出其材料性能和应用前景以及高速压制技术目前存在的问题。
关键词:粉末冶金;高速压制;高密度粉末冶金技术以其低成本、近净形等加工特点在许多领域得到广泛应用。
密度对粉末冶金材料至关重要,它显著影响结构材料的力学性能,尤其是疲劳性能。
因此提高材料密度是粉末冶金的主要研究内容之一。
近年来粉末冶金新技术、新工艺层出不穷,温压技术、表面致密技术、高速压制技术等新技术的出现,使得粉末冶金技术不断取得突破性进展。
高速压制技术(high velocity compaction,简称HVC)是瑞典Hoganas公司在2001年6月主持召开的专门会议所推介的一种新技术,它所使用的重锤能产生强烈的冲击波,能在0.02s内将能量通过压模传给粉末进行致密化,间隔0.3s 的一个个附加的冲击波可将密度不断提高,使材料的性能更加优异,成本更加低廉,采用该技术可利用比传统压制小的设备生产超大零件。
HVC可能是粉末冶金工业寻求低成本高密度材料加工技术的又一次新突破。
1 高速压制技术的特点1.1高密度高性能HVC技术通过强烈的冲击波进行压制,使P/M零件达到高密度,它不仅可以使零件高致密化,而且可以使其密度均匀化。
与传统压制相比,HVC技术可使压坯密度提高0.3 g/cm3以上,如右图1所示。
典型的齿轮冲击试验表明其密度变化小于0.01 g/cm3。
将高速压制与其它工艺相结合,可使粉末压坯密度更高。
以铁基压坯为例,HVC技术与模壁润滑相结合,压坯密度可达7.6 g/cm3,与模壁润滑和温压结合的压坯密度达7.7g/cm3,若采用高速复压复烧工艺,压坯密度可达7.8g/cm3,接近全致密。
密度对提高材料性能的影响显而易见,如基于D.AE和Astaloy CrM的、采用HVC技术制备的材料与传统压制技术制备的材料相比,抗拉强度和屈服强度均提高20%~25%,其他各项性能指标也均有较大提高。
粉末冶金材料论文
粉末冶金材料论文粉末冶金材料在现代工业中的应用越来越广,在取代锻钢件的高密度和高精度的复杂零件的应用中,随着粉末冶金技术的不断进步也取得了快速发展。
下文是店铺为大家整理的关于粉末冶金材料论文的范文,欢迎大家阅读参考!粉末冶金材料论文篇1浅析锰在粉末冶金材料中的应用摘要:锰是重要的工业原料,在粉末冶金材料中有广泛应用。
该文概述锰在烧结钢、阻尼合金、铝合金、钛铝合金、钨基重合金、硬质合金等材料中的应用情况。
可以预期,在提高粉末冶金材料性能与开发粉末冶金新材料的领域中,锰将具有广阔的应用前景关键词:锰粉末冶金应用前景引言:元素锰早在1774年就被发现,但是,在钢铁工业中的重要作用直到1856年发明底吹酸性转炉,以及1864年发明平炉炼钢法之后,才为人们所认识。
现在,锰作为有效而廉价的合金化元素,已成为钢铁工业中不可缺少的重要原料。
约90%锰消耗于钢铁工业,用量仅次于铁,其余10%消耗于有色金属冶金、化工、电子、电池、农业等部门[4,5]。
锰及其化合物是生产粉末冶金材料的常用原料。
于1950年便已经被人们认识到锰在粉末冶金材料中的重要性。
此后,锰在粉末冶金工业中的应用逐渐扩大。
通过开发母合金技术和预合金技术,开发了含锰系列的高强度烧结钢。
并且,在其它粉末冶金材料中作为主要组元或添加组元,发挥了重要作用。
本文就锰在粉末冶金材料中的应用情况进行综述。
一锰在高强度烧结钢中的作用将锰和硅作为合金元素同时添加的低合金烧结钢,表现出良好的强化效果和烧结尺寸稳定性,价格便宜,具有很强的竞争优势[7,8]。
据相关报道,1250℃保温60 min烧结的Fe-3.2%Mn-1.4%Si-0.4% C合金,拉伸强度达800~1000 MPa。
烧结铁和烧结钢主要用于制造机械零件,在选择合金元素时,必须注意到其对尺寸稳定性的影响。
在一般情况下,加入硅会引起压坯在烧结时收缩,而加入锰则会引起压坯膨胀。
同时加入锰和硅,能够较好控制烧结体的外观形状和尺寸[9]。
