粉末冶金制粉技术 全
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。
粉末冶金制粉新工艺
粉末冶金制粉新工艺粉末冶金制粉工艺是最近新出现的冶金工艺，也被称为冲击型冶金法，它是一种用来不断研究新材料和加工方法的工艺性能优良的重要工艺流程。
粉末冶金制粉的主要原料一般是由矿石、废料熔炼金属或者金属合金的粉末，其中的添加物一般是以热喷涂技术从外部添加到合金中，以改变其组成和性能；预收粉末通常应采用连续的研磨机和粉末冶金工艺，使其中的粒径达到要求。
粉末冶金制粉工艺是以熔融分离或点焊的方法结合粉末冶金方法，利用电弧焊技术或工艺（包括电弧渗透焊技术，埋弧熔接技术或等离子辅助金属气相熔覆技术）来生产多孔机械零件。
这一工艺不但可以减少表面缺陷、减少机械加工环节，而且可以改变机件的特性，进一步提高机件的加工效率。
粉末冶金制粉工艺具有众多优势，如粉末可以通过不规则的空气流体来反复混合，并具有灵活的粒径控制，可在较短的时间内获得较小的粒径，只能生产加工更精细的零部件，可以满足精密零件制造。
粉末冶金制粉工艺在现代制造业发展迅速，得到了广泛的应用，但同时也存在着一些问题，如受工艺抗击性的影响，它的均匀性比其他冶金方法更差，这是由于针对细小粒度的粉末，分散性和反应性不够，在实际应用中，一些细小分散的粉末可能会因不均匀的反应而形成多孔的有害物质。
粉末冶金制粉工艺在不断研发日趋多元新材料，改变传统冶金工艺中复杂的工序，已经受到了广泛的关注和赞誉。
简单、快捷、低成本是粉末冶金制粉工艺的最大优势，将来有望成为制造行业的主流方式。
Powder metallurgy sintering process is a newly emerging metallurgical process, also called impact metallurgy, is a key process with excellent process performance to continuously study new materials and processing methods.The main raw materials of powder metallurgy sintering process are generally powders of ore, waste metal or metal alloy produced by smelting, and the additives are generally added to the alloy from the outside by thermal spraying technology to change its composition and performance. The pre-receiving powder should generally use continuous grinding machines and powder metallurgy process to make its particle size meet the requirements.Powder metallurgy sintering process combines powder metallurgical method with melting separation or spot welding method, and uses arc welding technology or process (including arc infiltration welding technology, buried arc welding technology or plasma assisted metal gas phase coating technology) to produce porous mechanical parts. This process not only reduces surface defects and reduces machining links, but also can change the characteristics of parts and further improve the machiningefficiency of parts.Powder metallurgy sintering process has many advantages, such as powder can be repeatedly mixed by irregular air fluid and has flexible particle size control, and can obtain smaller particles in a short time. It can only produce more finely