粉末冶金原理概述PPT(共90页)
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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
粉末冶金原理简介课件
化学共沉淀法
总结词
通过化学反应使金属离子共沉淀形成均匀的金属氧化物或硫化物粉末。
详细描述
化学共沉淀法是一种制备金属粉末的方法，通过化学反应使金属离子共沉淀形成 均匀的金属氧化物或硫化物粉末。在沉淀过程中，控制溶液的pH值和浓度等条 件，使不同金属离子同时沉淀，形成成分均匀的混合物粉末。
喷雾干燥法
定义
粉末烧结是一种通过加热使粉末颗粒 间发生粘结，从而将它们转化为致由烧结和压制烧结。
烧结原理与过程
原理
烧结过程中，粉末颗粒通过表面扩散、粘性流动和塑性变形等机制相互粘结， 形成连续的固体结构。
过程
烧结过程通常包括加热、保温和冷却三个阶段，其中保温阶段是粉末颗粒粘结 的主要阶段。
能源领域
粉末冶金多孔材料可用于制造 燃料电池电极、核反应堆控制 棒等能源相关领域。
医疗器械
粉末冶金材料具有生物相容性 和耐腐蚀性，适用于医疗器械 制造，如人工关节、牙科植入
物等。
粉末冶金的发展历程
01
02
03
早期发展
粉末冶金起源于古代金属 加工技术，如青铜器时代 的铜合金制造。
20世纪发展
随着科技的发展，粉末冶 金在20世纪得到了广泛研 究和应用，涉及领域不断 扩大。
05
粉末冶金材料性能
力学性能
高强度和硬度
粉末冶金材料通过细晶强 化等手段，表现出较高的 硬度和强度，能够满足各 种复杂工况的需求。
良好的耐磨性
由于粉末冶金材料的晶粒 细小且均匀，其耐磨性优 于传统铸造和锻造材料。
抗疲劳性能
由于材料的内部结构均匀 ，可以有效抵抗疲劳裂纹 的扩展，提高零件的寿命 。
特点
粉末冶金具有能够制备传统熔炼 方法难以制备的合金、材料纯度 高、材料性能可调范围广、节能 环保等优点。
粉末冶金原理PPT课件
2
在普通铸件中，气孔和缩孔是常见的缺陷，也是熔 铸法难以克服的问题；而用粉末冶金法制取的材料，其孔 隙度、孔径及分布可以有效地控制，并且可在相当宽的范 围内调整。由于孔隙的存在，多孔材料具有大的比表面和 优良的透过性能，以及易压缩变形、吸收能量好和质量轻 等特性。这些孔隙度特性是粉末冶金多孔材料的基本特性， 也是它们得到广泛应用的基本原因。
4
按下列公式计算烧结试样的密度和孔隙度：
5
6
“假合金”和成分之间相互作用很弱的合金，可采 用加和法求其理论密度；否则，需要采用与测定粉末真 密度相同的方法进行测定。求加和密度的公式为：
7
图7-3表示烧结铁 的开孔隙度、闭孔隙度 和总孔隙度之间的关系。 当总孔隙度为20%30%时，闭孔隙度大约 为1%-2%；当总孔隙度 为8%左右时，全部开 空隙都变成了闭孔隙。
13
二、粉末多孔材料的透过性能
对于过滤器、含油轴承和其他多孔材料来说，透过性能 是一种很重要的孔隙度特性。研究流体通过多孔材料的透过 性能，可为设计、工艺和应用提供参考数据。在多孔体中， 当作用在流体上的压差较小，流速较低，流体的雷诺数小于 临界雷诺数时，则为层流。对于多孔材料来说，临界雷诺数 与孔中流体的雷诺数、孔道表面的相对粗糙度，以及孔道长 度上孔截面的变化程度有关。
18
测定比表面的透过法是通过测定透过系数来求得比表 面的。这个方法的原理是根据柯-卡门公式：
测定比表面的透过法，通常是以气体（特别是空气） 为介质，操作简便、迅速，得到了广泛应用。但此法只适 用于层流而不适用于紊流，并且当孔道很细，接近气体分 子平均自由程时，也不适用。
