第六章__粉末冶金及陶瓷成型技术.
材料工程基础-第六章 粉末材料的成形与固结
P0—初始接触应力 ρ—相对密度
θ0—(1-ρ) a=[ρ2(ρ-ρ0)]/θ0
成形方法
压力成形
增塑成形
浆料成形
模压成形 三轴压制 等静压成形 高能成形 挤压成形 扎膜成形 楔形压制 注射成形 车坯成形
注浆成形 热压铸成形 流延法成形 压力渗滤 凝胶铸模成形 直接凝固成形
二、压力成形 1、 模压成形
压力成形
增塑成形
挤压成形 扎膜成形 楔形压制 注射成形 车坯成形
浆料成形
二、增塑成形
1、挤压（挤出）成形： 利用压力把具有塑性的粉料通
过模具挤出来成形的，模具的形状就是成形坯体的形状。
单螺杆挤出机示意图
通心粉
➢ 2、轧膜成形（滚压或辊压成形）
将粉体和粘结剂、溶剂等置于置于轧辊上混 炼，使之混合均匀，伴随吹风，溶剂逐步挥发， 形成一层厚膜； 调整轧辊间距， 反复轧制，可制 得薄片坯料。
２、 粉末在压力下的运动行为
成形工艺主要有： 刚性模具中粉末的压制（模压） 弹性封套中粉末的等静压 粉末的板条滚压 粉末的挤压
受力过程的三个阶段
第一阶段：首先粉末颗粒发生重排； 第二阶段：颗粒发生弹塑性变形； 第三阶段：颗粒断裂。
压坯密度与压制压力的关系
在压制过程中，随着压力的增加，粉 体的密度增加、气孔率降低。人们对压 力与密度或气孔率的关系进行了大量的 研究，试图在压力与相对密度之间推导 出定量的数学公式。目前已经提出的压 制压力与压坯密度的定量公式（包括理 论公式和经验公式）有几十种之多，表 中所示为其中一部分。
成形的理论基础 粉末的工艺性能 粉末在压力下的运动行为 成形方法
一、成形的理论基础
１、粉体的堆积与排列
晶胞 BCC
CMC
• 有反应界面
• 在增韧体与基体之间形成一层中间反应层，中间层将 基体与增韧体结合起来。这种界面层一般都是低熔点 的非晶相，因此它有利于复合材料的致密化。
CMC界面
概 述
• 短纤维、晶须及颗粒增韧陶瓷基复合材 料。
• 目前常用的是SiC和A12O3晶须．常用的基体则为A12O3 ，SiO2， Si3N4以及莫来石等。 • 晶须具有长径比，含量较高时，桥架效应使致密化因难，引起 了密度的下降导致性能下降。 • 颗粒代替晶须在原料的混合均匀化及烧结致密化方面均比晶须 增强陶瓷基复合材料要容易。目前这些复合材料已广泛用来制 造刀具。
CMC界面
比较可知， 若纤维末涂涂 层，则复合材料的 断面呈现为脆性的 平面断裂; 经CVD沉积2um 的BN涂层后，断面 上可见到大量的纤 维拔出。
CMC性能
• 由于制备陶瓷基复合材料的强化材料不 同、基材不同和所用工艺方法不同，因 此陶瓷基复合材料的性能也各不相同。
• 对于陶瓷基复合材料来说，人们不但关 心它们的室温性能，而且更关心它们的 高温性能。
CMC界面
可以看出有明显的锯齿效应，这是晶须拔出桥接 机制作用的结果。
CMቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ界面
• 界面的改性
• 为获得最佳的界面结合强度，我们常常希望完全避免界面间的 化学反应或尽量降低界面间的化学反应程度和范围。 • 实际当中除选择纤维和基体在加工和服役期间能形成热动力学 稳定的界面外，最常用的方法就是在与基体复合之前在增强材 料表面上沉积一层薄的涂层。 • 涂层对纤维还可起到保护作用，避免在加工和处理过程中造成 纤维的机械损坏。
粉末冶金与陶瓷材料的成型工艺技术
粉末冶金与陶瓷材料的成型工艺技术粉末冶金是一种重要的材料成型技术，它通过将金属或非金属粉末在高温下压制成形，进而得到各种金属零件和陶瓷材料。
粉末冶金不仅可以制造出形状复杂的零件，还能够获得优良的材料性能，因此被广泛应用于汽车、航空、航天等工业领域。
粉末冶金的成型工艺技术主要分为两个步骤：粉末的制备和成型。
首先是粉末的制备。
粉末冶金所需的粉末通常通过机械研磨、化学反应、气相沉积等方法制备而成。
机械研磨是最常用的方法，它通过将金属块或合金块放入球磨机中与磨料球一起进行高速旋转，使金属块逐渐研磨成粉末。
化学反应法利用化学反应生成粉末，例如气相法将金属气体于高温下反应生成粉末。
制备好的粉末应具备一定的粒度、形状和分布以满足成型的需求。
其次是成型工艺技术。
成型是将粉末压制成所需形状的过程。