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。
[其他论文文档]分析粉末冶金的发展及现状
分析粉末冶金的发展及现状1 粉末冶金的起源与概述1.1 粉末冶金的起源在1930 年代,螺旋磨削后还原铁粉,因此铁粉和碳粉制成的铁基粉末冶金方法的机械零件获得快速发展。
第二次世界大战后,粉末冶金技术就得到了快速发展,新的生产技术和技术设备,许多新材料和产品可以衍生出一些特殊材料的制造领域,成为现代工业的重要组成部分。
1.2 粉末冶金的概述粉末冶金是一项能将金属粉末或金属粉末( 或金属粉末和非金属粉末的混合物) 作为原料烧结, 制造出金属材料、复合材料以及各种类型的产品技术。
粉末冶金方法和生产陶瓷有相似的地方, 都是粉末烧结技术的一部分, 因此, 一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。
由于粉末冶金技术的优点, 它已成为解决问题的关键性新材料,在整个工程系统领域的发展中发挥关键作用。
但是从定义上说粉末冶金产品往往是远超出了材料和冶金的范围, 通常跨越多个学科( 材料、冶金、机械、力学等) 的技术。
特别是现代金属粉末3 d 打印技术,集机械工程、AUTOCAD、逆向工程技术, 分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术共同与粉末冶金产品技术进入一个更全面的现代技术的学科。
2 我国粉末冶金面临的技术难题我国冶金技术目前的困难,是如何积极培育自己的核心竞争力的团队已成为国家和企业急需的解决问题。
我们都知道汽车零部件核心技术的价值所在,高价值主要包括:发动机进排气阀,发动机连杆,传动齿轮同步器锥环和泵在主从动齿轮等等。
在这些零部件中,主流技术,粉末冶金技术。
如:连杆是发动机的重要部件之一,许多进口车型的绘图规则都有连杆疲劳试验载荷,而且载荷下的载荷疲劳循环次数每年超过500 多万次。
而国产汽车发动机连杆锻造钢连杆和连杆疲劳铸造用途大多数次大于500000 周以上是比较困难的,因为汽车钢部件的连杆没有切割,微小缺陷对连杆的疲劳寿命影响较大。
国外主流主要采用粉末锻造,如:别克汽车,德国的宝马,GNK 公司制造的连杆甚至达到了1041MPa 的抗拉强度。
粉末冶金的烧结技术范文
粉末冶金的烧结技术范文粉末冶金烧结技术是一种将金属或非金属粉末制备成坯体或制品的关键工艺。
它采用烧结炉进行烧结,通过高温、高压和时间的作用,使粉末颗粒之间发生相互结合和扩散,形成具有一定形状和性能的致密坯体或制品。
烧结技术广泛应用于各个领域,例如汽车零部件、机械零件、电子元器件等。
本文将重点探讨粉末冶金烧结技术的原理、工艺和应用。
一、烧结技术的原理烧结是指在一定条件下,将粉末颗粒致密地结合成坯体或制品的过程。
烧结技术的原理可以分为以下几个方面:1. 粉末颗粒之间的扩散:在高温下,粉末颗粒之间会发生扩散作用,即原子从高浓度区域向低浓度区域扩散。
这种扩散作用是烧结过程中实现粉末颗粒结合的关键。
2. 颗粒之间的颈部形成:在烧结过程中,粉末颗粒的表面会开始熔化,形成一层薄薄的液相。
当液相通过扩散作用流动到相邻颗粒之间时,会在两个颗粒之间形成一个细小的颈部,从而使得颗粒之间结合更加牢固。
3. 颗粒之间的压实作用:在烧结过程中,经过一段时间的烧结,粉末颗粒之间的颈部会逐渐增大,使得整体的坯体或制品更加致密。
二、烧结技术的工艺烧结技术的工艺包括前处理、原料制备、成型、烧结和后处理。
1. 前处理:前处理主要是对原料进行筛分、清洁和除杂等处理,以提高原料的均匀性和纯度。
2. 原料制备:原料制备是指将纯度高的金属或非金属粉末按一定比例混合,然后使用球磨机等设备进行混合和细化,以获得均匀的混合粉末。
3. 成型:成型是指将混合粉末通过模具压制成具有一定形状的坯体。