19
四、粉末多孔材料的其他特性
结构必然具有一定的汞头压力，所以最大孔径的测定是有限的。
在普通铸件中，气孔和缩孔是常见的缺陷，也是熔 铸法难以克服的问题；而用粉末冶金法制取的材料，其孔 隙度、孔径及分布可以有效地控制，并且可在相当宽的范 围内调整。由于孔隙的存在，多孔材料具有大的比表面和 优良的透过性能，以及易压缩变形、吸收能量好和质量轻 等特性。这些孔隙度特性是粉末冶金多孔材料的基本特性， 也是它们得到广泛应用的基本原因。
4
按下列公式计算烧结试样的密度和孔隙度：
5
6
“假合金”和成分之间相互作用很弱的合金，可采 用加和法求其理论密度；否则，需要采用与测定粉末真 密度相同的方法进行测定。求加和密度的公式为：
7
图7-3表示烧结铁 的开孔隙度、闭孔隙度 和总孔隙度之间的关系。 当总孔隙度为20%30%时，闭孔隙度大约 为1%-2%；当总孔隙度 为8%左右时，全部开 空隙都变成了闭孔隙。
13
二、粉末多孔材料的透过性能
对于过滤器、含油轴承和其他多孔材料来说，透过性能 是一种很重要的孔隙度特性。研究流体通过多孔材料的透过 性能，可为设计、工艺和应用提供参考数据。在多孔体中， 当作用在流体上的压差较小，流速较低，流体的雷诺数小于 临界雷诺数时，则为层流。对于多孔材料来说，临界雷诺数 与孔中流体的雷诺数、孔道表面的相对粗糙度，以及孔道长 度上孔截面的变化程度有关。
18
测定比表面的透过法是通过测定透过系数来求得比表 面的。这个方法的原理是根据柯-卡门公式：
测定比表面的透过法，通常是以气体（特别是空气） 为介质，操作简便、迅速，得到了广泛应用。但此法只适 用于层流而不适用于紊流，并且当孔道很细，接近气体分 子平均自由程时，也不适用。
19
四、粉末多孔材料的其他特性
结构必然具有一定的汞头压力，所以最大孔径的测定是有限的。
粉末冶金原理 PPT
临界转速与圆筒直径有关,其关系为:
球体发生滚动得临界条件为:
;反之发生滑动。
β为筒体转动时,球体表面发生倾斜,在一定得转速与装球
量下得倾斜角
23
一、粉末制备技术
球体滚动与自由下落就是最有效得研磨方式, 并且粉末得细磨只有在滚动下才能实现,因为细小 得颗粒不会被球体得冲击所再粉碎
24
一、粉末制备技术 (2)影响球磨得因素
球磨机中得研磨过程取决于众多因素: 筒内装料量、装球量、球磨筒尺寸、球磨机 转速、研磨时间、球体与被研磨物料得比例 (球料比)、研磨介质以及球体直径等。
25
一、粉末制备技术
例如:球磨筒转速n＝0、7-0、75n临界时,球体发生抛 落; n＝0、6n临界时,球体发生滚动; n<0、6n临界时,球
体以滑动为主。 在一定范围内,增加装球量能提高研磨效率。但如
31
一、粉末制备技术
图1-3为机械合金化装置示意图。 机械合金化与滚动球磨得区别在于:使球体运动得驱动力 不同。
图1-2 斯韦科湿式振动球磨机
图1-3 机械合金化装置示意图
32
一、粉末制备技术
2、1、3 涡旋研磨 一般机械研磨只适合于粉碎脆性金属或合金,
涡旋研磨则可以有效地研磨软得塑性金属或合金。 由于在涡旋研磨中,研磨一方面依靠冲击作用,另一 方面还依靠颗粒间、颗粒与工作室内壁以及颗粒与 回转打击子相碰时得磨损作用。
5
绪论
粉末冶金工艺得基本工序 1、原料粉末得制备。现有得制粉方法大体可分为两类:机
械法与物理化学法。其中机械法又可分为:机械粉碎与雾 化法;物理化学法又分为:电化腐蚀法、还原法、化合法、 还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其 中应用最为广泛得就是还原法、雾化法与电解法。