processed parts and meet the requirements of precision parts manufacturing.Powder metallurgy sintering process has developed rapidly in modern manufacturing industry, and has been widely used, but at the same time, there are also some problems, such as the influence of process impact resistance, its homogeneity is worse than other metallurgical methods, which is due to the small particle size of powder, Poor dispersion and reactivity may form harmful substances with porous structure due to uneven reaction in practical application.Powder metallurgy sintering process has been widely concerned and praised for its continuous research and development of multi-material new materials and change of complex processes in traditional metallurgical process. Simple, fast, low-cost is the biggest advantage of powder metallurgy sintering process, which is expected to become the mainstream way in manufacturing industry in the future.。
粉末冶金知识大全
粉末冶金知识大全简介粉末冶金是一种重要的制备材料的方法，它通过将金属或非金属加工成粉末，再通过压制和烧结等工艺将粉末粒子紧密结合形成所需的材料。
本文将介绍粉末冶金的基本原理、工艺流程和应用领域。
1. 粉末制备粉末冶金的第一步是制备粉末。
常见的粉末制备方法包括：•原子熔化法：通过将金属或合金加热到高温，使其熔化后迅速冷却，冷却过程中形成的微细颗粒即为粉末。
•机械研磨法：将金属块或合金块放入球磨机中与球磨介质一起磨碎，经过一定时间后得到所需的粉末。
•物理气相法：通过高温蒸发和凝聚，使金属或合金从气相转变为粉末。
常见的物理气相制备方法有气体凝聚法、物理溅射法等。
2. 粉末冶金工艺粉末冶金包括压制、烧结和后处理等多个工艺步骤。
2.1 压制压制是将制备好的粉末以一定的压力塑造成所需形状的过程。
常见的压制方法有：•静态压制：即将粉末放置在模具中，施加垂直于模具方向的压力，使粉末颗粒之间发生塑性变形，形成一定形状的绿体。
•动态压制：即通过提供一个快速冲击力，使粉末颗粒互相碰撞并发生变形，形成一定形状的绿体。
2.2 烧结烧结是将压制好的绿体在一定温度下进行加热，使粉末颗粒之间发生扩散和结合，形成致密的材料。
常见的烧结方法有：•常压烧结：将绿体放在电炉或气炉中进行加热，使粉末颗粒熔结或固相扩散结合。
•热等静压烧结：在加热的同时施加一定的压力，用于加强绿体的结合。
2.3 后处理烧结完成后，还需要进行一些后处理步骤以提高材料的性能。
常见的后处理方法有：•热处理：通过控制温度和时间，在一定的条件下改变材料的组织结构，提高其硬度、强度等性能。
•表面处理：在材料表面形成覆盖层、涂层或改变表面形貌，以提高耐磨、耐腐蚀等性能。
3. 应用领域粉末冶金在许多领域都有着广泛的应用。
3.1 金属制品粉末冶金可以制备各种金属制品，如汽车零部件、工具等。
由于独特的结构和物理性能，粉末冶金制品具有优异的耐磨、抗拉伸和耐腐蚀等特点。
3.2 陶瓷制品通过粉末冶金技术可以制备出高纯度、高强度的陶瓷制品，如陶瓷刀具、陶瓷齿轮等。
材料制备技术-粉末冶金
热模锻优势：
① 粉末冶金制件精度比精锻高；
① 可制造大型零件；
② 粉末锻造节省材料、重量控制精 ② 锻件力学性能比烧结粉
确、可无非边锻造，也能制造形状较 末冶金零件高，但与粉末
复杂制件；
锻造件相当；
③ 粉末锻造只需一副成形模具和一 ③ 可制造形状复杂程度较
副锻模；热锻需两副以上锻模、一副 高的制品。
挤压(extrusion)、轧制(rolling)、拉拔(drawing)、 冲压(punching)、锻造(forging)
PM(Powder Metallurgy) 粉末冶金法 制粉(powder making)压型(pressing) 烧结(sintering)
