粉末冶金材料ppt课件

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Leabharlann Baidu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
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
• 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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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。
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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。
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
• 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：
➢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
（%）
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
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,
• 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。
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: