粉末冶金：压制成形原理与工艺过程
粉末冶金高速压制技术的原理、特点及其研究进展
粉末冶金高速压制技术的原理、特点及其研究进展粉末冶金高速压制技术是一种重要的金属材料制备技术，它通过高速冲击和压缩粉末颗粒，将其迅速烧结成固体材料。
该技术具有独特的原理和特点，并在过去几十年中得到了广泛的研究和应用。
本文将从原理、特点以及研究进展三个方面对粉末冶金高速压制技术进行深入探讨。
一、原理粉末冶金高速压制技术是通过将金属或合金的粉末颗粒置于模具中，并在极短的时间内施加高压力，使得颗粒之间发生塑性变形和结合。
其主要原理可以归纳为以下几个方面：1.1 高速冲击在高速压制过程中，模具以极快的速度向下运动，使得模具与待加工材料之间产生剧烈碰撞。
这种高速冲击能够使得颗粒之间发生变形，并且加快了结合过程。
1.2 高温效应在高温下进行压制可以提供更好的塑性变形能力，使得粉末颗粒能够更好地结合。
此外，高温还可以促进晶粒的生长和再结晶，进一步提高材料的力学性能。
1.3 界面扩散在高速压制过程中，颗粒之间会发生扩散现象。
界面扩散可以使得颗粒之间的接触面积增大，并且在界面处形成更强的结合。
此外，界面扩散还可以促进晶粒的再结晶和生长。
1.4 塑性变形在高速压制过程中，颗粒会发生塑性变形，并且与周围颗粒发生冷焊接触。
这种塑性变形可以使得颗粒之间产生更强的结合，并且提高材料的密度和力学性能。
二、特点与传统冶金加工方法相比，粉末冶金高速压制技术具有以下几个特点：2.1 高效快速由于采用了高速冲击和压缩技术，这种方法具有快速、高效的特点。
一般情况下，整个过程只需要几十毫秒到几秒钟即可完成。
2.2 高质量由于采用了高温和高压力的条件，粉末冶金高速压制技术可以获得高密度和均匀的材料。
此外，由于塑性变形和界面扩散的作用，材料的结合强度也得到了显著提高。
2.3 复杂形状粉末冶金高速压制技术可以制备各种复杂形状的金属零件。
由于采用了模具，可以根据需要设计出各种形状和尺寸的零件。
2.4 节约能源与传统冶金加工方法相比，粉末冶金高速压制技术具有节约能源的优势。
粉末冶金原理概述
粉末冶金原理概述简介粉末冶金是一种通过将金属粉末压制成型，然后通过烧结或热处理使其结合成型而获得金属制品的工艺。
粉末冶金具有许多优点，包括高材料利用率、能够制造高复杂度的零件、制造成本低等。
本文将对粉末冶金的原理进行概述。
原理概述粉末冶金是通过粉末的压制和烧结过程来制造金属制品。
其基本流程包括粉末制备、粉末的成型和烧结过程。
粉末制备粉末制备是粉末冶金的第一步。
金属粉末可以通过多种方法来制备，包括机械研磨、凝固法、气相法等。
选择合适的粉末制备方法可以控制粉末的粒度、形状和组成，以适应所需的材料特性和制品要求。
粉末成型粉末成型是将金属粉末转化为所需形状的过程。
常见的成型方法包括压制、注塑、挤压等。
其中，压制是最常用的成型方法之一。
通过将金属粉末放入模具中，然后施加高压使其成型。
成型过程中，通过给予粉末适当的压力和温度，使粉末颗粒之间发生塑性变形和结合。
烧结过程烧结是粉末冶金的关键步骤之一。
在烧结过程中，经过成型后的粉末通过加热使其进行结合。
在加热的同时，粉末颗粒之间发生扩散，并形成跨粒界结合。
烧结温度和时间的选择对最终材料的性能和结构有重要影响。
后续热处理在烧结后，通常还需要对金属制品进行后续的热处理。
热处理可以有选择地改变材料的性能和结构，如提高强度、改善耐腐蚀性等。
常见的热处理方法包括固溶处理、时效处理、淬火等。
粉末冶金的优点粉末冶金具有以下优点：1.高材料利用率：由于粉末冶金可以直接利用金属粉末进行成型，因此避免了传统加工中的材料浪费，相比传统冶金方法，粉末冶金材料利用率更高。
2.制造高复杂度零件：粉末冶金可以制造复杂度高的零件，如多孔件、中空件等。