粉末冶金特点及与其他成形工艺的比较
现代粉末冶金发展的三个重要标志：
• 1909年制造电灯钨丝的技术成功（W粉成形、烧结、锻打、 拉丝）；1923年硬质合金研制成功。 • 20世纪30年代，多孔含油轴承成功；相继发展铁基机械零件 • 向新材料、新工艺发展：20世纪40年代，金属陶瓷、弥散强 化材料（如烧结铝）；60年代末～70年代初，粉末高速钢、粉 末高温合金，粉末锻造技术已能生产高强度零件。
4） 成型性 Formation ability
定义:粉末压制后，压坯保持既定形状的能力 用压坯强度 表示
意义: 压坯加工能力，加工形状复杂零件的可能性 影响因素:颗粒之间的啮合与间隙
a 不规则颗粒，颗粒间连接力强, 成型性好 b 颗粒越小，成型性越好;
与压缩性影响后果相反,必须综合考虑
2.2 粉末制备方法
3） 压缩性 Compressive ability
(1) 定义: 粉末被压紧的能力，表示方法是：在恒定压 力下（30t/inch2）粉末压坯的密度
粉末冶金制粉方法
粉末冶金制粉方法
嘿，这粉末冶金制粉方法啊，那可有点门道呢。
一个办法是机械粉碎法。
就像把东西放进一个大搅拌机里，使劲搅啊搅。
把大块的材料放进去，通过各种机器的力量，把它们打成细细的粉末。
这就有点像把大石头砸成小石子，再把小石子磨成沙子一样。
可以用球磨机啊、粉碎机啥的，让材料在里面翻滚、碰撞，慢慢就变成粉末啦。
还有雾化法。
这就像给材料喷了一场神奇的“雾”。
把熔化的金属或者合金通过一个小孔喷出来，同时用高压气体或者水把它吹散，就变成了细细的粉末。
就好像是一个魔法喷泉，喷出来的都是粉末。
另外呢，还原法也不错。
把一些氧化物啊啥的，通过化学反应还原成金属粉末。
就像变魔术一样，把一种东西变成另一种东西。
可以用氢气啊、一氧化碳啊这些气体来还原，让氧化物变成纯纯的金属粉末。
我记得有一次，我们在工厂里看到粉末冶金制粉的过程。
那个机械粉碎法可热闹了，机器嗡嗡响，材料在里面噼里啪啦地碰撞。
还有那个雾化法，喷出来的粉末就像一场漂亮的
烟花。
从那以后，我就知道了，粉末冶金制粉有这么多有趣的方法。
总之呢，粉末冶金制粉方法有很多，各有各的特点。
可以根据不同的材料和需求选择合适的方法。
让我们一起探索粉末冶金的奇妙世界吧。
粉末冶金工艺过程
粉末冶金工艺过程粉末冶金工艺是一种高科技的金属成形技术，在有些特殊的条件下，粉末冶金技术可以得到可靠的金属部件。
一、粉末冶金工艺流程：1、晶料粉末制备：将晶料磨成粉之后，采用机械、电烧、化学或催化反应制备粉末物料，运用特殊工艺可得到可湿性的粉末材料。
2、制备表面活性剂：通过机械分散或化学合成得到表面活性剂，可以有效地促进粉末粒子间的亲和作用。
3、粉体团聚：将团聚剂和粉末物料添加到适当的容器中，加热或搅拌使物料粒子间形成聚集体，改变物料粒子结构形成粉体团聚体。
4、烧结：将粉体团聚体放入容器中，通过加热或压缩烧结成金属部件，冷却后可得到比较稳定的形态。
二、粉末冶金工艺优势：1、重量轻：由于原材料粒子细小，重量较轻，可以制造出体积小、重量轻的零件。
2、抗腐蚀性能强：采用粉末冶金工艺，用高纯度的洁净物质作为原材料，因此产品抗腐蚀性能好。
3、降低产品成本：因为粉末冶金工艺可以在很短的时间内完成工艺，从而可以降低产品成本。
4、灵活性强：粉末冶金工艺有一定的非结晶结构，可以为用户提供很多不同形状和功能的部件。
三、粉末冶金工艺的应用：1、汽车类：在汽车的制造中，可以用粉末冶金工艺制造汽车零部件，也可以制造高强度、轻量的结构件，以满足现代汽车的性能需求。
2、航空航天类：在航空航天领域，粉末冶金技术可以用于制造发动机、燃烧室和其他部件，以满足不断变化的性能要求。
3、电子信息类：粉末冶金技术可用于制造高精度、高密度的零部件，以满足电子信息产品的性能和稳定性需求。
4、聚合物类：在聚合物类，我们可以根据不同的应用需求，利用粉末冶金工艺，高效地制造复杂的高分子结构。
总结：粉末冶金工艺是一种高科技的金属成形技术，其具有重量轻、抗腐蚀性能强、降低产品成本、灵活性强等优势；应用于汽车、航空航天、电子信息、聚合物等领域，是一种被广泛使用的金属成形技术。
粉末冶金的工艺流程-粉末的配制
粉末冶金成形前，要对粉末进行预处理及配制。预处理包括：退火、筛分、 制粒等。 退火
粉末的预先退火可使残留氧化物进一步还原、降低碳和其它杂质的含量，提 高粉末的纯度，消除粉末的加工硬化等。用还原法、机械研磨法、电解法、雾化 法以及羰基离解法所制得的粉末都要经退火处理。此外，为防止某些超细金属粉 末的自燃，需要将其表面钝化，也要作退火处理。经过退火后的粉末，压制性得 到改善，压坯的弹性后效相应减小。 筛分
将两种或两种以上不同成分的粉末均匀混合的过程。有时需将成分相同而粒 度不同的粉末进行混合，称为合批。混合质量不仅影响成形过程和压坯质量，而 且会严重影响烧结过程的进行和最终制品的质量。 混合有机械法和化学法两种方法