常见的成型方法有压片法、注塑法和挤压法等。
4. 烧结:烧结是将成型的坯体放入烧结炉中进行加热和烧结的过程。
烧结过程中,通过控制温度、时间和压力等条件,使粉末颗粒结合成致密的坯体或制品。
5. 后处理:后处理主要是对烧结后的坯体或制品进行清洁、退火和表面处理等,以提高其性能和质量。
三、烧结技术的应用烧结技术在各个领域中有广泛的应用,主要包括以下几个方面:1. 汽车零部件:烧结技术广泛应用于汽车零部件的生产中,例如发动机缸体、变速箱零件、刹车片等。
粉末冶金设计范文第2篇 (2)
粉末冶金设计范文第2篇【关键字】有限元;阀板;模具设计;粉末冶金1 引言阀板是安装在压缩机气缸上控制气体进出的重要部件,它与气阀片一起控制着压缩机的吸气、压缩、排气、和膨胀四个过程。
阀板上气阀片安装部位的尺寸形位公差,影响着压缩机工作过程的泄露量,对压缩机节能及噪音都有着重大的影响。
因此为提高阀板生产精度而进行研究,对压缩机工作中节约能源、降低使用成本等都有重要的意义。
粉末冶金成形技术是一种节材、省能、投资少、见效快,而且适合大批量生产的少无切削、高效金属成形工艺。
长期以来,成形工艺的模具的设计以及工艺过程分析注意的依据是积累的实际经验、行业标准和传统理论。
但由于实际经验的非确定性,以及传统理论对变形条件和变形过程进行了简化,因此,对复杂的模具设计往往不容易获得满意的结果,使得调试模具的时间长,次数多。
通常情况下,为了保证工艺和模具的可靠与安全,多采用保守的设计方案,造成工序的增多,模具结构尺寸的加大,甚至还达不到设计的精度要求。
传统的设计方式已远远无法满足要求。
随着计算机技术的飞速发展和七十年代有限元理论的发展,许多成形过程中很难求解的为题可以用有限元方法求解。
通过建模和合适的边界条件的确定,有限元数值模拟技术可以很直观地得到成形过程中模具受力、模具失效情况、模具变形趋势。
这些重要数据的获得,对合理的模具结构设计有着重要的指导意义。
2 实例分析以下结合实例,介绍Solidworks Simulation有限元分析在改善模具设计中的应用。
如图是一款压缩机阀板的图纸。
阀板粉末冶金件通过成形模具在高压下,对金属粉末进行压制,再经过烧结、整形、表面处理制成。
排气阀与阀片安装面N面高度差0.05~0.10mm,阀面平行度0.02。
为保证阀面线精度,成形时需控制高度差及平行度基准面N面的平行度,以确保精整时整个阀面有相同的精整余量。
成形阀面模具三维图。
由于成形模具面型高度及形状不同,导致成形各面密度不同,压制压力不同,导致成形时模具变形不一致,影响产品精度。
《粉末冶金CoCrFeNiMn高熵合金的显微组织和强化策略研究》范文
《粉末冶金CoCrFeNiMn高熵合金的显微组织和强化策略研究》篇一一、引言随着材料科学的飞速发展,高熵合金因其独特的物理和化学性质在多个领域展现出广泛应用前景。
其中,粉末冶金法制备的CoCrFeNiMn高熵合金因其在力学性能、耐腐蚀性和热稳定性等方面的卓越表现,已成为当前研究的热点。
本文旨在研究粉末冶金CoCrFeNiMn高熵合金的显微组织及其强化策略,为进一步优化其性能提供理论支持。
二、材料与方法1. 材料准备采用粉末冶金法制备CoCrFeNiMn高熵合金,选用纯度较高的Co、Cr、Fe、Ni和Mn金属粉末作为原料。
2. 制备工艺将原料金属粉末进行球磨、混合、压制和烧结等工艺,制备出CoCrFeNiMn高熵合金。
3. 研究方法利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对合金的显微组织进行观察和分析;采用硬度计、拉伸试验机等设备对合金的力学性能进行测试。
三、显微组织研究1. 显微组织观察通过SEM和TEM观察,发现CoCrFeNiMn高熵合金具有典型的树枝晶结构,晶界清晰,晶内存在大量纳米尺度的析出相。
这些析出相可能是合金强化的关键因素。
