第二章 粉末压制成形原理
粉末压制和常用复合材料成形过程材料成型技术基础讲课稿
3—高压容器； 4—高压泵
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3）三向压制
这种方法得到的
压坯密度和强度超过
用其他成形方法得到 的压坯。但它适用于 成形形状规则的零件， 如圆柱形、正方形、 长方形、套筒等。
综合了单 向钢模压 制与等静 压制的特 点
1—侧向压力；2—轴向冲头；3—放气孔
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在现今汽车工业中广泛采用粉末压制制造零件。烧 结结构件总产量的60%~70%用于汽车工业，如发动 机、变速箱、转向器、启动马达、刮雨器、减震 器、车门锁中都使用有烧结零件。
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汽车变速箱中粉末压制件
零件名称 材料及处理 零件名称 材料及处理
离合器导向轴 Fe-C-Pb， Fe-
承
Cu-C
B 烧结分类
① 固相烧结 ：烧结过程中各组元均不形成液相。
② 液相烧结：烧结时部分组元形成液相。在液相表面张力的作用 下，粉粒相互靠紧，故烧结速度快，制品强度高。
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4.1.4 压坯烧结
粉末压坯一般因孔隙度大，表面积大，在烧结 中高温长时间加热下，粉粒表面容易发生氧化，造 成废品。因此，烧结必须在真空或保护气氛中进行， 若采用还原性气体作保护气氛则更为有利。
（2）颗粒形状和大小
颗粒形状是影响粉末技术特征（如松装密度、流动 性等）的因素之一。通常，粉粒以球状或粒状为好。
颗粒大小常用粒度表示。粉末粒度通常在0.1~50 0μm，150μm以上的定为粗粉，40~150μm定为中等 粉，10~40μm的定为细粉，0.5~10μm为极细粉，0.5 μm以下的为超细粉。粉末颗粒大小通常用筛号表示 其范围，各种筛号表示每平方英寸（1 in2=6.45×104 m2）筛网上的网孔数。
(完整word版)粉末压制成型
(完整word版)粉末压制成型粉末压制成形（powder pressing）在压模中利用外加压力的粉末成形方法.又称粉末模压成形。
压制成形过程由装粉、压制和脱模组成。
粉末压制成形的内容包括粉末压制理论、粉末压坯、粉末压制模具和粉末压制压力机4个方面.压制成形过程中，颗粒间以及颗粒与模壁间存在的内、外摩擦引起压力损失使压坯各部位受力不均，因此压坯密度分布不均匀。
不均匀的程度与选用的压制方式有关。
基本的压制方式有单向压制、双向压制、浮动压制、拉下式压制和摩擦芯杆压制5种。
(1）单向压制。
阴模与芯杆不动,上模冲单向加压。
此时，外摩擦使压坯上端密度较下端高，且压坯直径越小，高度越大，则密度差也越大。
故单向压制一般适用于高径比H/D≤1的制品或高度与壁厚之比H/T≤3的套类零件。
(2）双向压制。
阴模固定不动,上、下模冲从两端同时加压，又称同时双向压制。
若先单向加压,然后再在密度较低端进行一次反向单向压制，则称为非同时双向压制，又称后压。
这种方式可以在单向加压的压力机上实现双向压制。
双向压制时，若两向压力相等则低密度层位于压坯中部；反之，低密度层向低压端移动。
双向压制的压坯密度分布较单向压制的均匀,密度差减小,适用于H/D≥2或H/T≤6的零件。
（3)浮动压制。
下模冲固定不动，阴模由弹簧、汽缸或油缸支撑可上下浮动。
压制时对上模冲加压，随着粉末被压缩,阴模壁与粉末间的摩擦逐渐增大。
当摩擦力大于弹簧等的支承力(浮动力）时，阴模与上模冲一同下降，相当于下模冲上升反向压制而起双向压制的作用。
浮动压制中除阴模浮动外，芯杆也可浮动，这时的密度分布同双向压制。
若阴模浮动，芯杆不动,则压坯靠近阴模处近似双向压制，中部密度最低；压坯靠近芯杆处类似上模冲下移的单向压制，最下端密度最低。
浮动压制适用于H/T≤6或H/D≥2的零件.（4)拉下式压制。
又称引下式压制、强动压制。
压制开始时,上模冲被压下一定距离，然后与阴模一同下降（阴模被强制拉下)。
粉末冶金原理第二章
比重瓶法 (Pycnometer method) ；
The volume of the pycnometer is generally about 2x10-5m-3(20ml), The following masses are measured: m0: empty pycnometer ml: pycnometer containing liquid ms: pycnometer including sample particles msl: pycnometer including sample and liquid ρl: the liquid density ρp: The particle density ；
