第五章粉末材料成形
第五章 金属基复合材料成型技术
• 5.1概述 • 金属基复合材料制造技术是影响金属基复合 材料迅速发展和广泛应用的关键问题。金属基复 合材料的性能、应用、成本等在很大程度上取决 于其制造方法和工艺。然而，金属基复合材料的 制造相对其他基复合材料还是比较复杂和困难。 这是由于金属熔点较高，需要在高温下操作；同 时不少金属对增强体表面润湿性很差，甚至不润 湿，加上金属在高温下很活泼，易与多种增强体 发生反应。目前虽然已经研制出不少制造方法和 工艺，但仍存在一系列问题。所以开发有效的制 造方法一直是金属基复合材料研究中最重要的课 题之一。
PVD法纤维/基体复合丝原理图
5.3.5共喷沉积技术
• 共喷沉积法是制造各种颗粒增强金属基复合材料 的有效方法，1969年由A．R．E．siager发明， 随后由Ospmy金属有限公司发展成工业生产规模 的制造技术，现可以用来制造铝、铜、镍、铁、 金属间化合物基复合材料。 • 共喷沉积工艺过程，包括基体金属熔化、液态金 属雾化、颗粒加入及与金属雾化流的混合、沉积 和凝固等工序。主要工艺参数有：熔融金属温度， 惰性气体压力、流量、速度，颗粒加入速度，沉 积底板温度等。这些参数都对复合材料的质量有 重要的影响。不同的金属基复合材料有各自的最 佳工艺参数组合，必须十分严格地加以控制。
压铸工艺中，影响金属基复合材料性能的工艺因素主要有四个： ①熔融金属的温度 ②模具预热温度 ③使用的最大压力 ④加压速度 在采用预制增强材料块时，为了获得无孔隙的复合材料，一般压力不低于 50MPa，加压速度以使预制件不变形为宜，一般为1~3cm/s。对于铝基复合材 料，熔融金属温度一般为700~800℃，预制件和模具预热温度一般可控制在 500~800℃，并可相互补偿，如前者高些，后者可以低些，反之亦然。采用压 铸法生产的铝基复合材料的零部件，其组织细化、无气孔，可以获得比一般金 属模铸件性能优良的压铸件。与其他金属基复合材料制备方法相比，压铸工艺 设备简单，成本低，材料的质量高且稳定，易于工业化生产。
粉末锻造成型工艺过程
粉末锻造成型工艺是一种利用金属粉末进行成型的工艺。
其主要过程包括以下几个步骤：
1. 原料准备：选择适当的金属粉末作为原料，并根据产品要求进行筛选和混合。
通常会添加一定量的润滑剂和增塑剂，以提高粉末的流动性和成型性能。
2. 压制成型：将混合好的金属粉末放入特制的模具中，然后通过压力机进行压制。
压制过程中，金属粉末会被紧密地压实，形成一定形状的坯料。
3. 粉末预处理：压制成型后的坯料通常会进行一定的预处理，包括去除润滑剂和增塑剂，以及进行退火处理，以提高坯料的力学性能和成形性能。
4. 粉末锻造：将经过预处理的坯料放入特制的锻造模具中，然后通过锻造机进行锻造。
锻造过程中，坯料会受到一定的压力和温度作用，使其发生塑性变形，最终形成所需的产品形状。
5. 后处理：锻造成型后的产品通常需要进行一定的后处理，包括除去表面的氧化物和污染物，以及进行热处理、机械加工和表面处理等，以提高产品的性能和外观质量。
总的来说，粉末锻造成型工艺是一种将金属粉末通过压制和锻造等工艺步骤，以实现金属材料成型的工艺。
它可以制造出复杂形状的零件，并具有高精度、高强度和良好的表面质量等优点，因此在航空航天、汽车、机械等领域有广泛的应用。
材料成型工艺基础(第三版) (刘建华)章 (5)
3.工艺性能
粉末的工艺性能包括松装密度、流动性、压缩性与成型 性。工艺性能也主要取决于粉末的生产方法和粉末的处理工 艺(球磨、退火、加润滑剂、制粒等)。
松装密度亦称松装比，是金属粉末的一项主要特性，指 金属粉末在规定条件下，自由充填标准容器所测得的单位体 积松装粉末的质量，与材料密度、颗粒大小、颗粒形状和粒 度分布有关。松装密度影响粉末成型时的压制与烧结，也是 压模设计的一个重要参数。
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5.1.4 粉末冶金材料的应用及发展