这是传统加工方法无法实现的。
3.制造成本低：粉末冶金不需要进行复杂的加工步骤，相比传统加工方法，制造成本更低。
4.可以利用废料：粉末冶金可以利用废料或回收材料进行制造，提高了资源的利用率。
应用领域粉末冶金广泛应用于各个领域，包括汽车制造、航空航天、船舶制造、化工、电子等。
粉末冶金加压成型
1、成形步骤：成形模具可分为上冲、中模、下冲、芯棒四大部份。
而依零件之复杂程度，其上、下冲之数目不同。
1、步骤：粉末成形后，中模向下移动，使胚体露出中模面，此步骤称为脱模顶出。
接着填粉盒向右方前进，利用其前端将胚体顶向右方的收料盘。
接着中模向上移，而填粉盒则移至模穴正方，使粉末落入模穴内，再此过程中填粉盒将左右振动使粉末较易落入。
当充填结束后，填粉盒向左移，上冲向下移动进入中模挤压粉末。
当压结动作结束后，上冲上移而中模继续下移，直到试片露出中模。
2、充填：粉末的充填有四种方法：A：落入法：传统之填粉法，亦即中模上升至最高点之位置后，填粉盒才到达模穴上方，将粉以自由落体的方式掉入模穴中。
利用此法填粉时，充填之速度及均匀性常取决于模穴的截面积之大小及粉末的速度。
B：吸入法：由于一般所使用粉末的粒径多在40~200μm之间，若使用落入法，当模穴狭窄时，粉末进入不易，速度较慢，将影响成形机的使用效率。
为改善此现象，可采用吸入法。
亦即当填粉盒到达模穴上方时，中模才往上移，此动作造成真空吸粉之现象，可加快粉末进入模穴之速度，以及充填的完全性。
对于形状复杂有尖角之零件，或小于1mm之薄壁轴承之充填均有很大之帮助。
C：上充填法：粉末填入模穴后，芯棒才向上移至模面之高度，此对于薄壁零件亦有相当大之帮助，因为薄壁零件成形时芯棒与中模间之空隙小，易产生架桥现象，阻碍了后续粉末之掉入，若芯棒先在下方，可增加模穴空间有利充填，待充填结束后，芯棒再往上移即可改善这些困扰。
D：下充填法：当充填结束后，下冲不动，中模和芯棒再向上移，使粉末相对下移低于模面，此可防止上冲向下移动到达中模面时粉末向外喷，且可减少因中模有推拔角或圆弧角而使一些粉末卡在上冲与中模间造成夹粉之现象。
粉末之充填量、深度以及胚体尺寸之关系：填粉的深度H1、生胚胚体之高度H2、ρg生胚密度、ρa粉末之视密度。
公式为：(H1/H2)=( ρg/ρa) 以圆柱体为例：若H2=3mm、ρg=6.8g/cm3、ρa=2.8g/cm3 则H1=7.28mm3、成形：粉末的充填有四种方法：A：单压成形：成形时下冲不动，由上冲施力，压结后，中模不动，由下冲向上将产品顶出。
粉末冶金材料的成型
粉末冶金材料的成型一、压制成型基本规律压模压制是指松散的粉末在压模内经受一定的压制压力后，成为具有一定尺寸、形状和一定密度、强度的压坯。
当对压模中粉末施加压力后，粉末颗粒间将发生相对移动，粉末颗粒将填充孔隙，使粉末体的体积减小，粉末颗粒迅速达到最紧密的堆积。
粉末压制时出现的过程有：颗粒的整体运动和重排；颗粒的变形和断裂；相邻颗粒表面间的冷焊。
颗粒主要沿压力的作用方向运动。
颗粒之间以及颗粒与模壁之间的摩擦力阻止颗粒的整体运动，并且有些颗粒也阻止其他颗粒的运动。
最终颗粒变形，首先是弹性变形，接着是塑性变形；塑性变形导致加工硬化，削弱了在适当压力下颗粒进一步变形的能力。
与被压制粉末对应的金属或合金的力学性能决定塑性变形和加工硬化的开始。
例如，压制软的铝粉时颗粒变形明显早于压制硬的钨粉时的颗粒变形，最后颗粒断裂形成较小的碎片。
而压制陶瓷粉时通常发生断裂而不是塑性变形。
随着压力的增大，压坯密度提高。
不同粉末压制压力与压坯密度之间存在一定的关系。
然而，至今没有得到令人满意的压坯密度与压制压力之间的关系。
建立在实际物理模型基础上的一些关系，仍然是经验性的，因为其中使用了与粉末性能无关的调节参数。