2. 成分分析通过对合金进行成分分析,发现各元素在合金中分布均匀,无明显偏析现象。
这有利于提高合金的力学性能和耐腐蚀性。
四、强化策略研究1. 固溶强化通过调整合金中各元素的含量,可以有效地提高合金的固溶强化效果。
适量的Mn元素可以增加合金的固溶度,从而提高合金的强度和硬度。
2. 析出相强化纳米尺度的析出相可以有效地阻碍位错运动,提高合金的强度和韧性。
通过调整热处理工艺,可以控制析出相的种类、数量和分布,进一步提高合金的性能。
3. 晶界强化晶界是合金中的薄弱环节,通过优化烧结工艺,可以改善晶界的结构,提高其强度和韧性。
此外,晶界处形成的纳米尺度析出相也可以对晶界起到强化作用。
五、结论本研究通过粉末冶金法制备了CoCrFeNiMn高熵合金,对其显微组织和强化策略进行了深入研究。
粉末冶金材料论文参考
粉末冶⾦材料论⽂参考 粉末冶⾦是⼀项⾮常先进的制造技术,现在已经在材料和零件制造业处于⽆可替代的位置。
下⽂是店铺为⼤家整理的关于粉末冶⾦材料论⽂参考的范⽂,欢迎⼤家阅读参考! 粉末冶⾦材料论⽂参考篇1 试论激光焊接技术在粉末冶⾦材料中的应⽤ 【摘要】系统地介绍了激光焊接技术在粉末冶⾦材料中的应⽤及其国内外动态。
着重介绍了激光焊接在⾦刚⽯⼯具制造业中的应⽤和尚存在的问题。
【关键词】激光焊接技术,粉末冶⾦材料,应⽤ 1前⾔ 由于粉末冶⾦材料具有特殊的性能和制造优点,在某些领域如汽车、飞机、⼯具刃具制造业中正在取代传统的冶铸材料,随着粉末冶⾦材料的⽇益发展,它与其它零件的连接问题显得⽇益突出,钎焊和凸焊⼀直是粉末冶⾦材料连接最常⽤的⽅法,但由于结合强度低,热影响区宽,特别不能适合⾼温及强度要求⾼的场合,使粉末冶⾦材料的应⽤受到限制。
近年来,我国从事这⽅⾯的研究⼯作的单位逐渐增多,改变了传统的烧结和钎焊⼯艺,使连接部位的强度和⾼温强度⼤⼤提⾼。
2激光焊接⼯艺特点 2.1影响焊接质量的主要因素 2.1.1材料成份合⾦元素的含量、种类对焊缝强度、韧性、硬度等⼒学性能影响很⼤。
烧结低碳钢、烧结Ni和Cu合⾦、Co合⾦在⼀定条件下,均能成功地进⾏激光焊接。
烧结中碳钢采取焊前预热和焊后缓冷的措施也可保证焊接质量,降低裂纹敏感性,图1表⽰了中碳钢预热和不预热条件下焊缝区的显微硬度分布,预热时硬度降低,接头韧性增加,因为组织由贝⽒体和少量的珠光体代替了针状马⽒体。
2.1.2烧结条件在氢⽓、分解氨和真空中烧结的材料均能成功的进⾏激光焊接,在⼲净的还原性⽓氛中烧结的材料焊后出现的⽓孔、孔洞、夹杂和氧化物较⼩;此外,合适的烧结温度、保温时间、压⼒及温度-压⼒曲线也是焊接成功的重要保证。
2.1.3孔隙孔隙的数量、形态和分布影响材料的物理性能如热传导率、热膨胀率和淬硬性等,这些物理性能直接影响材料可焊性[1],使焊接较同成份的冶铸材料相⽐难度加⼤。
粉末冶金发展方向论文
粉末冶金发展方向论文粉末冶金发展方向论文1粉末冶金技术特点与发展趋势1.1粉末冶金技术特点粉末冶金技术作为一种应用比较广泛的精密成形技术,具有少无切削加工、材料利用率高、制造过程清洁高效、生产成本低、可制造形状复杂和难以机械切削加工的特点。
一般认为,粉末冶金技术工艺的特点如下:1)不需要或者只需要极少量的切削加工;2)材料利用率可高达97%以上;3)零件尺寸的制造公差较小且具有再现性,从而产品可获得很高的尺寸精度和良好的一致性;4)材料成分、微观组织及组成可以科学调整;5)零件表面光洁度较好;6)通过烧结后处理工艺(如烧结后热处理工艺、烧结后表面处理工艺等),可以灵活改善零件的性能(如提高强度、耐磨性等);7)在技术设计和工艺设计上,形状自由度极高,可以设计和制造出其他金属成形工艺不能制造的形状复杂或奇特的零件;8)对于自润滑等粉末冶金多孔材料,可通过控制孔隙度来获得材料或产品的性能;9)适合中等至大批量的零件生产。
