粉末冶金 课件

3．提高制件形状与尺寸精度
——精整、机械加工
§3 粉末冶金制品的结构工艺性
粉 末 冶 金 成 型
§3 粉末冶金制品的结构工艺性
一、避免模具出现脆弱的尖角；
二、避免模具和压坯出现局部薄壁； 三、锥面和斜面需有一小段平直带； 四、需要有脱模锥角或圆角； 五、适应压制方向的需要 总的原则 零件结构应尽量简单，方便压制、脱 模； 利于粉末均匀填充，压坯致密且密度均匀；
粉 末 冶 金 成 型
二． 特 点
1. 具有优异的组织结构和性能
2. 表现出显著的技术经济效益； 3. 能生产许多用其它方法所不能生产的 材料和制品（如：许多难熔材料）；
二． 特 点


4. 是制造各种机器零件重要而又经济的成 型技 术；（能够获得具有最终尺寸和形状 的零件，实现了少无切削加工） 5.普通粉末冶金制品的强度比相应锻件或铸 件要低（20~30）%；（制品内部有孔隙）
• 颗粒形状 • 粒度 • 粒度分布及比表面 •电磁性能 颗粒密度 松装密度 纯度 •摩擦特性 颗粒内空隙 振实密度 氢中失重等 •导热性 显微镜组织 流动性 •耐热性 硬度 压制性 •抗氧化性 加工硬化性 成型性 •耐腐蚀性等 塑性变形能 •表面状态 •表面张力等
§2 粉末冶金成型工艺简介
粉 末 冶 金 成 型
粉 末 冶 金材料
§1 概 述 §2 粉末冶金成型工艺简介 §3 粉末冶金制品结构工艺性
粉末冶金成型
§1 概 述
一、粉末冶金成型工艺 是一门研究制造各种金属材料粉 末和以粉末为原料通过成型、烧结和 必要的后续处理制取金属材料和制品
的科学技术。
产品
集束箭弹小箭
钨基合金箭头 铁基合金尾翼
§1 概 述
3 ．难熔金属及其碳化物的粉末制品（硬质合金）
§1 概 述
粉 末 冶 金 成 型
五、应用

板、带、棒、管、丝等各种型材 齿轮、链轮、棘轮、轴套类等各种零件 重量仅百分之几克的小制品 近两吨重大型坯料（用热等静压法）
成批或

大量生产


粉末冶金成型
粉 末 冶 金 成 型
§2
粉料制备
粉末冶金成型工艺简介
1、粉末的制造方法
• 分类 机械法 物理化学法
将原材料机械
地粉碎而化学成分
基本上不发生变化
借助化学的或
物理的作用，改变 原材料的化学成分 或聚集状态。
1、粉末的制造方法
（1）雾化法 高压气体，在气流 的机械力和 急冷作用下，液态金属被雾化， 冷凝成细小粒状的金属粉末的一 种方法。
粉 末 冶 金 成 型
– 生产率低，成本高(高于还原法和雾化 法）。 • 应用 – 纯铜粉大多用该法制造。
– 电解铁粉仅在特殊性能要求时才用。
*说明 金属粉末的各种性能均与制粉方法密切相关。
§2 粉末冶金成型工艺简介
粉 末 冶 金 成 型
2． 粉末性能
1）几何尺寸 2）物理性能 3）机械性能 4）化学性能 5）特殊性能
• 特点 • 分类
压坯任意断面上个点 冷静压，热静压
的密度大体上相同
粉浆浇注
金属粉末在
金属粉末轧制 将金属
粉末通过一个特制的漏斗 喂入转动的轧辊缝中，即 可轧出具有一定厚度的长 度连续的、并且强度适宜 的板带坯料，这些坯料经 烧结，又经轧制加工及热 处理等工序，就可制成有 一定孔隙度的，或致密的 粉末冶金板带材。
不施加外压力的情况下而
实现成型的过程。
成型过程 将成型材料首
先与水或其它液体调成悬 浮液浆，并注入能够吸收 液体的石膏模内；然后再
从石膏模中取出干涸的坯
块，并进行最后烘干。
§2 粉末冶金成型工艺简介
粉 末 冶 金 成 型
三．烧结
1．烧结 2．影响烧结的因素 3．设备 4 ．烧结对产品质量的 影响
烧结 将压坯按一
（1）雾化法
• 特点： – 生产效率高，成本低，易于制造高纯度 粉末； – 合金粉末易产生成分偏析以及难以制得 小于300目的细粉。
• 应用 – 制造Fe 、Pb、Sn、Zn、Al、青铜、 黄铜等低熔点金属与合金粉末； – 18-8 不锈钢、低合金钢、镍合金等 粉末。
(2) 机械粉碎法

是靠压碎、击碎和磨削等作用，将
– 压坯从模腔中脱出后，
会产生弹性恢复而尺寸 胀大的现象

a．单向压制 b．双向压制 C．浮动压制 d. 引下法
– 用回弹率表示，即线性
相对伸长的百分率，其 大小与模具尺寸计算有 直接关系。
保压 脱模
• 称粉
就是 称量成型一 个压坯所需 的粉末的重 量或容量。
• 保压目的
– 提高压坯密度
• 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 密度，形状和尺 寸要求。 • 脱模
压制成型 烧 结
粉末冶金成品
烧结后的处理
§2 粉末冶金成型工艺简介
粉 末 冶 金 成 型

