粉末冶金原理和动力学

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
• 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
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
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
金属氧化物
金属氧化物及 盐类金属氧化 物
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
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
粉末冶金原理和动力学
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
• 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
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）。
原料粉末
添加剂 混合
压制
等静压
注射
Βιβλιοθήκη Baidu
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；
• 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
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
径向可达到的ISO公差标准
（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；
齿轮的粉末生产工艺 粉末 成形 烧结 精整
• 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
类别
机械零件 和结构零 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