粉末冶金成形及其他新型成形方法
粉末冶金特种成形技术
第5章粉末冶金特种成形技术5.1概述粉末的制备、成形和烧结是粉末冶金过程中的三个基本环节。
传统的粉末冶金成形通常是将需要成形的粉末装入钢模内，在压力机上通过冲头单向或双向施压而使其致密和成形，压机能力和压模的设计成为限制压件尺寸及形状的重要因素。
由于粉末与模壁的摩擦而使压力降低，使成形密度不均匀，限制了大型坯件的生产。
所以，传统的粉末冶金零件尺寸较小，单重较轻，形状也简单。
随着粉末冶金产品对现代科学技术发展的影响日益增加，对粉末冶金材料性能以及产品尺寸和形状提出了更高的要求，传统的钢模压成形难以适应需要。
为了解决上述问题，很多学者广泛地研究了各种非模压成形方法，相对于传统的模压成形，将后者称之为粉末冶金特种成形技术。
粉末冶金成形技术一直处于不断发展演化过程中，从传统的单向压制到双向压制，再到等静压成形，从冷等静压成形到热等静压成形，还出现了准等静压成形（包括陶粒压制、STAMP工艺、快速全向压制等）、温压成形、流动温压成形、高压温压成形、喷射成形、挤压成形、粉浆浇注成形、粉末轧制成形、粉末锻造成形、金属粉末注射成形、粉末电磁成形等特种成形技术。
有些技术既是粉末成形过程，也是烧结过程，如粉末热等静压成形、放电等离子烧结、爆炸烧结、选择性激光烧结等。
目前，现代粉末冶金成形技术正朝着高致密化、高性能化、高生产效率、低成本方向发展。
不同的特种成形方法具有不同的特点，应从坯件的性能、形状和尺寸三方面适应制品的特殊需要。
本章将对它们的原理、特点、工艺及应用等进行论述。
其中粉末喷射成形、注射成形分别在第4章与第8章中讨论，而放电等离子烧结、爆炸烧结、选择性激光烧结技术在“粉末冶金特种烧结技术”中讨论。
5.2 等静压成形(IP)等静压成形（Isostatic Pressing）是借助于高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匀和强度较高的压坯。
成型的方法有哪些
成型的方法有哪些
成型的方法有很多种，以下是常见的几种：
1. 压力成型：包括压铸、注塑、挤压等。
通过将熔化的塑料、金属或其他材料注入到模具中，以压力使其成型。
2. 热压成型：利用高温软化塑料，使其在模具中受热并形成所需形状。
常见的热压成型方法有热压胶模成型、热压吹塑成型等。
3. 吹塑成型：将加热的塑料颗粒注入到气密的模具中，通过压力使其膨胀、贴附在模具壁上，然后冷却硬化，最后取出成型的制品。
4. 真空吸塑成型：将加热的塑料片放置在模具上，然后抽出模具内的空气，使塑料片贴附在模具表面上，冷却后取出成型的制品。
5. 旋转成型：将加热的塑料放置在模具中，然后旋转模具使塑料在模具内均匀分布并粘附在模具壁上，最后冷却硬化取出。
6. 粉末冶金成型：将金属粉末放置在模具中，然后以压力或烧结的方法使其固化成形。
7. 焊接成型：通过焊接两个或多个零件，形成所需的形状。
除此之外，还有许多其他的成型方法，如水压成型、拉伸成型、橡胶成型等，不同的材料和工艺需要选择适合的成型方法。
粉末冶金原理第六章
6.1.1 等静压压制的基本原理
(1)压力分布与摩擦力对压坯密度分布的影响 根据流体力 学的原理，压力泵压入钢筒密闭容器内的流体介质，其压强 大小不变并均匀地向各个方向传递。 (2)压制压力与压坯密度的关系 通常，粉末在钢模压制时 常用图6-4所示的曲线定性地描述压制压力与压坯密度的关 系。
6.1.1 等静压压制的基本原理
1.粉浆浇注基本工艺
图6-20 粉浆浇注工艺原理图 a)组合石膏模 b)粉浆浇注入模
c)吸收粉浆水分 d)成形注件
1.粉浆浇注基本工艺
图6-21 粉浆浇注工艺流程图
(2)石膏模具的制造
图6-22 石膏粉粒度与模具吸水能力的关系
2.影响粉浆浇注成形的因素
(1)粉末的粒度 (2)液固比 液固比是指液体与金属粉末的质量比。 (3)粉浆pH值的影响 粉浆pH值的改变直接影响其黏度值和 粉末颗粒的下沉速度。 (4)分散剂及黏结剂的影响 以藻肮酸钠作为分散剂时，其 含量明显地影响粉浆中粉末颗粒的沉降速度。 (5)粉末吸附气体的量的影响 配制粉浆时由于粉末颗粒表 面吸附一层气体而阻碍母液对粉末表面的润湿，浇注时可能 造成气泡及颗粒分布不均等现象，导致注坯质量降低。
2.脱蜡-烧结-热等静压
1)确定合理的烧结压力、温度及时间参数。 2)确定热等静压最大压力、温度及时间。
2.脱蜡-烧结-热等静压
图6-16 烧结-热等静压压制工艺 过程示意图
3.准等静压
图6-18 准等静压工艺过程 a)热石墨粒装模 b)用机械手把热的预成形坯插入石墨粒中 c)用水压机冲头加压 d)清理模具，石墨粒返回再循环使用，取出压坯
图6-1 等静压制原理图 1—排气阀 2—压紧螺母 3—盖顶 4—密封圈 5—高压容器 6—橡皮塞 7—模套 8—压制料 9—压力介质入口
6.2粉末冶金成形工艺
二、粉末பைடு நூலகம்形
1.普通模压法成形
2.特殊成形法 等静压成形，金属粉末轧制成形、粉 浆浇注成形、连续成形、无压成形、注射 成形、高能成形等。
三、烧结
在低于基体金属熔点下对金属粉末的 压坯进行加热，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 强化的过程，称烧结。