更准确地应当使用给定粉末的压制压力与压坯密度之间关系的图形或表格数据。
二、粉末的位移粉末体的变形不仅依靠颗粒本身形状的变化，而且主要依赖于粉末颗粒的位移和孔隙体积的变化。
粉末体在自由堆积的情况下，其排列是杂乱无章的。
当粉末体受到外力作用时，外力只能通过颗粒间的接触部分来传递。
根据力的分解可知，不同连接处受到外力作用的大小和方向都不一样。
所以颗粒的变形和位移也是多种多样的。
当施加压力时，粉末体内的拱桥效应遭到破坏，粉末颗粒便彼此填充孔隙，重新排列位置，增加接触。
可用图4.9所示的两颗粉末5种状态来近似地说明粉末的位移情况。
图4.9 粉末位移的形式三、粉末的变形粉末体在受压后体积明显减小，这是由于粉末体在压制时不但发生了位移，而且还发生了变形。
粉末冶金粉末压制成型流程
粉末冶金粉末压制成型流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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1. 粉末混合。
将多种粉末按照所需比例进行均匀混合，以确保材料成分的均匀性和性能一致性。
6.2粉末冶金成形工艺
二、粉末பைடு நூலகம்形
1.普通模压法成形
2.特殊成形法 等静压成形，金属粉末轧制成形、粉 浆浇注成形、连续成形、无压成形、注射 成形、高能成形等。
三、烧结
在低于基体金属熔点下对金属粉末的 压坯进行加热，粉末颗粒之间产生原子扩 散、固溶、化合和熔接，致使压坯收缩并 强化的过程，称烧结。
四、后处理 金属粉末压坯经烧结后的处理叫后处理。 1.浸渍 利用烧结件空隙的毛细现象，在烧结件中浸入各种液体的过 程。为提高制件的润滑性能，可浸入润滑油、聚四氟乙烯溶液、 铅溶液；为提高制件的强度和防腐能力，可浸入铜溶液； 为提 高制件的表面保护能力，可浸入树脂或清漆。 2.表面冷挤压 包括为提高零件的尺寸精度和表面状况进行的整形压制；为 提高零件的密度，进行的复压；为改变零件的形状或表面状况， 进行的精压。 3.切削加工及热处理 对于零件上的横槽、横孔以及轴向尺寸精度较高的面，需进行切 削处理；为提高铁基制品的强度和硬度，可进行热处理。
第二节粉末冶金成形工艺过程
粉末冶金成形工艺流程为： 粉料制备－－成形－－烧结－－后处理 一、粉料制备 粉末的制备方法有：机械法、物理化学法 1.机械法制粉 将原材料（块体材料）机械地粉碎而化学成分基本不变。 2.物理化学法 借助于化学反应或物理变化改变原材料的化学成分及聚集状态。 3.粉末的预处理 为改善粉末的纯度及表面活性，对粉末进行还原退火处理，以去 除粉末表面的氧化物和吸附的气体，消除粉末颗粒的加工硬化。 4.粉末的混合 将不同组元粉料混合均匀，以保证压制和烧结后制品成分均匀。
6.2粉末冶金成形工艺
第一节 概述
一、粉末冶金成形的概念 以金属粉为原料，通过成形、烧结和必要的后处理，制取 金属材料和制品的工艺。 二、粉末冶金的特点 1.能生产用其它工艺不能生产的材料和制品，如难熔材料；互不 溶解的金属或金属与非金属组成的假合金（铜－钨，银－钨、 铜－石墨）；粉末冶金多孔材料。 2.是一种少无切削的成形工艺，能获得具有最终尺寸和形状的零 件。 三、粉末冶金成形的应用 可制造板、带、棒、管、丝等型材以及齿轮、链轮、棘轮、轴 承、轴套等零件。
粉末冶金成型原理
中小学生足球学习兴趣的提高策略分析随着体育教育的普及和足球运动的热度不断增加，越来越多的中小学生对足球运动产生了浓厚的兴趣。
如何提高中小学生对足球学习的兴趣，让他们在足球运动中得到快乐和成长，是每个足球教练和老师都需要思考和关注的问题。