粉末冶金由于在技术和经济上有优越性，在国民经济中 起到越来越大的作用。可以说，现在没有一个工业部门不使 用粉末冶金材料和制品的，从普通机械制造到精密仪器，从 日常生活到医疗卫生，从五金工具到大型机械，从电子工业 到电机制造，从采矿到化工，从民用工业到军事工业，从一 般技术到尖端技术，粉末冶金材料和制品都得到了广泛的应 用。粉末冶金材料及制品的分类与应用列于表5-1中。
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混合好的粉末通常需要过筛，除去较大的夹杂物和润滑 剂的块状凝聚物，并且应尽可能及时使用，否则应密封储存 起来，运输时应减少震动，防止混合料发生偏析。
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2.物理方法
常用的物理方法为蒸气冷凝法，即将金属蒸气经冷凝后 形成金属粉末，主要用于制取具有大的蒸气压的金属粉末。 例如，将锌、铅等金属蒸气冷凝便可以获得相应的金属粉末。
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3.化学方法
常用的化学方法有还原法、电解法等。 还原法是使用还原剂从固态金属氧化物或金属化合物中 还原制取金属或合金粉末。它是最常用的金属粉末生产方法 之一，方法简单，生产费用较低。比如铁粉通常采用固体碳 还原法，即把经过清洗、干燥的氧化铁粉以一定比例装入耐 热罐，入炉加热后保温，得到海绵铁，经过破碎后得到铁粉。
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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。
粉末材料的主要成型方法
粉末材料的主要成型方法引言粉末材料是一种常见的材料形式，具有独特的性质和广泛的应用领域。
成型是将粉末材料转变为所需形状和尺寸的关键步骤之一。
本文将介绍粉末材料的主要成型方法，包括压制成型、注塑成型、烧结成型和3D打印等。
压制成型压制成型是最常见的粉末材料成型方法之一。
它通过将粉末材料放入模具中，施加高压使其变形并形成所需形状。
压制成型可以分为冷压成型和热压成型两种方式。
冷压成型冷压成型是将粉末材料在常温下进行成型的方法。
它适用于一些易于压制的材料，如金属粉末和陶瓷粉末。
冷压成型的步骤包括：1.将粉末材料放入模具中。
2.施加压力使粉末材料变形。
3.移除模具并得到成型件。
冷压成型的优点是成本低、工艺简单，但其成型密度较低，需要进一步处理以提高密度和强度。
热压成型热压成型是将粉末材料在高温下进行成型的方法。
它适用于一些高熔点材料和复杂形状的零件。
热压成型的步骤包括：1.将粉末材料放入模具中。
2.加热模具使粉末材料熔化或软化。
3.施加压力使粉末材料变形。
4.冷却模具并得到成型件。
热压成型的优点是成型密度高、强度好，但其成本较高，工艺复杂。
注塑成型注塑成型是将粉末材料通过注塑机进行成型的方法。
它适用于一些塑料粉末和橡胶粉末等可熔融的材料。
注塑成型的步骤包括：1.将粉末材料放入注塑机的料斗中。
2.通过螺杆将粉末材料加热熔化。
3.将熔化的材料注入模具中。
4.冷却模具并得到成型件。
注塑成型的优点是成型速度快、成型精度高，但其设备和模具成本较高。
烧结成型烧结成型是将粉末材料通过烧结过程进行成型的方法。
烧结是指将粉末材料加热至接近熔点的温度，使其颗粒之间发生结合，形成固体材料的过程。
烧结成型的步骤包括：1.将粉末材料放入模具中。
2.加热模具使粉末材料烧结。
3.冷却模具并得到成型件。
烧结成型的优点是成型密度高、强度好，适用于一些难以通过其他成型方法获得高密度材料的情况。
3D打印3D打印是一种近年来发展迅速的粉末材料成型方法。
粉末冶金的工艺流程-粉末成形
简介 粉末冶金生产中的基本工序之一，目的是将松散的粉末制成具有预定几何形