（1）机械法常用的混料机有球磨机、V 型混合器、锥形混合器、洒桶式混合 器、螺旋混合器等。机械法混料又可分为干混和湿混。铁基等制品生产中广泛采 用干混，制备硬质合金混合料则经常使用湿混。湿混时常用的液体介质为酒精、 汽油、丙酮等。为了保证湿混过程能顺利进行，对湿混介质的要求是：不与物料 发生化学反应，沸点低易挥发，无毒性，来源广泛，成本低等。湿混介质的加入Байду номын сангаас量必须适当，否则不利于研磨和高效率的混合。
把颗粒大小不匀的原始粉末进行分级，使粉末能够按照粒度分成大小范围更 窄的若干等级。通常用标准筛网制成的筛子或振动筛来进行粉末的筛分。 制粒
将小颗粒的粉末制成大颗粒或团粒的工序，常用来改善粉末的流动性。在硬 质合金生产中，为了便于自动成形，使粉末能顺利充填模腔就必须先进行制粒。 能承担制粒任务的设备有滚筒制粒机、圆盘制粒机和振动筛等。 混合
此外，生产粉末冶金过滤材料时，在提高制品强度的同时，为了保证制品有 连通的孔隙，可加入充填剂。能起充填作用的物质有碳酸钠等，它们既可以防止 形成闭孔隙，还会加剧扩散过程，从而提高制品的强度。充填剂常常以盐的水溶 液方式加入。
现代粉末冶金技术雾化制粉
引入先进的自动化控制系统和数据分析技术，实现雾化过程的精 确控制和优化。
强化设备维护与管理
定期对生产设备进行维护和保养，确保设备处于良好状态，提高 生产稳定性和产品质量。
05
产品性能评价与应
用领域拓展
粉末性能评价指标及方法介绍
粉末粒度分布
通过粒度分析仪等设备测量粉末的粒度分布，以评估粉末的均匀性 和细度。
表面涂层领域
要求粉末具有优异的耐磨、耐腐蚀等性能，以提 高涂层的质量和寿命。
拓展新型应用领域探索
1 2
生物医疗领域
探索利用粉末冶金技术制备生物相容性良好的金 属粉末，用于生物医疗领域如骨科植入物等。
新能源领域
研究粉末冶金技术在新能源领域的应用，如制备 高性能电池材料、燃料电池催化剂等。
3
航空航天领域
粒度在线监测
通过激光粒度分析仪等实时监测 设备，对粉末粒度进行在线监测，
及时调整工艺参数。
温度与湿度监测
实时监测雾化过程中的温度和湿 度变化，确保粉末质量和生产效
率。
气体成分分析
对雾化环境中的气体成分进行实 时监测，以确保生产安全和产品
质量。
提高雾化效率和产品质量方法
优化工艺流程
通过改进生产工艺流程，减少生产环节和能源消耗，提高生产效 率。
优势
粉末冶金制品具有高精度、高性能、高附加值等特点，广泛 应用于汽车、航空航天、电子、能源等领域。与传统的铸造 、锻造等加工方法相比，粉末冶金技术具有材料利用率高、 生产周期短、成本低等优点。
雾化制粉在粉末冶金中地位
雾化制粉定义
雾化制粉是一种将液态金属或合金通过喷嘴喷入高速气流中，使其迅速冷却凝固成粉末 的制粉方法。
粉末冶金的工艺流程
常州汇丰粉末冶金有限公司—粉末冶金,含油轴承,烧结粉末冶金,粉末冶金含油轴承粉末冶金的工艺流程来源：常州汇丰粉末冶金有限公司近年来，通过不断引进国外先进技术与自主开发创新相结合，中国粉末冶金产业和技术都呈现出高速发展的态势，是中国机械通用零部件行业中增长最快的行业之一。
全球制造业正加速向中国转移，汽车行业、机械制造、金属行业、航空航天、仪器仪表、五金工具、工程机械、电子家电及高科技产业等迅猛发展，为粉末冶金行业带来了不可多得的发展机遇和巨大的市场空间。
那么粉末冶金的生产工艺流程是什么呢？下面我们具体来了解一下：1、生产粉末。
粉末的生产过程包括粉末的制取、粉料的混合等步骤。
为改善粉末的成型性和可塑性通常加入汽油、橡胶或石蜡等增塑剂。
2、压制成型。
粉末在500~600MPa压力下，压成所需形状。
[1]3、烧结。
在保护气氛的高温炉或真空炉中进行。
烧结不同于金属熔化，烧结时至少有一种元素仍处于固态。
烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程，成为具有一定孔隙度的冶金产品。
4、后处理。
一般情况下，烧结好的制件可直接使用。
但对于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件还要进行烧结后处理。
后处理包括精压、滚压、挤压、淬火、表面淬火、浸油、及熔渗等。
目前粉末冶金分为粉末冶金多孔材料、粉末冶金减摩材料、粉末冶金摩擦材料、粉末冶金结构零件、粉末冶金工模具材料、和粉末冶金电磁材料和粉末冶金高温材料等。
广泛应用于（汽车、摩托车、纺织机械、工业缝纫机、电动工具、五金工具.电器.工程机械等）各种粉末冶金（铁铜基）零件。
粉末冶金工艺的基本工序
粉末冶金工艺的基本工序粉末冶金工艺的基本工序一、粉末制备1. 硫酸分解法:复合金属固态粉末以硫酸分解制备，铝钛合金等酸不溶金属催化剂也可以通过该方法制备。
2. 总离子法:溶剂可溶金属浆料通过总离子法制备成粉末，如金属木质素，金属均质盐等金属烃分子束反应，使得金属溶液形成粒子状粉末，具有该类特征形貌。
