粉末冶金概论ppt课件
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粉末冶金ppt课件
22
（1）雾化法
粉
末 冶
• 特点：
金
– 生产效率高，成本低，易于制造高纯度
成
粉末；
型
– 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。
23
(2) 机械粉碎法 是靠压碎、击碎和磨削等作用，将
– 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。
33
• 称粉 就是
称量成型一 个压坯所需 的粉末的重 量或容量。
近两吨重大型坯料（用热等静压法）
18
粉末冶金成型
粉
§2 粉末冶金成型工艺简介
末
冶
金 成
粉料制备
压制成型
烧结
型
粉末冶金成品
烧结后的处理
19
§2 粉末冶金成型工艺简介
粉
一．粉料制备（粉末冶金原料）
末
冶 金
粉末冶金原材料（粉末）
成
型
纯金属
纯金属
种类
非金属 化合物
合金 化合物 复合金属粉末
制取方法选择：
• 特点：
从固态金属氧
– 该法简单，费用低 化 物 或 金 属 化 合 物
• 应用
中还原制取金属粉
– 目前铁粉大部分 由还原法生产。
末，是最常用的生 产方法之一。
26
（4）电解法
从金属盐水溶液中电
粉 末
解沉积金属粉末。
冶
• 特点：
金 成
– 电解末高纯度，高密度，高压缩性；
型
（1）雾化法
粉
末 冶
• 特点：
金
– 生产效率高，成本低，易于制造高纯度
成
粉末；
型
– 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。
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(2) 机械粉碎法 是靠压碎、击碎和磨削等作用，将
– 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。
33
• 称粉 就是
称量成型一 个压坯所需 的粉末的重 量或容量。
近两吨重大型坯料（用热等静压法）
18
粉末冶金成型
粉
§2 粉末冶金成型工艺简介
末
冶
金 成
粉料制备
压制成型
烧结
型
粉末冶金成品
烧结后的处理
19
§2 粉末冶金成型工艺简介
粉
一．粉料制备（粉末冶金原料）
末
冶 金
粉末冶金原材料（粉末）
成
型
纯金属
纯金属
种类
非金属 化合物
合金 化合物 复合金属粉末
制取方法选择：
• 特点：
从固态金属氧
– 该法简单，费用低 化 物 或 金 属 化 合 物
• 应用
中还原制取金属粉
– 目前铁粉大部分 由还原法生产。
末，是最常用的生 产方法之一。
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（4）电解法
从金属盐水溶液中电
粉 末
解沉积金属粉末。
冶
• 特点：
金 成
– 电解末高纯度，高密度，高压缩性；
型
粉末冶金知识PPT幻灯片课件
蒸汽处理
出货 精整
机加工
油浸
油浸
洗净
洗净
出货
出货
油浸
油浸
出货
出货
3
1.2 后处理的选用依据
• 后处理的选用：①根据客户图面要求；②根据产品的使用 要求。
• 1. 提高产品强度： • 1.1 热处理：适用于综合机械性能要求较高的产品，硬度
一般可以达到HRC25以上（Hv0.2 450以上）。产品一般是 承受较大载荷的齿轮及一些耐磨性较高的产品。 • 1.2 蒸汽处理：适用于综合机械性能要求中等的产品，硬 度一般可达到HRB70以上。此工艺在产品表面形成致密的 氧化膜保护层，耐磨性能较好。产品一般是压缩机的阀板 及电动工具类的压板。 2. 提高产品尺寸精度： 2.1 精整：适用于一些齿形精度较高或尺寸精度较高但
长，段长）；密度等。
29
30
31
• 成形机台吨位越大，所 能成形的产品也越大。
32
成形模具
下冲 芯棒 上冲
中模
33
上冲
中模
模具组立 下冲
芯棒
34
其他一些模具形式
35
成形三步曲（动作状态）
• 1.充填 • 2.压制 • 3.脱模
36
将粉末充填在模腔中
成形三步曲之：充填状态
37
上冲进入中模将粉末压制成生胚 成形三步曲之：压制状态
24
• 2.22对于轴套，隔套等定位零件，SMF40和SMF50系列 （对应MPIF FC和FN系列）均可，视其功能及工作要 求选用
• 对于荷重齿轮，链轮，凸轮和棘轮，推荐选用SMF50 系列其中的镍和钼均可起到提高强度和淬透性的作用
• 对于要求耐磨和高强度的产品，可以采用温压成形工 艺，并可采用高温烧结来提高密度与强度
粉末冶金PPT课件
• 颗粒表面状态 ： 内表面、外表面、 全表面full surface ， 内 表 面 远 比 外 表 面 复 杂 complicated、丰富。
第8页/共149页
Part 2：粉末性能表征
2、化学性能 ChemistryFeatures
• 原材料成分elements与组成 compositions，纯度标准，粉末国家及部 级标准GB and BB
第15页/共149页
Part 2：粉末性能表征
Particle shape and the suggested qualitative descr第i1p6页t/o共1r4s9页
Part 2：粉末性能表征
• The equivalent spherical diameter can be determined from surface area, volume project area or settling rate measurements.