• 粉末颗粒表现出流体性质 ，粉末越细，流动性质越
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明显。
4
• 粉末颗粒与粉末体 • 粉末颗粒： 晶粒或多晶聚合体 • 粉末体：简称粉末，是由大量的粉末颗粒 组成的一种分散体系，其中的颗粒彼此可 以分离，或者说，粉末是由大量的颗粒及 颗粒之间的空隙所构成的集合体。
2012/2/28
5
• 二、粉末颗粒
• 1.颗粒聚集状态 • 粉末聚集状态： 单颗粒，二次颗粒。 • 单颗粒：粉末中能分开并独立存在的最小实体称
为单颗粒 。
• 二次颗粒：单颗粒以某种方式聚集就构成二次颗
粒，其中的原始颗粒就称为一次颗粒。 2012/2/28
6
a
粉末体示意图 可能存在一次颗粒、二次颗粒、颗粒团 颗粒之间存在孔隙
针对不同成分，有多种方法：传统的化学滴定法、 燃烧法、溶解法、荧光分析法、能谱分析法等。 粉末氧含量测定： ● 氢损值（可被H还原氧含量测定）：用氢还原， 计算粉末还原前后的重量变化。 氢损值=（A-B）/（A-C）x 100%
第二章粉末压制成形原理
模压成形 是将金属粉末或粉末混合料装入 钢制压模（阴模）中，通过模冲对粉末加压，卸 压后，压坯从阴模内脱出，完成成形过程。
▪ Loose powder is compacted and densified into a shape, known as green compact
▪ Most compacting is done with mechanical presses and rigid tools ▪ Hydraulic and pneumatic presses are also used
x
推导
zP y
压坯受力示意图
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p侧
1
p p
p侧 — 单位侧压力（MPa）；p — 单位压制压力（MPa）； ξ = γ /（1-γ ）—侧压系数；γ—泊桑比
（二）侧压系数
● 定义： ξ = γ /（1-γ ）= p侧 /p ：单位侧压力与单位正压力之比 ● 影响因素
▪ 颗粒间可用于相互填充的空间（孔隙） ▪ 粉末颗粒间摩擦 ▪ 颗粒表面粗糙度 ▪ 润滑条件 ▪ 颗粒的显微硬度 ▪ 颗粒形状 ▪ 加压速度
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2. 粉末颗粒的变形
● 弹性变形 颗粒所受实际应力超过其弹性极限，发生弹性变形。 ● 塑性变形
● 净压力（有效压力）：p，，P1
● 压力损失：∆p，P2—克服内外摩擦力，
单向压制各种力的示意图
P = P1 + P2 ∆p = p-p，
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高等粉末冶金原理课件：粉末模压成形原理(合肥工业大学研究生课件)
本讲内容§3.1 粉末模压成形原理§3.2 成形技术-1§3.3 成形技术-2程继贵材料科学与工程学院本讲内容-成形技术部分一、成形前的粉末冶金二、模压成形技术三、等静压成形四、粉末连续成形五、浆料成形专题-粉末注射成形四、粉末连续成形定义：粉末在压力作用下由松散状态经过连续变化而成 为具有一定密度、强度以及所需尺寸形状压坯或 制品的过程。
主要包括：粉末轧制、挤压、喷射成形、楔形压制等基本特征：● 是模压成形方法的重要补充，可以生产 普通模压成形无法生产的多孔或致密的 板、带、棒、及管材等；● 比钢模压制需要较少的设备、容器。
（一）金属粉末轧制（Powder rolling）概述1.1. 概述粉末轧制的概念：粉末在一对轧棍之间在轧辊力的作用下压实成具有一定强度的连续带坯的过程。
粉末轧制的特点：● 与熔铸轧制相比：11）基本原理相同，要实现轧制：μ+ξ>α2）可轧制出熔铸轧制无法生产或难以生产的板、带材等（尤多层复合板、带）33）工艺流程短、节能、成本较低44）压坯或产品成分精确可控、轧制产品各向同性55）成材率较高● 与模压成形相比：1）轧制能耗比压制低22）可以生产模压成形无法生产的板、带材3）压坯密度更均匀，压坯长度原则上不限44）板带材宽度、厚度有限：δ=（1/100 ~1/300）D，一般≤10mm 粉末轧制适用于生产宽度几百mm，厚度10mm 以下，长度原则不限的板带材，或D/D/δδ很大的衬套等粉末轧制的分类：● 粉末直接轧制（direct powder rolling ）应用较广泛：对塑性好的粉末 ● 粉末粘结轧制 (bonded powder rolling)加入粘结剂改善粉末体的成形性● 包套粉末热轧（canned powder hot rolling ） 对活性粉末以及要求高致密度的材料粉末冷轧粉末热轧按进料方式分为：水平、垂直和倾斜轧制轧制过程的定量关系（轧制带坯厚度、密度与粉末特性及轧辊尺寸之间的定量关系）基本概念及符号： 咬入层、咬入角α（α1） H α— 咬入宽度δR — 轧制带坯厚度D 、r r —— 轧辊直径、半径 ρ松、ρ压—粉末松装密度及轧坯密度V 进、V 轧— 粉末进料速度和轧制速度粉末料柱宽度 B ≈轧坯宽度 b H α图4-26 粉末轧制时的咬入区和变形区H αδ几何关系：质量关系：1cos 1cos 11−−=⎥⎦⎤⎢⎣⎡−+=z D D R R ηαδδαηρρ）（）（松压进轧v v /=η松压ρρ/=z ——延伸系数————压紧系数 定量关系式：影响轧制过程的因素1）粉末性能● 松装密度： ρ松↑，ρ压↑，δ↑（保证轧制条件下）● 流动性： 流动性↑，V进↑，η↓， ρ压↑，δ↑（保证轧制条件下）● 粉末硬度：低的粉末硬度便于变形和形成高的机械啮 合，↑成形性，↑压坯强度2）轧辊直径↑D, ρ（δR固定）；δR ↑（ρ一定）3）给料方式水平与垂直：垂直 V V进↑，ρ↑、δR↑4）轧制速度↑ω,ρ、δR↓（m不变）5）辊缝t↑t，轧制压力降低，ρ↓，δR↑粉末轧制工艺：粉末准备→ 喂料（水平、垂直方式）→轧制（冷轧、热轧） → 轧坯→烧结（直接烧结、成卷烧结）粉末冷轧工艺● 室温下轧制● 轧制速度较低：0.6-30m/s● 轧坯可卷成卷后烧结，也可烧结后卷成卷，还可烧结后再热轧冷轧冷轧+ 热轧粉末热轧工艺● 可以对粉末、预成形坯等进行轧制● 防氧化—包套（真空）轧制或气氛保护粉末轧制的应用�多孔板材，如过滤板、催化剂板材�层状复合材料带、板材�多层钢背支撑轴承�纤维增强复合材料粉末、粉末压坯或粉末烧结坯在外力作用下，通过挤压筒的挤压嘴挤成坯料或制品的成形方法（二）粉末挤压1. 概述●粉末挤压的定义Powder Extrusion挤● 挤压的分类�粉末直接挤压（冷挤压）：适应于塑性好的金属粉末�粉末增塑挤压：粉末加入一定量的成形剂或粘结剂后挤压，适应于硬质粉末如硬质合金粉末�粉末包套热挤：适应于弥散强化合金等�烧结坯或粉末压坯的热挤压：适应于塑性较好的有色金属材料。
粉末压制成形详解
School of Materials Scienቤተ መጻሕፍቲ ባይዱe and Engineering
3. 随粉末体密实，压坯密度增加，压坯强度也增加。 压坯强度是如何形成的
三、 粉末体在压制过程中的变形
（一） 粉末体受压力后的变形特点（与致密材料受力变形比 较）
1. 致密材料受力变形遵从质量不变和体积不变，粉末体压制 变形仅服从质量不变。
粉末体变形较致密材料复杂。 2.致密材料受力变形时，仅通过固体质点本身变形，粉末体
变形包括粉末颗粒的变形，还包括颗粒之间孔隙形态的改 变，即颗粒发生位移。
4. 由于粉末颗粒之间摩擦，压力传递不均匀，压坯中不同部位密 度存在不均匀。 压坯密度不均匀对压坯乃至产品性能有十分重要的影响。
5. 卸压脱模后，压坯尺寸发生膨胀—产生弹性后效 弹性后效是压坯发生变形、开裂的最主要原因之一。
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本章内容
§2.1 概述 §2.2 压制过程中力的分析 §2.3 压制压力与压坯密度的关系 §2.4 粉末压坯密度的分布 §2.5 粉末压坯的强度
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第一节 概述
一、基本概念
● 成形（Forming）的定义： 将粉末密实（densify）成具有一定形状、尺
寸、孔隙度和强度的坯体（green compacts）的工 艺过程。
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压制成型技术及其理论
颗粒承受的应力达到了颗粒的屈服极限时，颗粒发生塑性变形。外力卸 掉后，颗粒的变形仍然保存。 断裂
颗粒承受的应力达到了颗粒的断裂强度时，颗粒发生破裂。但压制应力 一般没有达到使颗粒破裂的程度。
孔隙率/%
粉末的韧性对压制性能的影响
60
50
40
1
30
20
2
10
50 100 150 200 250 300
1
排列（颗粒重排）, 使拱桥效应破坏，
填充密度提高。
4
3
干压成型示意图（单向压） 1，阴模；2，上模冲； 3，下模冲；4，粉料
颗粒位移的几种形式
第3步：粉末变形
压力增大到一定程度时，颗粒产生变形。随压力增大，颗 粒依次以三种机制变形：