3. 冷冻干燥法:扮演著催化剂的氧化物和金属有机物助剂可以被冷冻干燥技术制备，此外，可通过冷冻干燥法和固体催化剂制备复合金属材料的粉末。
4. 高压气相沉淀法:高压气相沉淀法制备的金属粉末具有较高的浓度和均匀性，常用于制备金属表润滑材料，特别是含有较高硫含量的粉末。
二、混合成型1. 筒状热压成型:采用筒状热压成形，可以模拟加工小尺寸部件，可以得到比较规则的成形零件，它大大减少了加工工作量，减轻了加工压力。
2. 冷压成型:采用冷压成形可以得到极其精细的零件形状，这种方法的控制加工量甚至可以得到极其精细的零件表面结构，此外，由于无需添加其它热量来成形，可以有效地减小模具损伤，减少金属质量的损失。
3. 压入成型:压入成型技术通常用于制备复杂部件，大部分金属比较容易受到压力的影响，因而可以得到规则的薄壁和精细的表面细节，同时还可以实现铸件表面外形的微调。
三、烧结1. 烧结前处理:在进行烧结前，必须进行粉末的预处理，包括过滤、混合、筛分等。
2. 烧结炉:在烧结之前，先在烧结炉内将粉末进行平均分布，待烧结温度达到要求，再将烧结温度维持某个温度，并一直保持一定的时间，即可完成烧结。
3. 烧结过程:烧结过程中会产生大量的热量，热量的传递容易使得烧结物不能充分的受热，而出现部分未烧结的现象。
4. 烧结温度控制:因此，在烧结过程中对温度有较为严格的控制要求，烧结室内和外温度的精确控制可以有效地提高烧结率，保证烧结质量。
四、制备复合材料1. 试剂混合法:一般采用试剂混合法，使用试剂使粉末熔化成金属液，将两种粉末液分别滴入容器内，然后混合，固化，再烧结，形成复合材料，其优点是可以快速产生复合材料，但受试剂的影响，使得成型容易受到外界环境的影响。
粉末冶金制造工艺
粉末冶金制造工艺
粉末冶金生产工艺流程：
1、制粉是将原料制成粉末的过程，常用的制粉方法有氧化物还原法和机械法。
2、混料是将各种所需的粉末按一定的比例混合，并使其均匀化制成坯粉的过程。
分干式、半干式和湿式三种，分别用于不同要求。
3、成形是将混合均匀的混料，装入压模重压制成具有一定形状、尺寸和密度的型坯的过程。
成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。
加压成型中应用较多的是模压成型。
4、烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。
成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的物理机械性能。
烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。
除普通烧结外，还有松装烧结、熔
浸法、热压法等特殊的烧结工艺。
5、烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采取多种方式。
如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。
此外，近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工，取得较理想的效果。
粉末冶金新技术-制粉
4.燃烧火焰--化学气相法生产纳米粉末
采用燃烧火焰--化学气相法生产纳米粉末。在此法 中,稳定的平头火焰是由低压燃料/氧气混合气的燃 烧产生的。化学母体与燃料一起导入燃烧室,在火 焰的热区进行快速热分解。由于燃烧室表面温度分 布良好,气相逗留时间短以及化学母体浓度均匀,并 在很窄的热区进行热分解,因而能生产出粒度分布 集中的高质量的纳米粉。
粉末冶金新技术
粉末制备新技术
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1. 雾化法制备金属粉末----低氧含量铁粉
•生产在无氧气氛中进行, 并包含一些石蜡,这些 分解为碳与氢。碳与铁反应, 形成很薄的富碳 表面层。碳含量使颗粒的延性降低, 但提高了 表面的烧结活性。在粉末压块中, 碳易于扩散 到颗粒中心及相邻的颗粒中, 因而可用于生产 不需添加石墨的粉末冶金钢。 •瑞典IPS钢粉公司每年生产低氧含量雾化铁粉 1000T, 其氧含量低于 (0.015%)。
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这些超声波气泡的破裂,产生很强的局部加热 而在冷液中形成“热点”,瞬时温度约为5000℃,压 力约1GPa,持续时间约10亿分之一秒。
粗略而形象地说,上述这些数据相当于太阳的 表面温度,大洋底部的压力,闪电的时间。当气泡 破裂时,气泡内所含金属的易挥发化合物分解成单 个金属原子,而后聚集为原子簇。这些原子簇含有 几百个原子,直径约为2～3nm。