1.2粉末冶金技术发展趋势目前,粉末冶金技术的发展日新月异,随着一系列新技术、新工艺的不断涌现,如粉末冶金注射成形、温压成形、流动温压成形、喷射成形、高速压制成形、微波烧结、烧结硬化等,粉末冶金技术正朝着高致密化、高性能化、集成化和低成本化等方向发展。
1)粉末冶金零部件的少无缺陷的高强度化趋势:通过对材料的组织控制和制造工艺的综合研究,从粉体粒子的流动、烧结机理、断裂力学等方面找到缺陷形成的原因并提出解决方案。
2)粉末冶金成形技术的近净成形和近终成形趋势:着眼于粉体流动、充填成形、烧结过程粉末特性控制、粘结剂等角度,大力发展近净成形和近终成形的高致密化工艺技术,是降低竞争成本、减少制造工序、适应国际化市场的必然要求。
3)粉末冶金零部件的`高精度化趋势:通过对粉末冶金工模具、粉末冶金设备、粉末冶金工艺过程的精确设计和控制,实现粉末冶金零部件宏观尺寸的更高精度;通过对粉体特性、粉末冶金过程显微组织、粉末冶金工艺过程的精确设计和控制,实现粉末冶金零部件微观领域的显微精度。
粉末冶金件成型技术论文(2)
粉末冶金件成型技术论文(2)粉末冶金件成型技术论文篇二浅谈粉末冶金温压工艺的技术特点及其新发展摘要:自1994年钢铁粉末冶金温压工艺在国际上取得突破以来,国内除宁波东睦,扬州保来得粉末冶金有限公司少数厂家引进温压生产线以为,大多数企业处于观望状态。
有限的几个大专院校,科研院所对该技术进行了消化,吸收和试图国产化的研究。
国家863计划、95攻关等项目也对此有不同强度的支持。
关键词:粉末冶金温压工艺技术与发展。
引言:近十年来,粉末冶金工业发展迅速。
1989~1999年中国大陆与世界铁基粉末主要生产地区的铁基粉末年发货量比较。
铁基粉末的市场需求在总体上有明显的增长,特别是北美市场已保持了连续9年的高速增长。
日本虽然受到国内长期经济不景气的拖累,但铁基粉末的产量仍然较高。
中国大陆的铁基粉末产量缓慢增长。
1994~1998年亚洲部分地区粉末冶金件的年产量。
1997年亚洲金融风暴令日本和韩国的粉末冶金工业蒙受挫折,但在中国(包括大陆和台湾省),粉末冶金制品的产量明显增长。
粉末冶金制品的用途广泛,但主要用于机械零件,其中以铁基材料为主。
过去十多年,全球粉末冶金制品大部分用于汽车工业,一直占粉末冶金件的70%左右。
目前,每部欧洲汽车中约有7kg重的粉末冶金件。
而每部美国汽车中粉末冶金件重达16kg[1],相对于1991年的10kg增幅超过50%。
各大汽车制造商预言,未来10年每部汽车中将有重达25kg 的粉末冶金件,美国汽车中或许更高。
因此,在未来10年,汽车工业仍将是推动粉末冶金工业发展的主要动力。
高性能铁基粉末冶金件已普遍用于传动装置、发动机、通用机械和工具等产品,其市场前景非常广阔。
一温压技术的特点基于安全和耐用等理由,对汽车零部件的性能要求很高。
近年我国快速发展的汽车工业必然会带动高性能粉末冶金材料特别是铁基材料的发展。
因此,开发高性能特别是高力学性能的粉末冶金材料,是粉末冶金的发展方向和研究重点。
提高粉末冶金材料的密度,是实现这一目的的最有效途径。
粉末冶金论文 7、液相还原法制备超细Ni粉1
液相还原法制备超细Ni粉摘要以硫酸镍为原料,水合肼为还原剂,通过液相还原法,制备出了超细Ni粉。
采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜分析(SEM)等对制备出粉末的物相、粒度以及形貌进行了表征。
实验结果表明:通过液相还原法成功的制备出了粒度为100nm的超细Ni粉;最佳的反应温度为90℃,温度过高会使镍颗粒发生团聚,温度低则会反应进行的速度;反应在碱性条件下发生,最佳反应的溶液pH值为11, pH值大于11时会使Ni粉产率降低;水合肼的最佳加入摩尔量n(N2H4)/n(NiSO4)为3.5。
关键词超细镍粉;水合肼;液相还原1 引言超细镍粉由于具有极大的表面效应和体积效应[1],在催化剂、烧结活化剂、导电浆料、电池、硬质合金等方面有广泛的应用前景[2-4]。