弹性变形 颗粒承受的应力达到了颗粒的弹性极限时，颗粒发生弹性变形。外力卸
压力/MPa
不同粉料的压缩性能 1，二氧化钍粉；2，镁粉
随着压力的增加， 粉体成型坯的孔隙率降 低；在同样压力下，镁 粉压坯中的孔隙率明显 低于二氧化钍粉压坯， 即镁坯料更容易压制。
粉末的压制理论简介
（一）基本定义
➢ 密度
= 质量/体积（g/cm3)
➢ 比容
= 1/ (cm3/g)
➢ 相对密度
（2）理想均匀压缩条件下粉末颗粒的位移规律
实际粉末颗粒层数取决于粉末体的高度H 和粉末的平
均粒度。设粉末的平均粒度为φ，粉末体高度为H，则粉
末体内颗粒层数的极限值为：。
n H
又 因为 n >> 1, 所以 n - 1 ≈ n，则
d
(dn
dn' )
H h n 1
H h n
粉末模压成型的原理是什么意思
粉末模压成型的原理是什么意思粉末模压成型是一种常用的粉末冶金加工工艺，通过将金属粉末预先压制成所需形状的模子，然后在高温高压条件下对其进行加压，使粉末颗粒之间发生固态扩散结合，最终形成致密坚固的成品零件。
这种加工方法广泛应用于各种行业，在汽车制造、航空航天、机械制造等领域都有着重要的地位。
粉末模压成型的原理实质上是利用了金属粉末在高温高压条件下的固态扩散反应。
首先，选取适当的金属粉末作为原料，这些粉末具有良好的可压性和可烧结性，经过混合、制备和筛选之后，填充到模具中。
模具的设计需要考虑到成品零件的形状、尺寸和内部结构，确保粉末在模具内充分填充，并能在加工过程中保持形状稳定。
随后，将填充好粉末的模具放入高温高压的加工设备中，施加足够的压力和温度。
在高压下，粉末颗粒之间发生塑性变形和扩散，边界清晰的粒子相互结合在一起，从而形成了连续致密的结构。
同时，由于高温的作用，粉末颗粒表面发生烧结，使得颗粒间产生了颈缩效应，加强了粒子之间的相互作用力，有利于形成坚固的结合。
经过一定时间的保温处理，使得粉末颗粒之间的结合更加牢固和致密。
随后，将成型后的零件进行冷却固化，待其冷却到室温后，取出模具，进行清理和表面处理，最终得到符合设计要求的成品零件。
粉末模压成型的优点在于可以加工复杂形状的零件，在保证工件尺寸精度的同时，还能减少材料浪费，提高材料利用率。
此外，由于是在固态条件下进行成形，因此避免了材料的氧化和变质，可以获得高质量、无气孔的成品。
同时，粉末模压成型还可以一次性成形多个零件，提高生产效率，适用于批量生产。
在实际应用中，粉末模压成型除了用于金属制品制造，还被广泛应用于陶瓷、石墨、塑料等材料的加工。
其灵活性强，适用性广，是一种高效、节能、环保的加工工艺，为各行业生产制造提供了方便和可靠的技术支持。
1。
粉末连续成形
②预压压力 预压的作用在于尽可能除去挤压前 的混合料中的气体，扩大粉末表使物料初步致密 化。预压压力与挤压压力有关 ③挤压温度 挤压物料的塑性受温度的影响。一 般说，挤压物料温度升高，塑性变好。 ④挤压速度 挤压速度系指单位时间内挤出坯料 的长度，一般用表示。挤压速度过快，压坯易发 生断裂，其原因有两种解释：一种认为中心部位 的混合料与外层混合料由于流速差过大而引起料 层间剧烈的摩擦，由摩擦产生的热造成局部石蜡 熔化，减弱颗粒间的粘结而造成断裂；另一种则 认为，由于挤压速度过快，中心部位混合料流动 的超前现象变得更严重，造成较大的剪切应力而 使压坯断裂。
粉末轧制的分类
金属粉末冷轧法： ⑴粉末直接轧制法 此法是在室温下，将金 属 粉末通过喂料装置直接喂入转动的轧辊 间，被轧辊连续地压轧成坯带。 ⑵粉末粘结轧制法 轧制也在室温下进行， 与直接轧制法不同的是将金属粉末同一定 数量的粘合剂混合制成薄膜状物，然后在 轧机上轧制成所需要厚度的带坯。 金属粉末热轧法 粉末在加热达到一定的温 度后，直接喂入转动的轧辊缝间进行轧制。
热挤
随着温度的升高，金属或合金的变形阻力降
低，塑性提高。利用此特性，将金属粉末或 压坯加热通过模具进行挤压成形的过程称为 粉末热挤。挤出的坯件尺寸及形状完全由模 具嘴的尺寸或型腔来控制。
按挤压金属特性和挤压零件形状，热挤法
可分成非包套热挤和包套热挤两种形式
近年来，研制出一种填充坯料挤压工艺这
是制取复杂断面或凹形的高温合金材料的 一种重要方法，其工艺过程如图
a坯块 b挤压 c型材
包套空腔的准备
包套空腔（或型腔）用软低碳钢或不 锈钢加工而成。空腔的尺寸按需要的最终制品尺寸加上放 大挤压系数来确定。 装套 将已确定好的包套空腔放入碳钢盒内，把粉末装 入空腔中并经振动摇实。 包套的抽空、排气和密封 装入包套内经振动密实的粉 末在加热挤压前，必须经过室温下除气。 挤压 把密封包套的坯料放入炉内加热，然后按一定的 挤压比装入模内进行分段挤压。 剥套处理 挤压出的坯料如图所示剥去包套，即可获得 致密的型材。