状、尺寸、密度和强度的半成品或成品。模压（钢模）成形是粉末冶金生产中采 用最广的成形方法。18世纪下半叶和19世纪上半叶，西班牙、俄国和英国为制造 铂制品，都曾采用了相似的粉末冶金工艺。当时俄国索博列夫斯基 (П.Г.Соболевсκий)使用 的是 钢模 和螺 旋压 机。 英 国的 沃拉 斯顿 (W.H.Wol laston )使 用 压 力 更 大 的 拉 杆 式 压 机 和 纯 度 更 高 的 铂 粉 ，制 得 了 几 乎 没 有 残余孔隙的致密铂材。后来，模压成形方法逐渐完善，并用来制造各种形状的铜 基 含 油 轴 承 等 产 品 。 20世 纪 30年 代 以 来 ， 在 粉 末 冶 金 零 件 的 工 业 化 生 产 过 程 中 , 压 机 设 备 、模 具 设 计 等 方 面 不 断 改 进 , 模 压 成 形 方 法 得 到 了 更 大 的 发 展 ，机 械 化 和 自动化已达到较高的程度。为了扩大制品的尺寸和形状范围，特别是为了提高制 品密度和改善密度的均匀性相继出现和发展了多种成形方法。早期出现的有粉末 轧制、冷等静压制、挤压、热压等；50年代以来又出现了热等静压制、热挤压、 热锻等热成形方法。这些方法推动了全致密、高性能粉末金属材料的生产。 主要功能
料 为 金 属（ 低 碳 钢 、不 锈 钢 、钛 ），还 可 用 玻 璃 和 陶 瓷 。由 于 温 度 和 等 静 压 力 的 同 时作用，可使许多种难以成形的材料达到或接近理论密度，并且晶粒细小，结构 均匀，各向同性和具有优异的性能。热等静压法最适宜于生产硬质合金、粉末高 温合金、粉末高速钢和金属铍等材料和制品；也可对熔铸制品进行二次处理，消 除气孔和微裂纹；还可用来制造不同材质紧密粘接的多层或复合材料与制品。 粉末锻造
粉末成型方法
粉末成型方法简介粉末成型方法是一种常用的制造工艺，用于将金属、陶瓷等材料的粉末通过压制和烧结等工艺形成所需的零件或产品。
这种方法具有高效、灵活、经济等优点，被广泛应用于各个领域，如汽车制造、电子设备、航空航天等。
本文将详细介绍粉末成型方法的原理、步骤和应用，并对其优缺点进行分析。
原理粉末成型方法基于粉末冶金原理，通过对粉末进行压制和烧结等处理，使其形成所需形状和性能的零件或产品。
其原理可以概括为以下几个方面：1.粉末选择：根据所需产品的材料特性和性能要求，选择合适的金属、陶瓷等材料的粉末作为原料。
2.混合：将选定的粉末进行混合，以保证成品的均匀性和一致性。
3.压制：使用压力机将混合后的粉末放入模具中，并施加一定压力进行压制。
通过压制，粉末颗粒之间的接触面增加，形成初步的绿体。
4.烧结：将压制后的绿体进行烧结处理，使其在高温下发生结合和致密化。
烧结过程中，粉末颗粒之间发生扩散和晶粒长大，从而形成具有一定强度和密度的成品。
5.后处理：根据产品要求进行表面处理、加工等后续工艺，以得到最终的零件或产品。
步骤粉末成型方法一般包括以下几个步骤：1.原料准备：选择合适的金属、陶瓷等材料的粉末作为原料，并根据需要进行混合、筛选等处理。
2.压制：将混合后的粉末放入模具中，并使用压力机施加一定压力进行压制。
压制过程中要控制好压力和时间，以确保绿体的均匀性和致密性。
3.烧结：将压制后的绿体放入高温炉中进行烧结处理。
烧结温度和时间根据原料性质和产品要求进行选择，以确保绿体能够完全结合和致密化。
4.后处理：根据产品要求进行表面处理、加工等后续工艺，如研磨、抛光、镀层等，以得到最终的零件或产品。
应用粉末成型方法具有广泛的应用领域，如下所示：1.汽车制造：粉末成型方法可以用于制造汽车发动机的曲轴、连杆等关键零件，以提高其强度和耐磨性。
2.电子设备：粉末成型方法可以用于制造电子设备中的散热器、连接器等零件，以提高其导热性能和连接稳定性。
第五章-熔融沉积快速成型工艺
第二节 熔融沉积快速成型材料及设备
表5-2 FDM工艺成型材料的基本信息
材
料
适用的设备系统 可供选择的颜色
ABS
丙稀腈丁二烯 苯乙烯
FDM1650，FDM2000， FDM8000， FDMQuantum
白黑红绿蓝
ABSi 医学专用ABS FDM1650，FDM2000
黑白
E20
FDM1650，FDM2000
