粉末成形与烧结

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参考文献
[1]黄培云 主编.《粉末冶金原理》.冶金工业出版 社,1997,11
[2]吴成义 等编著. 《粉体成形力学原理》. 冶金工业出 版社,2003,9
[3] [英] 理查德 J. 布鲁克 主编. 清华大学新型陶瓷与精 细工艺国家重点实验室 译. 材料科学与技术丛书（第17A 卷、第17B卷）：《陶瓷工艺》. 科学出版社,1999,6
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公元3～4世纪，印度人用海绵铁锻打的方法制造了“德里铁 柱”(高7.2m,重6.5t)和“达尔铁柱”(高12.5m,重7t) 。 19世纪出现Pt粉的冷压、烧结、热锻工艺。 1909年，W.D. Coolidge 发明电灯钨丝，标志着现代粉末冶金技 术的开始。 目前，粉末成形与烧结技术已在高温材料、结构陶瓷、日用和 建筑陶瓷、功能陶瓷、轴承材料、超硬耐磨材料、金属结构材料 及功能材料、复合材料等领域得到了广泛应用。
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半坡
西周
商
德里铁柱
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压敏
PTC
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第一节 粉末成形与烧结概述
❖粉末冶金制品的基本过程
制粉、粉末 预处理、成形、 烧结、制品后 处理等。
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❖主要成形工艺分类 压力成形 （1）刚性模压制 （2）等静压成形 （3）爆炸成形 增塑成形 （1）粉末轧制（也可不用增塑剂） （2）粉末挤压 （3）粉末注射成形 （4）车坯、滚压
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提要
本章重点是粉末压制成形的基本理论、粉末特殊成形的 基本方法和特点，粉末体烧结的基本原理。
难点是粉末压制理论、粉末位移规律，粉末烧结热力学。 通过本章学习： ①要求掌握粉末成形与烧结的一般概念,粉末压制基本规律, 粉末烧结基本原理； ②了解粉末特殊成形技术； ③知道粉末胶凝固化概念和基本方法。
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（2）压溃强度的测试方法。这种压溃强度是粉末冶金轴套类零件的 特有的强度性能表示方法。
测定时，将功套试样放在两个平板之间，逐渐增加负荷直到试祥出现裂纹 而负荷值不再上升为止。此时，所指的压力即为压溃负荷，按下列公式计 算得的尺值即为径向压溃强度：
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（3）测定边角稳定性的转鼓试验——将直径12．7mm厚 6．35mm的圆柱状压坯装入14目的金属网制鼓筒中，以87r／ min的转速转动1000转后，测定压坯的质量损失率来表征压坯 强度：
浆料成形 （1）注浆成形 （2）流延成形 （3）电泳成形 （4）直接凝固成形 （5）凝胶注模成形 其他成形 喷射成形等
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❖主要烧结方法分类 无压烧结 固相烧结、液相烧结、反应烧结等。 (可在空气、保护气氛或真空中进行) 加压烧结 热压（固相、液相）、热等静压（固相、液相）、粉末锻造等。 可在空气、保护气氛或真空中进行。 活化烧结 物理活化烧结、化学活化烧结。
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2．粉末的变形 粉末体在受压后体积大大减少．这是因为粉术在压制时不但发生了 位移，且发生了变形，粉末变形可能有三种情况： (1)弹性变形 外力卸除后粉末形状可以恢复原形。 (2)塑性变形 压力超过粉末的弹性极限，变形不能恢复原形。压缩 铜粉的实验指出，发生塑性变形所需要的单位压制压力大约是该材 质弹性极限的2.8—3倍。金属的塑性越大，塑性变形也就越大。 (3)脆性断裂 单位压制压力超过强度极限后，粉末颗粒就发生粉碎 性的破坏。当压制难熔金属如w、Mo或其化合物如WC、Mo2C等 脆性粉末时，除有少量塑性变形外，主要是脆性断裂。
(2)粉末颗粒表面原子之间的引力 在金属粉末处于压制后期时，粉末颗粒受强大外力作用而发生
位移和变形，粉末颗粒表面上的原子就彼此接近，当进入引力范 围之内时，粉末颗粒便由于引力作用而联结，粉末的接触区域越 大其压坯强度越高。
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压坯强度的测定
（1）抗弯强度试验用压坯试样ASTM标准是：宽12．7mm， 厚6．35mm，长31．75mm(中国标准GB5319—85： 12×6×30mm)。在标准测定装置上测出破断负荷，根据下列 公式计算：
第六章 粉末材料的成形与烧结
粉末成形与烧结概述 粉末压制成形 粉末特殊成形技术 粉末体烧结 粉末胶凝固化（自学）
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引言
粉末成形与烧结技术是将材料制成粉末(或采用经适当加工的天然 矿物)，经加压（或无压）成形后，再通过烧结（常压或加压）得到 接近理论密度的材料或孔隙可控的多孔材料的工艺方法，是粉末冶金、 陶瓷工程的基本工艺。 粉末成形与烧结实践可追溯到8000年前的新石器时代，那时原始人 类已开始用一些富含铁元素的粘土烧制一些陶器。 在3000多年前的商周时期，出现了原始瓷器。 约2500～3000年前，埃及人就制得海绵铁，并锻打成铁器;在同期 (春秋末期)我国也出现了同样的技术。
压坯强度是指压坯反抗外力作用保持其几何形状和尺寸不变的能 力，是反映粉末质量优劣的重要标志之一。粉末颗粒之间的联结 力大致可分为两种：
(1)粉末颗粒之间的机械啮合力 粉末的外表面呈凹凸不平的不规则形状，通过压制，粉末颗粒之 间由于位移和变形可以互相楔住和钩住，从而形成粉末颗粒之间 的机械啮合，这是使压坯具有强度的主要原因之一 。
在转鼓试验中，质量减少率越小，压坯的强度越好。
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二、金属粉末压制时的位移与变形
粉末在压模内经受压力后就变得较密实且具有一定的形状和强 度，在压制过程中，粉末之间的孔隙度大大降低，彼此的接触 显著增加。也就是说，压制过程中出现了位移和变形。 1．粉末的位移 粉末在松装堆集时，由于表面不规则相互搭架而形成拱桥孔洞 的现象，叫做搭桥。 当施加压力时，粉末体内的拱桥效应遭到破坏，粉末颗粒便被 此填充孔隙，重新排列位置，增加接触。
制粒： 制粒是将小颗粒颗粒粉末制成大颗粒或团粒的工序，常用来改善粉末 的流动性。在硬质合金生产中，为了便于自动成形，使粉末能顺利充 填模腔必须先制粒。
混合： 混合一般是指将两种或两种以上不同成分的粉末混合均匀的过程。有 时候，为了需要也将成分相同而粒度不同的粉末进行混合，这种过程 称为合批。
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一、金属粉末的压坯强度
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第二节 粉末压制成形
粉末退火
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提纯，软化粉末，稳定粉末结构，粉末钝化；
粉末混合
混粉、合批，使成分均匀；物理法与化学法；
成型剂
润滑剂、粘接剂、造孔剂；
制粒
小颗粒制成大颗粒，改善流动性；
加压与脱模
压制力、压制速度；保压时间；脱模力；
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压制前粉末要经过预处理，预处理包括：粉末退火、筛分、混合、 制粒、加润滑利等 。 退火： 目的：除杂、消除加工硬化、钝化。 退火温度根据金属粉末的种类而不同，通常为该金属熔点的 0.5~0.6Tm。