粉末冶金：压制成形原理与工艺过程
加压方式的影响
➢振动压制 ➢磁场压制
压制成形工艺
工艺过程
原料准备 称料 装料 压制 脱模
压制成形工艺
原料准备 ➢ 退火 ➢ 混合 ➢ 筛分 ➢ 制粒 ➢ 加润滑剂
压制成形工艺
称料
➢ 容积法
Q Vd松
➢ 重量法 Q Vd松 1 K
压制成形工艺
装料 ➢ 手工装料 ➢ 自动装料
✓ 落入法 ✓ 吸入法 ✓ 多余装料法 ✓ 零腔法 ✓ 超满法 ✓ 不满法
4H D
4
dp外 4 dH
p
D
p'
4H
pe D
p' p exp 4 H
D
p" p exp 8 H
D
压制过程力的分析
➢ 脱模压力pt
pt C p
与压制压力、粉末性能、压坯密度、压坯形状 尺寸、润滑剂等有关。
压制过程力的分析
➢ 弹性后效
l l0 100%
l0
层裂
x3
p1x E
x1 x2 x3 0
p1x p1y p1
p1 p 1
压制过程力的分析
➢ 压制压力（总压力）p ➢ 侧压力p1、侧压系数ξ
p1 p 1
f p1
➢ 外摩擦力f、摩擦系数μ
f p
压制过程力的分析
➢ 模底压力p’ ，p”
p外 p1
p外 p
p1
p
DHp D2 p
粉末压制成形
➢压制成形原理 ➢压坯密度分布 ➢压制成形工艺 ➢等静压成形简介
压制成形原理
压制过程与压坯密度： ➢ 消除松装拱桥效应 ➢ 塑性变形 陶瓷与金属压坯密度的比较
压制成形原理
压制过程力的分析
粉末成型原理
粉末成型原理粉末成型是一种常见的制造工艺，广泛应用于金属、陶瓷、塑料等材料的制造过程中。
通过将细小的粉末材料按照一定的形状、结构进行成型，最终获得具有所需性能的产品。
粉末成型的原理主要包括粉末制备、装料、成形和烧结等关键步骤。
首先，在粉末成型过程中，最为关键的一步是粉末的制备。
通常情况下，粉末材料需要经过粉碎、球磨等处理，以保证粉末颗粒的细小、均匀。
粉末材料的质量和性能直接影响最终成型产品的质量。
因此，粉末的制备工艺对于粉末成型工艺至关重要。
其次，装料是粉末成型的另一个重要环节。
在装料过程中，需要将制备好的粉末材料按照一定的配方比例填充到模具中。
粉末的装料方式多样，可以采用振实、压实或注射等方法，以确保粉末充分填充模具，并保证产品的成型精度和密实度。
在成形阶段，装载好粉末材料的模具经过压制和振实等工艺，使粉末材料在模具中获得所需的形状和结构。
通过施加力量，粉末颗粒之间发生变形和结合，最终形成具有一定强度和几何形状的初级产品。
最后，烧结是粉末成型的关键环节之一。
在烧结过程中，经过成形的粉末产品在高温条件下进行加热处理，使粉末颗粒发生熔融、扩散和结合，最终形成致密的成品。
烧结过程中需要控制温度、气氛等参数，以确保产品的致密性、结构稳定性及力学性能的稳定。
总的来说，粉末成型技术是一种高效、精密的制造方法，能够制备出具有复杂形状、优异性能的产品。
通过控制粉末制备、装料、成形和烧结等关键环节，可以实现粉末材料的精密加工和制造，满足不同行业对产品质量和性能的需求。
粉末成型技术在汽车、航空航天、医疗器械等领域具有广泛应用前景，为现代制造业的发展提供了重要支撑。
1。
粉末压制
2.3 多孔性材料及摩擦材料
(1) 多孔性材料 多孔性材料制品有过滤器、热交换器、触媒 及灭火装置等。
过滤器是最典型的制品，主要用来过滤燃料油、
交换空气、以及化学工业上过滤液体与气体等。常 使用的粉料有青铜、镍、不锈钢等。
( 2)
摩擦材料
烧结材料结构上的多孔性和复合材料特点， 可制成摩擦系数大，耐磨性、耐热性及导热性好 摩擦材料
制造金属（或无机非金属）粉末和利用金属 （或无机非金属）粉末生产大块材料和一定形 状零件的方法。 （The arts Of producing metal powders and Of the utilization Of metal powders for the production of massive materials and shaped objects）。
速条件工作；空隙度低含油少，强度高，适宜于中高载 荷，低速条件工作。
烧结含油轴承工作原理示意图
（2）金属塑料减磨材料 粉末压制多孔制品与聚四氟乙烯、二硫化钼 或二硫化钨等固体润滑剂复合制成，是一种具 有良好综合性能的无油润滑减磨材料。
特点：工作时不需润滑油，工作温度范围较 宽，能在真空、水和其他液体中工作。
(1)金属粉末的制取
1）矿物还原法：金属矿石在一定冶金条件下被 还原后，得到一定形状和大小的金属料，然 后将金属料经粉碎等处理以获得粉末。
2）电解法：采用金属盐的水溶液电解析出或熔 融的金属盐电解析出金属颗粒或海绵状金属 块，再用机械法进行粉碎。
3）雾化法：将熔化的金属液通过喷射气流、水 蒸气或水的机械力和急冷作用使金属熔液雾化， 而得到的金属粉末。 4）机械粉碎法：钢球或硬质合金球对金属块或 粒原料进行球磨，适宜于制备一些脆性的金属 粉末，或者经过脆性化处理的金属粉末。
粉末压制成型
粉末压制成形(powder pressing)在压模中利用外加压力的粉末成形方法。
又称粉末模压成形。
压制成形过程由装粉、压制和脱模组成。
粉末压制成形的内容包括粉末压制理论、粉末压坯、粉末压制模具和粉末压制压力机4个方面。
压制成形过程中，颗粒间以及颗粒与模壁间存在的内、外摩擦引起压力损失使压坯各部位受力不均，因此压坯密度分布不均匀。
不均匀的程度与选用的压制方式有关。
基本的压制方式有单向压制、双向压制、浮动压制、拉下式压制和摩擦芯杆压制5种。
(1)单向压制。
阴模与芯杆不动，上模冲单向加压。
此时，外摩擦使压坯上端密度较下端高，且压坯直径越小，高度越大，则密度差也越大。
故单向压制一般适用于高径比H/D≤1的制品或高度与壁厚之比H/T≤3的套类零件。
(2)双向压制。
阴模固定不动，上、下模冲从两端同时加压，又称同时双向压制。
若先单向加压，然后再在密度较低端进行一次反向单向压制，则称为非同时双向压制，又称后压。
这种方式可以在单向加压的压力机上实现双向压制。
双向压制时，若两向压力相等则低密度层位于压坯中部；反之，低密度层向低压端移动。
双向压制的压坯密度分布较单向压制的均匀，密度差减小，适用于H/D≥2或H/T≤6的零件。
(3)浮动压制。
下模冲固定不动，阴模由弹簧、汽缸或油缸支撑可上下浮动。
压制时对上模冲加压，随着粉末被压缩，阴模壁与粉末间的摩擦逐渐增大。
当摩擦力大于弹簧等的支承力(浮动力)时，阴模与上模冲一同下降，相当于下模冲上升反向压制而起双向压制的作用。
浮动压制中除阴模浮动外，芯杆也可浮动，这时的密度分布同双向压制。
若阴模浮动，芯杆不动，则压坯靠近阴模处近似双向压制，中部密度最低；压坯靠近芯杆处类似上模冲下移的单向压制，最下端密度最低。
浮动压制适用于H/T≤6或H/D≥2的零件。
(4)拉下式压制。
又称引下式压制、强动压制。
压制开始时，上模冲被压下一定距离，然后与阴模一同下降(阴模被强制拉下)。
阴模下降的速度可调整，其拉下的距离相当于浮动的距离。
金属粉末温压成形原理与技术
金属粉末温压成形原理与技术
•目录：
•第一章绪论
•1.1金属粉末温压成形技术的特点
•1.2金属粉末温压成形技术的发展历程
•1.3金属粉末温压成形技术的发展展望
•1.4小结
•第二章金属粉末温压成形混合粉料的制备•2.1温压粉末制备
•2.2温压粉末的润滑剂类型、配比、加入方式•2.3小结
•第三章金属粉末温压成形过程及其影响因素•3.1温压成形过程
•3.2温压成形的影响因素及其规律
•3.3温压成形中的模壁润滑
•3.4小结
•第四章金属粉末温压成形的致密化机理•4.1温压成形中粉末的摩擦行为
•4.2温压成形中粉末的塑性变形
•4.3温压致密化的几种主导机制
•4.4温压致密化的唯象分析和功效分析
•4.5小结
•第五章金属粉末温压过程的数值模拟
•5.1热弹塑性力学问题的基本方程
•5.2椭球形屈服曲面的热弹塑性本构关系•5.3热弹塑性增量有限元方法
•5.4粉末材料的温压特性
•5.5温压数值模拟的流动应力模型
•5.6温压典型零件的数值模拟
•5.7小结
•第六章金属粉末温压成形坯的烧结
•6.1不同烧结工艺参数对温压烧结体的影响•6.2温压成形坯的烧结硬化技术
•6.3小结
•第七章金属粉末温压成形坯和烧结体的机械加工•7.1温压成形坯的机械加工
•……
•第八章金属粉末温压成形精密制造系统。
粉末成型复习资料
粉末成型复习资料粉末成型复习资料粉末成型是一种常用于制造复杂形状零件的制造工艺。
它通过将金属或非金属粉末加工成特定形状的零件，然后利用高温、高压或其他方法将粉末颗粒结合在一起。
粉末成型具有高精度、高效率和低废料产生等优点，被广泛应用于汽车、航空航天、医疗器械等领域。
一、粉末成型的基本原理和分类粉末成型的基本原理是将粉末通过压制、烧结等工艺，使其颗粒间发生相互结合，形成具有一定强度和形状的零件。
粉末成型可以分为压制成型、注射成型、挤压成型等多种形式。
1. 压制成型：将粉末放入模具中，通过压力使粉末颗粒紧密结合，形成所需形状的零件。
压制成型适用于形状简单的零件制造，如圆柱体、板材等。
2. 注射成型：将粉末与粘结剂混合后，通过注射机将混合物注入模具中，再通过加热或其他方法使粘结剂固化，形成所需形状的零件。
注射成型适用于形状复杂、尺寸精度要求高的零件制造。
3. 挤压成型：将粉末放入挤压机中，通过挤压头将粉末挤压成具有一定形状的零件。
挤压成型适用于制造长条状、管状等形状的零件。
二、粉末成型的优点和应用领域粉末成型具有以下优点：1. 高精度：粉末成型可以制造出复杂形状的零件，具有高精度和尺寸稳定性。