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例如,将硝酸银溶液与一种还原剂导入搅拌器中, 用激光短时照射混合物,同时进行搅拌。当激光 脉冲射到液体时，形成极小的“热点”,使硝酸 银与还原剂发生反应,生成极小的银颗粒。通过 改变激光强度、搅拌器转速与反应成分,可控制 银粉粒度,在一定程度上也可控制颗粒形状。
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该法生产速度为0.5-30g/min,比其他纳米 粉末制备方法生产率高。本方法所用反应材料 不污染环境，而以前生产银粉所用的联氨是一 种致癌物。用这种方法生产的银粉可用于制造 焊料、牙科填料、电路板、高速摄影胶片等。
粉末冶金工艺流程
变速器零件
粉末冶金可用于生产变速器中的齿 轮、齿圈等高强度、高耐磨性的零 件，提高变速器的可靠性和寿命。
汽车底盘零件
粉末冶金可用于制造汽车底盘中的 刹车盘、离合器片、减震器等关键 部件，提高汽车的安全性和舒适性。
粉末冶金在航空航天领域的应用
发动机零件
粉末冶金可用于制造航空发动机 中的涡轮盘、叶片等高温、高强 度零件，提高发动机的可靠性和
同工艺要求。
粉末流动性
保证粉末具有良好的流 动性，以便于混合和压
制。
02 粉末成型
成型方法
01
02
03
04
压制成形
利用压力将粉末颗粒压实成所 需形状的制品。
注射成形
将粉末与粘结剂混合后，注射 入模具中，冷却固化后脱模得
到制品。
压制+烧结
先通过压制获得接近成品形状 的压坯，再进行烧结致密化得
到最终制品。
04 后处理
热处理
热处理
热处理分类
热处理是粉末冶金工艺中的重要环节，通 过加热和冷却过程，调整材料的内部结构 ，提高其物理和机械性能。
根据处理目的和材料的不同，粉末冶金热 处理可分为固溶处理、时效处理、烧结后 热处理等。
热处理设备
热处理工艺参数
热处理设备包括电炉、油炉、盐浴炉等， 根据不同的处理要求选择合适的设备。
烧结气氛
指烧结过程中所使用的气 体环境，如真空、氢气、 氮气等，对材料的性能和 表面质量有一定影响。
烧结质量控制
密度检测
通过测量材料的质量和体 积计算密度，以评估材料 的致密化程度。
硬度测试
通过硬度计测量材料的硬 度，以评估材料的力学性 能。
粉末冶金 工艺流程
粉末冶金工艺流程粉末冶金是一种利用粉末材料制备金属、合金、陶瓷等材料的加工工艺。
它通过将金属或合金粉末放入模具中，经过压制、烧结等工艺步骤，最终得到所需的成品。
粉末冶金工艺流程主要包括粉末制备、粉末成型和粉末烧结三个步骤。
首先是粉末制备。
粉末冶金工艺的第一步是制备所需的金属或合金粉末。
目前常用的方法有机械研磨、化学法、电解法等。
其中，机械研磨是一种常用的制备金属粉末的方法，通过高能球磨机或振动球磨机对金属块进行研磨，使其逐渐破碎成粉末。
而化学法则是利用还原反应或溶剂法制备金属溶液，然后通过沉淀、离心等方法得到金属粉末。
电解法则是利用金属离物质溶解在电解液中，通过外加电流使金属析出并沉积在电极上，最终得到金属粉末。
接下来是粉末成型。
粉末成型是将金属或合金粉末进行加工，使其具有一定的形状和结构。
目前常用的粉末成型方法有压制、注射成型和挤压等。
其中，压制是一种常见的成型方法，通过将金属粉末放入模具中，经过一定的压力作用下，使粉末颗粒之间发生变形和结合，最终形成所需形状的物体。
注射成型则是将金属粉末与有机结合剂混合均匀后，注入成型模具中，通过热处理或化学反应使有机结合剂燃烧或硬化，最终形成所需的产品。
挤压则是将金属粉末放入模具中，然后通过压力使金属粉末在模具中挤出，形成所需的产品。
最后是粉末烧结。
粉末烧结是将经过成型的金属或合金粉末加热到一定温度下，使其发生颗粒间结合，形成致密的固体材料。
烧结温度和时间的选择根据材料的烧结特性和产品要求而定。
在烧结过程中，粉末内部发生扩散，颗粒间的空隙逐渐减少，最终使粉末颗粒之间产生颗粒间结合，从而形成致密的物体。
综上所述，粉末冶金是一种通过粉末制备、粉末成型和粉末烧结等工艺步骤制备金属、合金、陶瓷等材料的加工工艺。
它具有成本低、能耗少、制品形状复杂等优点，广泛应用于汽车、航空航天、电子等领域。
粉末冶金技术的发展将推动材料工程领域的进步，为工业制造提供更多的选择和可能性。
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粉末冶金制粉技术(一)粉末冶金新技术、新工艺的应用，不但使传统的粉末冶金材料性能得到根本的改善，而且使得一批高性能和具有特殊性能的新一代材料相继产生。
例如：高性能摩擦材料、固体自润滑材料、粉末高温合金、高性能粉末冶金铁基复合和组合零件、粉末高速钢、快速冷凝铝合金、氧化物弥散强化合金、颗粒增强复合材料，高性能难熔金属及合金、超细晶粒及涂层硬质合金、新型金属陶瓷、特种陶瓷、超硬材料、高性能永磁材料、电池材料、复合核燃料、中子可燃毒物、粉末微晶材料和纳米材料、快速冷凝非晶和准晶材料、隐身材料等。
这些新材料都需要以粉末冶金作为其主要的或惟一的制造手段。