第21页/共149页
Part 2：粉末性能表征
• 球形度sphere ability ：与颗粒相同体积same volume的相当球体的表面积对颗粒的实际表面积real surface area之比称为球形度。它不仅表征express 了颗粒的symmetry对称性，而且与颗粒的表面粗糙 程度有关。一般情况下，球形度均远小于1。
• Usually，coarse particle 颗粒以single 单 颗 粒 存 在 ， fine particles 由 于 表 面 big surface发达而结合binding together，以二 次颗粒形式存在。 第6页/共149页
Part 2：粉末性能表征
• 颗粒的内部结构：与颗粒的外部结构比较， compared with out surface structure, 颗 粒 的 very complicated structures in particles,内部结构非常复杂
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Part 2：粉末性能表征
2、化学性能 ChemistryFeatures
• 原材料成分elements与组成 compositions，纯度标准，粉末国家及部 级标准GB and BB
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Part 2：粉末性能表征
Particle shape and the suggested qualitative descr第i1p6页t/o共1r4s9页
Part 2：粉末性能表征
• The equivalent spherical diameter can be determined from surface area, volume project area or settling rate measurements.
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Part 2：粉末性能表征
• 球形度sphere ability ：与颗粒相同体积same volume的相当球体的表面积对颗粒的实际表面积real surface area之比称为球形度。它不仅表征express 了颗粒的symmetry对称性，而且与颗粒的表面粗糙 程度有关。一般情况下，球形度均远小于1。
• Usually，coarse particle 颗粒以single 单 颗 粒 存 在 ， fine particles 由 于 表 面 big surface发达而结合binding together，以二 次颗粒形式存在。 第6页/共149页
Part 2：粉末性能表征
• 颗粒的内部结构：与颗粒的外部结构比较， compared with out surface structure, 颗 粒 的 very complicated structures in particles,内部结构非常复杂
粉末冶金原理简介课件
化学共沉淀法
总结词
通过化学反应使金属离子共沉淀形成均匀的金属氧化物或硫化物粉末。
详细描述
化学共沉淀法是一种制备金属粉末的方法，通过化学反应使金属离子共沉淀形成 均匀的金属氧化物或硫化物粉末。在沉淀过程中，控制溶液的pH值和浓度等条 件，使不同金属离子同时沉淀，形成成分均匀的混合物粉末。
喷雾干燥法
定义
粉末烧结是一种通过加热使粉末颗粒 间发生粘结，从而将它们转化为致由烧结和压制烧结。
烧结原理与过程
原理
烧结过程中，粉末颗粒通过表面扩散、粘性流动和塑性变形等机制相互粘结， 形成连续的固体结构。
过程
烧结过程通常包括加热、保温和冷却三个阶段，其中保温阶段是粉末颗粒粘结 的主要阶段。
能源领域
粉末冶金多孔材料可用于制造 燃料电池电极、核反应堆控制 棒等能源相关领域。
医疗器械
粉末冶金材料具有生物相容性 和耐腐蚀性，适用于医疗器械 制造，如人工关节、牙科植入
物等。
粉末冶金的发展历程
01
02
03
早期发展
粉末冶金起源于古代金属 加工技术，如青铜器时代 的铜合金制造。
20世纪发展