2. 高效率：粉末成型可以一次性完成多个零件的制造，生产效率高。
3. 低废料产生：粉末成型可以减少材料的浪费，降低成本。
粉末成型广泛应用于汽车、航空航天、医疗器械等领域。
在汽车行业中，粉末成型可以制造发动机零件、变速器零件等。
在航空航天领域，粉末成型可以制造航空发动机零件、涡轮叶片等。
在医疗器械领域，粉末成型可以制造人工关节、牙科种植体等。
三、粉末成型的材料和工艺控制粉末成型可以使用金属粉末和非金属粉末进行制造。
常用的金属粉末有铁粉、铜粉、铝粉等，常用的非金属粉末有陶瓷粉末、塑料粉末等。
在粉末成型的制造过程中，需要控制工艺参数以保证零件的质量。
例如，需要控制压制的压力和时间，以保证粉末颗粒的结合程度；需要控制烧结的温度和时间，以保证零件的致密性和强度。
压制成型的工艺原理
1、粉料的工艺性质干压法或半干压法都是采用压力将陶瓷粉料压制烦忧一定形状的坯体.通常将粒径小于1㎜的固体颗粒级成的物料称为粉料，它属于粗分散物系，有一些特殊物理性能。
a。
粒度及粒度分布粒度是指粉料的颗粒大小，通常经r表示其半径，d表示其直径.实际上并非所有粉料颗粒都为球状,一般将非球状颗粒的大小用等效半径来表示。
即将不规则的颗粒换算成和它同体积的球体，以相当的球体半径作为其粒度的量度。
粒度分布是指各种不同大小颗粒所占的百分比。
从生产实践中得知：一定压力下，很细或很粗的粉料被压紧成型的能力较差，亦即在相同压力下坯体的密度和强度相差很大。
此外，细粉加压成型时,颗粒间分布着大量空气会沿着加压方向垂直的平面逸出，产生坯体分层。
而含有不同粒度的粉料成型后密度和强度均高，这可用粉料的堆积性质来说明.b．粉料的堆积特性由于粉料的形状不规则,表面粗糙，使堆积起来的粉料颗粒间存在大量空隙。
若采用不同大小的球体堆积,则小球可填充在等径球体的空隙中。
因此，采用一定粒度分布的粉粒可减少其孔隙，提高自由堆积的密度。
例如,单一粒度的粉料堆积时的最低孔隙率为40％，若用两种粒度（平均粒径比为10:1）配合,则其堆积密度增大，如图5-26所示.AB 线表示粗细颗粒混合物的真实体积.CD线表示粗细颗粒未混合前的外观体积（即真实体积与气孔体积之和）。
单一颗粒（即纯粗或纯细颗粒）的总体积为1。
4，即孔隙率约40%.若将粗细颗粒混合则其外观体积按照COD线变化，即粗颗粒约占70％、细颗粒约占30％的混合粉料其总体积约1.25，孔隙率最低约25%。
若采用三级颗粒配合,则可得到更大的堆积密度，图5—27所示为粗颗粒50%、中颗粒10%、细颗粒40%的粉料的孔隙率仅23%。
然而，压制成型粉料的粒度是经过“造粒”工序得到的，由许多小固体组成的粒团，即“假颗粒"。
这些粒团比真实固体颗粒大得多。
如半干压法生产墙地砖时，泥浆细度为万孔筛筛余1%～2%,即固体颗粒大部分小于60μm。
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等静压成形 isostatic（hydrostatic） pressing
热法（热压注法）：钢模
注浆成形法
冷法
常压冷法注浆 加压冷法注浆 抽真空冷法注浆
粉末连续成形
粉末轧制 粉末挤压（可塑成形） 喷射成形
石膏模
热成形及高能率成形—— 成形烧结同时进行
特殊成形
2020/4/23
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Making Powder-Metallurgy Parts
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▪第一节 概述
▪ 一、基本概念
▪ ● 成形（Forming）的定义：
▪
将粉末密实（densify）成具有一定形状、
尺寸、孔隙度和强度的坯体（green compacts）的
▪ Loose powder is compacted and densified into a shape, known as green compact
▪ Most compacting is done with mechanical presses and rigid tools
▪ Hydraulic and pneumatic presses are also used
第二章 粉末压制成形原 理
2020年4月23日星期四
▪ 本章内容
▪ §2.1 概述 ▪ §2.2 压制过程中力的分析 ▪ §2.3 压制压力与压坯密度的关系 ▪ §2.4 粉末压坯密度的分布 ▪ §2.5 粉末压坯的强度 ▪ §2.6 影响压制过程的因素
2020/4/23
