第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工艺
粉末冶金生产的基本工艺流程
转贴]粉末冶金生产的基本工艺流程标签：转贴粉末冶金生产基本工艺流程时间：2008-11-26 21:23:53 点击：2803 回帖：0上一篇：[转贴]金属磨损自修复抗磨剂的性下一篇：金相显微镜的外形尺寸图(图)粉末冶金生产的基本工艺流程包括：粉末制备、粉末混合、压制成形、烧结及后续处理等。
用简图表示于图7-1中。
陶瓷制品的生产过程与粉末冶金有许多相似之处，其工艺过程包括粉末制备、成形和致密化三个阶段。
2．1 粉末制备2．1．1 粉末制备粉末是制造烧结零件的基本原料。
粉末的制备方法有很多种，归纳起来可分为机械法和物理化学法两大类。
（1）机械法机械法有机械破碎法与液态雾化法。
机械破碎法中最常用的是球磨法。
该法用直径10~20mm钢球或硬质合金对金属进行球磨，适用于制备一些脆性的金属粉末（如铁合金粉）。
对于软金属粉，采用旋涡研磨法。
雾化法也是目前用得比较多的一种机械制粉方法，特别有利于制造合金粉，如低合金钢粉、不锈钢粉等。
将熔化的金属液体通过小孔缓慢下流，用高压气体（如压缩空气）或液体（如水）喷射，通过机械力与急冷作用使金属熔液雾化。
结果获得颗粒大小不同的金属粉末。
图7-2为粉末气体雾化示意图。
雾化法工艺简单，可连续、大量生产，而被广泛采用。
（2）物理化学法常见的物理方法有气相与液相沉积法。
如锌、铅的金属气体冷凝而获得低熔点金属粉末。
又如金属羰基物Fe(CO)5、Ni(CO)4等液体经180~250℃加热的热离解法，能够获得纯度高的超细铁与镍粉末，称为羰基铁与羰基镍。
化学法主要有电解法与还原法。
电解法是生产工业铜粉的主要方法，即采用硫酸铜水溶液电解析出纯高的铜。
还原法是生产工业铁粉的主要方法，采用固体碳还原铁磷或铁矿石粉的方法。
还原后得到得到海绵铁，经过破碎后的铁粉在氢气气氛下退火，最后筛分便制得所需要的铁粉。
图7-2 粉末气体雾化示意图2．1．2 粉末性能粉末的性能对其成形和烧结过程，及制品的性能都有重大影响，因而对粉末的性能必须加以了解。
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。
工程材料与机械制造基础课程学习要点
《工程材料与机械制造基础》课程（工程材料及成形部分）学习要点教材：《现代工程材料成形与机械制造基础》（上册）孙康宁、张景德主编，高等教育出版社，第2版工程材料与机械制造基础（课程）是一门重要的工科大平台课，是工科各专业了解本专业以外工程知识的主要来源。
由于涉及知识面宽，基本概念多，各部分内容联系相对松散，有些同学学习初期感觉有一定的难度，为此建议同学们学习时注意掌握以下基本概念、基本要求和知识要点，并深入理解各部分之间的联系，包括材料与成形工艺之间的联系，成分、结构、性能、工艺之间的联系，各成形工艺之间的联系等等。
第一章绪论材料制造材料的发展趋势制造技术发展趋势第二章材料的力学性能基本概念力学性能:强度、塑性、硬度、冲击韧度、断裂韧性、疲劳强度及其衡量指标材料学基础:材料结构（晶体、非晶体）性能、成分、工艺与结构之间关系晶体点阵、晶胞、晶格常数体心立方晶体结构(bcc)面心立方晶体结构(fcc)密排六方晶体结构(hcp)晶体缺陷结晶：过冷度同素异构转变合金的相与相结构、组织相结构：固溶体、金属化合物铁碳合金的相结构：固溶体（铁素体、奥氏体），金属化合物:（渗碳体）组织（机械混合物）：珠光体、莱氏体冷却曲线！相图！！（点线面、用途）会画会填图，会分析，要背过。