随着科技的发展，粉末冶 金在20世纪得到了广泛研 究和应用，涉及领域不断 扩大。
05
粉末冶金材料性能
力学性能
高强度和硬度
粉末冶金材料通过细晶强 化等手段，表现出较高的 硬度和强度，能够满足各 种复杂工况的需求。
良好的耐磨性
由于粉末冶金材料的晶粒 细小且均匀，其耐磨性优 于传统铸造和锻造材料。
抗疲劳性能
由于材料的内部结构均匀 ，可以有效抵抗疲劳裂纹 的扩展，提高零件的寿命 。
特点
粉末冶金具有能够制备传统熔炼 方法难以制备的合金、材料纯度 高、材料性能可调范围广、节能 环保等优点。
粉末冶金原理 PPT
临界转速与圆筒直径有关,其关系为:
球体发生滚动得临界条件为:
;反之发生滑动。
β为筒体转动时,球体表面发生倾斜,在一定得转速与装球
量下得倾斜角
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一、粉末制备技术
球体滚动与自由下落就是最有效得研磨方式, 并且粉末得细磨只有在滚动下才能实现,因为细小 得颗粒不会被球体得冲击所再粉碎
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一、粉末制备技术 (2)影响球磨得因素
球磨机中得研磨过程取决于众多因素: 筒内装料量、装球量、球磨筒尺寸、球磨机 转速、研磨时间、球体与被研磨物料得比例 (球料比)、研磨介质以及球体直径等。
25
一、粉末制备技术
例如:球磨筒转速n＝0、7-0、75n临界时,球体发生抛 落; n＝0、6n临界时,球体发生滚动; n<0、6n临界时,球
体以滑动为主。 在一定范围内,增加装球量能提高研磨效率。但如
31
一、粉末制备技术
图1-3为机械合金化装置示意图。 机械合金化与滚动球磨得区别在于:使球体运动得驱动力 不同。
图1-2 斯韦科湿式振动球磨机
图1-3 机械合金化装置示意图
32
一、粉末制备技术
2、1、3 涡旋研磨 一般机械研磨只适合于粉碎脆性金属或合金,
涡旋研磨则可以有效地研磨软得塑性金属或合金。 由于在涡旋研磨中,研磨一方面依靠冲击作用,另一 方面还依靠颗粒间、颗粒与工作室内壁以及颗粒与 回转打击子相碰时得磨损作用。
5
绪论
粉末冶金工艺得基本工序 1、原料粉末得制备。现有得制粉方法大体可分为两类:机
械法与物理化学法。其中机械法又可分为:机械粉碎与雾 化法;物理化学法又分为:电化腐蚀法、还原法、化合法、 还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其 中应用最为广泛得就是还原法、雾化法与电解法。
粉末冶金知识讲义(ppt 48页)
5、粉末性能及测定 成分－
金属粉末、合金粉末、金属化合物粉末；
聚集状态 单颗粒、 二次颗粒； 2－1
外形－球形、多角形、树枝形 2－4；
粒度： 粗粉－150～500微米； 中粉－40～150微米， 细粉－10～40微米； 极细粉－0.5～10微米 超细粉－0.5微米以下； 纳米粉－100纳米及以下；
粉末压坯，在适当的温度和气氛中， 所发生的物理化学变化， 由粉末颗粒的聚集体→晶粒的聚集体； 颗粒之间发生粘结、强度↑，多数情况下密度也↑ 粉末有自动粘结的倾向(比表面积大，能量高)， 特别是极细粉末；
烧结是制品达到所要求的性能－关键；
烧结的热力学过程 －5－1 ①烧结初期： 颗粒之间接触点或面 →晶体结合， 经过形核长大→烧结颈；即颗粒界面→晶粒界面， 烧结体不收缩，密度↑极小，强度、导电性明显↑
粉末冶金 简介
粉末冶金——制取金属粉末或用金属粉末(或金 属与非金属粉末)作为原料， 经成型、烧结，制取金属复合材料及各种制品 的工艺技术。
与陶瓷生产相似，
又称为金属陶瓷；
一、发展历史 公元前3000年，古埃及人用C还原氧化铁
制成海绵状的铁， 经高温锻造成致密块状的Fe, 再制出铁器； 本世纪初，电灯W丝问世(爱迪生发明)， 使粉末冶金得以迅速发展；
分类和牌号 YG类（钨钴类）
—Y、G：硬、钴，其后数字代表钴含量。 牌号后面的“C”表示为粗晶粒合金，
“X”表示细晶粒合金。 YT类（钛钨类）－除WC、Co外，
还有硬度比WC更高的TiC粉末。 耐磨性高但强度和韧性低。 YW类－新发展起来的硬质合金， 含有TaC，红硬性提高。 用来切削耐热钢、不锈钢、
2、多孔材料 含油轴承：Fe粉＋石墨粉＋硬脂酸锌＝混合、
粉末冶金概论PPT课件
机械合金化过程中，金属粉末在球磨罐中受到球磨球的反复撞击和摩擦，使粉末颗 粒逐渐细化，同时通过原子间的扩散和固态反应，实现合金化。
机械合金化制备的合金粉末具有优异的综合性能，如高硬度、良好的耐磨性和耐腐 蚀性等，广泛应用于航空航天、汽车、能源等领域。
化学共沉淀法
化学共沉淀法是一种制备金属或金属氧化物粉末的常用方法。
电子工业
粉末冶金材料可用于制造电子元件和 集成电路的封装外壳、散热器等。
国防工业
粉末冶金技术对于国防工业至关重要， 用于制造高性能的武器装备和军事器 材。
05
04
航空航天
粉末冶金材料具有高强度、轻量化的 特点，在航空航天领域中广泛应用于 制造飞机和火箭的结构件。
粉末冶金的发展历程
20世纪初
粉末冶金技术开始发展，主要用于制造含油轴承 和硬质合金。
粉末冶金在新能源领域的应用 主要包括风能、太阳能等领域
。
粉末冶金零件如粉末冶金轴承 、粉末冶金齿轮等在风力发电 机组中广泛应用，提高了风能
利用率。
粉末冶金材料在太阳能光伏电 池的制造过程中也发挥了重要 作用，提高了光电转换效率。
随着新能源技术的不断发展， 粉末冶金在高效储能、绿色能 源转换等方面的应用将具有广 阔前景。
在喷雾干燥法中，首先将原料溶液或悬浮液送入雾化器， 在雾化器中经压力或旋转作用形成细小液滴，然后在热空 气中迅速蒸发干燥，得到固体粉末。
喷雾干燥法制备的粉末具有粒度均匀、形状规则、流动性 好等优点，广泛应用于陶瓷、涂料、医药等领域。
热分解法
1
热分解法是一种通过加热分解含有目标产物的化 合物来制备金属或非金属粉末的方法。
05 粉末冶金材料
硬质合金
硬质合金是由硬质相和粘结剂 组成的粉末冶金材料，具有高 硬度、高耐磨性和良好的化学 稳定性。
机械合金化制备的合金粉末具有优异的综合性能，如高硬度、良好的耐磨性和耐腐 蚀性等，广泛应用于航空航天、汽车、能源等领域。
化学共沉淀法
化学共沉淀法是一种制备金属或金属氧化物粉末的常用方法。
电子工业
粉末冶金材料可用于制造电子元件和 集成电路的封装外壳、散热器等。
国防工业
粉末冶金技术对于国防工业至关重要， 用于制造高性能的武器装备和军事器 材。
05
04
航空航天
粉末冶金材料具有高强度、轻量化的 特点，在航空航天领域中广泛应用于 制造飞机和火箭的结构件。
粉末冶金的发展历程
20世纪初
粉末冶金技术开始发展，主要用于制造含油轴承 和硬质合金。
粉末冶金在新能源领域的应用 主要包括风能、太阳能等领域
。
粉末冶金零件如粉末冶金轴承 、粉末冶金齿轮等在风力发电 机组中广泛应用，提高了风能
利用率。
粉末冶金材料在太阳能光伏电 池的制造过程中也发挥了重要 作用，提高了光电转换效率。
随着新能源技术的不断发展， 粉末冶金在高效储能、绿色能 源转换等方面的应用将具有广 阔前景。
在喷雾干燥法中，首先将原料溶液或悬浮液送入雾化器， 在雾化器中经压力或旋转作用形成细小液滴，然后在热空 气中迅速蒸发干燥，得到固体粉末。
喷雾干燥法制备的粉末具有粒度均匀、形状规则、流动性 好等优点，广泛应用于陶瓷、涂料、医药等领域。
热分解法
1
热分解法是一种通过加热分解含有目标产物的化 合物来制备金属或非金属粉末的方法。
05 粉末冶金材料
硬质合金
硬质合金是由硬质相和粘结剂 组成的粉末冶金材料，具有高 硬度、高耐磨性和良好的化学 稳定性。
粉末冶金ppt课件
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
15
粉末冶金工艺图
16
§1 概 述
粉
四、制品种类
末
冶
金
1．难熔金属及其合金（钨、钛等）
成 型
2．组元彼此不熔合、熔点十分悬殊的烧结合金(电触头)
3．难熔金属及其碳化物的粉末制品（硬质合金）
粉
末
冶 金
1．提高制件的物理及力学性能
成
——复压、复烧、浸油、热锻与热复压、
型
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