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模压成形PM产品实例—汽车变速箱粉末烧结钢零件
2020/4/23
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▪ 12-4 粉末压制示意图
▪
1— 阴模 Die
▪
2—上模冲 Top（upper） punch
▪
3—下模冲 Bottom（lower）punch
▪
但是粉末体非流体，侧压力小于正压力！
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▪ 3. 随粉末体密实，压坯密度增加，压坯强度也增加。
▪
Q: 压坯强度是如何形成的？（后述）
▪ 4. 由于粉末颗粒之间摩擦，压力传递不均匀，压坯中不同 部位密度存在不均匀。
▪
b）影响随后各工序（包括辅助工序）及最终产品质量。
▪
c）影响生产的自动化、生产率和生产成本。
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▪ ● 成形方法的一般分类
粉末压制成形（钢模压制）compacting，briquetting，pressing
▪
压坯密度不均匀对压坯乃至产品性能有十分重要的影响
。
▪ 5. 卸压脱模后，压坯尺寸发生膨胀—产生弹性后效
▪
▪
4— 粉末 Powder
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钢模 压制 粉末
的 基本 过程
▪ 粉末混合 料
▪ 称量、装模
▪ 压制
▪ 卸压
▪ 脱模 ▪ 粉末压坯
▪ Powder mix
▪ Weighting， filling
▪ Compacting
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➢ 模压成形是最重要、应用最广的成形方法！ ➢ 本章有关成形原理的讨论以模压成形为基础！
上模冲
粉 末
阴 模
下模冲
▪ 成形压模的基本结 构
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模压成形是将金属粉末或粉末混合料装入 钢制压模（阴模）中，通过模冲对粉末加压，卸 压后，压坯从阴模内脱出，完成成形过程。
2020/4/23
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模压成形PM产品实例—电动工具零件
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模压成形PM产品实例—汽车发动机用粉末烧结钢零件
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▪ compacts
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▪ 粉末压制过程中发生的现象
▪ 1. 压制后粉末体的孔隙度降低，压坯相对密度明显高 于粉末体的相对密度。
▪ 压制使粉末体堆积高度降低，一般压缩量超过50%
▪ 2. 轴向压力（正压力）施加于粉末体，粉末体在某种 程度上表现出类似流体的行为，向阴模模壁施加作用 力，其反作用力—侧压力产生。
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模压成形
，pressing
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模压成形的主要功用是： ➢ 将粉末成形成所要求的形状； ➢ 赋予压坯以精确的几何尺寸； ➢ 赋予压坯所要求的孔隙度和孔隙模型； ➢ 赋予压坯以适当的强度以便于搬运。
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▪ ● 成形方法的其他分类
▪ ☻ 按成形过程中有无压力：
▪
有压（压力）成形、无压成形
▪ ☻ 按成形过程中粉末的温度：
▪
冷压（常温）成形、温压成形、热成形
▪ ☻ 按成形过程的连续性：
▪
间歇成形、粉末连续成形
▪ ☻ 按成形料的干湿程度：
▪
干粉压制、可塑成形、浆料成形
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工艺过程。
▪Consolidation
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▪ ● 成形的重要性
▪ 1）是重要性仅次于烧结的一个基本的粉末冶金工艺过程
。
▪ 2）比其他工序更限制和决定粉末冶金整个生产过程。
▪
a）成形方法的合理与否直接决定其能否顺利进行。