粉末冶金材料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。
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
粉末特性-粉末冶金页PPT课件
铁粉性能的比较
Green strength (MPa)
生坯强度
0.6% Kenolube
40 35 30 25 20 15 10
5 200 300 400 500 600 700 800 900
压制压力（MPa）
MH80.23 NC100.24 SC100.26 ABC100.30 ASC100.29 AHC100.29
150-212 45-150 <45
铁粉性能的比较
g/cm3 s/50g
松比和流动性
3.5
40
3.0
35
2.5
30
25 2.0
20 1.5
15
1.0
10
0.5
5
0.0
0
ABC100.30
ASC100.29
AHC100.29
SC100.26
NC100.24
H80.23 M
松比 流动性
铁粉性能的比较
粉末性能
• 冶金性能
化学成分与杂质 显微结构 显微硬度
• 几何性能
颗粒尺寸分布 颗粒外部形状 颗粒内部结构（颗粒孔隙度）
• 机械性能
流动速率 松装密度 压缩性，生坯强度和弹性后效
性能间的相互关系
• 显微结构 化学成分 • 显微硬度 化学成分 • 压缩性 显微硬度, 孔隙度 • 压缩性 粒度 • 流动性 颗粒形状和尺寸 • 生坯强度 颗粒形状
Green density (g/cm3)
压缩性
润滑阴模
7.6 7.4 7.2 7.0 6.8 6.6 6.4 6.2 6.0 5.8 5.6
200 300 400 500 600 700 800 900
粉末冶金概论ppt课件
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；
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；
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
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
粉末冶金材料PPT课件
16.5
600
7.1
245
21.0
800
7.3
260
25.5
7
浸铜烧结铁-石墨材料的性能
化学成分 （%） Fe Cu C
密度 抗拉强 度
（g/cm3）
（MPa）
延伸 率
（%）
硬度
（HB）
孔隙 度
（%）
0
8.02
468
8
74
0.25 7.94
593
5
78
余 15 0.5 7.89
644
4
87 2~3
• 铝基粉末冶金结构零件也在大批量生产。铝粉如此之软，以 致压制成形时，铝粉压坏强烈趋向于黏附在阴模。为克服这 种趋向，必须在铝粉中加人大量润滑剂。使用较粗的铝粉颗 粒，也能减小这种黏附倾向。铝基台金结构零件压坯是由元 素铝粉、铜粉、镁粉、硅粉及外加1.5％(质量分数）润滑剂 的混合粉压制成形的。压制时，采用低压制压力，以便压坯 具有足够高的开孔孔隙度．从而烧结时使润滑剂能迅速排出。
• 烧结温度位于600℃附近。烧结时铝与铜、镁及硅反应形成 液相。铝粉颗粒表面的氧化物层相当薄，因此液相得以在金 属粉末颗粒之间铺展和很好地接触。
• 最好的烧结气氛是-40℃左右的低露点、高纯氮气。往往在 烧结后随即进行热处理，以通过时效硬化强化台金。
33
1.3 烧结摩擦材料
• 1.3.1 概述 • 1.3.2 材料组成及摩擦条件对性能的影响 • 1.3.3 烧结摩擦材料的性能与制造工艺 • 1.3.4 发展方向
15
16
铜熔渗烧结钢结构
• 用铜熔渗烧结钢结构零件，可改进结构零件的密度均一性，提高结构 零件材料的抗拉强度、硬度、韧性、疲劳强度及冲击性能。烧结铁结 构零件，其各个截面的密度不同．熔渗铜可使各截面的密度趋于均一。
【培训】粉末冶金PPT课件
.
34
粉末特性
成形性 粉末成形的难易度。 测定成形后压粉体之强度或边缘强度。 成形性与粒形、成形压力有关。 烧结性 烧结时希望以较低温度、较短时间，得到高强度、
高密度的烧结原件。 粒度、粒度分布、粒形及表面积，皆会影响烧结
性。
.
35
粉末冶金流程图
粉末的制造 烧结
粉末的预处理 加压成形
.
36
粉末的预处理
.
43
最简单的加压方式：使用圆筒形压模。 石墨作为润滑剂，以减低密度差。
.
44
机械强度
粉体的机械强度主要由粉体相互纠缠所造成。 纠缠度 ，机械强度
.
45
如何增强粉体的强度?
