粉末冶金学课件

锻压铂 生产国家：西班牙、英国、前苏联 发展状况：随着科技的发展，合适的炉子和耐火材料出现。 P.M生产锻压铂的工艺消失，现在采用F.M法。
7.粉末冶金的发展史
钨丝(tungsten wire)
熔点：3140℃ 时间：20世纪初开始，1913年获得专利 生产方法：WO3→氢还原→W粉→烧结→低压高密度电流再烧结→ 密度90% 的固态W →模锻 →钨丝 还原反应： WO3+3H2= W+3H2O 烧结温度： 1200℃； 模锻温度： 2000℃
2.粉末冶金生产流程
压制成形 (pressing and forming)
定义：将混合均匀的粉末按一定量（体积或质量）装入模具后，用 压力机压制成所希望的形状、尺寸的坯块。
模具：耐高压 压机：吨位大 坯块：各种形状
烧结 (sintering)
定义：把坯块或松装粉末体加热到基本组元熔点以下温度，并在此温 度下保温，从而使粉末颗粒相互粘结在一起，改善其性能，这种热处理 过程叫烧结。
制备方法：化学法、物理法及机械法 粉末种类：铁粉、不锈钢粉、低碳钢粉、合金粉、铜粉、铝粉、非金 属粉等 粉末形状：光滑形、不规则形
粉末混合 (mixing)
混合：不同种类的金属或合金粉末与非金属粉末混合 自润滑轴承：铜粉和锡粉混合 多孔材料：金属粉和有机物粉混合 硬质合金：金属粉与碳化物粉
合批：将相同种类而粒度不同的粉末混合
1. 粉末冶金定义
定义：把先制取金属或合金粉末，并将这些粉末装 入模具里加压成形，然后在低于熔点的温度下烧 结固化，即烧结成金属制品或金属坯的制造工艺。
依据：Fusion metallurgy Powder metallurgy
2.粉末冶金生产流程
图1 粉末冶金工艺流程
2.粉末冶金生产流程
制备粉末 (podwer preparation)
高熔点金属（ refractory metal)
Mo、Nb、Ti、Ta、Zr 时间：1940年前采用粉末冶金方法，1940年后采用真空电弧、电子束
7.粉末冶金的发展史
自润滑轴承或含油轴承（self-lubricating bearing)
烧结温度：主成分金属熔点的三分之二或 0.7~0.8T（绝对温度） 保护气氛：氮气、碳氢工(reworking)
定义： 将烧结件再施以大吨位压力加压（精整或整形）。 目的：使制品的加工面和尺寸精度更好。
浸渍(impregnation)
定义：采取一定方法使液态润滑剂或非金属物质或金属渗入到多孔烧 结制品的孔隙内，以提高制品性能的一种方法。 目的：得到耐腐蚀、耐磨损、高密度，能润滑的制品。 方法：将烧结制品与浸渍剂置于高压釜内，在一定温度下施加一定压 力，浸渍剂渗透到制品的孔隙中。
其他方法
电镀、涂层、机加工或蒸气处理。
4.粉末冶金与熔化冶金的区别
Powder metallurgy ：P.M; Fusion metallurgy ： F.M
产品成分、结构不同
P.M最终产品成分未变，只是粉末固结在一起； F.M最终产品组织结构发生变化，例：开始是两种金属，最后是合金。
产品性能不同
生产方法：较纯的铁矿（Fe3O4）→木炭还原（在木炭炉 内） →海绵铁→破碎成细粒→清洗干净→拣出脉石和渣 →压制→烧结（或松散状态烧结）→锻压→产品
7.粉末冶金的发展史
锻压铂（wrought platinum)
熔点：1772℃ 时间：1750~1850年 生产方法：自然铂→清洗干净→压制成形→烧结→热锻→
P.M可生产特殊性能产品，例：高熔点金属、多孔材料、摩擦材料、 磁性或电性能材料；
F.M只能生产普通产品。
4.粉末冶金与熔化冶金的区别
生产工艺不同
P.M工艺 a.传统方法：金属→化学法、物理法、机械法→不同形状、粒度的粉 末→混合→压制→烧结→制品→后处理 b. 先进技术：热固结——压制和烧结同时进行（热压、热挤压、热等 静压、锻压等） F.M工艺 金属→熔炼成锭→轧制、拉伸、挤压、锻压、机加工→线材、棒材、 型材等不同形状、不同性能的产品
5.粉末冶金的优缺点
优点 1.经济 烧结后制品可直接应用；金属损耗低（1~5%），大规模生产更经济。 2. 可制备其他方法不能生产或虽能生产但很困难的制品 （1）高熔点金属或化合物
5.粉末冶金的优缺点
（2）高纯材料 粉末冶金不熔化材料，在保护气氛或真空中烧结，只要粉末纯度高即
可生产高纯产品。 （3）互不相溶的粉末制品
3.粉末冶金制品后处理
熔渗(infiltration)
定义：采取一定方法使低熔点金属或合金渗入到多孔烧结制品的孔隙， 以改善制品性能的一种方法。
目的：提高密度、硬度、塑性和韧性。 方法：将小片状低熔点金属或合金放在坯块上，达到一定温度后小片 熔化，然后借毛细管现象渗入到坯块孔隙内，同时与坯块一起烧结。
6.粉末的应用
直接应用 颜料、油墨、试剂、炸药、燃料、食品添加剂；
结构件 烧结铁基零件、不锈钢零件，烧结铜、铝及其合金零件
特殊材料及制品 多孔、磁性、超导材料，自润滑轴承，金属陶瓷，电极， 石墨电刷，硬质合金
7.粉末冶金的发展史
海绵铁粉(sponge iron) 时间：公元前3000年前，最早的粉末冶金技术，生产的粉 末是海绵铁粉。
粉末冶金学
Powder Metallurgy
➢ 绪论 ➢ 第一章：粉末的制取 ➢ 第二章：粉末的性能及测定 ➢ 第三章：成形 ➢ 第四章：烧结 ➢ 第五章：粉末冶金材料和制品
➢ 绪论：
1.粉末冶金定义
2.粉末冶金生产流程 3.粉末冶金制品后处理 4.粉末冶金与熔化冶金的区别 5.粉末冶金的优缺点 6.粉末的应用 7.粉末冶金的发展史
碳粉与铜粉互不相溶，但将碳粉与铜粉均匀混合后压制烧结成电机用 电刷。 （4）多孔材料
金属粉末中预先混入少量低温下挥发的有机物粉末或易挥发低熔点金 属粉末，控制一定的压制压力、烧结温度、时间，易挥发金属或有机物 挥发形成孔隙。
5.粉末冶金的优缺点
缺点 1.昂贵的粉末 要控制粉末形状、粒度、粒度分布等。 2.昂贵的模具 要承受更大的压力。 3.压机 吨位要足够大。