粉末冶金ppt
烧结气氛 sintering atmosphere
1.烧结气氛的作用与分类
作用：
控制烧结体与环境之间的化学反应— 保护作用 如氧化和脱碳
及时带走烧结坯体中润滑剂和成形剂的分解产 物— 净化作用
分类
氧化性气氛：如纯Ag或Ag-氧化物复合材料及氧化 物陶瓷的烧结
还原性气氛：含有H2或CO组份的烧结气氛 如硬质合金烧结用氢气氛，铁基、铜基粉末冶 金零件的含氢气氛
的位移、重排。因此有理由认为热压过程比前述塑
性流动和扩散蠕变更为复杂，难以用一个统一的热
压动力学方程描述。在分析了多数氧化物和碳化物
等硬质粉末的热压实验曲线后，可以看到致密化过
程大致有三个连续过渡的基本阶段：（1）快速致密
化阶段——又称微流动阶段，即在热压初期，颗粒
发生相对滑动、破碎和塑性变形，类似冷压的颗粒
重排，致密化速度较大，主要取决于粉末的粒度、
形状及材料的断裂和屈服强度。这阶段的线收缩，
由费尔坦表示为
；（2）
致密化减速阶段——以塑性流动为主要机构，类似
烧结后期的闭孔收缩阶段，可适用默瑞热压方程 式，即孔隙度的对数与时间成线性关系；（3）趋近 终极密度阶段—— 受扩散控制的完全停止，这阶段 可适用柯瓦尔钦科蠕变为主要机构，此时，晶粒长 大使致密化速度大为降低，达到终极密度后，致密 化过程萨姆索诺夫或科布尔方程。
1、塑性流动理论 1949年，麦肯齐和舒特耳沃思发表了塑性流动烧结
理论，奠定了热压塑性流动理论的基础。他们根 据烧结后期形成闭孔的特点，提出图5-72所示模 型，即一个闭孔（半径r1）和包围闭孔的不可压 缩的致密球壳。孔隙的表面应力(-2γ/r1）使孔隙 周围的材料产生压应力而变形，迫使孔隙缩小。 根据塑性体（又称宾厄姆体）的流动方程
1.烧结气氛的作用与分类
作用：
控制烧结体与环境之间的化学反应— 保护作用 如氧化和脱碳
及时带走烧结坯体中润滑剂和成形剂的分解产 物— 净化作用
分类
氧化性气氛：如纯Ag或Ag-氧化物复合材料及氧化 物陶瓷的烧结
还原性气氛：含有H2或CO组份的烧结气氛 如硬质合金烧结用氢气氛，铁基、铜基粉末冶 金零件的含氢气氛
的位移、重排。因此有理由认为热压过程比前述塑
性流动和扩散蠕变更为复杂，难以用一个统一的热
压动力学方程描述。在分析了多数氧化物和碳化物
等硬质粉末的热压实验曲线后，可以看到致密化过
程大致有三个连续过渡的基本阶段：（1）快速致密
化阶段——又称微流动阶段，即在热压初期，颗粒
发生相对滑动、破碎和塑性变形，类似冷压的颗粒
重排，致密化速度较大，主要取决于粉末的粒度、
形状及材料的断裂和屈服强度。这阶段的线收缩，
由费尔坦表示为
；（2）
致密化减速阶段——以塑性流动为主要机构，类似
烧结后期的闭孔收缩阶段，可适用默瑞热压方程 式，即孔隙度的对数与时间成线性关系；（3）趋近 终极密度阶段—— 受扩散控制的完全停止，这阶段 可适用柯瓦尔钦科蠕变为主要机构，此时，晶粒长 大使致密化速度大为降低，达到终极密度后，致密 化过程萨姆索诺夫或科布尔方程。
1、塑性流动理论 1949年，麦肯齐和舒特耳沃思发表了塑性流动烧结
理论，奠定了热压塑性流动理论的基础。他们根 据烧结后期形成闭孔的特点，提出图5-72所示模 型，即一个闭孔（半径r1）和包围闭孔的不可压 缩的致密球壳。孔隙的表面应力(-2γ/r1）使孔隙 周围的材料产生压应力而变形，迫使孔隙缩小。 根据塑性体（又称宾厄姆体）的流动方程
粉末冶金原理简介PPT课件
.