本文将分析并总结一些有效的策略，帮助中小学生提高足球学习兴趣。
一、注重趣味性和互动性中小学生的足球学习应该是一种快乐的体验。
教练和老师们可以通过增加趣味性和互动性，激发学生对足球的兴趣。
可以利用小游戏和趣味赛事的形式，让学生在轻松愉快的氛围中学习和训练足球技能，增强学生的参与感和归属感。
还可以引入一些趣味性的训练器材和设备，如彩色训练球、趣味障碍训练道具等，让学生在训练中感受到乐趣。
二、激发学生的竞争欲望竞争是足球运动中不可缺少的元素，教练和老师们可以通过设置一些竞赛和比赛，激发学生的竞争欲望，让他们在比赛中感受到胜利的喜悦和失败的挫折，从而提高学生的学习兴趣和积极性。
还可以利用小组合作的形式进行比赛训练，培养学生的团队合作意识和集体荣誉感，增强学生的足球学习兴趣。
三、关注学生的个性化需求中小学生的个性差异较大，教练和老师们应该关注学生的个性化需求，根据学生的特长和兴趣，灵活调整训练内容和方式。
对于对足球技能有特长的学生，可以给予重点培养和引导，提供更高级的技战术训练；对于对足球漫技能较为薄弱但对足球运动很感兴趣的学生，可以通过一些外围活动和故事分享，激发他们学习足球的热情。
只有关注学生的个性化需求，才能真正激发学生的学习兴趣。
四、营造积极的学习氛围教练和老师们应该努力营造一个积极向上的足球学习氛围，让学生在积极的氛围中学习和成长。
可以通过举办足球文化节、足球运动会等活动，让学生感受到足球运动的魅力和魅力，增强他们对足球的热爱。
还可以邀请一些足球明星或资深教练来学校做客，与学生分享足球学习经验和技巧，激发学生的学习兴趣。
五、鼓励学生坚持训练和比赛足球学习是一个长期的过程，教练和老师们应该鼓励学生坚持训练和比赛，培养学生的毅力和耐心。
粉末冶金成形
通过烧结过程中的物质迁移和相变，使烧结体内部孔隙减小或消失， 提高其密度和性能。
致密化程度
与烧结温度、时间、气氛等因素有关，需根据产品要求进行控制。
03 粉末冶金成形的关键技术
粉末注射成形技术
定义
粉末注射成形是一种将金属粉末与有机粘结 剂混合，通过注射机注入模具中成形，然后 脱脂和烧结的工艺。
能源领域
粉末冶金技术在风力发电、核能等领 域中用于制造高性能的零部件。
粉末冶金成形的优缺点
材料利用率高，减少材料 浪费；
可生产出形状复杂、精度 高的制品；
优点
01
03 02
粉末冶金成形的优缺点
01
可通过控制成分和工艺参数制备高性能材料；
02
适用于大规模生产。
缺点
03
粉末冶金成形的优缺点
生产过程中易产生粉尘污染； 制品内部可能存在孔隙和缺陷； 部分材料制备成本较高。
等静压成形技术
定义
等静压成形技术是一种利用液体介质传递压力，使金属粉末在各 个方向上均匀受压而成形的工艺。
优点
可生产高精度、高密度、高性能的产品，适用于大规模生产。
应用领域
广泛应用于陶瓷、粉末冶金等领域。
04 粉末冶金成形的材料性能
材料力学性能
硬度
抗拉强度
粉末冶金制品的硬度通常较高，可达到 HRC60以上，这主要得益于其致密的结构 和合金元素的固溶强化作用。
粉末冶金制品具有较高的抗拉强度，通常 在1000MPa以上，这与其致密的结构和晶 粒细化有关。
疲劳性能
韧性
由于其良好的力学性能，粉末冶金制品在 循环载荷下表现出良好的疲劳性能。
粉末冶金制品的韧性与其成分、显微组织 和热处理状态有关，通过合理的工艺控制 可以提高其韧性。
粉末冶金技术 第五讲 压制成形原理与工艺过程
层裂
弹性后效的影响因素
➢ 为什么瘠性陶瓷粉末 成型时压制压力不宜 过大？
➢ 压制压力、粉末粒度、 压模材质和结构、压 坯孔隙率、润滑剂对 弹性后效有何影响？
粉末压制理论
➢ 巴尔申理论（1938） ➢ 川北公夫理论（1956） ➢ 黄培云理论（1964~1980）
巴尔申压制方程（1938）
