粉末冶金成形及非金属成形

常用的粉末冶金材料
硬质合金 用高硬度、难熔的金属碳化物（WC 、 TiC等）粉末为硬质点，以Co、Mo、
Ni等作为粘结剂，经过混合、压制和 烧结而成的非铁合金
硬度高、耐磨性好，耐热性好 制造刃具及和不受冲击和振动的高耐磨零件
(P36)
烧结减摩材料 铁与石墨或青铜与石墨粉末烧结 一般用于中速，轻载荷的含油轴承
→后处理等 5.2.1 粉末的制取
机械法和物理化学法两大类 1．机械法 用机械力将原材料粉 碎而化学成分基本不 发生变化的工艺过程
球磨法：用于脆性材料及合金
研磨法：用于金属丝或小块边
角料
雾化法：用于熔点较低的金属
2．物理化学法 借助物理或化学作用，改变物料的化学成分或聚集
状态而获取粉末的方法
还原法：用还原剂还原金属氧化物或盐类，使其成为金
属粉末的方法，最常用，工艺简便、成本较低，适用于由 金属氧化物或卤族化合物制粉。
电解法：在溶液或熔盐中通入直流电，使金属离子电解析
出成为金属粉末的方法。可制得高纯度粉末，但成本较高， 适用于从金属盐类中制取粉末
热离解法：将金属与CO、H2或Hg作用，生成化合物或汞
齐（即汞合金），再加热使其分解出CO、H2或Hg，从而制 得金属粉末的方法。用于能与CO、H2或Hg作用生成化合物 或汞齐的金属。
4．等静压制 对粉末（或压坯）表面或对装粉末（或压坯）的软
膜表面施以各向大致相等的压力的压制方法
(1) 冷等静压制： 在室温下的等静压
制，压力传递媒介通常为液体 冷等静压制压坯密度较高，较均匀，力
学性能较好，形状可较复杂，尺寸可较大
(2) 热等静压制： 高温下的等静压制
同时进行压制和烧结，压制压力和烧 结温度均低于冷等静压制，能耗较低，生 产效率较高；制品密度高且均匀，晶粒细 小，力学性能较高，形状和尺寸不受限制； 但投资大。
烧结摩擦材料 用铁、铜等作基体，加入石棉、 Al2O3等摩擦组元及石墨或MoS2
广泛用来制造机器上的制动带和离合器片等
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烧结钢 以碳钢或合金钢粉末为主制成的材料。 精 度较高、表面光洁、有减振、消声作用 用于制造电钻齿轮和油泵齿轮等
5.1 粉末冶金基础 5.1.1 粉末的化学成分及性能
粉末通常指尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体， 颗粒尺寸一般以微米（μm）或纳米（nm）计量
5.2.2 粉末的预处理 1．分级
将粉末按粒度分成若干级的过程。 使配料时易于控制粉末的粒度和粒度分布，以适 应成形工艺的要求。
2．混合 将两种或两种以上不同成分的粉末均匀掺合的过程
通过混合可获得所需的组分。
为提高粉料的成形性能，常需加入某些添加剂，如用于提 高压坯强度或防止粉末成分偏析的增塑剂，用于减少颗粒间及 压坯与模壁间摩擦的润滑剂。
特点
第5章 粉末冶金成形
粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等 工艺将金属粉末（或与非金属粉末）的混合物制 成制品的加工方法
既可以制取用普通熔炼方法难以制取的特殊 材料，又可以制造各种精密的机械零件 省工省料
模具和金属粉末成本较高
批量小时或制品尺寸过大时不宜采用
普通粉末冶金制品的密度较低且很不均匀，强 度比相应的铸件或锻件约低20%～30%；一般只适 用于中、小型制品的成批、大量生产。
流动性： 粉末的流动能力，采用球形或接近球形的
颗粒及较宽的粒度分布，有利于提高粉末
的流动性。
3、 粉
松装密度：在规定条件下粉末自由填充单位容积的质
量。采用密度较高的粉末、球形或接近
末
球形的颗粒、较粗的粒度或较宽的粒度
的
分布，均有利于提高粉末的松装密度
工 压缩性：在加压条件下粉末被压缩的程度，提高压
浮动模压制：浮动模压制
压坯密度较均匀，适于压制 高度或厚度较大的制品。
2．粉末轧制 将粉末引入一对旋转轧辊之间使其压实成连续带坯
的方法。 适用于生产多孔材料、摩擦材料、复合材料和硬质合
金等的板材及带材。
3．挤压成形 将置于挤压筒内的粉末、压
坯或烧结体通过模孔压出的成 形方法
设备简单、生产率高，可以 获得沿长度方向密度均匀的制 品。 用于生产截面较简单的条、棒 和螺旋形条、棒（如麻花钻）
1、粉末的化学成分 常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉
末,杂质和气体的含量一般不超过1%～2%
2、 粉末 的物 理性 能
颗粒形状 常见的有球状、粒状、片状和针状等
粒度
单个粉末颗粒的线性尺寸
粒度分布 按粒度不同分为若干级，每一级粉末 （按质量、数量或体积）所占的百分比。
比表面积 单位质量粉末的总表面积
的热处理，目的在于通过颗粒间的冶金结合以提高 其强度，是粉末冶金的一个关键工序
水和有机物的蒸发或挥发、吸附气体的排除、应力的消 除以及粉末颗粒表面氧化物的还原等，粉末表层原子间的相互 扩散和塑性流动。还会产生再结晶和晶粒长大，有时还会出现 固相的熔解和重结晶
❖ 以上各过程往往相互重叠，相互影响
5.2 粉末冶金工艺 金属粉末的制取→预处理→坯料的成形→烧结
器中，在外力作用下，将 粉末紧实成具有预定形状 和尺寸的工艺过程。
压缩过程中，随着粉 末的移动和变形，较大的 空隙被填充，颗粒表面的氧化 膜被破碎，接触面积增大，使 原子间产生吸引力且颗粒间的机械楔合作用增强，从 而形成具有一定密度和强度的压坯。
2．烧结的机理 烧结是粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下
3．制粒 为改善粉末流动性而使较细颗粒团聚成粗粉团粒
的工艺。
5.2.3 成形 将粉末转变成具有所需形状的凝聚体的过程
1．模压： 通过模冲加压使刚性封闭模中的粉末密实成形
单向压制：模具简单，操
作方便，生产效率高，但制 品密度不均匀，适于压制高 度或厚度较小的制品。
双向压制：压坯密度较单向
压制均匀，适于压制高度或 厚度较大的制品
用于粉末高速钢，难熔金属，高温合 金和金属陶瓷等制品的生产
5．松装烧结成形 粉末未经压制有直接进行的烧结。 可用于多孔材料的生产
艺
制压力或松装密度、减小压制速度或粉末
性
颗粒的强度，均有利于提高粉末的压缩性，
能
从而提高压坯的密度。
成形性：粉末被压缩成一定形状并在后续加工中
保持这种形状的能力，在一定压力下获
得的压坯强度越高，则成形性越好。
5.1.2 粉末冶金的机理
压制和烧结是粉末冶金的二个重要工序
1．压制的机理 压制是在模具或其它容