3．提高制件形状与尺寸精度 ——精整、机械加工
40
§3 粉末冶金制品的结构工艺性
§3 粉末冶金制品的结构工艺性
粉
末
冶 金
一、避免模具出现脆弱的尖角；
29
为什么预处理？ a．即使在同一条件下制造的同一粉末，其纯度和粒度分 布也是有差
别的； b．原料粉末在运输和储存中会产生大量锈块或凝结成块状，要筛出这
些块状物； c．对颗粒度分布有要求时，需将粉末过筛按所要求的粒度分布进行混
合。
• 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。
§ 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
• 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；
• 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；
39
§2 粉末冶金成型工艺简介
第五章粉末冶金pptPowerPointPresen(1)
第五章粉末冶金 pptPowerPointPresen(1)
5.1 粉末冶金基础
5.1.1 金属粉末的性能
1.化学成分
n 氧化物:通常，金属粉末的氧化物含量越少越好 n 气体杂质：氧、氢、一氧化碳及氮;真空脱气处理 2、物理性能
n 材料熔点, 比热, 电学, 磁学, 光学性质,
n 颗粒形状、大小和粒度组成 n 比表面积 n 颗粒密度 n 显微硬度
第五章粉末冶金 pptPowerPointPresen(1)
第五章 粉末冶金及其成型
（4）粉末冶金工模具材料。包括 硬质合金 、粉末冶金高 速钢等。后者组织均匀，晶粒细小，没有偏析，比熔铸高 速钢韧性和耐磨性好，热处理变形小，使用寿命长。可用 于制造切削刀具、模具和零件的坯件。
（5）粉末冶金电磁材料。包括电工材料和磁性材料。用于 制造各种转换、传递、储存能量和信息的磁性器件。
g/cm3 2）意义: 自动压制容积法 3）测量方法: 流量法，粉末自由落下 4）影响因素: particle shape，size， and
surface conditions， components
第五章粉末冶金 pptPowerPointPresen(1)
(a) 装配图
(b) 流速漏斗
(c) 量杯
第五章粉末冶金 pptPowe形,树枝形,粒状,片形,瘤状,多角形,海绵形,不规则形
第五章粉末冶金 pptPowerPointPresen(1)
n 颗粒形状: 颗粒形状与制粉方法和制粉工艺相关 n 球形粉末-雾化法 Spherical powders n 多孔粉末-还原法 Porous powders n 树枝状粉末-电解法 Dendrite powders n 片状粉末-研磨法 Plate powders
5.1 粉末冶金基础
5.1.1 金属粉末的性能
1.化学成分
n 氧化物:通常，金属粉末的氧化物含量越少越好 n 气体杂质：氧、氢、一氧化碳及氮;真空脱气处理 2、物理性能
n 材料熔点, 比热, 电学, 磁学, 光学性质,
n 颗粒形状、大小和粒度组成 n 比表面积 n 颗粒密度 n 显微硬度
第五章粉末冶金 pptPowerPointPresen(1)
第五章 粉末冶金及其成型
（4）粉末冶金工模具材料。包括 硬质合金 、粉末冶金高 速钢等。后者组织均匀，晶粒细小，没有偏析，比熔铸高 速钢韧性和耐磨性好，热处理变形小，使用寿命长。可用 于制造切削刀具、模具和零件的坯件。
（5）粉末冶金电磁材料。包括电工材料和磁性材料。用于 制造各种转换、传递、储存能量和信息的磁性器件。
g/cm3 2）意义: 自动压制容积法 3）测量方法: 流量法，粉末自由落下 4）影响因素: particle shape，size， and
surface conditions， components
第五章粉末冶金 pptPowerPointPresen(1)
(a) 装配图
(b) 流速漏斗
(c) 量杯
第五章粉末冶金 pptPowe形,树枝形,粒状,片形,瘤状,多角形,海绵形,不规则形
第五章粉末冶金 pptPowerPointPresen(1)