Stratasys公司的FDM技术在国际市场上所占比例最大。
图5-4 Stratasys公司的FDM-Quantum机型
尺寸：600mm×500mm×600mm
图5-5 Stratasys公司的FDM- Genisys Xs机型 图5-3 Stratasys公司于1993年开发出第一台
FDM1650机型
第二节 熔融沉积快速成型材料及设备
❖ 熔融沉积快速成型工艺对原型材料的要求：
材料的粘度 材料的粘度低、流动性好，阻力就小，有助于材料顺利挤出。材料的流动性差，需要很
大的送丝压力才能挤出，会增加喷头的启停响应时间，从而影响成型精度。 材料熔融温度
熔融温度低可以使材料在较低温度下挤出，有利于提高喷头和整个机械系统的寿命。可 以减少材料在挤出前后的温差，减少热应力，从而提高原型的精度。 材料的粘结性
ICW06 熔模铸造用 蜡
FDM1650，FDM2000
可机加工蜡 FDM1650，FDM2000
造型材料
Genisys Modeler
所有颜色
N/A N/A N/A
备
注
耐用的无毒塑料
被食品及药物管理 局认可的、耐用的 且无毒的塑料
人造橡胶材料，与 封铅、轴衬、水龙 带和软管等使用的 材料相似
粉末粘接成型的介绍
粉末粘接成型的介绍粉末粘接成型是一种常用的制造工艺，通过将粉末料粘结在一起形成固体零件。
这种工艺广泛应用于诸多行业，包括航空航天、汽车、医疗器械等领域。
粉末粘接成型的过程通常包括以下几个步骤：粉末制备、粘接、烧结和后处理。
首先，需要将原材料制备成粉末的形式。
这个步骤非常关键，粉末的质量和粒度分布将直接影响最终零件的性能。
通常，粉末是通过研磨、球磨或雾化等方法制备而成。
接下来是粉末的粘接。
粘接过程中，需要添加一定的粘结剂或者使用压力来促使粉末颗粒之间产生相互作用力，从而实现颗粒的粘接。
粘接剂的选择要考虑到材料的性质和最终零件的要求，一般可选择有机胶水、陶瓷胶水或金属粘结剂等。
完成粘接后，需要进行烧结。
烧结是指在高温下将粘接好的粉末料加热，使其在固态下结合成密实的零件。
烧结温度和时间的选择要根据粉末的成分和形状来确定。
在烧结过程中，粉末颗粒之间会发生扩散和固态结合，从而形成具有一定强度和致密度的零件。
最后是后处理。
后处理包括清洗、修整和表面处理等步骤。
清洗是为了去除烧结过程中产生的残留物，保证零件表面的洁净度。
修整是为了去除零件表面的毛刺和不平整部分，提高零件的精度和外观。
表面处理可以进一步改善零件的性能，如增加耐磨性、耐腐蚀性和美观度等。
粉末粘接成型具有许多优点。
首先，它可以制造复杂形状的零件，包括内部结构和空腔。
其次，粉末粘接成型可以实现材料的高效利用，减少废料的产生。
此外，该工艺还可以制造多种材料的复合零件，如金属-陶瓷复合材料和金属-塑料复合材料等。
然而，粉末粘接成型也存在一些挑战和限制。
首先，粉末粘接成型的工艺比较复杂，需要控制多个参数，如粉末的成分、粒度分布、粘接剂的选择和烧结条件等。
其次，粉末粘接成型的制造周期相对较长，不适用于大批量生产。
此外，粉末粘接成型的零件通常具有较高的成本，主要是因为原材料的价格较高。
尽管存在一些挑战，粉末粘接成型仍然是一种非常有潜力的制造工艺。
随着材料科学和工艺技术的不断发展，粉末粘接成型将会在更多的领域得到应用，并为各行各业带来更多的创新和发展机会。
粉末注射成形范文
粉末注射成形范文粉末注射成形（POWDERINJECTIONMOLDING,PIM）是一种通过将特殊制备的粉末材料与增塑剂混合后，注射入模具进行成型的技术。
该技术广泛应用于金属和陶瓷等非金属材料的成型领域，能够制造出形状复杂、尺寸精密的零件。
本文将详细介绍粉末注射成形的工艺流程、材料要求和优势等方面内容。
一、粉末注射成形的工艺流程1.粉末预处理在注射成型之前，需要对所使用的粉末进行预处理。
这一过程包括干燥、混合和筛分等环节。
通过干燥可以去除粉末中的水分和其他杂质，确保粉末的质量。
混合的目的是将各种粉末按照一定比例进行混合，以获得所需的化学成分和性能。
筛分则是通过筛网将粉末进行分级，去除过大或过小的颗粒。