1、增加粉末的表面积。 2、减少粉末的氧化程度及污染。 3、增加压粉体的密度。 4、减少某些添加剂的用量，如石墨的用量。
缺点： 1.粉末不规则状，堆积性差。 2.盐浴的化学性非常敏感，污染物可阻止阴极
生成产物。 3.仅有元素粉末适用。 4.产品须经后续处理及清洗。
.
21
三、雾化制造法
雾化法法提供了大部分的粉末，因为化学性 及形状均可被掌握。
以下介绍气雾法、水雾法。
.
22
气雾法
.
23
气雾法
需加热超越熔融
.
24
.
52
CIP的优点
1、压粉体可获得组织均匀而密度值高的成品。 不会产生扭曲变形的不良现象
2、几合形状不受任何限制。
3、粉粒体和模间无摩擦现象，故形成铁、铜等 软质粉时无须加润滑剂。
.
53
烧结
借着加热使压粉体收缩、致密化之过程称为烧 结。而烧结的物体称为烧结体。
烧结的原因? 在烧结后可使体积收缩、应力松弛、扭度的消 退和表面积的缩减。
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。
粉末冶金材料概述PPT课件
Copper and Copper base powder in North America
Copper and copper-base powder in 2004 increased 11.3% and
copper powder base parts increased 7%.
.
14பைடு நூலகம்
St* 1000000
Europe**
Japan
North American
2004
Sourse:MPIF,JPMA,EPMA
International iron and steel powder Metal powder in
2004 increased by 6.5% to 527,918(mt), figure Iron
Return
.
8
现代粉末冶金技术与发展
• 技术特征： • 技术多样性;
粉末制备、成形、烧结技术多选择
• 工艺复杂性; • 手段先进性；
压机、烧结炉等设备与最新科技结合
• 性能优异性； • 零件复杂性； • 规模扩大性； • 成本低廉性。
Goto
.
压机：普遍采用模架系列压 机和多功能压机，可一次成 形形状十分复杂的粉末冶金 零件； 烧结方面：网带炉、步进梁 炉和推杆式炉，都配有空分 氮+分解氨+丁烷裂化保护 气装置，炉内进行碳势控制 ，露点控制由微机统一管理 ，基本实现全自动控制； 精整工艺：自动送料+定位 装置
.
10
原料：元素粉末、合金粉末
成形：热压（ 热等静压、挤压...） 冷压（模压、冷等静压...）
烧结：真空、气氛、外场
其它制备技术：复压、精整、熔浸...
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；
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§2 粉末冶金成型工艺简介
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➢承受载荷面积的减少 ➢结构缺陷与应力集中 ➢硬度与强度大体随密度而线性增大 ➢韧性在接近理论密度时急剧增加
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2). 提高材料的密度的方法
• 复压复烧:二次压制与烧结. • 熔浸:低熔点组元熔化后浸入到骨架中. • 粉末冶金热锻: • 热等静压:
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还原铁粉复压复烧后的密度与性能
1.烧结机械零件与材料 • 1.1 烧结结构零件 • 1.2 烧结减摩零件 • 1.3 烧结摩擦零件
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烧结机械零件与材料的分类
类别
材料及制品名称
烧结结构零件
烧结铁基材料:烧结铁,碳钢,合金钢,不锈钢 烧结铜基材料:烧结青铜,黄铜,Cu-Ni合金,弥散强化 烧结铝基材料:烧结铝合金,弥散强化铝 烧结镍基材料: 烧结钛基材料:
• 熔渗铜时，被熔渗的零件压坯的尺寸可能发生变化，通常量胀大，这 些尺寸变化可能不均一，较难控制。
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Fe-Ni-C系与Fe-Ni-Cu-C系
➢Ni:稳定奥氏体,固溶强化 ➢降低各元素的扩散速度,提高淬透性 ➢需要选用细的Ni粉 ➢随Ni含量增加,强度增加