11
一、粉末制备技术
1. 在不同状态下制备粉末的方法 1.1 在固态下制备粉末的方法 1.2 在液态下制备粉末的方法 1.3 在气态下制备粉末的方法 2.常用的粉末制备方法 2.1 机械粉碎法 2.2 雾化法 2.3 还原法 2.4 气相沉积法 2.5 液相沉淀法 2.6 电解法 3. 本章小结
3.现代粉末冶金技术的发展中共有三个重要标志： 1）克服了难熔金属（如钨、钼等）熔铸过程中产生的困难。1909 年制造电灯钨丝，推动了粉末冶金的发展；1923年粉末冶金硬质 合金的出现被誉为机械加工中的工业革命。
.
4
绪论
2）20世纪三十年代成功制取多孔含油轴承；继而粉末冶 金铁基机械零件的发展，充分发挥了粉末冶金制品少切削 甚至无切削的优点。
从金属熔盐电解制取金属和金属化合物粉末的
有熔盐电解法。
.
14
一、粉末制备技术
1.3 在气态下制备粉末的方法 （1）从金属蒸气中冷凝制取金属粉末的有蒸
气冷凝法；
（2) 从气态金属羰基物中离解制取金属、合 金粉末以及包覆粉末的有羰基物热离解法；
（3）从气态金属卤化物中气相还原制取金属、 合金粉末以及金属、合金涂层的有气相氢还原法；
杂质，而烧结一般在真空和还原气氛中进行，不怕
氧化，也不会给材料任何污染，故有可能制取高纯
度的材料。
4、粉末冶金能保证材料成分配比的正确性和
均匀性。Βιβλιοθήκη 5、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的
产品，特别是齿轮等加工费用高的产品，用粉末冶
金法制造能大大降低生产成本。
.
10
绪论
➢ 粉末冶金材料和制品的发展方向
.
13
一、粉末制备技术
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。
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粉末冶金原理
Powder Metallurgy
绪论
• 1.粉末冶金定义
生产金属粉末和用金属粉末（也包括非 金属粉末）作为原料经过成型和烧结生产 金属材料、复合材料和各种类型制品的冶 金工程与材料科学和机械零件制造技术。
合金元素粉
原料粉
润滑剂
成型
压坯
混合 烧结
产品
粉末制品生产示意图
2.粉末冶金生产工艺
VVT链轮 凸轮轴链轮
平衡轴机构 平衡轴链轮 双联曲轴链轮 机油泵总成
真空泵总成 水泵总成 空调总成
EA 888 发动机
凸轮轴护圈 气门导管 摇臂支架
进排气座圈
凸轮轴组件 凸轮轴轴承盖 杆导承 曲轴连杆
曲轴轴承盖
MPIF确认VVT为PM里 程碑技术
真空泵
燃油泵
齿轮泵
转子泵
内外齿泵
铸物产品
超硬材料
磁性材料和电工 材料
陶瓷工具材料 粉末高速钢 磁性材料
电接触材料 电热材料
含钨硬质合金
无钨硬质合金
钢结硬质合金 立方氮化硼 金刚石工具
软磁材料 硬磁材料 高温磁性材料 矩磁铁氧体 旋磁铁氧体 电触头材料
WC-Co WC-Ti-Co 碳化钛基硬质合金 碳化铬基硬质合金
金属-金属 金属-石墨 金属-金属化合物 金属电热材料 难熔金属化合物
• 2现代粉末冶金 • 起源于难熔金属，难熔金属粉末压制、烧结、热锻工艺。1750-1850
年，铂； 1909年钨丝。 • 3含油轴承的发明、硬质合金的生产推动了粉末冶金在机械制造业的
发展 • 4科学技术的发展带动了粉末冶金材料和技术的的发展 • 5粉末冶金制造技术和设备的发展 • 6我国粉末冶金的发展类别机械零件 源自结构零 件材料和制品的名称
减磨材料
多孔含油轴承
机械零件 摩擦材料 多孔材料