一．粉料制备（粉末冶金原料）
粉末冶金原材料（粉末） 种类 纯金属 非金属 化合物 纯金属 合金 化合物 复合金属粉末
制取方法选择： 取决于该材料的特殊性能及制取方法的成 本
§2 粉末冶金成型工艺简介
粉 末 冶 金 成 型
粉 末 冶 金 成 型
2．特殊成型方法（非钢模成型法） • 等静压成型 借助于高
（1）等静压成型
（2）金属粉末轧制 （3）粉浆浇注
压泵的作用把流体介质（气体 或液体）压入耐高压的钢质密 封容器内，高压流体的静压力 直接作用在弹性模套内的粉末 上；粉末体在同一时间内在各 个方向上均衡地受压而获得密 度分布均衡和强度较高的压坯。
• 说 明
– 混合好的粉末常需要过筛，除去较大的夹杂和润滑剂的 块状凝聚物；
– 混好的粉末尽可能及时使用。
§2 粉末冶金成型工艺简介
粉 末 冶 金 成 型
二．粉末成型

压坯 将处理过
的粉末经过成型
工序，得到具有 既定形状与强度
粉末成型方法：

普通模压法
特殊成型方法
的粉末体，叫做
压坯。 特殊成型方法
§1 概 述
粉 末 冶 金 成 型
二． 特 点
6.成型过程中粉末的流动性不如液态金 属（对产品的结构形状有限制） 7.制品一般< 10kg（因为成型应力高）
8.压模成本高，粉末成本高。
9.只是用于成批或大量生产
§1 概 述
粉 末 冶 金 成 型
三、工艺过程
1．原料粉末制备； 2．粉末物料在专用压模中加压成型，得到
块状金属或合金机械地粉碎成粉末。
粉 末 冶 金 成 型
(2) 机械粉碎法 • 特点： – 既是一种独立制粉方法， – 又常作为某些制粉方法不可缺少的 补充工序。
• 应用
– 比较适用于脆性材料（虽然所有的
金属和合金都可以被机械地粉碎）
粉 末 冶 金 成 型
（3）蒸汽冷凝法
即将金属蒸汽冷
凝而制取金属粉末
定的规范加热到规 定温度并保温一段
时间，使压坯获得
一定的物理及力学 性能的工序。
影响烧结的因 素
– 烧结温度 – 烧结时间
设备按加热方式分
– 燃料加热
– 电加热
据作业的连续性分 – 间歇式烧结炉—坩埚炉箱式炉
– 高频或中频感应炉
– 连续式烧结炉 – 大气环境 • 产生“过烧”废品
– 烧结温度过高或时间过长，使压坯歪曲和变形，其晶粒也 大；
有利于简化压模结构，提高使用寿命。
指各种非模压成型
普通模压法
将金属粉末或混合 粉末装在压模内， 通过压机使其成型。
§2 粉末冶金成型工艺简介
粉 末 冶 金 成 型
二．粉末成型
1．模压法成型
成 型 过 程
• 是指在常温下 粉料在封闭的 钢模中（指钢 性模），按规 定的单位压力， 将粉料制成压 坯的方法。

称粉 压制


• 回弹或弹性后效
一定形状和尺寸的压坯；
3．烧结 压坯在低于基体金属熔点的温度下加 热，使制品获得最终的物理机械性能。 4. 后处理
粉末冶金工艺图
§1 概 述
粉 末 冶 金 成 型
四、制品种类
1．难熔金属及其合金（钨、钛等） 2 ．组元彼此不熔合、熔点十分悬殊的烧结合金 (电触头) 4．金属与陶瓷材料的粉末制品（金属陶瓷） 5．含油轴承和摩擦零件以及其它孔性制品 6. 机械零件。
• 产生“欠烧”废品
– 烧结温度过低或时间过短，产品结合强度等性能达不到要 求；
§2 粉末冶金成型工艺简介
粉 末 冶 金 成 型
四．后处理
1．提高制件的物理及力学性能
金属粉末压坯经烧结后的处理
——复压、复烧、浸油、热锻与热复压、 热处理及化学热处理
2．改善制件表面的耐腐蚀性
——水蒸气处理、磷化处理、电镀
（4）还原法（常用化学方法）
• 特点：
– 该法简单，费用低
从固态金属氧 化物或 金属化 合物
• 应用
– 目前铁粉大部分 由还原法生产。
中还原 制取金 属粉
末，是 最常用 的生
产方法之一。
（4）电解法
粉 末 冶 金 成 型
从金属盐水溶液中电
解沉积金属粉末。
• 特点：
– 电解末高纯度，高密度，高压缩性；
• 保压选择
– 小型压坯不采用 保压 – 大型致密压坯可 适当考虑保压
压坯从 模具型腔中 脱出过程。
§2 粉末冶金成型工艺简介
粉 末 冶 金 成 型
二．粉末成型
2．特殊成型方法（非钢模成型法）
等静压成型
• 分类
（按工作原理 和特点分为）