常用的成型工艺有冷压成型、等静压成型和注浆成型等。
冷压成型是最简单的成型方法，它通过将粉末放置在模具中，然后在模具上施加压力，使粉末紧密结合成形。
但冷压成型得到的零件强度较低，通常需要进行后续的烧结工艺。
等静压成型是常用的粉末冶金成型方法。
它通过在模具中施加等压力，使粉末均匀密实地填充模具，然后通过高温烧结使粉末颗粒结合成致密的金属材料。
等静压成型可以获得高密度、高强度的零件，适用于制造各种金属零件。
注浆成型是粉末冶金的一种新型成型工艺。
它通过在模具中注入粉末与流体混合物，然后通过高压使混合物注入模具的空隙中，最后再进行烧结。
注浆成型可以制造出形状复杂的零件，并且具有较高的密度和强度。
总之，粉末冶金是一种重要的材料成型技术，它通过粉末的制备和成型工艺来制造各种金属零件和陶瓷材料。
不同的成型工艺可以得到不同性能的材料，所以在应用中需要根据具体要求来选择合适的成型工艺。
粉末冶金是一种重要的材料成型技术，其广泛应用于汽车、航空、航天等众多领域。
通过将金属或非金属粉末在高温下压制成形，可获得形状复杂且性能优良的材料。
下面将进一步探讨粉末冶金与陶瓷材料的成型工艺技术。
粉末冶金的陶瓷材料及其加工技术
２０１３年第１期（总第１３５期）现代技术陶瓷粉末冶金的陶瓷材料及其加工技术肖 艳（广东省江门化工材料公司，江门５２９１００）摘 要：针对金属陶瓷材料粉末冶金技术开发方兴未艾的趋势，介绍了粉末陶瓷原料的制备技术；阐述了特种陶瓷成形工艺；研究了特种陶瓷的烧结方法；提出了特种陶瓷技术的未来发展。
关键词：粉末冶金；陶瓷材料；加工技术 陶瓷分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类，特种（金属）陶瓷是以人工化合物为原料（如氧化物、氮化物、碳化物、硼化物及氟化物等）制成的陶瓷。
它主要用于高温环境、机械、电子、宇航、医学工程等方面，成为近代尖端科学技术的重要组成部分。
金属陶瓷作为一种重要的结构材料，具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀等优点，无论在传统工业领域还是在新兴的高技术领域都有着广泛的应用。
然而金属陶瓷所固有的高强度、高硬度等优点却同时给陶瓷件的成型、加工带来了很多困难，因此研究各种陶瓷成型技术变得至关重要。
１ 金属陶瓷材料粉末冶金技术的开发方兴未艾 粉末陶瓷材料有三种：氧化物陶瓷如Ａｌ２Ｏ３，非氧化物陶瓷如ＳｉＮ２，ＳｉＣ；混合物陶瓷如Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＮ２。
陶瓷材料的毛坯可用粉末冶金方法制造，将陶瓷粉末混合后压制成型，其形状只是接近成品的毛坯，然后焙烧—机械加工（一般是粗加工）—烧结—（精加工）车削或磨削加工。
金属陶瓷材料粉末冶金技术主要包括金属陶瓷材料粉末冶金技术的超细硬质合金、特殊硬质相硬质合金、梯度功能硬质合金、硬质合金热处理、涂层硬质合金、新技术和新工艺及新装备，以及Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷等内容。
金属陶瓷材料粉末冶金技术的硬质合金制品表面涂覆—涂层技术是近年来发展起来的一项先进技术，是硬质合金领域中具有划时代意义的重要技术突破。
硬质合金制品表面涂覆—涂层技术的出现为解决硬质合金耐磨性和韧性相互矛盾的问题提供了一条较为有效的途径。
目前提高涂层效果的研究与研制工作基本上沿着两个方向进行：一是完善制取耐磨涂层的设备与工艺方法；二是研制涂层的新成分，探索耐磨涂层的新材料。
粉末冶金与陶瓷材料的成型工艺PPT文档共68页
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
粉末冶金与陶瓷材料的成型工艺
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
第六章粉末冶金及陶瓷成型技术
6.1 粉末冶金及陶瓷成型的基本原理
➢ 熔铸法 熔、炼、铸 铸件 机加工零件 铸坯塑性成形热处理 机加工零件
➢ 粉末冶金法 制粉(powder making)压型 (pressing)烧结(sintering)
6.1 粉末冶金及陶瓷成型的基本原理
6.1 粉末冶金及陶瓷成型的基本原理
1.概述