四、后处理 金属粉末压坯经烧结后的处理叫后处理。 1.浸渍 利用烧结件空隙的毛细现象，在烧结件中浸入各种液体的过 程。为提高制件的润滑性能，可浸入润滑油、聚四氟乙烯溶液、 铅溶液；为提高制件的强度和防腐能力，可浸入铜溶液； 为提 高制件的表面保护能力，可浸入树脂或清漆。 2.表面冷挤压 包括为提高零件的尺寸精度和表面状况进行的整形压制；为 提高零件的密度，进行的复压；为改变零件的形状或表面状况， 进行的精压。 3.切削加工及热处理 对于零件上的横槽、横孔以及轴向尺寸精度较高的面，需进行切 削处理；为提高铁基制品的强度和硬度，可进行热处理。
第二节粉末冶金成形工艺过程
粉末冶金成形工艺流程为： 粉料制备－－成形－－烧结－－后处理 一、粉料制备 粉末的制备方法有：机械法、物理化学法 1.机械法制粉 将原材料（块体材料）机械地粉碎而化学成分基本不变。 2.物理化学法 借助于化学反应或物理变化改变原材料的化学成分及聚集状态。 3.粉末的预处理 为改善粉末的纯度及表面活性，对粉末进行还原退火处理，以去 除粉末表面的氧化物和吸附的气体，消除粉末颗粒的加工硬化。 4.粉末的混合 将不同组元粉料混合均匀，以保证压制和烧结后制品成分均匀。
6.2粉末冶金成形工艺
第一节 概述
一、粉末冶金成形的概念 以金属粉为原料，通过成形、烧结和必要的后处理，制取 金属材料和制品的工艺。 二、粉末冶金的特点 1.能生产用其它工艺不能生产的材料和制品，如难熔材料；互不 溶解的金属或金属与非金属组成的假合金（铜－钨，银－钨、 铜－石墨）；粉末冶金多孔材料。 2.是一种少无切削的成形工艺，能获得具有最终尺寸和形状的零 件。 三、粉末冶金成形的应用 可制造板、带、棒、管、丝等型材以及齿轮、链轮、棘轮、轴 承、轴套等零件。
粉末冶金的主要成形方法
模压成形
热压成形
温粉料在常温下、在封闭的钢模中、按规定的压力 下(一般为150～600MPa)、在普通机械式压力机或自动液压机 上将粉料制成压坯的方法。当对压模中的粉末施加压力后，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。
温压成形
温压成形的基本工艺过程是将专用金属或合金粉末与聚合 物润滑剂混合后，采用特制的粉末加热系统、粉末输送系
统和模具加热系统，升温到75～150℃，压制成压坯，再
经预烧、烧结、整形等工序，可获得密度高至7.2～ 7.5g/cm3的铁基粉末冶金件。
温压成形的工艺流程
温压装置及其温度分布系统示意图
模压成形
模压成形工装设备简单、成本低，但由于压力分布不均匀， 会使压坯各个部分的密度分布不均匀而影响制品零件的性 能，适用于简单零件、小尺寸零件的成形。但普通模压成 形仍然是粉末冶金行业中最常见的一种工艺方法，通常经 历称粉、装粉、压制、保压、脱模等工序。
模压成形的基本步骤
A-装粉；b-压制；c-脱模
粉末冶金的主要成形方法
粉末成形是将松散的粉末体加工成具有一定尺寸、形状、 密度和强度的压坯的工艺过程，它可分为普通模压成形和 非模压成形两大类。普通模压成形是将金属粉末或混合粉 末装在压模内，通过压力机加压成形，这种传统的成形方 法在粉末冶金生产中占主导地位；非模压成形主要有等静 压成形、连续轧制成形、喷射成形、注射成形等。
热压模可选用高速钢及其他耐热合金，但使用温度应在 800℃以下。当温度更高(1500～2000℃)时，应采用石墨 材料制作模具，但承压能力要降低到70MPa以下。热压成 形加热的方式分为电阻间接加热式、电阻直接加热式、感 应加热式三种。为了减少空气中氧的危害，真空热压机已 得到广泛应用。
粉末冶金技术
一、制粉新技术
对于粉末冶金应用来说,这种无氧粉 末允许使用便宜的合金元素(铬和锰等)
代替镍和铜。镍作为战略性资源，不但
价格昂贵，并且还是一种致癌物, 应尽 量避免使用。这种粉末也很适合于用温 压与热等静压工艺来生产高强度部件。
4
一、制粉新技术
2.烧结硬化粉
为提高烧结钢的力学性能,通常在烧结 后还须进行热处理。为降低生产成本,开发
命性变化,由粉末材料一次制成近终形定子与转子,
从而获得高性能产品,大大降低生产成本。
动磁压制正用于开发高性能粘结钕铁硼磁体与 烧结钐钴磁体。由于动磁压制的粘结钕铁硼磁体密 度高,其磁能积可提高15%-20%。
23
二、粉末冶金成型新技术
动磁压制的亚不变,因而也提高了材料性能。
末冶金制品的可靠性，因此温压技术在汽车制造 机械制造、 武器制造等领域存在着广阔的应用前景。
31
二、粉末成型新技术 4.流动温压技术
流动温压技术以温压技术为基础,并结合了金
属注射成形的优点,通过加入适量的微细粉末和 加大润滑剂的含量而大大提高了混合粉末的流动 性、填充能力和成形性, 这一工艺是利用调节粉 末的填充密度与润滑剂含量来提高粉末材料的成
在压制过程中可以流向各个角落而不产生
裂纹。
34
二、粉末成型新技术 流动温压工艺主要特点如下: (1)可成形零件的复杂几何形状。国外已利用
常规温压工艺成功制备出了一些形状较复杂的粉
末冶金零件,如汽车传动转矩变换器涡轮毂、连杆 和齿轮类零件等。 (2)密度高、性能均一。流动温压工艺由于松 装密度较高,经温压后的半成品密度可以达到很高
了许多烧结后已硬化、不须再进行热处理的
材料。美国Hoeganaes公司推出了一种烧结
金属材料八大成形工艺
金属材料八大成形工艺
（6）金属型铸造(gravity die casting) 金属型铸造：指液态金属在重力作用下充填金属铸型并在型中 冷却凝固而获得铸件的一种成型方法。 应用：金属型铸造既适用于大批量生产形状复杂的铝合金、镁 合金等非铁合金铸件，也适合于生产钢铁金属的铸件、铸锭等。