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影响压制成形的因素
➢ 粉末性能的影响 ➢ 润滑剂和塑化剂的影响 ➢ 工艺参数的影响 ➢ 加压方式的影响
粉末性能的影响
➢硬度 ➢流动性 ➢堆积密度 ➢粒度
润滑剂和塑化剂的影响
工艺参数的影响
加压速度 ➢ 冲击成形 ➢ 冲压成形 ➢ 静压成形 保压时间和卸压速度 ➢ 延长保压时间有利于压坯强度提高 ➢ 对卸压速度适当控制防止弹性变形反弹层裂
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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%
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
第三章 3.3粉末冶金---成型原理
2. 塑性成型
（3）注射成型 注射成型是将粉体与热塑性树脂（聚苯乙烯、聚乙烯、 聚丙烯等）、增塑剂（石蜡）等有机物混炼后的塑性坯料， 经注射成型机在一定压力和温度下，高速注射到金属模具 中，经充填、保压、冷却后脱模，形成坯体。
2. 塑性成型
可塑泥料的基本要求
良好的可塑性 具有一定的形状稳定性。 含水量适当 干燥强度高和收缩率小
3.压制成型
（2）等静压成型 湿式等静压成型：模具与介质直接接触，与容器不关联 的模具结构。粉料可各个方向同时受到压力，致密度高。
3.压制成型
（2）等静压成型 干式等静压成型：模具固定在容器内，脱模时不必移动 模具。模具顶部，底部无法加压，因此致密性稍差。
3.压制成型
（2）等静压成型 热等静压成型是将装在特殊容器内的粉体置 于等压机的高压容器内，施以高温高压，使这 些粉末被压制并烧结成致密的零件和材料。 该法将成型和烧结结合起来。 该方法是提高粉末冶金和压制复杂形状零件 的先进技术。
空心注浆
1. 胶态成型
（1）注浆成型
实心注浆
1. 胶态成型
（1）注浆成型
注浆成型的应用：注浆成型是一种古老和传统的陶瓷成型方 法，应用极为广泛。 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，包括一般日用 陶瓷类的花瓶、汤碗、菜盘、茶壶，卫生洁具类的坐便器、 洗面盆，各种形状的工艺瓷器，还有相当一部分工业陶瓷、 特种陶瓷产品等。
3.压制成型
压制成型是将粉料与少量水分、塑化剂、有机粘合剂 混合，造粒后形成粉状坯料，然后在较高的压力下，在金 属模具中压制成型。 在耐火材料、陶瓷面砖、电子陶瓷等，以较为简单 的形状进行大量生产的制品，常用这种方法。其优点是成 形体的尺寸误差小。 压制成型方法： （1）干压成型 （2）等静压成型
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。
粉末冶金：轧制成形与挤压成形
➢ 双金属或多层金属带材 ➢ 包覆型双金属线、板、带材
轧制特殊性能材料：
➢ 弥散强化型合金带材 ➢ 电工电子材料、磁性材料和超导材料 ➢ 耐磨、摩擦材料 ➢ 硬质合金、超硬工具材料
粉末挤压成型
➢什么是粉末挤压成型 ➢粉末挤压成型应用与特点 ➢坯料受力分析 ➢热挤压成型
什么是粉末挤压成型
什么是粉末挤压成型
原理:
什么是粉末挤压成型
粉末挤压成型的应用
➢ 管、棒、条及其他异型产品(齿轮、腰鼓形、 麻花形等)
➢ 金属、合金、复合材料、金属间化合物、陶 瓷
➢ 广泛应用于电子、机械、航空、汽车等领域
粉末挤压成型的应用
➢ 打印机打印针 ➢切烟滚刀 ➢WC-Co微型麻花钻 ➢碳化物棒材 ➢……
粉末轧制成形
➢轧制成形原理
➢轧制成形工艺