n 颗粒形状: 颗粒形状与制粉方法和制粉工艺相关 n 球形粉末-雾化法 Spherical powders n 多孔粉末-还原法 Porous powders n 树枝状粉末-电解法 Dendrite powders n 片状粉末-研磨法 Plate powders
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工、热工、机械、自动控制等学科技术。
最大可制造：3吨的制件；
最小：零点零几克（～0.01克）；
制品最小厚度：可达15～20µ m
粉末冶金发展简史
• 约3000年前，埃及人就制得海绵铁，并锻打成铁器；
• • •
3世纪，印度人用同样方法制得“德里柱”，重达6.5吨； 19世纪出现Pt粉的冷压、烧结、热锻工艺； 现代粉末冶金从1909年，W.D. Coolidge 的电灯钨丝问世开始。
粉末成型技术
• 1.等静压成型 • 2.粉末无压成型 • 3.粉末挤压成型 • 4.粉末热压成型 • 5.粉末注射成型 • 6.温压成型等
成型前粉末预处理
• 为了具有一定粒度又具有一定的物理化学性能，金属粉末冶金成型前要
进行一些预处理。包括退火、筛分、制粒、加入润滑剂等。
• 1.退火的目的可使氧化物还原，降低碳和其他杂质的含量，提高粉末的
• 1.粉末冶金科学与技术的应用 • 2.粉末冶金科学与技术的发展
粉末冶金科学与技术的应用
• 粉末冶金的应用非常广泛： • （1）就材料 成分而言，有铁基粉末冶金、有色金属粉末冶金、稀有金
属粉末冶金
• （2）就材料性能而言，既有多孔材料，又有致密材料；既有硬质材料
，又有软质材料；既有高密度合金，也有泡沫材料。
① 避免成分偏析、晶粒细，组织均匀，性能大幅提高。如，粉末高速钢、 粉末高温合金。 ② 钨、钼、钽等难熔金属采用熔铸法晶粒粗大、纯度低，工业上一般采用 粉末冶金方法生产。
（三）比普通熔炼法更经济
① 是一种少切削、无切削工艺（近净成型near net-shape）；
② 可大批量生产同一零件；
③ 形状很复杂零件（如齿轮、凸轮或多功能零件）的制造公差窄；
• 但是国内本身粉末冶金行业不强，数量多而规模不强，集中度不高，研
发能力普遍低下、高精尖器件的制作原材料依然需要进口，行业内缺乏 技术与国际接轨的大型企业。
第二部分
粉末冶金技术的工艺
粉末冶金工艺
• 粉末冶金生产工艺由四大步骤组成： • （1）粉末生产 • （2）成型前预处理 • （3）粉末成型 • （4）成形坯烧结 • 粉末冶金材料和零件主要制造流程如下图
现代粉末冶金发展的三个重要标志：
• •
1909年制造电灯钨丝的技术成功（钨粉压制成形烧结旋锻一拉丝技术）；1923年硬质合
金研制成功。
20世纪30年代，多孔含油轴承成功；相继发展铁20世纪40年代，金属陶瓷、弥散强化材料（如烧结铝）；60年
代末～70年代初，粉末高速钢、粉末高温合金，粉末锻造技术已能生产高强度零件。
纯度，同时还能消除粉末的加工硬化，稳定粉末的晶体结构等。
• 2.筛分的目的是使粉末中的组元均匀化。 • 3.制粒是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.粉末冶金零件的压制和脱模过程中，粉末和模具之间的摩擦力很大，
必须在粉末中加入润滑剂
粉末生产的几种主流制备方法
• （一）物理法（机械粉碎法） • （二）化学法 • 1.气相沉积法 • 2.雾化法 • 3.电解法 • 4.氧化还原法
第三部分
粉末冶金技术的特点
（一）粉末冶金能生产普通冶炼方法无法生 产的具有特殊性能的材料
① 多孔材料（孔隙度可控）；
② 假合金（如Cu-W）；
③ 复合材料，如硬质合金和金属陶瓷、弥散强化材料、纤维强化材料；
④ 特种陶瓷（结构陶瓷、功能陶瓷）；
多孔含油轴承
铜钨合金
碳碳复合材料
特种陶瓷刀具
（二）某些P/M材料与熔铸材料相比，性能 更优越
相关研究单位
• 国内系统的研究粉末冶金的高校较少。除了我们学校外，其他比较知名
的有北科大粉末冶金研究所、北京有色金属研究总院、株洲硬质合金集 团有限公司、四川自贡硬质合金有限公司、赣州章源钨业、宁波东睦、 杭州粉末冶金研究所等单位。 多或少有涉及。