金属塑料减磨材料 致密减磨材料
过滤器 流体分布元件 多孔电极 发散发汗材料 吸音材料 密封材料
铁基含油轴承 铜基含油轴承 铝基含油轴承
铁基机械零件 有色金属机械零件 铁基摩擦材料 铜基摩擦材料
工具材料
硬质合金
耐热材料
粉末超合金
难熔金属及其合 金
金属陶瓷
高温金属陶瓷
弥散强化材料
高温涂层
纤维强化材料 原子能工程材料 核燃料元件
其他原子能工程 材料
粉末镍基超合金 粉末钴基超合金
氧化物基 碳化钛基
氧化物弥散 碳化物 硼化物 氮化物
铀合金 化合物 弥散强化
粉末冶金在汽车上的应用
据资料介绍：发达国家汽车制造业粉末 冶金制品的用量占其粉末冶金制品总产量 的绝大多数，如美国占90%，欧洲为80%， 而我国目前尚不足40%。欧洲平均每辆汽 车的粉末冶金制品使用量是14kg，日本为 16kg，美国已达到19.5kg以上，预计未来 可能达到22kg。而我国目前平均每辆汽车 粉末冶金制品的用量却只有4kg多点（按 2010乘用车产量1826万辆计算为4.15kg/ 辆）。
齿轮的粉末生产工艺 粉末 成形 烧结 精整
高频淬火 成品
齿轮的机加工生产工艺
冶炼
淬火
铸造
磨加工
锻打
成品
切割
退火 机加工
90 95
85 80 50
铸造
38
粉末冶金
28.5
冷成形
41
锻造
49
机械加工
82
100 75 50 25 0（%）
0 25 50 75 100（MJ）
材料利用率
每kg零件的能耗
各种方法材料利用率与能耗
第一章粉末制取
• 1粉末的要求： • 化学成分 • 物理结构 • 形状 • 粒度和粒度分布； • 2制粉方法
生产方法
原材料
粉末产品 金属粉末
合金、化合物粉末
物
还 原
理
碳还原 气体还原 金属热还原
加工工艺 锻造 冲压 高精度锻造 机械加工 磨加工 粉末冶金
4粉末冶金的发展
• 1远古的粉末冶金 海绵铁锻打冶金工艺。我国早在春秋末期，也就是2500多年以前，就已用 块炼铁(即 海绵铁)锻造法制造铁器了。公元4世纪，古印度用同一工艺制成了举世闻名 的德里铁 柱(高7．2m，重6t)和达尔铁柱(高12．5m，重7t)。
带轮系列 Pulley
链轮系列 Sprocket Gears
同步器齿毂系列 Synchronic Hub
空调压缩机系列 Air Compressor Parts
轴承盖系列 Bearing Cap
轮毂系列 Flange
转子齿轮系列 Rotor
转向管柱系列 Steering Column Parts
滑块拨叉系列 Transmission Parts
• 1）孔隙度可控 • 2）可组成相图不成立的合金，如金属与非金属，
假合金，高合金含量等 • 3）复合材料 • （2）比普通冶炼法生产的材料性能优越； • 1）高合金材料，如超合金，高速钢等 • 2）难熔金属
（3）比普通熔炼法更经济
少切削、无切削和一次成形的特点
1）材料利用率高； 2）能耗低； 3）投资低，批量愈大成本愈低，粉末冶金产 品成本取决于模具和设备的一次投资； 4）可按照需要调节材料的成分； 5）可生产形状复杂的零件； 6）精度高，粗糙度低； 7）环境好，无污染、噪音；
• 7粉末冶金的发展现状和前景 新工艺和新技术：温压成形，粉末注射， 粉末锻造，粉末喷射成形，微波烧结，放电等离子烧结
5粉末冶金材料的种类和应用
• （1）粉末冶金材料和制品的种类 • 1）机械零件 • 2）工具材料 • 3）磁性和电工材料 • 4）耐热材料 • 5）原子能工程材料 • （2）应用领域
• 粉末冶金生产工艺由三大步骤组成： • （1）粉末生产 • （2）粉末成型 • （3）成形坯烧结 • 粉末冶金材料和零件主要制造流程