金属材料八大成形工艺
金属材料八大成形工艺
（3）挤压 挤压：坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或 缝隙挤出使之横截面积减小长度增加，成为所需制品的加 工方法叫挤压，坯料的这种加工叫挤压成型Байду номын сангаас 应用：主要用于制造长杆、深孔、薄壁、异型断面零件。
金属材料八大成形工艺
（4）拉拔 拉拔：用外力作用于被拉金属的前端，将金属坯料从小于 坯料断面的模孔中拉出，以获得相应的形状和尺寸的制品 的一种塑性加工方法。 应用：拉拔是金属管材、棒材、型材及线材的主要加工方 法。
金属材料八大成形工艺
（10）连续铸造（continual casting） 连续铸造：是一种先进的铸造方法，其原理是将熔融的金属， 不断浇入一种叫做结晶器的特殊金属型中，凝固（结壳）了的 铸件连续不断地从结晶器的另一端拉出，它可获得任意长或特 定的长度的铸件。 应用：用连续铸造法可以浇注钢、铁、铜合金、铝合金、镁合 金等断面形状不变的长铸件，如铸锭、板坯、棒坯、管子等。
金属材料八大成形工艺
（4）低压铸造(low pressure casting) 低压铸造：是指使液体金属在较低压力(0.02～0.06MPa)作用下 充填铸型，并在压力下结晶以形成铸件的方法.。 应用：以传统产品为主（气缸头、轮毂、气缸架等）。
金属材料八大成形工艺
（5）离心铸造(centrifugal casting) 离心铸造：是将金属液浇入旋转的铸型中，在离心力作用下填 充铸型而凝固成形的一种铸造方法。 应用：离心铸造最早用于生产铸管，国内外在冶金、矿山、交 通、排灌机械、航空、国防、汽车等行业中均采用离心铸造工 艺，来生产钢、铁及非铁碳合金铸件。其中尤以离心铸铁管、 内燃机缸套和轴套等铸件的生产最为普遍。
高密度粉末冶金成形方法研究及优化
高密度粉末冶金成形方法研究及优化一、引言高密度粉末冶金成形技术是一种通过在粉末表面施加压力和温度实现金属材料成形的加工工艺。
该技术具有高效率、低成本、高精度、可逆性和可重复性等优点。
因此，在改进传统的金属成形过程以及开发新型金属材料时，高密度粉末冶金成形技术已成为一种备受关注的重要研究领域。
二、高密度粉末冶金成形方法的分类高密度粉末冶金成形技术根据成形前后粉末状况的变化，可分为以下几种方法：1. 等静压成形 (HIP)等静压成形是一种将高密度金属粉末放入成型模具中，先以低压力进行预压，随后在高温和高压力的条件下加以成形的加工方法。
等静压成形方法可以制造出具有高密度和高性能的复杂形状金属零件，如滚轮轴承、配气机构、燃气轮机叶片等等。
2. 烧结成型烧结成型是一种通过在制备过程中在粉末中添加一些粘结剂，使得粉末在高温条件下粘结在一起，然后进行成形的方法。
这种方法可以制造出高精度、高可靠性和抗热性能强的机械结构件和高强度、低密度的材料。
3. 挤压成形挤压成形是一种通过将金属粉末放入旋转式模具中，在模具两端施加压力来实现成形的加工方法。
这种方法较其他成形方式更为简单，适用于制作一些规则结构的中间件、链接件和管道接头。
4. 等离子粉末成形等离子粉末成形是一种将金属粉末喷射到等离子体火焰中进行高温加热，通过表面张力形成液态金属，并恰当地加压形成零件的一种成形工艺。
等离子粉末成形方法操作简单、可加工出具有高密度、高强度和高耐磨性的金属零件。
三、高密度粉末冶金成形方法的优化为了进一步提高高密度粉末冶金成形技术的加工效率、成形质量和材料性能，需要进行相应的优化。
优化方案一：材料的合理选择选择合适的材料是决定高密度粉末冶金成形成功与否的关键因素之一。
高密度粉末冶金成形的理想材料是那些粒度大小适中、形状均匀、流动性能好而且作为粉末冶金材料的化学成分方面相同或相似的金属粉末。
因此，选择质量优良、粘度适中的金属粉末是高密度粉末冶金成形过程中一个非常重要的环节。
涡轮增压器涡轮壳成形方法
涡轮增压器涡轮壳成形方法
涡轮增压器是一种通过压缩进气空气来提高发动机输出功率的设备。
涡轮增压器的核心部件是涡轮壳，涡轮壳的成形方法对涡轮增压器的
性能起着决定性作用。
目前，主要采用以下三种涡轮壳成形方法。
一、投注成形法
投注成形法是指将陶瓷模具放在压力舱内，然后将涡轮壳的合金材料
加热至液态后倾倒进模具中，经过冷却后取出模具即可得到涡轮壳。
该方法可以保证涡轮壳的几何形状和尺寸精度高，表面光滑度好且无
毛刺。
但是这种方法比较耗费时间和成本，适用于量产较大的情况下。
二、粉末冶金成形法
粉末冶金成形法是指在真空或气氛下，将合适的粉末按比例混合，并
将混合粉末放入冲压模具中，在冲压机上施加压力使其变形后取出模具。
然后将得到的涡轮壳放入高温炉中进行烧结，以提高材料的密度
和强度。
此法可以制作出较为复杂的形状和尺寸的涡轮壳，并且精度
和表面质量较好。
但是需要经过多次加工，并且成本较高。
三、数控加工
数控加工是指通过计算机程序控制，将工件放置于数控机床上进行加
工的过程。
在这种方法中，涡轮壳的形状和尺寸可以被精确地控制，
使生产过程更加自动化和精确化。
但是该方法的成本较高，且适用于单一、小批量的生产。
综上所述，目前涡轮壳成形主要采用的方法有投注成形法、粉末冶金成形法和数控加工。
不同的方法有不同的特点和适用范围，需要根据具体情况选用合适的涡轮壳成形方法。
现代金属材料的制备与成型技术