本章将简要介绍粉末冶金的基本工艺原理和方法，重点介绍近年米粉末冶金新技术和新工艺的发展和应用状况。
1.雾化制粉技术粉末冶金材料和制品不断增多，其质量不断提高，要求提供的粉末的种类也愈来愈多。
例如，从材质范围来看，不仅使用金属粉末，也要使用合金粉末、金属化合物粉末等；从粉末形貌来看，要求使用各种形状的粉末，如生产过滤器时，就要求球形粉末；从粉末粒度来看，从粒度为500～1000m的粗粉末到粒度小于0.1m的超细粉末。
近几十年来，粉末制造技术得到了很大发展。
作为粉末制备新技术，第一个引人注目的就是快速凝固雾化制粉技术。
快速凝固雾化制粉技术是直接击碎液体金属或合金并快速冷凝而制得粉末的片法。
快速凝固雾化制粉技术最大的优点是可以有效地减少合金成分的偏析，获得成分均匀的合金粉末。
此外，通过控制冷凝速率可以获得具有非晶、准晶、微晶或过饱和固溶体等非平衡组织的粉末。
它的出现无论对粉末合金成分的设计还是对粉末合金的微观结构以及宏观特性都产生了深刻影响，它给高性能粉末冶金材料制备开辟了一条崭新道路，有力地推动了粉末冶金的发展。
雾化法最初生产的是像锡、铅、锌、铝等低熔点金属粉末，进一步发展能生产熔点在1600～1700℃以下的铁粉及其他粉末，如纯铜、黄铜、青铜、合金钢、不锈钢等金属和合金粉末。
近些年，随着人们对雾化制粉技术快速冷凝特性的认识，其应用领域不断地拓宽，如高温合金、Al-Li合金、耐热铝合金、非晶软磁合金、稀土永磁合金、Cu-Pb和Cu-Cr假合金等。
借助高压液流(通常是水或油)或高压气流(空气、惰性气体)的冲击破碎金属液流来制备粉末的方法，称为气雾化或水(油)雾化法，统称二流雾化法；用离心力破碎金属液流称为离心雾化；利用超声波能量来实现液流的破碎称为超声雾化。
雾化制粉的冷凝速率一般为103～106℃／s。
2二流雾化根据雾化介质(气体、水或油)对金属液流作用的方式不同，二流雾化法具有多种形式：(1)垂直喷嘴。
雾化介质与金属液流互呈垂直方向。
这样喷制的粉末一般较粗，常用来喷制铝、锌等粉末。
(2)V形喷嘴。
两股板状雾化介质射流呈V形，金属液流在交叉处被击碎。
这种喷嘴是在垂直喷嘴的基础上改进而成的，其特点是不易发生堵嘴。
瑞典霍格纳斯公司最早用此法以水喷制不锈钢粉。
(3)锥形喷嘴。
采用环孔喷嘴，雾化介质以极高的速度从若干个均匀分布在圆周上的小孔喷出构成一个未封闭的气锥，交汇于锥顶点，将流经该处的金属液流击碎。
这种喷嘴雾化效率较高，但要求金属液流对中好，而且由于雾化介质高速射出时会在锥中形成真空，容易造成液滴反飞，并在喷嘴上凝固而堵嘴。
(4)漩涡环形喷嘴。
采用环缝喷嘴，压缩气体从切向进入喷嘴内腔。
然后高速喷出形成一漩涡状锥体，金属液流在锥顶被击碎。
雾化介质与金属液流的相互作用既有物理-机械作用，又有物理-化学变化。
高速气体射流或水射流，既是使金属液流击碎的动力源，又是一种冷却剂，就是说，一方面，在雾化介质同金属液流之间既有能量交换(雾化介质的动能变为金属液滴的表面能)，又有热最交换(金属液滴将一部分热虽转给雾化介质)。
不论是能量交换，还是热量交换，都是一种物理-机械过程；另一方面，液体金属的黏度和表面张力在雾化过程和冷却过程中不断发生变化，这种变化反过来又影响雾化过程。
此外，在很多情况下，雾化过程中液体金属与雾化介质发生化学作用使金属液体改变成分(如氧化、脱碳等)，因此，雾化过程也就具有物理-化学过程的特点。
在液体金属不断被击碎成细小液滴时，高速射流的动能变为金属液滴增大总表面积的表面能。
这种能量交换过程的效率极低，据估计不超过1％。
目前，从定量方面研究二流雾化的机理还很不够。
雾化过程非常复杂。
影响粉末性能(化学成分、粒度、颗粒形状和内部结构等)的因素很多，主要有喷嘴和聚粉装置的结构、雾化介质的种类和压力、金属液的表面张力、黏度、过热度和液流直径。
显然，雾化介质流和金属液流的动力交互作用愈显著，雾化过程愈强烈。
金属液流的破碎程度取决于介质流的动能，特别是介质流对金属液滴的相对速度以及金属液流的表面张力和运动黏度。
一般来说，金属液流的表面张力、运动黏度值是很小的，所以介质流对金属液滴的相对速度是最主要的。
粉末的形状主要取决于液流的表面张力和冷凝的时间。
金属液流的表面张力大，并且液滴在凝固前有充足的球化时间，将有利于获得球形粉术。
粉末冶金制粉技术(二)3.气体雾化气体雾化法所用的雾化压力一般为2～8MPa，制得的粉末粒径一般为50～100m，多为表面光滑的球形。
近年来已发展了一种新的紧耦合(CloseCoupled)气体雾化喷枪，可以极大提高细粉率，粒径为30～40m的粉末可占75％左右，粉末的冷凝速度也相应有了提高。
超声气体雾化法(USGA)是气体雾化技术中较为先进的一种，它是用速度高达2.5马赫的高速高频(80~100kHz)脉冲气流作为雾化介质的。
这种超声气流是用一系列哈脱曼(Hartman)冲击波管产生。