2.注射成型粉末预处理完成后，将混合好的粉末和增塑剂组成的混合料注射到模具中。
模具在注射过程中需要承受较高的注射压力，以确保粉末能够充填到模具的每一个细微的角落中。
注射成型过程一般在高温条件下进行，以提高粉末的流动性。
3.烧结注射成型完成后，将其取出进行烧结。
烧结是指在高温下将粉末颗粒熔结成一体，使其形成致密的结构。
不同的材料在烧结过程中可能存在不同的烧结机制，如金属材料一般采用扩散烧结，而陶瓷材料则采用颗粒间结合烧结。
4.后处理烧结后的零件可能需要进行后处理，如热处理、精加工和表面处理等。
热处理可以提高零件的力学性能和耐腐蚀性。
精加工则是通过机械或化学方法对零件进行精细加工，以满足尺寸和表面粗糙度的要求。
表面处理包括喷涂、电镀等，可提供零件更好的耐磨、防腐蚀和装饰性能。
二、粉末注射成形的材料要求1.粉末材料粉末材料在粉末注射成形中起着至关重要的作用。
一般来说，粉末材料需具备以下特点：（1）粒度分布均匀，颗粒尺寸稍小；（2）低氧含量，避免烧结过程中产生氧化物；（3）良好的流动性和可塑性，以保证充填模具的能力；（4）化学稳定性好，耐腐蚀性强。
2.增塑剂增塑剂是指用于调整注射成型中粉末料的流动性和可塑性的添加剂。
(陶瓷科学与工艺学)第五章1成型-压制成型
2.3.3加压制度对坯体质量的影响
5、添加剂的选用 （1）减少粉料颗粒间及粉料与模壁之间的摩擦，这种添加物又称润滑剂； （2）增加粉料颗粒之间的粘结作用，这类添加物又称粘合剂； （3）促进粉料颗粒吸附、湿润或变形，通常采用表面活性物质。
第二节 成型与成型前后工艺的关系
5.2.1 成型对粉体的要求 d)颗粒的大小、形状---粉料的拱桥效应(或称桥接) 球形颗粒有利于提高流动性和松装密度。 颗粒粒度分布窄的高于粒度分布宽的松装密度。
等径球体堆积形式及孔隙率 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
第四节 冷等静压成型
5.4.3 等静压成型的缺陷和控制
1)填充不均匀而形成的颈部，这和粉料流动性差有关；
2)粉料填充不均匀或装料的橡胶袋无支撑而导致的不规则表面 3) 湿式等静压中因模具橡胶袋太硬或因粉料压缩性太大而形成的“象脚”形； 4)湿式等静压中因橡胶模具无支撑而形成的“香蕉”行； 5)成型中轴向弹性回弹形成的压缩裂纹，硬粉料更是如此； 6)由于压缩裂纹而形成分层，这来源于不合适的或过厚的橡胶材料或较弱的坯块； 7)不规则表面形状：与密封橡胶袋材料不合适或太厚，坯体强度低或小的角半径有关； 由于不充分的弹性而形成的轴向裂纹。
(陶瓷科学与工艺学)第五章1成型-压 制成型
5 陶瓷坯体的成形
课后习题
1.列举陶瓷坯体的基本成型方法。 2.试分析注浆成型过程中影响泥浆流动性和稳定性因素有哪些？ 3.干压成型中，怎样的粉体有利于获得高密度的成型坯体？ 4.简述干压制成型过程中坯体易于出现层裂的原因。 5.弹性后效定义 6.简述成型对烧结有哪些影响？ 7.简述干燥过程的不同阶段及影响因素。
粉末冶金成型的工艺过程
粉末冶金成型的工艺过程粉末冶金成型是一种利用粉末金属和其他复合材料制作各种形状和大小的零件的工艺，是一种广泛应用于航空航天、船舶、汽车、石油、机械制造和精密仪器等领域的一种重要工艺。
粉末冶金成型的工艺过程主要包括粉末成形、热处理和表面处理三个步骤。
首先，粉末成形。
将粉末金属或复合材料放入型腔内，然后用轧制机将其压实，形成特定的零件形状。
一般分两种方法：一种是热压成型，将粉末金属或复合材料装入型腔，然后将其加热，并用压力将其压实，使其形成所需的零件形状；另一种是压力成形，将粉末金属或复合材料装入型腔，然后用压力将其压实，使其形成所需的零件形状。
其次，热处理。
热处理对粉末冶金成型产品具有重要意义，其目的是改善材料的力学性能、改变材料的组织结构、调节材料的组织参数、提高材料的硬度和韧性等。
热处理可分为正火处理和回火处理两种，根据所需要的效果，可选用不同的工艺方式，如火焰热处理、氩弧焊热处理、电火花热处理等。
最后，表面处理。