共析钢、亚共析钢、过共析钢共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁工程材料的分类、编号及用途：钢铁、有色金属选材的基本原则第三章热处理与表面工程技术材料改性、目的、方法；什么是热处理？分析共析钢在加热和冷却时的组织及性能转变；最常用的热处理工艺（退火、正火、淬火、回火）特点及选用。
什么是马氏体？什么是过冷奥氏体？什么是表面淬火与化学热处理,工艺特点？淬火后材料强度硬度一定会增强吗？玻璃钢化机理是什么?什么是表面工程技术，主要技术分类？常见表面工程技术有哪些？第四章液态成形弄懂以下基本概念及基础知识:什么是液态成形？液态成形的特点？何为金属铸造(砂型铸造, 特种铸造)？一、砂型铸造(弄清楚零件、铸件、毛坯、木模、混砂、芯子、造型、型腔、分型面、合箱、浇注、清砂之间的关系)1. 充型能力流动性螺旋试样影响流动性因素: 成分浇注条件(温度压力) 铸型特性(铸型材料结构)2. 凝固逐层凝固体积凝固中间凝固影响凝固因素: 合金成分、组织、冷却方式（温度梯度）3 合金收缩性液态收缩凝固收缩固态收缩影响因素：成分、温度、铸型条件等收缩造成缺陷：（1）缩孔缩松顺序凝固冒口冷铁逐层凝固体积凝固（2）铸造应力、变形和裂纹热应力、机械应力，同时凝固原则（3）合金的吸气性及气孔、析出性气孔、侵入性气孔、反应性气孔4．常用铸造合金的铸造性能特点（铸铁铸钢有色金属）5.砂型铸造常见缺陷（缩孔缩松浇不足冷隔应力变形气孔等）二、特种铸造1．金属型铸造工艺特点2．溶模铸造及工艺特点3．压力铸造及工艺特点4．低压铸造及工艺特点5．离心铸造及工艺特点6．消失模铸造及工艺特点铸造方法选择三、铸件结构工艺性（要求：根据图纸会判断结构设计是否合理！）1．铸件结构应利于避免或减少铸件缺陷2．铸件结构应利于简化铸造工艺3．铸件结构要便于后续加工第五章塑性成形技术1.弄懂以下基本概念及基础知识:什么是塑性成形,基本要素是什么？与液态成形相比有何不同?常见塑性成形方法: 锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔压力加工（挤压、轧制、拉拔）: 靠孔型获得所需截面型材塑性变形的机制(晶内变形+晶间变形)晶内变形(滑移+孪生) 晶间变形(滑移+转动)（1）变形引起的性能变化及相关概念:加工硬化: 强度、硬度提高，但塑性、韧性下降回复（及特点）: T回=(0.25-0.3)T熔（K）再结晶（及特点）: T再=0.4T熔(K)冷变形、热变形、温变形（2）变形引起的组织变化及相关概念:晶粒细化、锻造流线(锻造纤维组织)、变形程度、锻造比变形程度、锻造比、锻造流线关系(锻造比衡量变形程度大小,变形程度越大,锻造流线越显著)锻造流线对性能的影响，锻造流线如何利用？（3）最小阻力定律及应用体积不变条件（定律）及应用（4）材料的塑性成形性（可锻性）衡量可锻性指标：变形抗力、塑性影响因素：成分、组织、温度、变形速度、应力状态2．金属塑性成形方法基本概念与基础知识锻造？自由锻？模锻？板料冲压？冲裁？落料？冲孔？变形工序？拉伸？弯曲？翻边？胀型？（1）自由锻基本工序：镦粗、拔长、冲孔各有何特点？自由锻工艺规程：锻件图（加工余量、锻造公差、余块）、锻造成形工艺方案、计算毛坯重量和尺寸、确定锻造温度范围、制订自由锻工艺规程卡。
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形工艺
液相的数量和性质：水分是泥团出现可塑性的必 要条件，当水分适量时才能呈现最大可塑性。
第一节 粉体成形原理