• 如果扩大到粉末冶金研究方向，全国各大高校材料学院及研究院所都或
粉末冶金概论
• 粉末冶金的定义及历史背景
• 粉末冶金技术的工艺
• 粉末冶金技术的特点 • 粉末冶金技术的应用及前景
第一部分
粉末冶金的定义及历史背景
粉末冶金定义
制取金属及化合物粉末，采用成形和烧结工艺制成金属材料、复 合材料、金属陶瓷材料（硬质合金）及其制品的工艺技术（或技术科 学）。
多学科交叉的综合性技术，涉及到化工、冶金、材料制备、压力加
粉末冶金技术的发展前景
• 随着粉末冶金知识的积累和技术的扩展，粉末冶金将应用于更多的领域，
• •
粉末冶金的低成本特点如果与其他因素，如强度、质量、密度控制以及 独特的成形能力结合起来，将会带来更多的机遇与挑战。 为了满足经济发展对粉末冶金产品日益增长的需要，必须进一步扩大粉 末冶金材料和制品的生产，改进生产工艺，提高生产质量。同时还必须 进行深入的研究，发明新技术，解决各种特殊的结构材料顿号、功能材 料和复合材料的关键科学与技术问题，创造新的材料。 粉末冶金领域在蓬勃发展，粉末冶金产品的应用量也连续增长，增长速 度比其他金属制造领域更快。
粉末冶金保持继续增长的必要条件
• （1）能生产铁基结构合金的高精度、高质量、大体积产品 • （2）高性能材料的致密化，主要是理想的致密度和力学性能 • （3）难加工材料的制造，具有均一微观结构的高性能合金 • （4）特殊合金组织均匀化，主要为包含有多相的合金材料 • （5）非平衡材料的合成，例如非晶、微晶和亚稳合金 • （6）具有独特形状的产品
④ 不需或可简化机械的精加工作业；
⑤ 节能、省材；
⑥ 精度高，粗糙度低
缺点
① 粉末成本高；
② 形状、尺寸受到一定限制；
③ 成形模具较贵；一般要生产量在5000～10000个/批，才经济。
④ 烧结零件韧性相对差（但可通过粉末模锻或复烧改善）。
第四部分
粉末冶金技术的应用及前景
粉末冶金科学与技术的应用以及发展
• （3）就材料组成而言，既有金属材料，又有复合材料。
粉末冶金材料及制品的应用
粉末冶金技术的发展以及未来
• 分析应用几种材料系统的粉末可以发现，粉末冶金过去的成
功在于它的经济性和特殊性。近年来，特种材料合难加工材 料在提升制造技术的同时扩大了粉末冶金的用途，有望 在 粉末冶金新应用中保持同样的特性。
最大可制造：3吨的制件；
最小：零点零几克（～0.01克）；
制品最小厚度：可达15～20µ m
粉末冶金发展简史
• 约3000年前，埃及人就制得海绵铁，并锻打成铁器；
• • •
3世纪，印度人用同样方法制得“德里柱”，重达6.5吨； 19世纪出现Pt粉的冷压、烧结、热锻工艺； 现代粉末冶金从1909年，W.D. Coolidge 的电灯钨丝问世开始。
粉末成型技术
• 1.等静压成型 • 2.粉末无压成型 • 3.粉末挤压成型 • 4.粉末热压成型 • 5.粉末注射成型 • 6.温压成型等
成型前粉末预处理
• 为了具有一定粒度又具有一定的物理化学性能，金属粉末冶金成型前要
进行一些预处理。包括退火、筛分、制粒、加入润滑剂等。
• 1.退火的目的可使氧化物还原，降低碳和其他杂质的含量，提高粉末的
• 1.粉末冶金科学与技术的应用 • 2.粉末冶金科学与技术的发展
粉末冶金科学与技术的应用
• 粉末冶金的应用非常广泛： • （1）就材料 成分而言，有铁基粉末冶金、有色金属粉末冶金、稀有金
属粉末冶金
• （2）就材料性能而言，既有多孔材料，又有致密材料；既有硬质材料
，又有软质材料；既有高密度合金，也有泡沫材料。
① 避免成分偏析、晶粒细，组织均匀，性能大幅提高。如，粉末高速钢、 粉末高温合金。 ② 钨、钼、钽等难熔金属采用熔铸法晶粒粗大、纯度低，工业上一般采用 粉末冶金方法生产。
（三）比普通熔炼法更经济
① 是一种少切削、无切削工艺（近净成型near net-shape）；
② 可大批量生产同一零件；
③ 形状很复杂零件（如齿轮、凸轮或多功能零件）的制造公差窄；
• 但是国内本身粉末冶金行业不强，数量多而规模不强，集中度不高，研
发能力普遍低下、高精尖器件的制作原材料依然需要进口，行业内缺乏 技术与国际接轨的大型企业。
第二部分