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Fe-Ni-C系
• 通常．也用铁粉、镍粉及石墨粉的混合粉生产铁基粉末冶 金结构零件。由铁粉与镍粉的混合粉末压制成形的压坯， 烧结时镍将扩散到铁中形成固熔体。添加镍粉的颗粒大小 与烧结温度决定固溶体的均一性，从而影响到对固溶体的 强化作用大小。细镍粉(如羰基镍粉)和高温烧结(1315℃烧 结)可使固溶体较快地均一化：
烧结减摩零件 多孔轴承:铁基,铜基,铝基,不锈钢基
固体自润滑材料:铁基,铜基,银基,双金属
烧结摩擦零件 铜基摩擦零件:
铁基摩擦零件: 碳-碳复合材料: 陶瓷基复合摩擦材料;
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1.1 烧结结构零件
• 粉末冶金的主战场 • 齿轮,凸轮,连杆, … …
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1.1.1 烧结铁基结构零件 • 1). 孔隙对性能的影响
（%）
硬度
（HB）
孔隙 度
（%）
0
8.02
468
8
74
0.25 7.94
593
5
78
余 15 2~3
0.75 7.90
713
4
90
1.0 7.69
720
4
93
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3). 合金化的特点
• 金属学原理与普通钢一致 • 合金元素选用上的差别 ➢孔隙度对合金元素的强化效果有直接影响,
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5). 基本材料体系
• Fe-C 体系 ➢含碳量的控制 ➢游离石墨的防止 ➢组织性能还与烧结后的冷却速度有关
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Fe-C 体系
• 由铁粉与石墨粉的混合粉成形的压坯，在烧结时，石墨中的碳扩散到 铁中，形成奥氏体（碳在高温形态铁中的固溶体）压坯烧结后冷却到 室温时，奥氏体发生相变，化合碳含量为0.80％时，形成珠光体（铁 素体与渗碳体的共晶混合物）；化合碳含量低于0.80％(即亚共析钢) 时，形成铁素体与珠光体的混合物；化合碳含量高于0.80％(即过共析 钢)时，形成珠光体与渗碳体的混合物。烧结碳素钢的金相组织和常规 的共析钢、亚共析钢及过共析钢是一致的。普碳钢的强度因含碳量增 加而增高。碳钢的抗拉强度一直增高到共析组成，当含碳量更高时， 抗拉强度大体上处于恒定状态。
• 由铁粉与石墨粉的混合粉制成的结构零件，其材料的强度同样随着含 碳量增加而增高。在化合碳含量达到共晶点之前，强度随着化合碳含 丛增加而增高；化合碳含量超过共晶点之后，由于连续的、脆性的渗 碳体网络出现，烧结碳钢的横向断裂强度减低。
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Fe-Cu-C与Fe-Cu-Mo-C系
• 烧结铜:10%以内 • 熔浸铜:15~25% • 较佳配比为C,1.5%;Cu,8% • 时效作用比较明显 • 对尺寸变化有很大影响 • Mo的主要作用是固溶强化,细化径粒 • Mo的扩散慢,一般采用合金粉
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烧结铜铁合金与烧结铜钢
• 在粉末冶金铁基结构零件生产中的一种常用合金元素是铜 。在常用的烧结条件下，虽然可能有些铜末熔化，但在烧 结温度1095～1120℃时，7.5％～9％的铜可溶于奥氏体铁 中，由铁粉与铜粉的混合粉压制成形的压坯．烧结后冷却 到室温时，在烧结温度下以液相存在的铜将凝固，同时将 铁粉颗粒铜焊在一起。在室温下，铜在纯铁体中的平衡溶 解度不大于0.1％，因此溶解于固溶体铁中的铜将沉淀出 来。粉末冶金Cu-Fe合金零件材料的强度与硬度，就是由 于铜的铜焊与时效硬化作用而大大高于烧结纯铁材料。
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铜熔渗烧结钢结构
• 用铜熔渗烧结钢结构零件，可改进结构零件的密度均一性，提高结构 零件材料的抗拉强度、硬度、韧性、疲劳强度及冲击性能。烧结铁结 构零件，其各个截面的密度不同．熔渗铜可使各截面的密度趋于均一 。