目前制备超细镍粉的方法主要有物理法,以及羰基物热离解法、电解法、高压氢还原法、真空热分解法等化学方法[5-12]。
这些方法都各有优点,但也存在一定的局限性。
其中物理法所需设备昂贵、产量低;羰基热分解法存在一定的污染问题;电解法能耗较高;加氢还原法需要高压反应釜;真空分解法则对设备要求较高。
液相还原法因具有工艺简单、成本低、粉末粒度及表面易于控制等优点,成为目前制备超细镍粉是研究热点之一[13-15]。
本文以水合肼为还原剂,系统研究了液相还原法制备超细镍粉工艺过程中反应温度,pH值和还原剂用量等对粉末性能的影响。
2实验实验所用的主要原料包括分析纯的硫酸镍(NiSO4•6H2O)、水合肼(N2H4•H2O)、氢氧化钠(NaOH)、无水乙醇(C2H5OH)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等。
实验时,首先配制一定浓度的硫酸镍溶液,加入表面活性剂(PVP),用超声分散器混合成均匀的悬浮液。
然后往均匀悬浮液中缓慢滴加水合肼溶液,用恒温水浴锅控制反应温度,氢氧化钠溶液控制反应pH值,反应过程中用电动搅拌器不断搅拌。
反应约6h后,将混合液离心分离,得到的粉末采用去离子水洗涤4次,无水乙醇洗涤3次,置于60℃恒温烘箱中干燥30min。
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粉末冶金技术摘要: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 technology(11 grade material class two)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 powder and 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一基本简介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。
二发展前景近年来,通过不断引进国外先进技术与自主开发创新相结合,中国粉末冶金产业和技术都呈现出高速发展的态势,是中国机械通用零部件行业中增长最快的行业之一,每年全国粉末冶金行业的产值以35%的速度递增。
全球制造业正加速向中国转移,汽车行业、机械制造、金属行业、航空航天、仪器仪表、五金工具、工程机械、电子家电及高科技产业等迅猛发展,为粉末冶金行业带来了不可多得的发展机遇和巨大的市场空间。
另外,粉末冶金产业被中国列入优先发展和鼓励外商投资项目,发展前景广阔。
七、粉末冶金研究先进设备-放电等离子烧结系统(SPS)1 前言随着高新技术产业的发展,新型材料特别是新型功能材料的种类和需求量不断增加,材料新的功能呼唤新的制备技术。
放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,简称SPS)是制备功能材料的一种全新技术,它具有升温速度快、烧结时间短、组织结构可控、节能环保等鲜明特点,可用来制备金属材料、陶瓷材料、复合材料,也可用来制备纳米块体材料、非晶块体材料、梯度材料等。
2 国内外SPS的发展与应用状况SPS技术是在粉末颗粒间直接通入脉冲电流进行加热烧结,因此在有的文献上也被称为等离子活化烧结或等离子辅助烧结(plasmaactivatedsintering-PAS或plasma-assistedsintering-PAS)[1,2]。
早在1930年,美国科学家就提出了脉冲电流烧结原理,但是直到1965年,脉冲电流烧结技术才在美、日等国得到应用。
日本获得了SPS技术的专利,但当时未能解决该技术存在的生产效率低等问题,因此SPS技术没有得到推广应用。