表面处理的目的是使粉末冶金成型后的零件具有良好的外观和耐磨性，并且提高其耐腐蚀性。
表面处理的方法多种多样，如电镀、阳极氧化、氧化处理、涂装、抛光等。
由于粉末冶金成型产品的表面粗糙度较高，一般需要进行抛光处理，以改善表面光洁度和表面粗糙度。
粉末冶金成型的过程比较复杂，需要经过粉末成形、热处理和表面处理这三个步骤，才能得到满足要求的零件。
粉末冶金成型工艺具有加工复杂形状零件的优势，具有节约材料、提高加工精度、改善性能和缩短交货期等优点，已成为航空航天、船舶、汽车、石油、机械制造和精密仪器等领域的重要工艺。
Secondly, heat treatment. Heat treatment is of great significance to powder metallurgy forming products, which aims to improve the mechanical properties of materials, change the structure of materials, adjust the organization parameters of materials, increase the hardness and toughness of materials, etc. Heat treatment can be divided into two types: normalizing and annealing, different process can be selected according to the required effect, such as flame heat treatment, argon arc welding heat treatment, electric spark heat treatment, etc.。
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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§3
压制成型
一、定义
将含有一定水分（或其它粘结剂）的粒状粉料填充于模 具之中，对其施加压力，使之成为具有一定形状和强度 的陶瓷坯体的成型方法叫做压制成型。又称模压成型 （stamping process）、干压成型(dry pressing)。 粉料含水量8%~15％时为半干压成型； 粉料含水量为3％~7％时为干压成型； 特殊的压制工艺（如等静压法），坯料水分可在3％以 下。
在压制过程中，由于压制压力较大而阴模会发生弹性膨 胀；当压力去除后，压坯阻碍阴模弹性收缩，压坯受径向 压力。压坯脱出阴模的部分，由于本身弹性后效作用而向 外膨胀。这使得在脱模过程中，压坯受到方向相反的切应 力作用，如图5-12所示。
在压坯脱模过程中，压坯 上的一些薄弱部位有可能在上 述切应力作用下发生毁坏。所 以零件在结构上应尽可能避免 薄壁、深而窄的槽、锐边、小 而 薄 的 凸 台 等 形 状 。 如 图 513a 所示结构宜改成图 5-13b 。 图 5-14a 脱模不便，改成图 5图5-12 压坯脱模过程中的切应力 14b结构为妥。
粉末冶金的特点：
1）某些特殊性能材料的唯一制造方法； 2 ）可直接制出尺寸准确，表面光洁的零件，是少甚至无 切削生产工艺； 3）节约材料和加工工时，成本低。 4）制品强度较低； 5）流动性较差，形状受限制； 6）压制成形的压强较高，制品尺寸较小；
7）压模成本较高。
5.1粉末冶金基本原理Fra bibliotek粉末冶金的主要工序有粉末制备、粉末预处理、成形、 烧结及后处理等。粉末冶金材料或制品的工艺流程如图51所示。
§ 2 注浆成型
一 概述： 工艺过程：将制备好的坯料泥浆注入多孔性模型内，由于 多孔性模型的毛细管力吸水性，泥浆在贴近模壁的一侧被 模子吸水而形成一均匀的泥层，并随时间的延长而加厚， 当达到所需厚度时，将多余的泥浆倾出，最后该泥层继续 脱水收缩而与模型脱离，从模型取出后即为毛坯.