➢金属材料 冶炼→铸造
仍然连通，形如隧道。
6.2 粉体的成形方法及设备
6. 2.5烧结 烧结过程
烧结后期： 传质继续进行，粒子长大，气孔变成孤立闭气孔，密
度达到95%以上，制品强度提高。
6.2 粉体的成形方法及设备
6. 2.5烧结 烧结过程
❖按照烧结过程有无明显的液相出现进行分类，可 分为固相烧结和液相烧结两类。
固相烧结：指烧结温度下基本上无液相出现的烧结， 如高纯氧化物之间的烧结过程。
❖采用热等静压法获 得的制品，性能优 良、均匀、强度高， 但成本较高。
谢谢大家！
6.2 粉体的成形方法及设备
浇注成形
❖浇注成形是陶瓷坯体成形中的一个基本成 形工艺，在粉末冶金中有时也用来成形一 些形状比较复杂的零件。
6.2 粉体的成形方法及设备
6. 2.5烧结
烧结的基本原理
烧结过程
❖ 烧结是将成形的坯体在低于其主要成分熔点的温 度下加热，粉体相互结合并发生收缩与致密化， 形成具有一定强度和性能的固体材料的过程。
许多雾化法部是采用双液流：一为液态金属流，—为液 体或气体流。后者冲击液态金属流，将之破碎成金属液 滴，随后凝固成粉末颗粒。对于制取铁、钢粉末，一般 用水或油作为冲击流体；对于某些特殊金属和／或应用， 则采用空气、水蒸气或惰件气体作为冲击流体；对 于其他金属，用惰性气体氮、氩或氮作为雾化介质；在 某些场合．采用水蒸气。
粉末冶金与陶瓷成形概述
粉末冶金与陶瓷成形概述粉末冶金与陶瓷成形是一种非常重要的制备材料的工艺，应用广泛。
同样，这也是一种非常复杂严谨的技术，需要掌握一定的分步骤操作方法。
首先，粉末冶金主要是指将金属粉末和非金属粉末在一定条件下高温热压成形，制成一定形状和性能的金属材料。
基本工艺包括原料处理、制粉、成型、烧结、后处理等步骤。
制粉重点在于粒度控制和纯度控制，成型工艺包括模具设计、模具制作、装粉、压制等。
烧结工艺是冶金过程中的重要步骤，包括热处理、热膨胀、收缩等过程。
后处理工艺包括检验、包装、质量控制、存储等。
其次，陶瓷成形是指利用粉末成型、干燥、烧结、后处理等工艺制备高性能的陶瓷制品。
陶瓷成型的基本步骤包括原料处理、制粉、成型、干燥、烧结、后处理等。
其中，制粉工艺和烧结工艺是决定陶瓷制品性能的最重要的因素。
陶瓷粉末的制备需要精细加工，以得到具有合适粒径分布的陶瓷粉末。
在成型工艺中，常用的成型方法有干压成型、注塑成型、挤出成型等。
在烧结工艺中，烧结温度、保温时间和工艺气氛是影响烧结品质的重要因素。
最后，粉末冶金和陶瓷成形虽然存在一定的区别，但是它们的基本工艺步骤是非常相似的。
两者都强调粉末制备、成型和烧结工艺的重要性，都需要关注粉末的纯度、粒度分布和成型后的烧结密度等质量因素。
同时，由于工艺复杂，它们的制品在应用领域上都需要特殊的研究和创新。
例如，粉末冶金可以用于制备高强度合金材料、摩擦材料和金属陶瓷复合材料等，陶瓷成形可以用于制备高压瓷、机械零件等。
综上所述，粉末冶金与陶瓷成形是目前制备材料所必须掌握的重要工艺，其基本工艺流程必须熟练掌握，切实提高技能水平，以满足社会对高性能材料应用和需求的要求。
粉末冶金和陶瓷的制备汇总课件
高温陶瓷制备工艺
01
02
03
04
高温合成
在高温条件下，通过固相反应 或熔融反应合成陶瓷材料。
烧结工艺
采用高温烧结炉，在高温下对 陶瓷原料进行烧结，促进颗粒
之间的结合。
热压工艺
在高温和压力的作用下，将陶 瓷原料压制成制品，可缩短烧 成时间并提高制品致密度。
熔融工艺
将陶瓷原料加热至熔融状态， 再冷却固化得到陶瓷制品。
新型陶瓷制备工艺
化学气相沉积（CVD）
利用化学反应将气体中的元素沉积在基体上 形成陶瓷膜。
溶胶-凝胶法
通过溶胶凝胶化反应将前驱物转化为陶瓷材 料。
物理气相沉积（PVD）
利用物理方法将气体中的元素蒸发并沉积在 基体上形成陶瓷膜。
3D打印技术
利用3D打印设备将陶瓷粉末逐层堆积成型 ，制备出具有复杂形状的陶瓷制品。
06 未来发展趋势与挑战
新材料研发
高性能复合材料
环境友好材料
通过优化材料成分和微观结构，提高 材料的综合性能，满足各种复杂应用 场景的需求。
开发低成本、低能耗、低碳排放的绿 色环保材料，减少对环境的负面影响 。
智能材料
研究具有自适应、自修复、记忆等功 能的材料，拓展其在传感器、执行器 、结构健康监测等领域的应用。
航空航天
高性能粉末冶金和陶瓷材 料在航空航天领域的应用 将进一步拓展。
新能源
粉末冶金和陶瓷材料在新 能源领域，如太阳能、风 能等，具有广阔的应用前 景。
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粉末冶金具有材料利用率高、产 品性能优异、可加工复杂形状等
特点。
粉末冶金可以制备传统熔炼方法 难以制备的高熔点材料、难熔金
粉末冶金和陶瓷的制备PPT课件
水溶液电解
与
淀
粉
末
近球形 气体雾化,置换(溶 不规则形 水雾化,机械粉碎,化学
生
液)
沉淀
产
方
多角形 机械粉碎
法
多 孔 海 绵 金属氧化物还原 状
的
关
系
片状
塑性金属机械研 碟 状 磨
金属旋涡研磨
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粉末的制取及特征——粉末的形状和
结构
粉末颗粒的形状直接影响粉末的流动性、松装密度、 透气性、压制性及烧结强度等制粉工艺对粉末颗粒的 晶体结构起主要作用。一般情况下，粉末颗粒为多晶 体结构。晶粒内存在亚结构，同时晶体还存在严重的 不完整性，如空隙、畸变、夹杂等，晶粒内部往往含 有较高的空位浓度和位错密度。
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图1 粉末冶金材料或制品的工艺流程
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粉末冶金的生产过程
粉末冶金的生产过程主要包括粉末的制取、成形和烧结。
粉末制备
坯料制备
成型
干燥
烧结
后处理
成品
热压或热等静压烧结
粉末冶金的生产过程示意图
3
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粉末冶金的生产过程
1、 金属粉末的制取和准备 粉末冶金所用的原料粉可能是一种，也可能是数种
热压铸成形
29
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塑性成形
包括：挤压、喷射成形， 旋坯成形等
(a) Extruding and (b) jiggering operations. Source: R. F. Stoops. 第30页/共33页
坯体干燥与陶瓷烧成
1、坯体干燥
采用注浆法成形的泥浆，含水率一般在30%-35%，呈流动状 态；用塑性成形的泥料，含水率为15%-26.7%，呈可塑状态； 即使干压或半干压的制品，其含水量也为0.1%-8%。
粉末冶金原理
粉末冶金原理粉末冶金新技术摘要本文主要从粉末冶金的基本工艺过程阐述粉末冶金工业今年出现的新工艺，粉末冶金的制粉，成型，烧结等方面论述了粉末冶金的新工艺以及这些工艺的特点及相关应用，论述粉末冶金的新工艺的发展方向关键字：粉末冶金、新技术、粉末冶金工艺1.引言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是一门新兴的材料制备技术。
近代粉末冶金兴起于19世纪末20世纪初。
至20世纪30年代, 粉末冶金整套技术逐步形成, 工业生产初具规模, 对工艺过程及其机理的研究也取得了一定成果。
20世纪中期, 粉末冶金生产技术发展迅速, 产品应用领域不断扩大, 成为现代工业的重要组成部分。
并在此基础上, 为适应科学技术飞速发展对材料性能和成形技术提出的更高要求, 开发了多项粉末冶金新工艺, 包括: 热等静压、燃烧合成、快速凝固、喷射成形、机械合金化、粉末注射成形、温压成形、快速全向压制、粉末锻造、热挤压、爆炸。
2.粉末冶金新技术--制粉2.1雾化法制备金属粉末---低氧含量铁粉生产在无氧气氛中进行, 并包含一些石蜡,这些分解为碳与氢。
碳与铁反应, 形成很薄的富碳表面层。
碳含量使颗粒的延性降低, 但提高了表面的烧结活性。
在粉末压块中, 碳易于扩散到颗粒中心及相邻的颗粒中, 因而可用于生产不需添加石墨的粉末冶金钢。
瑞典IPS钢粉公司每年低氧含量雾化铁粉, 其氧含量低于 (0.015%)。
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。
粉末冶金与陶瓷材料成型工艺流程讲义