现代金属材料的制备与成型技术一、金属材料的制备技术：1.熔炼法：熔炼法是制备金属材料最常用的方法之一、它通过将金属原料加热至熔化状态，然后通过冷却凝固形成所需形状的材料。
熔炼法可分为电熔法、真空熔炼法、坩埚熔炼法等。
2.粉末冶金法：粉末冶金是一种将金属粉末通过成形与烧结来制备金属材料的方法。
该方法不需要熔化金属，可直接使用金属粉末，在高压下成型成所需形状，然后通过烧结得到金属材料。
3.化学法：化学法是一种利用化学反应来制备金属材料的方法。
常见的化学法包括电解法、沉积法和溶液法等。
这些方法通过将溶解金属离子的溶液与适当的反应剂反应，使金属离子还原成金属固体。
4.气相沉积法：气相沉积法是一种利用高温高压条件下，使金属原料气化后沉积在衬底上的方法。
这种方法可以制备薄膜、纤维等金属材料。
二、金属材料的成型技术：1.锻造成型：锻造是一种将金属材料加热至一定温度后施以一定的力使金属发生塑性变形，从而得到所需形状的方法。
锻造可分为自由锻造、模锻造和挤压锻造等。
2.压力成型：压力成型是一种利用压力来使金属材料发生塑性变形，从而得到所需形状的方法。
常见的压力成型包括挤压、拉伸、连续模锻等。
3.粉末冶金成型：粉末冶金成型技术是指利用金属粉末进行成型的方法。
通过将金属粉末与适当的粘结剂混合，然后在高压下成形。
最后通过烧结将金属粉末与粘结剂固化在一起，得到所需形状的金属成品。
4.焊接与连接：焊接是一种将两个或多个金属材料通过加热、溶解或者高压连接在一起的方法。
常见的焊接方法有电弧焊接、气焊、激光焊接等。
除了焊接外，还有螺纹连接、铆接和胶粘连接等方法。
三、现代金属材料的设备与工具：1.熔炉：熔炉是用于将金属原料熔化的设备，它可以提供高温条件，使金属原料达到熔点，进行熔炼制备。
2.成型机床：成型机床是用于金属材料成型的机床设备，如锻压机、冲床、拉伸机等。
它们通过施加力或者压力，使金属发生塑性变形，得到所需形状。
3.烧结炉：烧结炉是用于粉末冶金制备的设备，它可以将金属粉末在高温条件下烧结成一体。
粉末冶金的工艺流程-粉末成形
简介 粉末冶金生产中的基本工序之一，目的是将松散的粉末制成具有预定几何形
状、尺寸、密度和强度的半成品或成品。模压（钢模）成形是粉末冶金生产中采 用最广的成形方法。18世纪下半叶和19世纪上半叶，西班牙、俄国和英国为制造 铂制品，都曾采用了相似的粉末冶金工艺。当时俄国索博列夫斯基 (П.Г.Соболевсκий)使用 的是 钢模 和螺 旋压 机。 英 国的 沃拉 斯顿 (W.H.Wol laston )使 用 压 力 更 大 的 拉 杆 式 压 机 和 纯 度 更 高 的 铂 粉 ，制 得 了 几 乎 没 有 残余孔隙的致密铂材。后来，模压成形方法逐渐完善，并用来制造各种形状的铜 基 含 油 轴 承 等 产 品 。 20世 纪 30年 代 以 来 ， 在 粉 末 冶 金 零 件 的 工 业 化 生 产 过 程 中 , 压 机 设 备 、模 具 设 计 等 方 面 不 断 改 进 , 模 压 成 形 方 法 得 到 了 更 大 的 发 展 ，机 械 化 和 自动化已达到较高的程度。为了扩大制品的尺寸和形状范围，特别是为了提高制 品密度和改善密度的均匀性相继出现和发展了多种成形方法。早期出现的有粉末 轧制、冷等静压制、挤压、热压等；50年代以来又出现了热等静压制、热挤压、 热锻等热成形方法。这些方法推动了全致密、高性能粉末金属材料的生产。 主要功能
料 为 金 属（ 低 碳 钢 、不 锈 钢 、钛 ），还 可 用 玻 璃 和 陶 瓷 。由 于 温 度 和 等 静 压 力 的 同 时作用，可使许多种难以成形的材料达到或接近理论密度，并且晶粒细小，结构 均匀，各向同性和具有优异的性能。热等静压法最适宜于生产硬质合金、粉末高 温合金、粉末高速钢和金属铍等材料和制品；也可对熔铸制品进行二次处理，消 除气孔和微裂纹；还可用来制造不同材质紧密粘接的多层或复合材料与制品。 粉末锻造
粉末冶金螺旋齿轮成形工艺
粉末冶金螺旋齿轮成形工艺
粉末冶金螺旋齿轮成形工艺主要包括粉末制备、混合、压制、烧结和加工等环节。
具体流程如下：
1. 粉末制备：采用化学法或机械法等方法制备金属粉末，以保证粉末的纯度和均匀性。
2. 混合：将所需金属粉末按比例混合，一般采用球磨机或高速搅拌器等设备进行混合，以使各种金属粉末充分混合均匀。
3. 压制：将混合好的金属粉末装入模具中，通过等静压或注射成形等方式将金属粉末压制成所需形状的基体，并在基体上留下齿轮的齿形。
4. 烧结：经过压制后的金属基体需要进行烧结处理，即将金属基体放入高温炉中，在一定温度下进行烧结，使金属粉末颗粒形成致密的金属结构，增强其力学性能。
5. 加工：经过烧结处理后的金属基体需要进行进一步的加工，包括车削、磨削、齿轮切削等操作，以使其达到所需的精度和表面质量。
在以上工艺中，压制和烧结是最关键的环节。
通过不同的压制方式和烧结条件，可以获得不同性能的螺旋齿轮。
压制时需要控制压力、温度和时间等参数，以确保金属粉末充分填充模具，并保证形成的基体密度和强度。
烧结时需要控制温度和气氛等条件，以确保金属粉末颗粒间的结合力达到理想的水平。
综上所述，粉末冶金螺旋齿轮的成形工艺是一个复杂的过程，需要对各个环节进行精密控制，以获得高质量的产品。
粉末材料的主要成型方法
粉末材料的主要成型方法
粉末材料的主要成型方法包括：
1. 烧结成型：将粉末材料加压成形后，在高温下进行烧结，使粉末颗粒粘结和合并，形成坚固的固体。
2. 注射成型：将粉末和粘结剂混合后注射到模具中，然后通过加热或固化使粉末颗粒固化成形。
