第三章粉末冶金

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• 图3-3
第三章粉末冶金
第三章成形
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•图3-4粉末位移的形式 •(a)粉末颗粒的接近；(b)粉末颗粒的分离； •(c)粉末颗粒的滑动；(d)粉末颗粒的转动；
•(e)粉末颗粒因粉碎而产生的移动
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b.粉末的变形 粉末体受压后体积明显减小，除第一阶段的位移外，又发生变形。变
粉末体在压模内受力后力图向各个方向流动，产生了垂直于压模壁的
压力——侧压力，侧压力使压模内靠近模壁的外层粉末
与模壁之间产生摩擦力摩擦力使接近加压端面部分压力
最大，远离加压端面压力逐渐降低，压力分布的不均匀
使坯块各个部分密度分布不均匀。
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•图3-2压膜示意图 •1—阴模；2—上模冲； •3—下模冲；4—粉末
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（3）筛分 筛分指把不同粒度的粉末通过网筛或振动筛进行分级，使粉末能够按
照粒度分成粒度范围更小的级别。 （4）制粒
制粒指将小颗粒粉末制成较大颗粒或团粒，目的是改善粉末的流动性。
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•图3-1制粒设备 •1—入料口；2 —链轮；3 —轮箍；4 —滚筒；5 —出料口；6 —擦筛机；7 —料筒；
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2020/12/8
第三章粉末冶金
第三章成形
成形：指将松散粉末体加工成具有一定尺寸、形状及一定密度和强度的
坯块。将粉末装入模具后，施加外力即进行压制可得到要求的坯块。压 制过程中，因粉末颗粒形状不同，有滑动、移动，随着力的增加，颗粒 之间还会机械地啮合在一起，有时粉末表面相互磨损，将粉末表面的氧 化物或杂质膜破坏，出现清洁的粉末表面，黏附在一起，使坯块具有所 需的密度和强度。
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b.粉末润滑 粉末润滑指润滑剂与金属粉末混合，其优点是润滑剂不仅在模壁上，而
且也在粉末颗粒之间。 粉末润滑的条件： a.将润滑剂磨成细粉 b.润滑剂的量取决与坯块形状 c.润滑时间：20~40min 模壁润滑已取得专利，技术上是可行的；粉末润滑被广泛应用。 润滑的优点：减少压制压力，改善坯块密度分布，提高坯块密度； 缺点：润滑剂在烧结过程中分解产生的气体从炉子的预热带逸出，
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第三章成形 （2）粉末颗粒变形的三个阶段
a.粉末的位移 当施加外力时，粉末体内的拱桥效应遭到破坏，粉末颗粒彼此填充孔 隙，重新排列位置，增加接触。 拱桥效应：粉料自由堆积的空隙率往往比理论计算值大得多，原因是 实际粉料不是球形，加上表面粗糙以及附着和凝聚的作用，结果颗粒互 相交错咬合，形成拱桥型空间，增大了空隙率。这种现象称为拱桥效应。
形有弹性变形和塑性变形。 弹性变形：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可
消失并能完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种可恢复的变形称为弹 性变形。
塑性变形：物质-包括流体及固体在一定的条件下,在外力的作用下产生 形变,当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象。 c.脆性断裂
使烧结时的保护气氛流速加快，使炉子的管理变得复杂。
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第三章成形 2.压制过程金属粉末的行为
（1）金属粉末压制现象
压制指松散粉末在压模内经受一定的压力后，成为具有一定形状、尺
寸、密度和强度的坯块。
压制过程中，粉末颗粒间发生相对移动，粉末颗粒将填充孔隙，粉末
体体积减小，粉末颗粒迅速达到最紧密堆积。
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退火温度：
退火气氛： a.还原性气氛（氢、离解氨、转化天然气或煤气） b.惰性气氛 c.真空退火
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（2）混合 a.混合：将两种或两种以上不同成分的粉末混合 b. 将相同成分而粒度不同的粉末混合（合批） 混合方法：机械法（干混、湿混）和化学法 机械法：干混用于生产铁基制品；湿混用于生产硬质合金。混料设备有
•8 —电机；9 —托轮；10 —倾斜旋转圆盘；11 —转轴；12 —传动轴；13 —机座
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（5）加添加剂 添加剂指成形前在粉末混合料中添加改善成形过程的物质或造成一定孔隙的
造孔剂。如石蜡、合成橡胶、樟脑、塑料及硬脂酸盐等。 （5）润滑
a.模壁和模冲润滑 在刚性模具中压制时，在模壁和模冲上涂润滑剂，目的是使压制的坯 块与模具容易分离，但由于粉末体表面是粗造的，易刺穿涂在模壁上的 润滑膜产生摩擦，增加压制力，损坏模具。 对润滑剂的要求：既要附着到金属表面上，还要不渗入到金属中。 润滑剂：硬脂酸、人造蜡、硬脂酸锌、硬脂酸锂
球磨机、V型混合器、锥形混合器、酒桶式混合器、螺旋混合器等。湿混 介质要求不与物料发生化学反应，沸点低易挥发，无毒性，来源广，成本 低，常用酒精、汽油、丙酮等。
化学法：将金属或化合物粉末与添加的金属盐溶液均匀混合，或各组元 全部某种盐的溶液形式混合，然后经沉淀、干燥和还原等处理而得到均匀 布的化合物。化学法用于制取钨-铜-镍高密度合金，铁-镍磁性材料，银钨触头合金等混合物原料等
a.普通模压法：将粉末装在模具内，用压机将其成形； b.特殊方法：等静压成形、连续成形、无压成形等。
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第三章成形
1.成形前原料准备
（1）退火 将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却(通
常是缓慢冷却，有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。 金属粉末退火的目的： a.氧化物还原，降低碳和其它杂质的含量，提高粉末的纯度； b.消除粉末的加工硬化，稳定粉末的晶体结构； c.防止超细粉末自燃，将其表面钝化。 加工产品退火的目的： a.降低硬度，改善切削加工性； b.消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向； c.细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。
当施加的压力超过强度极限后，粉末颗粒碎裂成更小的碎片，使粉末 接触更加紧密。
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•图3-5压制时粉末的变形 •(a)点接触；(b)面接触；(c)扁平状
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（3）坯块强度 坯块强度指坯块反抗外力作用，保持其几何形状尺寸不变的能力。压