➢轧制成形的应用
轧制成形原理
三个不同状态的区 咬入角 咬入厚度
咬入角α
T cos Q R sin
T R tan Q R cos
tan
摩擦系数与侧压系数之和大于咬入角的正切
主要变形系数
质量守恒方程： HB1V1 hb2V2
带坯宽展很小时
热轧制成形
轧制成形的应用
粉末轧制成型的优点 ➢ 能生产常规轧制法难以生产或无法生产
的带材、板材 ➢ 能生产成分精确的带材、板材 ➢ 工艺简单、成本低、节能 ➢ 成材率高 ➢ 设备投资少
轧制成形的应用
轧制金属、合金的致密板、带材
轧制成形的应用
轧制成形的应用
轧制金属、合金的多孔板、带材
轧制成形的应用
H V2 2 h V1 1
H ； V2 ；Z 2
h
V1
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.。
粉末冶金压制成形理论与工艺综述
粉末冶金压制成形理论与工艺综述一、本文概述粉末冶金压制成形理论与工艺综述是一篇全面探讨粉末冶金压制成型技术的文章。
粉末冶金，作为一种重要的材料制备技术，广泛应用于冶金、机械、电子、航空航天、新能源等领域。
压制成形作为粉末冶金的核心工艺之一，对于材料的性能、形状和尺寸精度具有决定性的影响。
本文将从粉末冶金压制成形的理论基础出发，详细阐述其工艺过程、影响因素、优化措施以及发展趋势，以期对粉末冶金压制成型技术的深入研究与应用提供有益的参考。
在概述部分，我们将简要介绍粉末冶金压制成型技术的基本概念、原理及其重要性。
对国内外粉末冶金压制成型技术的研究现状和发展趋势进行概述，以便读者了解该领域的最新动态和发展方向。
在接下来的章节中，我们将逐步深入探讨粉末冶金压制成形的理论基础、工艺过程、影响因素以及优化措施，以期为粉末冶金行业的发展提供有益的理论支持和实践指导。
二、粉末冶金压制成形理论基础粉末冶金压制成形是粉末冶金工艺中的核心环节，其理论基础涉及材料科学、力学、塑性成形理论等多个学科领域。
在这一部分，我们将详细讨论粉末冶金压制成形的基本原理、影响因素以及优化方法。
粉末冶金压制成形的基本原理是通过对粉末颗粒施加压力，使其在模具中发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的压坯。
这一过程中，粉末颗粒之间的摩擦、粘结和重排等行为对压坯的质量和性能具有重要影响。
粉末冶金压制成形受到多种因素的影响，包括粉末特性、模具设计、压制工艺参数等。
粉末特性如颗粒大小、形状、表面能等直接影响压坯的成形质量和性能。
模具设计则决定了压坯的形状、尺寸和精度。
压制工艺参数如压制压力、压制速度、保压时间等也对压坯的成形效果产生显著影响。
为了优化粉末冶金压制成形过程，研究者们提出了多种方法。
例如，通过改进粉末制备工艺，提高粉末的流动性和压缩性；优化模具设计，减少压坯内部的应力集中和缺陷；调整压制工艺参数，实现压坯的均匀致密化等。
随着数值模拟技术的发展，越来越多的研究者开始利用有限元分析等数值模拟方法对粉末冶金压制成形过程进行仿真研究，以进一步揭示其成形机理和优化方法。
粉末冶金原理-粉末成形-第二讲
16
4.2粉体压制成形原理与技术
压制压力与压坯密度关系的解析
• 黄培云压制理论：考虑粉末的非线性弹滞体的特征和压形 时大幅度变化
lg ln
m m
0 0
n lg
p lg M
：压坯密度；0：压坯原始密度 m：致密金属的密度；
n：硬化指数的倒数； M：压制模量。
不规则粉末在压制过程中的接触面积比规则形状粉末大，压 坯强度高，成形性好。 粉末松装密度的影响
松装密度小，模具的高度及模冲的长度必须大，压制高密度 压坯时，密度分布容易不均匀。
26
4.2粉体压制成形原理与技术
压坯密度的分布分析 影响压制过程的因素