3. 挤出成型：将粉末和粘结剂混合后挤出成型，通过加热或固化使粉末颗粒固化成形。
4. 粉末冶金成型：通过压制、烧结或热压等方式，将粉末材料制成金属产品或零件。
5. 粘结剂成型：将粉末材料与粘结剂混合后进行成型，其中粘结剂的作用是使粉末颗粒粘结在一起。
6. 激光烧结成型：利用激光束将粉末颗粒局部加热，使其熔化和熔接成形。
7. 真空烧结成型：在真空环境中进行烧结成型，可以减少氧化反应和杂质的产生，提高成品质量。
8. 喷雾成型：将粉末材料喷雾成细小颗粒，在加热或加压条件下使其固化成形。
金属成形方法大全
金属成形方法大全金属成形是一种制造工艺，通过对金属材料进行加工和变形以获得所需形状和尺寸。
金属成形方法有很多种，下面将详细介绍几种常见的金属成形方法。
1.锻造：锻造是将金属材料加热至一定温度后，利用锤击或压力使之在模具内进行塑性变形的金属成形方法。
锻造可分为手锻和机械锻造两种。
手锻是在锻锤或锻压机上进行的锻造过程，适用于小批量、复杂形状和大型件。
机械锻造则使用锻压设备，适用于大批量生产。
2.挤压：挤压是将金属材料通过模具的流道进入挤压腔，受到持续压力下挤压而获得所需形状和尺寸的金属成形方法。
挤压可分为冷挤压和热挤压两种。
冷挤压适用于高强度、高耐蚀性和高热导率的金属材料，热挤压适用于高塑性材料。
3.拉伸：拉伸是将金属材料置于拉伸设备中，在一定温度和应力下使之获得所需形状和尺寸的金属成形方法。
拉伸适用于金属板材或线材的成形，可以制作出各种形状的金属零部件。
4.深冲：深冲是将金属材料置于冲压设备中，在一定应力和压力下通过冲压模具进行多次变形，获得所需形状和尺寸的金属成形方法。
深冲适用于连续成形和大批量生产，可以制作出薄壁零件。
5.折弯：折弯是将金属材料通过折弯设备使其产生变形和弯曲的金属成形方法。
折弯适用于金属板材的成形，可以制作出各种折弯形状的零部件。
6.铸造：铸造是将熔化的金属通过铸造设备倒入模具中，经冷却凝固得到所需形状和尺寸的金属成形方法。
铸造适用于生产大型、复杂形状和不易加工的金属件。
7.焊接：焊接是将金属材料进行加热至熔点，并通过填充材料或熔化金属材料相互连接的金属成形方法。
焊接可以将多个金属部件连接成一个整体，广泛应用于制造和建筑行业。
8.金属粉末冶金：金属粉末冶金是利用金属粉末经过成型、烧结和后处理等工艺制造金属件的金属成形方法。
金属粉末冶金可以制造出复杂形状和高精度的金属零部件。
总结起来，金属成形方法包括锻造、挤压、拉伸、深冲、折弯、铸造、焊接和金属粉末冶金等。
每种方法都有其独特的特点和适用范围，根据具体的需求选择相应的成形方法可以提高生产效率和产品质量。
粉末冶金：轧制成形与挤压成形
➢ 双金属或多层金属带材 ➢ 包覆型双金属线、板、带材
轧制特殊性能材料：
➢ 弥散强化型合金带材 ➢ 电工电子材料、磁性材料和超导材料 ➢ 耐磨、摩擦材料 ➢ 硬质合金、超硬工具材料
粉末挤压成型
➢什么是粉末挤压成型 ➢粉末挤压成型应用与特点 ➢坯料受力分析 ➢热挤压成型
什么是粉末挤压成型
什么是粉末挤压成型
原理:
什么是粉末挤压成型
粉末挤压成型的应用
➢ 管、棒、条及其他异型产品(齿轮、腰鼓形、 麻花形等)
➢ 金属、合金、复合材料、金属间化合物、陶 瓷
➢ 广泛应用于电子、机械、航空、汽车等领域
粉末挤压成型的应用
➢ 打印机打印针 ➢切烟滚刀 ➢WC-Co微型麻花钻 ➢碳化物棒材 ➢……
粉末轧制成形
➢轧制成形原理
➢轧制成形工艺
➢轧制成形的应用
轧制成形原理
三个不同状态的区 咬入角 咬入厚度
咬入角α
T cos Q R sin
T R tan Q R cos
tan
摩擦系数与侧压系数之和大于咬入角的正切
主要变形系数
质量守恒方程： HB1V1 hb2V2
带坯宽展很小时
热轧制成形
轧制成形的应用
粉末轧制成型的优点 ➢ 能生产常规轧制法难以生产或无法生产
的带材、板材 ➢ 能生产成分精确的带材、板材 ➢ 工艺简单、成本低、节能 ➢ 成材率高 ➢ 设备投资少
轧制成形的应用
轧制金属、合金的致密板、带材
轧制成形的应用
轧制成形的应用
轧制金属、合金的多孔板、带材
轧制成形的应用
H V2 2 h V1 1
H ； V2 ；Z 2
h
V1
粉末冶金成型的工艺过程
粉末冶金成型的工艺过程粉末冶金成型是一种利用粉末金属和其他复合材料制作各种形状和大小的零件的工艺，是一种广泛应用于航空航天、船舶、汽车、石油、机械制造和精密仪器等领域的一种重要工艺。
粉末冶金成型的工艺过程主要包括粉末成形、热处理和表面处理三个步骤。
首先，粉末成形。
将粉末金属或复合材料放入型腔内，然后用轧制机将其压实，形成特定的零件形状。
一般分两种方法：一种是热压成型，将粉末金属或复合材料装入型腔，然后将其加热，并用压力将其压实，使其形成所需的零件形状；另一种是压力成形，将粉末金属或复合材料装入型腔，然后用压力将其压实，使其形成所需的零件形状。
其次，热处理。
热处理对粉末冶金成型产品具有重要意义，其目的是改善材料的力学性能、改变材料的组织结构、调节材料的组织参数、提高材料的硬度和韧性等。
热处理可分为正火处理和回火处理两种，根据所需要的效果，可选用不同的工艺方式，如火焰热处理、氩弧焊热处理、电火花热处理等。
最后，表面处理。
表面处理的目的是使粉末冶金成型后的零件具有良好的外观和耐磨性，并且提高其耐腐蚀性。
表面处理的方法多种多样，如电镀、阳极氧化、氧化处理、涂装、抛光等。