超声气体雾化法具有很高的雾化效率，例如，采用超声气体雾化法可以制成粒径为8m的锡合金粉末和平均粒径为20m的铝合金粉未，而且在这种铝合金粉末中粒径小于50m的粉末出粉率高达90％以上。
超声气体雾化生产低熔点合金已达工业生产规模，而对于高熔点合金仍处于实验阶段和实验性生产规模，其存在的主要问题是雾化过程不稳定，易造成“堵嘴”现象。
通过提高雾化气体的温度，使气体的出口速度提高，可进一步提高细粉末的出粉率。
另一个值得注意的是德国Gerking发明的层流气体雾化技术，该技术采用了特殊的喷嘴设计，使雾化气体以层流的形式喷出，可将金属液流进一步细化。
用该技术生产的铝粉的中位径只有18m，90％粉末的粒径小于30m。
用该技术生产316L不锈钢粉末，其中位径为30m，90％粉末的粒径小于80m。
但是，由于该技术采用了很小直径的金属液流(约1mm)，批量生产时其导液管容易被堵塞。
全惰性气体雾化技术近年来发展很快，多种实验和生产规模的全惰性气体雾化制粉设备相继投入运行，为发展高性能的高温合金、铝合金、钛合金以及金属间化合物材料提供了有力的手段。
4.高压水雾化在金属粉末雾化中发展最快的是20世纪60年代中期建立起来的高压水雾化技术。
水雾化法由于采用了密度较高的水做雾化介质，所以达到的冷凝速度要比一般气体雾化法高个数量级，粉末形状一般为不规则形。
它在纯铁粉、低合金钢粉、高合金钢粉、不锈钢粉和铜合金粉的制造中具有重大的技术经济优势，是钢铁粉末生产的主要发展方向。
高压水雾化目前只限于在不会出现过度氧化或在雾化期间形成的氧化物能很快被还原的那些可雾化合金。
在10MPa水压下的钢铁粉末粒度为100～200m。
随着粉末注射成形等新型近净形成形技术的发展，超高压（>100MPa)水雾化被认为是制取细微(约100m)粉末的有效途径。
例如，日本太洋金属公司为此开发了水压高达150MPa的超高压水雾化设备，其平均粒度可达3～5m。
5.离心雾化离心雾化法是利用机械旋转造成的离心力使金属熔液克服其表面张力，以细小的液滴甩出，然后在飞行过程中球化、冷凝成粉的一种制粉方法。
其中主要有旋转盘法(RD)(图11-3(a))、旋转坩埚法(RC)(图11-3(b))、旋转电极法(REP(图11-3(c))、电子束旋转电极法(EBRE)、等离子旋转电极法(PREP)(图11-7)等。
目前，上述方法都有工业性生产设备。
离心雾化的一个重要特点就是能制取几乎所有金属或合金的粉末，还可以制取难熔化合物(如氧化物，碳化物等)粉末。
此外，离心雾化一般不受坩埚耐火材料的污染，是日前制取高纯、无污染难熔金属和化合物球形粉末最理想的方法，特别是对易氧化(氮化)金属最为有效，冷凝速度一般为103~106K／s。
离心雾化法的主要缺点是工艺受到设备规模、生产过程连续化和自动化限制，生产能力低，粉末价格较高。
离心雾化法制得的粉末一般为球形，平均粒度多在50～15m之间。
粉末粒度的大小主要受离心力的影响，旋转速度越高，离心力越大，所得粉末越细。
图11-8显示了电极旋转速率对粉末粒度的影响规律。
在上述离心雾化技术中，旋转电极法(包括PEP、EBRE、PREP)最重要，日前应用比较广泛，主要用于制备镍基超合金、钛合金、金属间化合物、无氧铜、难熔金属及合金等粉末。
6.机械合金化制粉技术机械合金化是一种从元素粉末制取具有平衡或非平衡相组成的合金粉末或复合粉末的制粉技术。
它是在高能球磨机中，通过粉末颗粒之间、粉末颗粒与磨球之间长时间发生非常激烈的研磨，粉末被破碎和撕裂，所形成的新生表面互相冷焊而逐步合金化，其过程反复进行，最终达到机械合金化的目的.机械合金化技术的特点主要有：(1)可形成高度弥散的第二相粒子；(2)可以扩大合金的固溶度，得到过饱和固溶体；(3)可以细化晶粒，甚至达到纳米级。
还可以改变粉末的形貌；(4)可以制取具有新的晶体结构、准晶或非晶结构的合金粉末；(5)可以使有序合金无序化；(6)可以促进低温下的化学反应和提高粉末的烧结活性。
机械合金化是美国国际镍公司Benjamin等人于20世纪60年代末期最早开发的，当时主要用于制备同时具有沉淀硬化和氧化物弥散硬化效应的镍基和铁基超合金。
表11-1列出了机械合金化技术制备的几种氧化物弥散强化镍基和铁基超合金的室温和高温力学性能。
机械合金化技术所用的原料粉末来源广泛，主要是一些目前已广泛应用的纯金属粉末，有时也使用母合金粉末、预合金粉末和难熔金属化合物粉末，其粒度一般为l～200m。
、对机械合金化技术来说，原料粉末的粒度并不是很重要，因为粉末粒度随球磨时间呈指数下降，几分钟后便会变得很细，但一般说来原始粉末粒度要小于磨球的直径。
由于一般商用金属粉末的氧含量为0.05％～0.2％，因此，在研究机械合金化过程中的相变化时要充分考虑原始粉末的纯度。
为了减少粉末间的冷焊，防止粉末发生团聚，在机械合金化过程中往往需要在粉末中加入1％～4％的过程控制剂，特别是在有一定量的延性组元存在时。
过程控制剂是一种表面活性剂，它可以覆盖在粉末的表面，降低新生表面的表面张力，从而可缩短球磨时间。