原料粉末
添加剂 混合
压制
等静压
注射
挤压
轧制
粉浆浇注
热等静压
烧结
热挤压
复压 复烧
精整 浸油
锻造
轧制
热处理
后处理
成品 粉末冶金材料和制品生产工艺流程
3粉末冶金特点
• （1）粉末冶金能生产普通冶炼方法无法生产的具 有特殊性能的材料；
径向可达到的ISO公差标准
级 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
加工工艺
精密锻造
****
锻造（冲裁）
******
高精度锻造
****
冷压
*****
粉末冶金
****
拉拔成型
****
磨加工
****
各种方法可达到的径向尺寸公差
平均粗糙度
630 400 250 160 100 63 40 25 16 10 6.30 4.00 2.50 1.60 1.00 0.63 0.40 0.25 0.16 0.10 0.06
Powder Metallurgy
绪论
• 1.粉末冶金定义
生产金属粉末和用金属粉末（也包括非 金属粉末）作为原料经过成型和烧结生产 金属材料、复合材料和各种类型制品的冶 金工程与材料科学和机械零件制造技术。
合金元素粉
原料粉
润滑剂
成型
压坯
混合 烧结
产品
粉末制品生产示意图
2.粉末冶金生产工艺
VVT链轮 凸轮轴链轮
平衡轴机构 平衡轴链轮 双联曲轴链轮 机油泵总成
真空泵总成 水泵总成 空调总成
EA 888 发动机
凸轮轴护圈 气门导管 摇臂支架
进排气座圈
凸轮轴组件 凸轮轴轴承盖 杆导承 曲轴连杆
曲轴轴承盖
MPIF确认VVT为PM里 程碑技术
真空泵
燃油泵
齿轮泵
转子泵
内外齿泵
铸物产品
超硬材料
磁性材料和电工 材料
陶瓷工具材料 粉末高速钢 磁性材料
电接触材料 电热材料
含钨硬质合金
无钨硬质合金
钢结硬质合金 立方氮化硼 金刚石工具
软磁材料 硬磁材料 高温磁性材料 矩磁铁氧体 旋磁铁氧体 电触头材料
WC-Co WC-Ti-Co 碳化钛基硬质合金 碳化铬基硬质合金
金属-金属 金属-石墨 金属-金属化合物 金属电热材料 难熔金属化合物
• 2现代粉末冶金 • 起源于难熔金属，难熔金属粉末压制、烧结、热锻工艺。1750-1850
年，铂； 1909年钨丝。 • 3含油轴承的发明、硬质合金的生产推动了粉末冶金在机械制造业的
发展 • 4科学技术的发展带动了粉末冶金材料和技术的的发展 • 5粉末冶金制造技术和设备的发展 • 6我国粉末冶金的发展类别机械零件 源自结构零 件材料和制品的名称
减磨材料
多孔含油轴承
机械零件 摩擦材料 多孔材料
金属塑料减磨材料 致密减磨材料
过滤器 流体分布元件 多孔电极 发散发汗材料 吸音材料 密封材料
铁基含油轴承 铜基含油轴承 铝基含油轴承
铁基机械零件 有色金属机械零件 铁基摩擦材料 铜基摩擦材料
工具材料
硬质合金
耐热材料
粉末超合金
难熔金属及其合 金
金属陶瓷
高温金属陶瓷
弥散强化材料
高温涂层
纤维强化材料 原子能工程材料 核燃料元件
其他原子能工程 材料
粉末镍基超合金 粉末钴基超合金
氧化物基 碳化钛基
氧化物弥散 碳化物 硼化物 氮化物
铀合金 化合物 弥散强化
粉末冶金在汽车上的应用
据资料介绍：发达国家汽车制造业粉末 冶金制品的用量占其粉末冶金制品总产量 的绝大多数，如美国占90%，欧洲为80%， 而我国目前尚不足40%。欧洲平均每辆汽 车的粉末冶金制品使用量是14kg，日本为 16kg，美国已达到19.5kg以上，预计未来 可能达到22kg。而我国目前平均每辆汽车 粉末冶金制品的用量却只有4kg多点（按 2010乘用车产量1826万辆计算为4.15kg/ 辆）。