由于粉末冶金成型产品的表面粗糙度较高，一般需要进行抛光处理，以改善表面光洁度和表面粗糙度。
粉末冶金成型的过程比较复杂，需要经过粉末成形、热处理和表面处理这三个步骤，才能得到满足要求的零件。
粉末冶金成型工艺具有加工复杂形状零件的优势，具有节约材料、提高加工精度、改善性能和缩短交货期等优点，已成为航空航天、船舶、汽车、石油、机械制造和精密仪器等领域的重要工艺。
Secondly, heat treatment. Heat treatment is of great significance to powder metallurgy forming products, which aims to improve the mechanical properties of materials, change the structure of materials, adjust the organization parameters of materials, increase the hardness and toughness of materials, etc. Heat treatment can be divided into two types: normalizing and annealing, different process can be selected according to the required effect, such as flame heat treatment, argon arc welding heat treatment, electric spark heat treatment, etc.。
短流程粉末冶金流动温压成形新技术
据 收缩率 选取 适 当的螺栓 芯直 径就 可压制 出所需 的
螺纹 而不需 要 ２次机 加工 。 华 南 理 工 大 学对 金 属 粉 末 流
动 温 压 成 形 进 行
盼
螺 纹 孔 等
零 件 。 而
图 ｉ 不 同 粉 末成 形 技术 成 形 零 件 的 程 度 比 较
１ 流 动 温压 成 形 的技 术 特 点
流动温压 成形 作为 一种新 型 的粉末冶 金零件 近
净 成形 技术 ， 主要 特点 可概括 如下 ： 其
・
１ ・ ６
《 新技术 新工 艺》・ 工艺创 新 与应用 ２ ０ ０ ７年 第 ２期
维普资讯
点 、 形 原 理 和 应 用前 景 。 该 技 术 既 克服 了 冷 压 在 成 形 复 杂 几 何 形 状 方 面 的 不 足 ， 避 免 了注 射 成 形 的 高 成 又
成本 ， 是一 项有应 用前景 的 新技 术 。
关 键 词 ： 末 冶 金 ；温 压 ；流 动 温 压 形 ； 流 程 粉 成 短
了初 步研 究， 制
不 需 要 其
造 出一 套 研 究 流
动温 压 流 动 趋 势 的特 制 装 置， 在 轴 向 压 制 的条 件
后 的 ２次机 加工 。流动 温压成 形技术 既克 服 了传 统 粉 末冶 金在成 形 复杂 几 何 形状 方 面 的不 足 ， 避 免 又
了金属 注射成 形技 术 的 高成 本 ， 一 项 极具 潜 力 的 是 新技 术 ， 有非 常 广 阔 的应 用 前 景 。不 同粉 末 成 形 具 技术 在 成 形 零 件 的 复 杂 程 度 方 面 的 比较 见 图 １
粉末冶金MIM法及PM法介绍通用课件
电子工业
电子元件
粉末冶金MIM法可以用于制造各种电 子元件，如电容器、电阻器、电感器 等，这些元件在电子设备中起到关键 的作用。
微型结构件
粉末冶金MIM法还可以用于制造各种 微型结构件，如连接器、端子、插头 等，这些结构件对于电子设备的可靠 性和稳定性至关重要。
医疗器械
医疗器械零部件
粉末冶金MIM法可以用于制造医疗器械 中的各种零部件，如手术刀柄、牙科器 械、植入物等，这些零部件需要高精度 和无毒无害的特性。
后处理
后处理是对烧结和致密化后的产品进行冷却、脱脂、打磨、热处理等加 工，以获得所需的产品尺寸、表面质量和性能的过程。
后处理过程中，产品的尺寸精度和表面粗糙度可以通过机械加工或磨削 等方法进行控制。
热处理可以改变产品的显微组织和力学性能，以满足不同应用的需求。
06
粉末冶金传统PM法应用领域
汽车工业
成型方法有多种，如模压成型、等静 压成型、注射成型等。
烧结与致密化
烧结是将预成形体加热至其成分 的熔点以下的温度，通过物质迁 移使粉末颗粒之间发生粘结和致
密化的过程。
致密化是使预成形体中的孔隙减 小、密度增加的过程，以达到所
需的材料性能。
烧结和致密化过程中，温度、气 氛、压力和时间等因素对最终产
品的组织和性能有重要影响。
常用方法有机械粉碎法、化学 分解法、气体雾化法和电解法 等。
粉末的粒度、纯度、粒度分布 和形貌等特性对后续的成型和 烧结过程有重要影响。
成型
成型是将粉末装入模具中，施加外力 使其成为具有一定形状和尺寸的预成 形体的过程。
成型过程中，粉末的流动性和充模能 力、模具的设计和制造精度、成型压 力和温度等因素都会影响预成形体的 质量和尺寸精度。
《粉末冶金新工艺》
编辑ppt
昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲
第二章 粉末冶金成型新技术
3.温压成型技术