可塑性评价指标：σy＊εp 。 屈服值随含水量增加而减少； 最大变形量随含水量增加而增加。
•Forming theory •of powder
•可塑泥团的可塑性与含水量的关系
第一节 粉体成形原理
•Forming theory •of powder
粉料的堆积（填充）特性 与形状有关：拱桥效应，形状越不规则，空隙率 越高。 与粒径分布有关：粒径分布越宽，空隙率越小， 堆积密度越大。
粉料的流动性 自然安息角越小，反映出流动性越好 球形粉末的流动性好
第一节 粉体成形原理
•Forming theory •of powder
粉末冶金与陶瓷材料的 成形工艺
2020年4月20日星期一
第七章 粉末冶金与陶瓷材料的成形工艺
本章基本要求 粉体的基本物理性能 粉体成形原理 了解几种常用的成形工艺
第七章 目录
❖ 第一节 粉体成形原理 ❖ 第二节 粉体制备技术 ❖ 第三节 粉末冶金的成形工艺 ❖ 第四节 陶瓷材料的成形工艺 ❖ 第五节 烧结 ❖ 第六节 陶瓷与粉末快速成形工艺 ❖
粉碎法：机械粉碎、气流粉碎 不易制备1微米以下的微细颗粒 设备定型化，产量大，容易操作，被广泛地应用 于粉末生产中，属于物理法 机械合金化（高速高能球磨）
第一节 粉体成形原理
第一节 粉体成形原理
•Forming theory •of powder
与材料液态铸造成形与固态塑性成形方法不同，粉 末冶金与陶瓷的成形方法是利用粉末特有的性能，通 过坯体成形、烧结等系列工艺组成的。
生产工艺过程:
粉末冶金与陶瓷所用原材料都是“粉体”
陶瓷材料制备工艺
陶瓷材料制备工艺陶瓷材料制备工艺区别于其它材料(金属及有机材料)制备工艺的最大特殊性在于陶瓷材料制备是采用粉末冶金工艺，即是由其粉末原料经加压成型后直接在团根或大部分团相状态下烧结而成，另一个重要特点是材料的制备与制品的制造工艺一体化。
即材料制备和零件的制备在同一空间和时间内完成。
因此，陶瓷材料工艺与其它材料工艺相比、其重要性在于：(1)粉料的制备工艺(是机械研磨方法。
还是化学方法)、粉料的性质(粒度大小。
形态、尺寸分布、相结构)和成型工艺对烧结时微观结构的形成和发展有着巨大的影病即陶瓷的最终微观组织结构不仅与烧结工艺有关，而且还显著地受粉料性质和特点的影响。
(2)由于陶瓷的材料零件制造工艺一体化的特点。
而使显微组织结构的优劣不单单影响材料本身的性能。
而直接影响着制品的性能，而这种影响并非像金属材料那样可通过后续的热处理工艺加以改善。
加之陶瓷材料本身硬、脆、难变形的特点。
使得陶瓷材料的性能受微观组织结构。
尤其是缺陷影响的敏感性远高于其它村例如金属和高分子材料)。
因此。
陶瓷材料的制备工艺更显得十分重要。
本节概要介绍陶瓷材料制造工艺。
主要内容包括制粉、成型和烧结三部分。
一、粉末原料制备加工与处理1.粉末的品质对陶瓷性能的重要影响由于陶瓷材料是采用粉末烧结的方法制造的，而烧结过程主要是沿领料表面或晶界的团相扩散物质的迁移过程。
因此界面和表面的大小起着至关重要的作用。
就是说，粉末的粒径是描述粉末品质的最重要的参数。
因为粉末粒径越小。
表面积越大、或说粒度越小。
单位质量粉末的表面积(比表面积)越大。
烧结时进行团相扩散物质迁移的界面越多。
也就越容易致密化。
制备现代陶瓷材料所用粉末都是亚微米(＜lμm)级超细粉末，且现在已发展到纳米级超细粉。
粉末颗粒形状、尺寸分布及相结构对陶瓷的性能也有着显著的影响。
2.粉末的制备方法粉末制备方法很多。
但大体上可以归结为机械研磨法和化学法两个方面。
(1)机械研磨粉碎法。
传统陶瓷粉料的合成方法是因相反应加机械粉碎(球磨)。
粉末冶金成形