工艺特点： （1）适于成型各种产品，形状复杂、不规则、 薄、体积较大而且尺寸要求不严的器物，如花瓶、汤碗、 椭圆形盘、茶壶等。 （2）坯体结构均匀，但含水量大且不均匀，干燥与烧成 收缩大。
a)
b)
图5-13 避免小而薄的凸台
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a) b) 图5-14 考虑方便脱模的结构
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考虑粉末均匀填充及压坯密度
密度均匀是压坯质量的一个重要指标。在压制薄壁或 截面上厚度差异较大的压坯时，装粉不易均匀，薄壁和尖 角处难于充填粉末，引起压坯密度很不均匀，烧结时易发 生变形或开裂。 压坯的最小壁厚取决于零件尺寸。一般偏心孔零件最 薄处壁厚 t≥1mm （图 5-15a 所示）。设计圆柱体空心件最 小壁厚规定为 1.2mm ；实际设计中，壁厚 t 与高度 H 有关， 一般取H/t＜20（图5-15b）。 零件结构带有尖角时，不利于装粉、密度不易均匀、 且模具制造困难、寿命低，宜将尖角改为圆弧。
5.2.6 粉末冶金制品制造举例
含油轴承材料是一种具有多孔性的粉末冶金材料，常 用以制造轴承零件。这种材料压制成轴承后，放在润滑油 中浸润，由于粉末冶金材料的多孔性，在毛细现象作用下， 可吸附大量润滑油(一般含油率为12%～30％)，故称为含 油轴承。 铜基含油轴承常用的是青铜粉末与石墨粉末制成的冶 金材料，它具有较好的热导性、耐蚀性．抗咬合性，但承 压能力较铁基含油轴承小。 含油轴承材料一般用于制作中速、轻载荷的轴承，尤 其适宜制作不能经常加油的轴承，如纺织机械、电影机械、 食品机械、家用电器(如电风扇、电唱机)等的轴承，在 汽车、拖拉机．机床．电机中也得到广泛应用。
a)
b)
图5-15 考虑壁厚均匀的改进
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考虑压模强度及寿命
主要应考虑压模结构上一些薄弱部位易在压制高压下 损坏。例如，机械加工中极易加工的倒角，在粉末冶金压 制时，成了模具的薄弱部位（尖角）而极易在压制时损坏 （图5-16a所示），宜改成图5-16b所示结构。
a) 图5-16 倒角结构的改进
5.2.5 后处理
后处理的方法按其目的不同，有以下几种： 1）为提高制件的物理及力学性能，方法有：复压、复烧、 浸油、热锻与热复压、热处理及化学热处理。 2）为改善制件表面的耐腐蚀性，方法有：水蒸气处理、磷 化处理、电镀等。
3）为提高制件的形状与尺寸精度，方法有：精整、机械加 工等。
4）熔渗处理，它是将低熔点金属或合金渗入到多孔烧结制 作的孔隙中去，以增加烧结件的密度、强度、塑性或冲击 韧度。
第五章 粉末材料成形
粉末冶金是以金属粉末(或金属粉末与非金属粉末 的混合物)为原料，通过成形、烧结或热成形制成金属 制品或材料的一种冶金工艺技术。粉末冶金生产工艺与 陶瓷制品的生产工艺类似，因此人们又常常称粉末冶金 方法为“金属陶瓷法”。
粉末冶金材料或制品种类较多，主要有:
难熔金属及其合金（如钨、钨—钼合金）； 组元彼此不相溶、熔点十分悬殊的特殊性能材料 （如钨—铜合金型电触头材料）； 难熔的化合物和金属组成的各种复合材料（如硬质 合金、金属陶瓷）等。
将坯料用一定工具或模具制成一定形状、尺寸、密 度和强度的制品坯型（亦称生坯）。
生坯经初步干燥后，进行涂釉烧结或直接烧结。高 温烧结时，陶瓷内部会发生一系列物理化学变化及相变， 如体积减小，密度增加，强度、硬度提高，晶粒发生相 变等，使陶瓷制品达到所要求的物理性能和力学性能。
§ 1 可塑成型
利用外力对坯料进行成型。基本原理是基于坯料的可塑性。 一、滚压成型 1.工艺原理和特点：成型时盛放着泥料的石膏模型和滚压头分 别绕自己的轴线以一定的速 度同方向旋转。滚压头在旋 转的同时逐渐靠近石膏模型， 对泥料进行滚压成型。 优点：坯体致密、组织结构 均匀、表面质量高。 阳模滚压（外滚压）：滚压 头决定坯体形状和大小，模 型决定内表面的花纹。 阴模滚压（内滚压）：滚压 头形成坯体的内表面。