粉末冶金与陶瓷材料成型工艺流程讲义一、引言粉末冶金是一种利用金属或非金属粉末为原料，经过混合、成型和烧结等工艺制备制品的技术。
在粉末冶金中，成型工艺流程起着至关重要的作用，它决定了最终制品的形状和性能。
而在陶瓷材料的加工中，成型也是一个重要的步骤。
本讲义将介绍粉末冶金和陶瓷材料成型的工艺流程。
二、粉末冶金成型工艺流程粉末冶金成型工艺流程主要包括：粉末混合、成型和烧结三个步骤。
2.1 粉末混合粉末混合是将不同原料的粉末按照一定的比例混合均匀的过程。
混合粉末的目的是将不同的元素、合金粉末或增强剂混合在一起，以获得所需的材料性能。
常用的混合方法有机械混合和湿法混合。
机械混合是通过球磨机、搅拌机等设备将粉末进行混合，而湿法混合则是将粉末与粘结剂混合后进行干燥。
2.2 成型成型是将混合后的粉末按照一定的形状、尺寸和密度进行成型的过程。
常用的成型方法有挤压成型、注压成型和压坯成型。
挤压成型是将粉末充填至挤压机的模具中，利用挤压机将粉末进行加压，使其形成所需的形状。
注压成型是将粉末混合物注入注压机中，通过压力将粉末注入模具中，然后进行加压成型。
而压坯成型则是将粉末放入模具中，通过机械或液压的方式用压力将粉末成型。
2.3 烧结烧结是粉末冶金成型工艺中的最后一个步骤。
烧结可以提高材料的密度和机械性能，使得粉末颗粒之间产生结合作用。
烧结过程中，粉末内部会发生相互扩散和结合的变化，从而形成固体产品。
烧结温度和时间是烧结过程中的两个重要参数，需要根据材料的性质来确定。
三、陶瓷材料成型工艺流程陶瓷材料的成型工艺流程与粉末冶金类似，也包括混合、成型和烧结三个步骤。
3.1 混合陶瓷材料的混合过程与粉末冶金的混合过程类似，都是将不同的原料按照一定的比例混合均匀。
不同的是，陶瓷材料的原料一般是粉末状的无机物，如氧化物、碳化物和氮化物等。
混合的目的是将不同的材料混合在一起，以获得所需的陶瓷组分。
3.2 成型陶瓷材料的成型方法有很多种，常见的有干压成型、注塑成型和注浆成型等。
第六章 粉末冶金及陶瓷成型技术
Forming Technology
选择性激光烧结（selective laser sintering, SLS）
将金属粉末和陶瓷粉末在激光照射下直接烧结，实现 成形与烧结一体化，适合于粉体的快速成形。
Powder Metallurgy and Ceramic Forming Technology
6.3 粉末冶金制品的结构工艺性
Forming Technology
模压法是常用的成形方法，因此，采用压制成 形的零件应考虑其结构工艺性。
1. 尽量采用简单、对称的形状，避免尖角。
Powder Metallurgy and Ceramic Forming Technology
2. 避免局部薄壁，以利于装 粉压实和防止出现裂纹。 3. 设计时应避免与压制方向垂 直或斜交的沟槽、孔腔，以 利于压实和减少余块。
2. 烧结机理 图6-7是固相烧结 模型示意图。
Powder Metallurgy and Ceramic
6.2 粉体的成形方法及设备
1. 粉体制备 2. 粉体成形 3. 烧结 4. 后处理
Forming Technology
Powder Metallurgy and Ceramic
一、粉体制备
Powder Metallurgy and Ceramic Forming Technology
球磨法 (ball milling) 将物料与磨球放入球磨
筒内，通过滚筒的滚动、转动以及振动等运动， 使磨球与物料之间产生强烈、频繁的摩擦和撞 击，从而获得粉体。 球磨法制备粉体的生产量大、成本较低，在工 程中应用较为普遍。
Powder Metallurgy and Ceramic Forming Technology
第六章__粉末冶金及陶瓷成型技术
粉体的成形方法及设备
2.2粉体的制备
用机械粉碎法生产粉末，通常只能用于脆性金属，也可用 于将脆性的金属的金属间化合物或经脆件处理的金属制成 粉末。一般不易获得粒径在1 mm以下的微细颗粒。
物理化学法 液体金属雾化法
许多雾化法部是采用双液流：一为液态金属流，—为液 体或气体流。后者冲击液态金属流，将之破碎成金属液 滴，随后凝固成粉末颗粒。对于制取铁、钢粉末，一般 用水或油作为冲击流体；对于某些特殊金属和／或应用， 则采用空气、水蒸气或惰件气体作为冲击流体；对 于其他金属，用惰性气体氮、氩或氮作为雾化介质；在 某些场合．采用水蒸气。
粉体的成形方法及设备
2.4 粉体的成形
通过一定的方法，将粉体原料制成具有一 定形状、尺寸、密度和强度坯体的过程称 为成形 （1）压制成形 ——粉末冶金、陶瓷 （2）塑性成形 ——陶瓷 （3）浇注成形 ——陶瓷、粉末冶金
粉体的成形方法及设备
2.4 粉体的成形
压制成形——是粉 末冶金和陶瓷成形 的常用方法之一。 将松散的粉状原料 放入模具中，并施 加一定的压力后便 获得块状坯体。
粉体的成形方法及设备
2.1.粉体的基本性能
粒度： 颗粒大小：通常用直径表示。不规则颗粒用等效半径。 粒度分布：不同大小颗粒占的百分比。 颗粒形状： 颗粒形状表示粉体颗粒的几何形状， 常用的颗粒形状有球形、片形、针形、柱形等。
粉末冶金与陶瓷材料的成型工艺
粉末冶金与陶瓷材料的成型工艺引言粉末冶金是一种以金属粉末或陶瓷粉末为原料，通过成型和烧结等工艺制备金属或陶瓷制品的方法。
在这个过程中，成型过程是至关重要的一步，它决定了最终产品的形状和性能。
本文将介绍粉末冶金与陶瓷材料的成型工艺，包括传统的成型方法和现代的先进成型方法。
传统的成型方法1. 压制成型压制成型是最常见的粉末冶金与陶瓷材料成型方法之一。
它通过将粉末填充到模具中，然后施加压力使其紧密结合，形成所需形状的产品。
这种方法适用于制备简单形状的产品，如圆柱体、板材等。
常见的压制成型方法包括冷压、热压和等静压。
2. 注浆成型注浆成型是一种适用于制备复杂形状的粉末冶金与陶瓷材料成型方法。
它通过将粉末与液体（通常是水或有机溶剂）混合，形成浆料后注入模具中。
然后，将浆料中的液体逐渐去除，以形成固体产品。
这种方法可以制备具有较高密度和细致结构的产品。
3. 筛选成型筛选成型是一种简单而有效的粉末冶金与陶瓷材料成型方法。
它通过在筛网上铺装粉末，并将振动力传递到筛网上，使粉末通过筛孔落入下方的模具中，形成产品的方法。
这种方法适用于制备粒度较粗的产品。
现代的先进成型方法1. 注射成型注射成型是一种以粉末与粘结剂混合后经过注射机注入模具中，并经过固化和脱结剂的处理，最终形成产品的粉末冶金与陶瓷材料成型方法。
它能够制备具有复杂形状和优良性能的产品。
注射成型可以使粉末的分散性得到改善，进一步提高制品的密度和强度。
2. 立体打印立体打印是一种先进的粉末冶金与陶瓷材料成型方法。
它通过控制液体粘结剂喷头的位置和喷射速度，将粉末逐层喷射到制品的预设位置上，最终形成产品。
立体打印具有制备复杂形状产品的优势，能够实现个性化定制和快速制造。
3. 真空热压成型真空热压成型是一种粉末冶金与陶瓷材料成型方法，它通过在真空环境下，施加高温和高压来烧结和固化粉末，形成产品。
真空热压成型能够提高制品的密度和强度，并且可以制备出具有良好耐腐蚀性和高温性能的产品。
粉末冶金与陶瓷材料成型工艺流程讲义
粉末冶金与陶瓷材料成型工艺流程讲义引言粉末冶金和陶瓷材料成型是两种常见的材料加工方法。
粉末冶金工艺是利用金属或非金属粉末作为原料，通过成型、烧结等工序制造金属或合金制品的过程。
陶瓷成型则是利用陶瓷粉末制备陶瓷制品的工艺过程。
本文将分别介绍粉末冶金和陶瓷材料成型的基本工艺流程。
粉末冶金工艺流程粉末冶金工艺流程主要包括原料准备、成型、烧结等步骤。
原料准备原料的选择是粉末冶金过程中的关键。
一般来说，金属或合金的原料需要研磨成粉末形式，而非金属材料则需制备成陶瓷粉末。
原料的选择需考虑到所需制品的性能要求以及成本因素。
成型成型是将粉末制品的形状和尺寸定型的过程。
常用的成型方法包括压制成型和注射成型。
压制成型压制成型是将粉末充填到模具中，然后通过压制的方式使其产生一定的固结力，从而形成所需形状的成品。
压制成型可分为等静压成型和等速压成型两种。
•等静压成型：该方法通过静态压制将粉末充填到模具中，并施加一定的压力，使粉末颗粒形成固结。
常用的等静压成型方法有冷等静压和热等静压。
•等速压成型：该方法通过动态压制的方式将粉末充填到模具中，并施加一定的压力和一定的速度，从而使粉末颗粒形成固结。
常用的等速压成型方法有冷等速压和热等速压。
注射成型注射成型是将粉末与绑定剂混合后注入模具中，然后通过压制或挤出等方式使其形成所需形状的成品。
烧结烧结是粉末冶金过程中最重要的工艺环节之一，通过热处理使粉末颗粒结合成固体制品。