• 粉末的性能 材料及粉末组成的影响
粉末的强度越高，压制成 形越难。
面，边缘的应力比中心 部位的大； 远离模冲的底部，中心 部位的应力比边缘应力 大。
3
4.2粉体压制成形原理与技术
侧压力和模壁摩擦力
侧压力与正压力关系：
P侧
=
P=
1
P
测压系数 ：单位侧压力与单位压制压力的比值
测压系数
=
P侧 P压
=最大
最大 为达到理论密度的测压系数；
• 常用的压坯强度与压坯相对密度的关系
C 0 m
C为常数；m 6
18
4.2粉体压制成形原理与技术
压制压力对压坯强度的影响
• 压坯强度的提高依赖于压坯密度的提高，压坯密度的提高又 需要高的压制压力。如何建立压坯强度与压制压力的关系？
• 途径一：通过压坯强度与压坯密度的关系、压坯密度与压制 压力的关系建立模型（解析的）。
• 第Ⅲ阶段：压力继续增大超过某一 定值后，随着压力的升高，压坯的 相对密度继续增加。（粉末颗粒开 始变形，位移和变形都起作用）
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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
p p内 p外
弹性模量 E
泊松比
横 纵
压制过程力的分析
x1
p E
x2
p1y E
压制缺陷
开裂 ➢ 横向裂纹 ➢ 纵向裂纹 ➢ 分层
等静压成形原理
等静压成形原理
等静压成形工艺
等静压成形工艺
等静压成形模具
常用高分子材料：氯丁橡胶、硅氯丁橡 胶、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨酯等
影响压制成形的因素
➢ 粉末性能的影响 ➢ 润滑剂和塑化剂的影响 ➢ 工艺参数的影响 ➢ 加压方式的影响
粉末性能的影响
➢硬度 ➢流动性 ➢堆积密度 ➢粒度
润滑剂和塑化剂的影响
工艺参数的影响
加压速度 ➢ 冲击成形 ➢ 冲压成形 ➢ 静压成形 保压时间和卸压速度 ➢ 延长保压时间有利于压坯强度提高 ➢ 对卸压速度适当控制防止弹性变形反弹层裂
弹性后效的影响因素
➢ 为什么瘠性陶瓷粉末 成型时压制压力不宜 过大？
➢ 压制压力、粉末粒度、 压模材质和结构、压 坯孔隙率、润滑剂对 弹性后效有何影响？
粉末压制理论
➢ 巴尔申理论（1938） ➢ 川北公夫理论（1956） ➢ 黄培云理论（1964~1980）
巴尔申压制方程（1938）
d d
dp Kdh A
考虑了弹滞体应力、应变的弛豫与冷加工硬化 现象，并采用自然应力概念推导出公式：
lg ln (dm d0)d n lg p lg M (dm d)d0
压制方法及压坯密度分布
单向加压
压制方法及压坯密度分布
双向加压
压制方法及压坯密度分布
复杂零件的压制成形
➢ 带有台阶零件的压制 ➢ 带有曲面零件的压制 ➢ 长径较大零件的压制
压制成形工艺
压制 ➢ 行程限制法 ➢ 压力限制法
压制成形工艺
脱模
F 静 p侧 剩S侧
压制缺陷
物理性能 ➢ 压坯密度
为什么有时单重和高度符合工艺 要求却得不到合格的压坯密度？ （提示：从公差方面考虑）
✓ 抗弯强度试验 ✓ 边角稳定性转鼓试验
压制缺陷
几何精度 ➢ 压坯尺寸精度：直径、长、宽、高等 ➢ 压坯形位精度：同轴度、直度等 ➢ 外观质量：划痕、拉毛、掉角、掉边等
dp A' H
kdh
lg
p
p
K
lg K
1
m
m lg
h 1
hk
A，H m 1
S坯
mபைடு நூலகம்
lg p lg pmax m lg
pmax K HB HV
p AH'
K
常数
米尔逊
川北公夫理论（1956）
c V0 V abp V0 1 bp
1 1 11 c ab p a
黄培云理论（1964）