通过烧结过程中的物质迁移和相变，使烧结体内部孔隙减小或消失， 提高其密度和性能。
致密化程度
与烧结温度、时间、气氛等因素有关，需根据产品要求进行控制。
03 粉末冶金成形的关键技术
粉末注射成形技术
定义
粉末注射成形是一种将金属粉末与有机粘结 剂混合，通过注射机注入模具中成形，然后 脱脂和烧结的工艺。
能源领域
粉末冶金技术在风力发电、核能等领 域中用于制造高性能的零部件。
粉末冶金成形的优缺点
材料利用率高，减少材料 浪费；
可生产出形状复杂、精度 高的制品；
优点
01
03 02
粉末冶金成形的优缺点
01
可通过控制成分和工艺参数制备高性能材料；
02
适用于大规模生产。
缺点
03
粉末冶金成形的优缺点
生产过程中易产生粉尘污染； 制品内部可能存在孔隙和缺陷； 部分材料制备成本较高。
等静压成形技术
定义
等静压成形技术是一种利用液体介质传递压力，使金属粉末在各 个方向上均匀受压而成形的工艺。
优点
可生产高精度、高密度、高性能的产品，适用于大规模生产。
应用领域
广泛应用于陶瓷、粉末冶金等领域。
04 粉末冶金成形的材料性能
材料力学性能
硬度
抗拉强度
粉末冶金制品的硬度通常较高，可达到 HRC60以上，这主要得益于其致密的结构 和合金元素的固溶强化作用。
粉末冶金制品具有较高的抗拉强度，通常 在1000MPa以上，这与其致密的结构和晶 粒细化有关。
疲劳性能
韧性
由于其良好的力学性能，粉末冶金制品在 循环载荷下表现出良好的疲劳性能。
粉末冶金制品的韧性与其成分、显微组织 和热处理状态有关，通过合理的工艺控制 可以提高其韧性。
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。
第1页/共33页
图1 粉末冶金材料或制品的工艺流程
第2页/共33页
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）。
第七章粉末冶金与陶瓷材料的成形工艺
Preparation technologies of powder
金属粉末的合成方法 还原法 雾化法 电解法
化合物粉末的合成方 法
固相法
– 化合反应法 – 热分解反应法 – 氧化物还原法
液相法
– 生成沉淀法 – 水热法 – 溶胶凝胶法 – 溶剂蒸发法 – 熔液法
气相法
– 蒸发-凝聚法 – 气相化学反应法
利用液体介质的不可压缩性和均匀传递压力性 先将配好坯料装入用塑料或橡胶做成的弹性模具内，置
于高压容器内，密封后，打入高压液体介质，压力传递 至弹性模具对坯料加压。释放压力取出模具，得到坯件。 形状复杂、大件、细而长制品 成型质量高、密度高而均匀 模具寿命长、成本低
Forming techniques
粉碎法：机械粉碎、气流粉碎 不易制备1微米以下的微细颗粒 设备定型化，产量大，容易操作，被广泛地应用 于粉末生产中，属于物理法 机械合金化（高速高能球磨）
合成法：通过离子、原子、分子反应，成核、生长、 收集、后处理获得微细颗粒 ✓纯度高 ✓粒度可控 ✓均匀性好 ✓颗粒微细
第二节 粉体制备技术
强化注浆方法：（提高吸浆速度和坯体强度） 真空注浆 离心注浆 压力注浆
❖ （2）热压铸成形
利用石蜡的热流行特点，与坯料配合，是用金属模具在 压力下成形，冷凝后坯体能够保持其形状。 蜡浆料的制备：浆坯料加入到以石蜡为主的粘结剂 中 热压铸 高温排蜡
Forming techniques
第三节 粉末冶金成形工艺
Powder metallurgy
❖ 粉浆浇注成形
将粉末预先制成悬浮状或浆糊状物质,然后注入石膏 模中的成形方法,叫粉浆浇注.