1988年日本研制出第一台工业型SPS装置,并在新材料研究领域内推广使用。
1990年以后,日本推出了可用于工业生产的SPS第三代产品,具有10~100t 的烧结压力和脉冲电流5000~8000A。
最近又研制出压力达500t,脉冲电流为25000A的大型SPS装置。
由于SPS技术具有快速、低温、高效率等优点,近几年国外许多大学和科研机构都相继配备了SPS烧结系统,并利用SPS进行新材料的研究和开发[3]。
1998年瑞典购进SPS烧结系统,对碳化物、氧化物、生物陶瓷等材料进行了较多的研究工作[4]。
国内近三年也开展了用SPS技术制备新材料的研究工作[1,3],引进了数台SPS烧结系统,主要用来烧结纳米材料和陶瓷材料[5~8]。
SPS作为一种材料制备的全新技术,已引起了国内外的广泛重视。
3 SPS的烧结原理3.1等离子体和等离子加工技术[9,10]SPS是利用放电等离子体进行烧结的。
等离子体是物质在高温或特定激励下的一种物质状态,是除固态、液态和气态以外,物质的第四种状态。
等离子体是电离气体,由大量正负带电粒子和中性粒子组成,并表现出集体行为的一种准中性气体。
等离子体是解离的高温导电气体,可提供反应活性高的状态。
等离子体温度4000~10999℃,其气态分子和原子处在高度活化状态,而且等离子气体内离子化程度很高,这些性质使得等离子体成为一种非常重要的材料制备和加工技术。
等离子体加工技术已得到较多的应用,例如等离子体CVD、低温等离子体PBD以及等离子体和离子束刻蚀等。
目前等离子体多用于氧化物涂层、等离子刻蚀方面,在制备高纯碳化物和氮化物粉体上也有一定应用。
而等离子体的另一个很有潜力的应用领域是在陶瓷材料的烧结方面[1]。
产成等离子体的方法包括加热、放电和光激励等。
放电产生的等离子体包括直流放电、射频放电和微波放电等离子体。
SPS利用的是直流放电等离子体。
3.2SPS装置和烧结基本原理SPS装置主要包括以下几个部分:轴向压力装置;水冷冲头电极;真空腔体;气氛控制系统(真空、氩气);直流脉冲及冷却水、位移测量、温度测量、和安全等控制单元。
SPS的基本结构如图1所示。
SPS与热压(HP)有相似之处,但加热方式完全不同,它是一种利用通-断直流脉冲电流直接通电烧结的加压烧结法。
通-断式直流脉冲电流的主要作用是产生放电等离子体、放电冲击压力、焦耳热和电场扩散作用[11]。
SPS烧结时脉冲电流通过粉末颗粒如图2所示。
在SPS烧结过程中,电极通入直流脉冲电流时瞬间产生的放电等离子体,使烧结体内部各个颗粒均匀的自身产生焦耳热并使颗粒表面活化。
与自身加热反应合成法(SHS)和微波烧结法类似,SPS是有效利用粉末内部的自身发热作用而进行烧结的。
SPS 烧结过程可以看作是颗粒放电、导电加热和加压综合作用的结果。
除加热和加压这两个促进烧结的因素外,在SPS技术中,颗粒间的有效放电可产生局部高温,可以使表面局部熔化、表面物质剥落;高温等离子的溅射和放电冲击清除了粉末颗粒表面杂质(如去处表面氧化物等)和吸附的气体。
电场的作用是加快扩散过程[1,9,12]。
4 SPS的工艺优势SPS的工艺优势十分明显:加热均匀,升温速度快,烧结温度低,烧结时间短,生产效率高,产品组织细小均匀,能保持原材料的自然状态,可以得到高致密度的材料,可以烧结梯度材料以及复杂工件[3,11]。
与HP和HIP相比,SPS装置操作简单,不需要专门的熟练技术。
文献[11]报道,生产一块直径100mm、厚17mm的ZrO2(3Y)/不锈钢梯度材料(FGM)用的总时间是58min,其中升温时间28min、保温时间5min和冷却时间25min。
与HP相比,SPS技术的烧结温度可降低100~200℃[13]。
5 SPS在材料制备中的应用目前在国外,尤其是日本开展了较多用SPS制备新材料的研究,部分产品已投入生产。
SPS可加工的材料种类如表1所示。