• 也可以仅对结构零件的某一部分熔渗铜，将铜粉，铜粉压坯或铜线段 置于结构零件压坯的熔渗部位，在烧结时铜熔化后借毛细作用灌入相 应部位，例如，用铜熔渗烧结钢齿轮的齿，称为局部熔渗。用局部熔 渗可控制熔渗铜结构零件的密度与力学性能的变化。通过熔渗铜还能 将几个零件组合成一个形状复杂的结构零件，例如汽车分动器中的行 星齿轮托架。将一结构零件分成几部分分别压制成形，将各部分的压 坯组装后同时进行烧结与熔渗铜，通过铜焊将各部分压坯连接成一体 ，形成一形状复杂的结构零件。
• 较难评估镍粉与石墨粉对烧结镍钢力学性能的综合影响。 烧结时，镍可能扩散不充分，残留有富镍奥氏体，从烧结 温度冷却时，这些富镍区可能溶解足够数量的碳形成马氏 体，因此由铁粉、镍粉及石墨粉的混合粉压制-烧结生产的 烧结镍钢零件，微观组织非常复杂。
复压密度 抗拉强度 复压压力 （g/cm3） （MPa） （MPa）
延伸率 （%）
200
6.3
157
16.0
400
6.8
201
16.5
600
7.1
245
21.0
800
7.3
260
25.5
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浸铜烧结铁-石墨材料的性能
化学成分 （%） Fe Cu C
密度 抗拉强 度
（g/cm3）
（MPa）
延伸 率
密度小于6.5g/cm3时效果不好 ➢强化效果好的元素Cr,Mn易于氧化,合金形式 ➢Cu,P在烧结钢中有强化作用
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4). 热处理的特点
➢原理,工艺与普通钢基本相同 ➢孔隙度超过10%的制品不能盐浴加热 ➢孔隙使材料的导热性变差 ➢防止内部的渗碳与氮化 ➢需保护气体,防止表面氧化与脱碳 ➢淬火介质一般采用油
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2). 提高材料的密度的方法
• 复压复烧:二次压制与烧结. • 熔浸:低熔点组元熔化后浸入到骨架中. • 粉末冶金热锻: • 热等静压:
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还原铁粉复压复烧后的密度与性能
1.烧结机械零件与材料 • 1.1 烧结结构零件 • 1.2 烧结减摩零件 • 1.3 烧结摩擦零件
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烧结机械零件与材料的分类
类别
材料及制品名称
烧结结构零件
烧结铁基材料:烧结铁,碳钢,合金钢,不锈钢 烧结铜基材料:烧结青铜,黄铜,Cu-Ni合金,弥散强化 烧结铝基材料:烧结铝合金,弥散强化铝 烧结镍基材料: 烧结钛基材料:
• 熔渗铜时，被熔渗的零件压坯的尺寸可能发生变化，通常量胀大，这 些尺寸变化可能不均一，较难控制。
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Fe-Ni-C系与Fe-Ni-Cu-C系
➢Ni:稳定奥氏体,固溶强化 ➢降低各元素的扩散速度,提高淬透性 ➢需要选用细的Ni粉 ➢随Ni含量增加,强度增加
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Fe-Ni-C系
• 通常．也用铁粉、镍粉及石墨粉的混合粉生产铁基粉末冶 金结构零件。由铁粉与镍粉的混合粉末压制成形的压坯， 烧结时镍将扩散到铁中形成固熔体。添加镍粉的颗粒大小 与烧结温度决定固溶体的均一性，从而影响到对固溶体的 强化作用大小。细镍粉(如羰基镍粉)和高温烧结(1315℃烧 结)可使固溶体较快地均一化：
烧结减摩零件 多孔轴承:铁基,铜基,铝基,不锈钢基
固体自润滑材料:铁基,铜基,银基,双金属
烧结摩擦零件 铜基摩擦零件:
铁基摩擦零件: 碳-碳复合材料: 陶瓷基复合摩擦材料;
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1.1 烧结结构零件
• 粉末冶金的主战场 • 齿轮,凸轮,连杆, … …
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1.1.1 烧结铁基结构零件 • 1). 孔隙对性能的影响
（%）
硬度
（HB）
孔隙 度
（%）
0
8.02
468
8
74
0.25 7.94
593
5
78
余 15 2~3
0.75 7.90
713
4
90
1.0 7.69
720
4
93
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3). 合金化的特点
• 金属学原理与普通钢一致 • 合金元素选用上的差别 ➢孔隙度对合金元素的强化效果有直接影响,