齿轮的粉末生产工艺 粉末 成形 烧结 精整
高频淬火 成品
齿轮的机加工生产工艺
冶炼
淬火
铸造
磨加工
锻打
成品
切割
退火 机加工
90 95
85 80 50
铸造
38
粉末冶金
28.5
冷成形
41
锻造
49
机械加工
82
100 75 50 25 0（%）
0 25 50 75 100（MJ）
材料利用率
每kg零件的能耗
各种方法材料利用率与能耗
第一章粉末制取
• 1粉末的要求： • 化学成分 • 物理结构 • 形状 • 粒度和粒度分布； • 2制粉方法
生产方法
原材料
粉末产品 金属粉末
合金、化合物粉末
物
还 原
理
碳还原 气体还原 金属热还原
加工工艺 锻造 冲压 高精度锻造 机械加工 磨加工 粉末冶金
4粉末冶金的发展
• 1远古的粉末冶金 海绵铁锻打冶金工艺。我国早在春秋末期，也就是2500多年以前，就已用 块炼铁(即 海绵铁)锻造法制造铁器了。公元4世纪，古印度用同一工艺制成了举世闻名 的德里铁 柱(高7．2m，重6t)和达尔铁柱(高12．5m，重7t)。
带轮系列 Pulley
链轮系列 Sprocket Gears
同步器齿毂系列 Synchronic Hub
空调压缩机系列 Air Compressor Parts
轴承盖系列 Bearing Cap
轮毂系列 Flange
转子齿轮系列 Rotor
转向管柱系列 Steering Column Parts
滑块拨叉系列 Transmission Parts
• 1）孔隙度可控 • 2）可组成相图不成立的合金，如金属与非金属，
假合金，高合金含量等 • 3）复合材料 • （2）比普通冶炼法生产的材料性能优越； • 1）高合金材料，如超合金，高速钢等 • 2）难熔金属
（3）比普通熔炼法更经济
少切削、无切削和一次成形的特点
1）材料利用率高； 2）能耗低； 3）投资低，批量愈大成本愈低，粉末冶金产 品成本取决于模具和设备的一次投资； 4）可按照需要调节材料的成分； 5）可生产形状复杂的零件； 6）精度高，粗糙度低； 7）环境好，无污染、噪音；
• 7粉末冶金的发展现状和前景 新工艺和新技术：温压成形，粉末注射， 粉末锻造，粉末喷射成形，微波烧结，放电等离子烧结
5粉末冶金材料的种类和应用
• （1）粉末冶金材料和制品的种类 • 1）机械零件 • 2）工具材料 • 3）磁性和电工材料 • 4）耐热材料 • 5）原子能工程材料 • （2）应用领域
• 粉末冶金生产工艺由三大步骤组成： • （1）粉末生产 • （2）粉末成型 • （3）成形坯烧结 • 粉末冶金材料和零件主要制造流程
原料粉末
添加剂 混合
压制
等静压
注射
挤压
轧制
粉浆浇注
热等静压
烧结
热挤压
复压 复烧
精整 浸油
锻造
轧制
热处理
后处理
成品 粉末冶金材料和制品生产工艺流程
3粉末冶金特点
• （1）粉末冶金能生产普通冶炼方法无法生产的具 有特殊性能的材料；
径向可达到的ISO公差标准
级 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
加工工艺
精密锻造
****
锻造（冲裁）
******
高精度锻造
****
冷压
*****
粉末冶金
****
拉拔成型
****
磨加工
****
各种方法可达到的径向尺寸公差
平均粗糙度
630 400 250 160 100 63 40 25 16 10 6.30 4.00 2.50 1.60 1.00 0.63 0.40 0.25 0.16 0.10 0.06