特点 ： （2）生坯强度高 常规工艺的生坯强度约为10~20MPa，温压压坯的强度则为 25~30MPa，提高了1.25-2倍。生坯强度的提高可以大大降 低产品在转移过程中出现的掉边、掉角等缺陷，有利于制备 形状复杂的零件；同时，还有望对生坯直接进行机加工，免 去烧结后的机加工工序，降低了生产成本。这一点在温压烧结连杆制备中表现得尤为明显。
编辑ppt
昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲
第二章 粉末冶金成型新技术
3.温压成型技术
特点 ： （3）脱模压力小 温压工艺脱模压力(Slide pressure)约为10~20MPa，而常 规工艺却高达55~75MPa，其降低幅度超过60%。低的脱模 压力意味着温压工艺易于压制形状复杂的铁基P/M零件和减 小模具磨损从而延长其使用寿命。
第二章 粉末压制成形新技术
成形方法
成形是粉末冶金工艺的重要步骤。成形的目的是制得 具有一定形状、尺寸、密度和强度的压坯。粉末冶金常用 的成形方法如下所示。模压成形是最基本方法。
成形
无压成形
加压成形
松
粉
模热
等轧离 挤 爆
装 烧 结
浆 浇 注
压压 成成 形形
静 压 成 形
制 成 形
心 成 形
压炸 成成 形形
第二章 粉末冶金成型新技术
3.温压成型技术
温压技术主要适合生产铁基合金零件。同时人们正在 尝试用这种技术制备铜基合金等多种材料零件。由于温压 零件的密度得到了较好的提高，从而大大提高了铁基等粉 末冶金制品的可靠性，因此温压技术在汽车制造 机械制造、 武器制造等领域存在着广阔的应用前景。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2．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。
单向压制
双向压制
浮动压制
三种基本压制方式
(1)压坯密度的均匀性
压坯密度的均匀性是其质量的重要标志。
• 烧结制品的强度、硬度及各部分性能的同 一性，皆取决于密度分布的均匀程度； • 压坯密度分布不均匀，在烧结时将导致收 缩不均匀，从而使制品中产生很大的应力， 出现翘曲变形、甚至裂纹等。
• 大量生产和自动化压制成形时，一 般采用容积法。
装粉方式：落入法、吸入法、多余充填法。
送粉器移送 到型腔上，粉 末自由落入型 腔中。
落入法
下模冲位于 顶出压坯的位 置，送粉器被 移送到型腔上， 下模冲下降复 位时，粉料被 吸入型腔中。
吸入法
芯棒下降到下模 冲的位置，粉末落 入型腔中，然后芯 棒升起，将多余的 粉末顶出，并被送 粉器刮回，适用于 薄壁深腔的压模。
2.立体印刷成形法(SLA法)
（stereo lithography apparatus）
SLA （stereo lithography apparatus）是基于液态光敏树脂光 固化原理工作的，其工作原理如图所示,液槽中盛满液态光敏树脂， 紫外波长的激光束在偏转镜作用下于液面上按截面轮廓信息扫描， 光点经过的地方，受辐射的液体就固化，这样一次平面扫描便加工 出一个与分层平面图形相对应的层面，并与前一层已固化部分牢固 地粘结起来。如此反复直到整个产品完成。
• 超声波雾化
利用超声波 能量来实现液 流的破碎。
超声雾化示意图
3.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。
最简单的反应以下式表示：
MeO+X→Me+XO
式中: Me-生成氧化物MeO的金属； X-还原剂。
此外还可通 过气相沉积 法和液相沉 淀法来制取 金属粉末。
R≥0.5mm)， C=1~3mm
避免组合模冲出现脆弱的尖角
避免相切 利用模冲加工和提高其强度
2．避免模具和压坯出现局部薄壁
壁厚应不小于1.5mm
避免局部薄壁
利于装粉均匀，增强压坯，烧结收缩均匀
增大最小壁厚
利于装粉和压坯密度均匀，增强模冲及压坯
利于压坯密 度均匀，减小 烧结变形。
键槽改为平面结构
无压成形： 粉浆浇注 松装烧结
✓着重了解封闭钢模冷压成形方法。
封闭钢模冷压成形： 常温下,粉料在封闭钢模中，按规定的
单位压力,将粉料制成压坯的方法。
工序组成： 称粉 装粉 压制 保压及脱模
1．称粉与装粉
称量形成 一个压坯所 需粉料的质 量或容积。
• 采用非自动压模和小批量生产时， 多用质量法；
➢ 克服了难熔金属熔铸过程中的困难； ➢ 多孔含油轴承的研制成功及粉末冶金 机械零件的发展，发挥了粉末冶金少、 无切削的特点； ➢ 向新材料、新工艺发展。
与液态成形相比，粉末冶金主要优点：
➢ 可避免或者减少偏析、机加工量大等缺点；
➢ 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； ➢ 一些活性金属、高熔点金属制品用其它工艺 成形十分困难。
四、粉末冶金非模压特殊成形方法
1．粉末锻造成形
(二)粉末注射成形
将粉末与有机粘结剂均匀混合，形成具 有流变性的物质，采用注射机将其具有零 件形状的模腔，形成坯件，再脱除坯件中 粘结剂并经烧结成为制品。
(三)金属粉末轧制成形
五、几种典型粉末冶金制品与材料
(一)粉末冶金高速钢
粉末冶金高速 钢经惰性气体雾 化为粉末，经冷 等静压制成坯件， 高温、高压下热 等静压实现致密 固结。
主要功能： • 将粉末成形为所要求的形状；
• 赋予坯体以精确的几何形状与
压坯方法包括： 尺寸；
• 压制成形
• 赋予坯体要求的孔隙度和孔隙 类型；
• 无压成形
• 赋予坯体以适当的强度，以便
搬运。