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5). 基本材料体系
• Fe-C 体系 ➢含碳量的控制 ➢游离石墨的防止 ➢组织性能还与烧结后的冷却速度有关
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Fe-C 体系
• 由铁粉与石墨粉的混合粉成形的压坯，在烧结时，石墨中的碳扩散到 铁中，形成奥氏体（碳在高温形态铁中的固溶体）压坯烧结后冷却到 室温时，奥氏体发生相变，化合碳含量为0.80％时，形成珠光体（铁 素体与渗碳体的共晶混合物）；化合碳含量低于0.80％(即亚共析钢) 时，形成铁素体与珠光体的混合物；化合碳含量高于0.80％(即过共析 钢)时，形成珠光体与渗碳体的混合物。烧结碳素钢的金相组织和常规 的共析钢、亚共析钢及过共析钢是一致的。普碳钢的强度因含碳量增 加而增高。碳钢的抗拉强度一直增高到共析组成，当含碳量更高时， 抗拉强度大体上处于恒定状态。
• 由铁粉与石墨粉的混合粉制成的结构零件，其材料的强度同样随着含 碳量增加而增高。在化合碳含量达到共晶点之前，强度随着化合碳含 丛增加而增高；化合碳含量超过共晶点之后，由于连续的、脆性的渗 碳体网络出现，烧结碳钢的横向断裂强度减低。
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Fe-Cu-C与Fe-Cu-Mo-C系
• 烧结铜:10%以内 • 熔浸铜:15~25% • 较佳配比为C,1.5%;Cu,8% • 时效作用比较明显 • 对尺寸变化有很大影响 • Mo的主要作用是固溶强化,细化径粒 • Mo的扩散慢,一般采用合金粉
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烧结铜铁合金与烧结铜钢
• 在粉末冶金铁基结构零件生产中的一种常用合金元素是铜 。在常用的烧结条件下，虽然可能有些铜末熔化，但在烧 结温度1095～1120℃时，7.5％～9％的铜可溶于奥氏体铁 中，由铁粉与铜粉的混合粉压制成形的压坯．烧结后冷却 到室温时，在烧结温度下以液相存在的铜将凝固，同时将 铁粉颗粒铜焊在一起。在室温下，铜在纯铁体中的平衡溶 解度不大于0.1％，因此溶解于固溶体铁中的铜将沉淀出 来。粉末冶金Cu-Fe合金零件材料的强度与硬度，就是由 于铜的铜焊与时效硬化作用而大大高于烧结纯铁材料。
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铜熔渗烧结钢结构
• 用铜熔渗烧结钢结构零件，可改进结构零件的密度均一性，提高结构 零件材料的抗拉强度、硬度、韧性、疲劳强度及冲击性能。烧结铁结 构零件，其各个截面的密度不同．熔渗铜可使各截面的密度趋于均一 。
• 也可以仅对结构零件的某一部分熔渗铜，将铜粉，铜粉压坯或铜线段 置于结构零件压坯的熔渗部位，在烧结时铜熔化后借毛细作用灌入相 应部位，例如，用铜熔渗烧结钢齿轮的齿，称为局部熔渗。用局部熔 渗可控制熔渗铜结构零件的密度与力学性能的变化。通过熔渗铜还能 将几个零件组合成一个形状复杂的结构零件，例如汽车分动器中的行 星齿轮托架。将一结构零件分成几部分分别压制成形，将各部分的压 坯组装后同时进行烧结与熔渗铜，通过铜焊将各部分压坯连接成一体 ，形成一形状复杂的结构零件。
• 较难评估镍粉与石墨粉对烧结镍钢力学性能的综合影响。 烧结时，镍可能扩散不充分，残留有富镍奥氏体，从烧结 温度冷却时，这些富镍区可能溶解足够数量的碳形成马氏 体，因此由铁粉、镍粉及石墨粉的混合粉压制-烧结生产的 烧结镍钢零件，微观组织非常复杂。
复压密度 抗拉强度 复压压力 （g/cm3） （MPa） （MPa）
延伸率 （%）
200
6.3
157
16.0
400
6.8
201
16.5
600
7.1
245
21.0
800
7.3
260
25.5
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浸铜烧结铁-石墨材料的性能
化学成分 （%） Fe Cu C
密度 抗拉强 度
（g/cm3）
（MPa）
延伸 率
密度小于6.5g/cm3时效果不好 ➢强化效果好的元素Cr,Mn易于氧化,合金形式 ➢Cu,P在烧结钢中有强化作用
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4). 热处理的特点
➢原理,工艺与普通钢基本相同 ➢孔隙度超过10%的制品不能盐浴加热 ➢孔隙使材料的导热性变差 ➢防止内部的渗碳与氮化 ➢需保护气体,防止表面氧化与脱碳 ➢淬火介质一般采用油