粉末冶金技术的工艺
粉末冶金工艺
• 粉末冶金生产工艺由四大步骤组成： • （1）粉末生产 • （2）成型前预处理 • （3）粉末成型 • （4）成形坯烧结 • 粉末冶金材料和零件主要制造流程如下图
现代粉末冶金发展的三个重要标志：
• •
1909年制造电灯钨丝的技术成功（钨粉压制成形烧结旋锻一拉丝技术）；1923年硬质合
金研制成功。
20世纪30年代，多孔含油轴承成功；相继发展铁20世纪40年代，金属陶瓷、弥散强化材料（如烧结铝）；60年
代末～70年代初，粉末高速钢、粉末高温合金，粉末锻造技术已能生产高强度零件。
纯度，同时还能消除粉末的加工硬化，稳定粉末的晶体结构等。
• 2.筛分的目的是使粉末中的组元均匀化。 • 3.制粒是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.粉末冶金零件的压制和脱模过程中，粉末和模具之间的摩擦力很大，
必须在粉末中加入润滑剂
粉末生产的几种主流制备方法
• （一）物理法（机械粉碎法） • （二）化学法 • 1.气相沉积法 • 2.雾化法 • 3.电解法 • 4.氧化还原法
第三部分
粉末冶金技术的特点
（一）粉末冶金能生产普通冶炼方法无法生 产的具有特殊性能的材料
① 多孔材料（孔隙度可控）；
② 假合金（如Cu-W）；
③ 复合材料，如硬质合金和金属陶瓷、弥散强化材料、纤维强化材料；
④ 特种陶瓷（结构陶瓷、功能陶瓷）；
多孔含油轴承
铜钨合金
碳碳复合材料
特种陶瓷刀具
（二）某些P/M材料与熔铸材料相比，性能 更优越
相关研究单位
• 国内系统的研究粉末冶金的高校较少。除了我们学校外，其他比较知名
的有北科大粉末冶金研究所、北京有色金属研究总院、株洲硬质合金集 团有限公司、四川自贡硬质合金有限公司、赣州章源钨业、宁波东睦、 杭州粉末冶金研究所等单位。 多或少有涉及。
• 如果扩大到粉末冶金研究方向，全国各大高校材料学院及研究院所都或
粉末冶金概论
• 粉末冶金的定义及历史背景
• 粉末冶金技术的工艺
• 粉末冶金技术的特点 • 粉末冶金技术的应用及前景
第一部分
粉末冶金的定义及历史背景
粉末冶金定义
制取金属及化合物粉末，采用成形和烧结工艺制成金属材料、复 合材料、金属陶瓷材料（硬质合金）及其制品的工艺技术（或技术科 学）。
多学科交叉的综合性技术，涉及到化工、冶金、材料制备、压力加
粉末冶金技术的发展前景
• 随着粉末冶金知识的积累和技术的扩展，粉末冶金将应用于更多的领域，
• •
粉末冶金的低成本特点如果与其他因素，如强度、质量、密度控制以及 独特的成形能力结合起来，将会带来更多的机遇与挑战。 为了满足经济发展对粉末冶金产品日益增长的需要，必须进一步扩大粉 末冶金材料和制品的生产，改进生产工艺，提高生产质量。同时还必须 进行深入的研究，发明新技术，解决各种特殊的结构材料顿号、功能材 料和复合材料的关键科学与技术问题，创造新的材料。 粉末冶金领域在蓬勃发展，粉末冶金产品的应用量也连续增长，增长速 度比其他金属制造领域更快。
粉末冶金保持继续增长的必要条件
• （1）能生产铁基结构合金的高精度、高质量、大体积产品 • （2）高性能材料的致密化，主要是理想的致密度和力学性能 • （3）难加工材料的制造，具有均一微观结构的高性能合金 • （4）特殊合金组织均匀化，主要为包含有多相的合金材料 • （5）非平衡材料的合成，例如非晶、微晶和亚稳合金 • （6）具有独特形状的产品
④ 不需或可简化机械的精加工作业；
⑤ 节能、省材；
⑥ 精度高，粗糙度低
缺点
① 粉末成本高；
② 形状、尺寸受到一定限制；
③ 成形模具较贵；一般要生产量在5000～10000个/批，才经济。
④ 烧结零件韧性相对差（但可通过粉末模锻或复烧改善）。
第四部分
粉末冶金技术的应用及前景
粉末冶金科学与技术的应用以及发展
• （3）就材料组成而言，既有金属材料，又有复合材料。
粉末冶金材料及制品的应用
粉末冶金技术的发展以及未来
• 分析应用几种材料系统的粉末可以发现，粉末冶金过去的成
功在于它的经济性和特殊性。近年来，特种材料合难加工材 料在提升制造技术的同时扩大了粉末冶金的用途，有望 在 粉末冶金新应用中保持同样的特性。