常用粉末冶金制品的烧结温度与烧结气氛见表 5-1。烧 结温度过高或时间过长，都会使压坯歪曲和变形，其晶粒 亦大，产生所谓“过烧”的废品；如烧结温度过低或时间 过短，则产品的结合强度等性能达不到要求 ，产生所谓 “欠烧”的废品。
表5-1
粉冶材料 铁基制品
常用粉末冶金制品的烧结温度与烧结气氛
铜基制品 硬质合金 不锈钢 磁性材料 (Fe-NiC 0) 钨、铝、 钒
5.1.2 压制成形原理
压模压制是将置于压模内的松散粉 末施加一定的压力后，成为具有一定 尺寸、形状和一定密度、强度的压坯， 如图5-2是压模示意图。 粉末的压缩过程一般采用压坯密 图5-2 模压示意图 度——成形压力曲线来表示，如图5-3 所示。压坯密度变化分为三个阶段。 滑动阶段：在压力作用下粉末颗粒发 生相对位移，填充孔隙，压坯密度随 压力增加而急剧增加；二是粉末体出 现压缩阻力，即使再加压其孔隙度不 能再减少，密度不随压力增高而明显 变化；三是当压力超过粉末颗粒的临 图5-3 压坯密度与压力 界压力时，粉末颗粒开始变形，从而 使其密度又随压力增高而增加。
固相烧结：烧结发生在低于其组成成分熔点的温度，如 普通铁基粉末冶金轴承烧结。 液相烧结：烧结发生在两种组成成分熔点之间。如硬质 合金与金属陶瓷制品的烧结。液相烧结时，在液相表面张力 的作用下，颗粒相互靠紧，故烧结速度快、制品强度高。
烧结时的影响因素：烧结温度、烧结时间和大气环境， 粉末材料、颗粒尺寸及形状、表面特性以及压制压力等。
5.1.1 金属粉末性能
粉末的工艺性能：
1 粉末粒度 固态物质按分散程度不同分成致密体、粉末体和胶体 三类。 致密体或常说的固体：粒径在lmm以上； 胶体微粒： 0.1mm以下； 粉末体或简称粉末：介于二者之间。
2流动性是50g粉末从标准的流速漏斗流出所需的时间，单 位为s／50g，其倒数是单位时间内流出粉末的重量，俗称 为流速。 3 粉末的压制性能 1）压缩性代表粉末在压制过程中被压紧的能力，通常以 在规定单位压力下粉末的压坯密度表示。 2）成形性是指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力， 通常用粉末得以成形所需的最小单位压制力表示或用压坯 强度来表示。 4松装密度是指粉末试样自然地充填规定的容器时，单位 体积内粉末的质量，单位为g／cm3。
零件的内、外螺纹、倒锥度、与压制方向垂直的孔、 槽等均不能直接压制出 。图5-10a中与压制方向垂直的 退刀槽需改为图5-10b的结构；图 5-11a 所示零件，应在 模具上做出垫块（图5-11b）
a)
b)
图5-10 简化槽的结构
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a)
b)
图5-11 避免多台阶零件
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考虑脱模困难性
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
成型方法分类
热法（热压注法）：钢模
注 浆 常压冷法注浆 成 型 法 冷法 加压冷法注浆
成型 方法 可塑成型法 无模
抽真空冷法注浆
石 膏 模
坯料含水量 30～40%
有模
坯料含水量18～26%
干压成型法：钢模 ，坯料含水量6～8% 等静压成型法：橡皮膜，坯料含水1.5～3%
烧结温 度℃
1050∼ 2000
发生炉煤 气，分解 氨
700∼ 900
分解氨， 发生炉煤 气
1350 ∼ 1550
1250
1200
1700 ∼ 3300
烧结气氛
真空、氢
氢
氢、真空
氢
5.2粉末冶金工艺过程
5.2.1 粉末的制备
金属粉末的制取方法可分成两大类：机械法和物理化 学法。 机械法是将原材料磨碎成粉而不改变原材料的化学成 分的方法。如将金属切削成粉末颗粒；把金属研磨成粉末； 液态金属的制粒和雾化。 物理化学法是在制取粉末过程中，使原材料受到化学 或物理的作用，而使其化学成分和集聚状态发生变化的工 艺过程。还原金属氧化物、电解水溶液或熔盐、热离解羰 基化合物、冷凝金属蒸汽、晶间腐蚀和电腐蚀法等。物理 化学制粉法是以还原和离解等化学反应为基础的。 工业上普遍采用的有：氧化物还原法、电解法、热离解 法、球磨法、涡旋研磨法、雾化法。