粉浆的制备 模具材料:石膏(200度失去结晶水) 浇注方法: 手工浇注(倾倒浇注)、压缩空气浇注
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。
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。
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第一节 粉体成型原理
2.注浆成型对泥浆的工艺性能的要求
制备出的泥浆应能够满足下列基本要求 ：流动性好，稳定性好，适当的触变性， 含水量少，滤过性好，坯体强度高，脱模 容易，不含气泡。
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第二节 粉体制备技术
第二节 粉体制备技术
粉料含水量为3-7%时为干压成型；粉料含水量为 8-15%时为半干压成型。
第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
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•第四节 陶瓷材料的成型工艺
二、 高技术陶瓷的成型工艺
1. 注浆成型法
（1）注浆成型 （2）热压铸成型（Hot Injection Moulding）
热压铸成型法是利用石蜡的热流性特点，与坯料 配合，使用金属模具在压力下进行成型的，冷凝后坯 体能保持其形状。它的成型过程如下：
一 、 粉 碎 (Porphyrization) 与 机 械 合 金 化 (Mechanical Alloying)方法
粉碎的过程是由机械能转变为粉料表面能的能量转化 过程。机械粉碎法因其设备定型化，产量大，容易操作 等特点，被广泛地应用于粉末生产中。
在相同的工艺条件下，添加少量的助磨剂往往可使 粉碎效率成倍地提高（图7-10）。
第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
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•第三节 粉末冶金的成型工艺术
2. 压制工艺
（1）称料 称料量通常称为压坯的单重（允许一定的误
差）。压坯的单重可按以下公式计算：
Q=V×d×K 式中：Q--单件压坯的称料量（单重），kg；
V--制品的体积（由制品图算出），m3； d--制品要求密度，kg/m3； K--重量损失系数。
第七章粉末冶金与陶瓷 材料的成型工艺
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2020/12/6
第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第一节 粉体成型原理
第一节 粉体成型原理
一、 粉料的基本物理性能
1.粒度(Particle Size)和粒度分布(Particle Size Distribution)
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。
单一颗粒（即纯粗颗粒或细颗粒）堆积时的 空隙率约40%。若用二种粒度（如平均粒径比为 10:1）配合则其堆积密度增大；而采用三级粒度 的颗粒配合则可得到更大的堆积密度。
5. 粉料的流动性(Flowing Property)
粉料虽然由固体小颗粒组成，但由于其分散 度较高，具有一定的流动性。当堆积到一定高度 后，粉料会向四周流动，始终保持为圆锥体（图 7-2），其自然安息角（偏角）α保持不变。
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第四节 陶瓷材料的成型工艺
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第四节 陶瓷材料的成型工艺
一、 普通日用陶瓷的成型工艺
1. 注浆成型
（1）基本注浆方法 基本注浆法可分为空心注浆(Slush Casting)（
单面注浆）和实心注浆（solid casting-或叫双面 注浆）两种。
1.粉浆的制备
2.模具材料
浇注用的模具是用石膏做成的。
3. 浇注方法
可以用手工浇注，即所谓倾倒浇注法。也 可以用压缩空气浇注，即用压缩气体将粉浆 压入模具内。
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第三节 粉末冶金的成型工艺术
三、 楔形压制
楔形压制又称循环压制。其方法是用一只 楔形的上模冲，将粉末分段压制而成制品。 如图7-14所示。这种方法可以用一组楔形压 制循环示意图表示。
•第一节 粉体成型原理
四、 泥浆/粉浆的成型原理
1. 泥浆的流变特性
（1）泥浆的流动曲线 图7-8为一些陶瓷原料泥浆的流动曲线。
（2）影响泥浆流变性能的因素 1）泥浆的浓度 图7-9为不同浓度的可塑泥浆的流动曲线。 2）固相的颗粒大小 一定浓度的泥浆中，固相颗粒越细、颗粒间平
均距离越小，吸引力增大，位移时所需克服的阻 力增大，流动性减少。
3）气相法制备粉末 ① 蒸发－凝聚法 ② 气相化学反应法
第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第三节 粉末冶金的成型工艺术
第三节 粉末冶金（Powder Metallurgy）的成型工艺
一、 压制成型
1. 物料准备
（1）粉末的分级 （2）配料混合
圆锥形混料器如图7-13所示。 （3）混合料湿磨
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•第二节 粉体制备技术
（2）化合物粉末的合成方法 1）固相法(Solid Reaction Process)制备
粉末 固相法就是以固态物质为初始原料来制备粉
末的方法。 ① 化合反应法 ② 热分解反应法 ③ 氧化物还原法
2）液相法制备粉末 液相法分为溶液法和熔液法两大类。 ① 溶液法 <1>生成沉淀法(Precipitation Method) a. 直接沉淀法 b. 均匀沉淀法 c. 共沉淀法
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。
第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第一节 粉体成型原理
三、 可塑泥团的成型原理
1. 可 塑 泥 团 的 流 变 特 性 (Rheological Behavior)
图7－5为粘土泥团的应力－应变曲线。 图7－6表示了粘土的含水量与其应力－应变 －曲线的关系。
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•第一节 粉体成型原理
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。
第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第一节 粉体成型原理
3. 对可塑坯料的工艺性能要求
可塑性好，含水量适当，干燥强度高，收 缩率小，颗粒细度适当，空气含量低。
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
称料方法有两种：（1）重量法；（2）容量 法。
（2）装料 将所称量的粉末装入模具中时，要求粉末在
模腔内分布均匀、平整，以保证压坯各部分压缩 比一致。
第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
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•第三节 粉末冶金的成型工艺术
（3）压制 压制通常在液压机或机械压力机上进行。压制
的总压力按下式计算：
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第一节 粉体成型原理
3. 对压制用粉料的工艺性能要求
由于压制成型时粉料颗粒必须能充满模 型的各个角落，因此要求粉料具有良好的 流动性。为了得到较高的素坯密度，粉料 中包含的气体越少越好，粉料的堆积密度 越高越好。
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第一节 粉体成型原理
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3. 粉体的表面特性
（1）粉体颗粒的表面能(surface energy)和表面 状态
粉体颗粒表面的“过剩能量”称为粉体颗粒的表 面能。
表7-1是当粒径发生变化时，一般物质颗粒其原 子数与表面原子数之间的比例变化。
第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第一节 粉体成型原理
二、 压制成型原理
压制成型是基于较大的压力，将粉状坯料在 模型中压成块状坯体的。
1. 压制成型过程中坯体的变化
（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 。
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
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•第二节 粉体制备技术
<2> 溶 剂 蒸 发 法 (Solvent Vaporization Process) a.冰冻干燥法 b.喷雾干燥法 c.喷雾热分解法 d.② 熔液法 <1>等离子体喷射法 典型的等离子喷管如图7-11所示 <2>激光法 图7-12为激光法制超微粉工艺原理图。
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第七章粉末冶金与陶瓷材料的成型工 艺
•第一节 粉体成型原理
3）电解质的作用 向泥浆中加入电解质是改善其流动性和稳
定性的有效方法。
4）泥浆的pH值 pH值影响其解离程度，又会引起胶粒ζ-
电位发生变化，导致改变胶粒表面的吸力与 斥力的平衡，最终使这类氧化物胶溶或絮凝 。
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（2）粉体颗粒的吸附与凝聚(Coagulation) 一个颗粒依附于其它物体表面上的现象称之为附 着。而凝聚则是指颗粒间在各种引力作用下的团聚 。
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•第一节 粉体成型原理
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4. 粉 料 的 堆 积 （ 填 充 ） 特 性 (Packing Property)
1）真空注浆（Suction Casting） 2）离心注浆（Centrifugal Casting） 3）压力注浆（Pressure Casting）
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•第四节 陶瓷材料的成型工艺
2. 可塑成型
可塑成型是对具有一定可塑变形能力的泥料进行 加工成型的方法。 （1）滚压成型（Roller Forming）
图7－15为空心注浆示意图。 图7－16为实心注浆示意图。