烧结的过程中会发生晶粒长大、密度增加、孔隙减少等现象，从而使制品的力学性能得到提高。
陶瓷材料成型工艺流程陶瓷材料成型工艺流程包括原料准备、成型、干燥、烧结等步骤。
原料准备陶瓷原料需要先进行研磨，使其成为细小的粉末状。
原料的选择需要考虑到所需制品的化学成分以及特定的工艺要求。
成型陶瓷材料的成型方法多种多样，包括压制成型、注射成型、挤出成型等。
选择合适的成型方法取决于所需制品的尺寸、形状等因素。
压制成型陶瓷材料的压制成型与粉末冶金中的压制成型类似，将陶瓷粉末充填到模具中，并施加一定的压力使其固结成型。
粉末冶金与陶瓷成形概述
粉末冶金与陶瓷成形概述
粉末冶金与陶瓷成形是一种重要的材料加工技术，该技术利用金属粉末或陶瓷粉末为原料，在一定的温度和压力条件下，通过压制、烧结等工艺制成各种形状的零部件和成品。
粉末冶金技术主要包括原料的制备、粉末的性质及其对制品性能的影响、压制成型、烧结工艺和表面处理等方面。
与传统的金属材料加工相比，粉末冶金具有高效、节能、无污染、可精密调整材料化学成分等优点，因此被广泛应用于制造高强、高耐磨、高温、耐腐蚀等特殊用途的零部件和成品。
陶瓷成形技术包括陶瓷制备、成型、干燥、烧结等环节。
陶瓷粉末具有高温稳定性、耐磨、耐腐蚀等优良性能，可以制成各种高性能、高精度的陶瓷制品，如陶瓷刀具、陶瓷轴承、陶瓷电子元件等。
粉末冶金与陶瓷成形技术在航空航天、汽车工业、电子信息、医疗器械等领域得到了广泛应用，是未来材料加工技术的重要发展方向之一。
- 1 -。
粉末冶金与陶瓷材料的成型工艺
水分是泥团出现可塑性的必要条件。泥团中 水分适当时才能呈现最大的可塑性，如图7-7所 示。
（1）金属粉末的合成方法 1）还原法(Reduction Method) 还原法的基本原理就是所使用的还原剂对氧的亲和
力比相应金属对氧的亲和力大，因而能够夺取金属氧 化物中的氧而使金属被还原出来。
2）雾化法(Atomization Method) 雾化法生产金属和合金粉末就是利用高压气体（空 气、惰性气体）或高压液体（通常是水）通过喷嘴作 用于金属液流使其迅速地碎化成粉末。 3）电解法(Electrolysis Method) 电解法既可以在水溶液中进行，也可以在熔盐状态 下进行。
（1）密度的变化 （2）强度的变化 （3）坯体中压力的分布 图7-3为单面加压是坯体内部压力分布情况 。
第一节 粉体成型原理
2. 影响坯体密度(Density)的因素
（1）成型压力 压制过程中，施加于粉料上的压力主要消耗在以下二
方面： 1）克服粉料的阻力P1，称为净压力。 2）克服粉料颗粒对模壁摩擦所消耗的力P2，称为消
粒度是指粉料的颗粒大小，通常以颗粒半径r 或直径d表示。粒度分布是指多分散体系中各种 不同大小颗粒所占的百分比。
第一节 粉体成型原理
2. 颗粒的形态与拱桥效应
人们一般用针状、多面体状、柱状、球状等来 描述颗粒的形态。
粉料自由堆积的空隙率往往比理论计算值大得 多，就是因为实际粉料不是球形，加上表面粗糙 图表，以及附着和凝聚的作用，结果颗粒互相交 错咬合，形成拱桥型空间，增大了空隙率。这种 现象称为拱桥效应（见图7-1）。
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2.5烧结
烧结的基本原理
烧结过程 烧结是将成形的坯体在低于其主要成分熔点的温 度下加热，粉体相互结合并发生收缩与致密化， 形成具有一定强度和性能的固体材料的过程。
烧结是一个自发的不可逆过程，系统表面能降 低是推动烧结进行的基本动力。
粉体的成形方法及设备
2.5烧结
烧结过程
烧结初期：
坯体中颗粒重排，接触处产生键合，空隙变形、缩小（即
粉末冶金及陶瓷成型的基本原理
粉末冶金及陶瓷成型的基本原理
1.概述
金属材料 冶炼→铸造
1909年出现一种电灯钨丝的铸造方法，将钨粉
压制成形并将其在高温下进行烧结，然后再经 过锻造和拉丝而制成钨丝，这种不用熔炼和铸 造，而用压制、烧结金属粉末来制造零件的工 艺称为“粉末冶金法”
粉末冶金及陶瓷成型）制粉 （2）物料准备 （3）成形 （4）烧结
（5）烧结后处理
粉末冶金及陶瓷成型的基本原理
粉末冶金及陶瓷成型的基本原理
陶瓷成形 陶瓷材料的成形过程与粉末冶金相似，所不同的是两者采 用不同的原材料。 一般情况下，陶瓷材料的组织结构包括晶相、玻璃相和气 相三个部分，其中的晶相是陶瓷材料的主要组成相。