压制成形： 封闭钢模冷压成形 高能率成形 流体等静压制成形 挤压成形 粉末塑性成形 轧制成形 三轴向压制成形 振动压制成形
颚式破碎机等粗碎设备。 • 主要起击碎和磨削作用的有锤碎机、棒
磨机、球磨机、振动球磨机、搅动球磨
机等细碎设备。
机械粉碎法主要有： • 机械研磨法 • 机械合金化 • 涡旋研磨 • 冷气流粉碎
机械研磨比较适用于脆性材料，涡 旋研磨和冷气流粉碎等方法多用于塑性 金属或合金粉末制取。
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。
雾化设备：
主要的雾化方法：
• 水雾化或气雾化，也称二流雾化 • 离心雾化 • 真空雾化 • 超声波雾化
• 水雾化或气雾化，也称二流雾化
借助高压水 流或高压气流 的冲击来破碎 液流。
水雾化
气雾化
水雾化和气雾化示意图
• 离心雾化
利用离心力 破碎液流。
离心雾化示意图
• 真空雾化
在真空中雾化。 真空(溶气)雾化示意图
金属粉末的制取和应用渊源久远：
• 古代曾用金、银、铜、青铜及其某些氧化物 粉末作涂料，用于陶器、首饰等器具的着色、 装饰；
• 20世纪初,美国人库利吉(W.D.Coolidge)用氢 还原氧化钨生产钨粉以制取钨丝，是近代金 属粉末生产的开端；
• 此后用化学还原法制取了铜、钴、镍、铁、 碳化钨等多种粉末，促进了早期粉末冶金制 品(含油多孔轴承、多孔过滤器、硬质合金等) 的发展；
3．锥面和斜面需有一小段平直带
在斜面的一 端加0.5mm 的平直带
压制时避免模具损坏
4．需要有脱模锥角或圆角
圆柱改为圆锥， 斜角>5°，或改
为圆角，R=H
简化模冲结构
5．避免垂直于压制方向的侧凹
避免侧凹 利于成形
6．适应压制方向的需要
圆柱面改成带 一段平直部分
利于成形和脱模
7．压制工艺对结构设计的要求
按转变的作用原理将粉末制取方法分为： 机械法 物理化学法
粉末冶金生产实践中，机械法和物理化学法 之间并没有明显界限，是相互补充的。
常用的粉末制取方法：还原法、雾化法、电解法。
1.机械粉碎法:
机械粉碎是靠压碎、击碎和磨削等作用，将块 状金属、合金或化合物机械地粉碎成粉末。
设备分粗碎和细碎两类。 • 主要起压碎作用的有碾碎机、辊轧机、
4.熔融沉积成形法(FDM法)
（fused deposition modeling）
FDM 也 称 丝 状 材料选择性熔覆，工 作原理如图所示：三 维喷头在计算机控制 下，根据截面轮廓的 信 息 ， 做 x-y 运 动 。 丝材（如塑料丝）由 供丝机构送至喷头， 并在喷头中加热、熔 化，然后被选择性地 涂覆在工作台上，快 速冷却后形成一层截 面。一层完成后，工 作台下降一层厚度， 再进行后一层的覆涂， 如此循环，形成三维 产品。
退火一般用还原性气氛，有时也可 用惰性气氛或者真空。
2．筛分
把颗粒大小不匀的原始粉末进行分级，使粉末 能够按照粒度分成大小范围更窄的若干等级。
3．制粒
将小颗粒的粉末制成大颗粒或团粒的工 序，常用来改善粉末的流动性。
4．混合
将两种或两种以上不同成分粉末均匀混合的过程。
混合包括：机械法和化学法。
(三) 压坯
垂直于压制方向的孔
不当设计
修改后形状 螺纹
不当设计
倒锥
修改后形状
粉末冶金成形件缺陷分析
1．局部密度(中间密度过低)
侧面积过大：模壁粗糙；模壁润 滑差；粉料压制性差。
改进措施： 改用双
向摩擦压制； 减小模壁粗 糙度；在模 壁上或粉料 中加润滑剂。
2．超差
一端密度过低
密度高或低
薄壁处密度低
3．裂纹
• 70年代出现了多种气相和液相物理化学反应 方法，制取重要用途的包覆粉末和超细粉末。
➢ 将金属粉末及各种添加剂均匀混合后 制成所需形状的坯块；
➢ 坯块烧结，使制品具有最终的物理、 化学和力学性能。
粉末冶金工艺过程：
原料粉末 添加剂
混合
压制成形
烧结
粉末冶金工艺过程示意图
零件成品
近代粉末冶金技术发展的三个重要标志：
拐角处裂纹重皮)
内台拐角皱纹 外球面皱纹
过压皱纹
5．缺角掉边
掉棱角
侧面局部剥落
6．表面划伤
模腔表面粗糙度大或硬度低；模壁产 生模瘤；模腔表面局部被啃或划伤。 改进措施：提高模壁的硬度、减小 粗糙度；消除模瘤，加强润滑。
此外，还有尺寸超差及不同心 度超差等缺陷。
金属粉末和粉末冶金制品、材料的应 用举例见P214表5-2。
大批量生产时，粉末冶金法生产效率 高、能耗低、材料省，价格低廉。其经 济效益对比见P214表5-1。
§5.1 粉末冶金成形
(一) 粉末制备
制取粉末：主要取决于该材料的性能及制 取方法的成本。粉末的形成是将能量传递 到材料，从而制造新生表面的过程。
表面积:8r2 6.35r2 不可逆的表面能减小过程。
r R
r
颗粒聚结过程示意图
(五) 后处理
后处理：金属粉末压坯烧
结后的进一步处理。
常用的后处理方法：
• 浸渍
• 表面冷挤压
• 切削加工
• 热处理
• 表面保护处理
三、模压成形粉末冶金制品结构工艺
1．避免 模具出现 脆弱的尖 角。
尖角改倒角 C×45°(或圆角，
3.选择性激光烧结法(SLS法)
（selected laser sintering）
SLS与SLA工艺在材 料、激光器和材料进给 方式上有较大差别。工 作原理如图所示：成形 时先在工作台上铺上一 层粉末材料，激光束在 计算机的控制下，按照 截面轮廓的信息，对制 件的实心部分所在的粉 末进行烧结。一层完成 后，工作台下降一个层 厚，再进行后一层的铺 粉烧结。如此循环，最 终形成三维产品。