粉体的成形方法及设备
2.1.粉体的基本性能
粒度： 颗粒大小：通常用直径表示。不规则颗粒用等效半径。 粒度分布：不同大小颗粒占的百分比。 颗粒形状： 颗粒形状表示粉体颗粒的几何形状， 常用的颗粒形状有球形、片形、针形、柱形等。
粉体的成形方法及设备
流动性 流动性指粉体的流动能力，粉体的流动性主要取决 于颗粒之间的摩擦系数。 填充特性 填充特性是粉体成形的基础。由于粉体的形状不 规则、表面粗糙，使堆积起来的粉体颗粒间存在大量空隙。
大气孔消失），固-气总表面积没有变化。
粉体的成形方法及设备 2.5烧结
烧结过程
烧结中期： 传质开始，粒界增大，空隙进一步变形、缩小，但
仍然连通，形如隧道。
粉体的成形方法及设备
2.5烧结
烧结过程
烧结后期：
传质继续进行，粒子长大，气孔变成孤立闭气孔，密 度达到95%以上，制品强度提高。
粉体的成形方法及设备
塑性成形利用各种外力，对具有可塑性的坯料进行成形 加工，迫使坯料在外力作用下产生塑性变形，并保持其 形状，从而制成坯体。主要用于陶瓷成形。
6.2 粉体的成形方法及设备
浇注成形
浇注成形是陶瓷坯体成形中的一个基本成 形工艺，在粉末冶金中有时也用来成形一 些形状比较复杂的零件。
粉体的成形方法及设备
粉体的成形方法及设备
粉体的压制过程如下：
（1）受到压力后，颗 粒之间发生相对移动， “拱桥”被破坏，密 度随压力的增加而迅 速增加。 （2）当密度达到一定 程度后，密度不随压 力的增大而明显增加。 （3）继续增大成形压 力，使颗粒之间的结 合进一步增强，坯体 的密度增大。
粉体的成形方法及设备
塑性成形
粉体的成形方法及设备
2.4 粉体的成形
通过一定的方法，将粉体原料制成具有一 定形状、尺寸、密度和强度坯体的过程称 为成形 （1）压制成形 ——粉末冶金、陶瓷 （2）塑性成形 ——陶瓷 （3）浇注成形 ——陶瓷、粉末冶金
粉体的成形方法及设备
2.4 粉体的成形
压制成形——是粉 末冶金和陶瓷成形 的常用方法之一。 将松散的粉状原料 放入模具中，并施 加一定的压力后便 获得块状坯体。
粉末冶金与陶瓷成型技术
粉末冶金及陶瓷成型技术 1 粉末冶金及陶瓷成型的基本原理 2 粉体的成形方法及设备
3 粉末冶金及陶瓷成形新技术
粉末冶金及陶瓷成型技术
1 粉末冶金及陶瓷成型的基本原理
概述
粉末冶金和陶瓷材料以粉体（粉末）为原 材料，经过成形和烧结工艺制备而成。
粉末冶金及陶瓷成型的基本原理
熔铸法 熔、炼、铸 铸件机加工零件 铸坯塑性成形热处理机加 工零件 粉末冶金法 制粉压型烧结
粉体的成形方法及设备
2.2粉体的制备
用机械粉碎法生产粉末，通常只能用于脆性金属，也可用 于将脆性的金属的金属间化合物或经脆件处理的金属制成 粉末。一般不易获得粒径在1 mm以下的微细颗粒。
物理化学法 液体金属雾化法
许多雾化法部是采用双液流：一为液态金属流，—为液 体或气体流。后者冲击液态金属流，将之破碎成金属液 滴，随后凝固成粉末颗粒。对于制取铁、钢粉末，一般 用水或油作为冲击流体；对于某些特殊金属和／或应用， 则采用空气、水蒸气或惰件气体作为冲击流体；对 于其他金属，用惰性气体氮、氩或氮作为雾化介质；在 某些场合．采用水蒸气。
粉体的成形方法及设备
2.2粉体的制备 物理化学法液体金属雾化法
雾化 法是 一种 典型的 物 理 制粉方法，是通过高压雾化介 质，如气体或水强烈冲击液流， 或通过离心力使之破碎、冷却 凝固来实现的。
雾化
聚 并
凝固
粉体的成形方法及设备
2.2粉体的制备
还原铁粉
粉体的成形方法及设备
2.3 粉体的预处理
粉体的成形方法及设备
2.2.粉体的制备
粉体的成形方法及设备
2.2.粉体的制备
球磨法
球磨法 制备粉 体的生 产量大、 成本较 低，在 工程中 应用较 为普遍。
粉体的成形方法及设备
2.2粉体的制备 气流研磨法
通过气体传输粉 料的一种研磨方法。 研磨腔内是粉末与气 体的两相混合物。 由于不使用研磨球及 研磨介质，所以气流 研磨粉的化学纯度一 般比机械研磨法的要 高。
2.5烧结
烧结过程
按照烧结过程有无明显的液相出现进行分类，可 分为固相烧结和液相烧结两类。 固相烧结：指烧结温度下基本上无液相出现的烧结， 如高纯氧化物之间的烧结过程。 液相烧结：指有液相参与下的烧结，如多组分物系在 烧结温度下常有液相出现。