第7章现代粉末冶金技术
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第7章现代粉末冶金技术
2.粉末冶金技术的特点
粉末冶金在技术上和经济上具有一系列的特点。 从制取材料方面来看，粉末冶金方法能生产具有
特殊性能的结构材料、功能材料和复合材料。
➢ 能控制制品的孔隙度，例如，可生产各种多孔材料、多孔含油轴 承等;
➢ 能利用金属和金属、金属和非金属的组合效果，生产各种特殊性 能的材料，例如，钨-铜假合金型的电触头材料、金属和非金属 组成的摩擦材料等;
第7章现代粉末冶金技术
采用固态原料制备粉末
➢ 从固态金属与合金制取金属与合金粉末的方法主 要是机械粉碎法
➢ 从固态金属氧化物及盐类制取金属与合金粉末的 有还原法
➢ 制取金属化合物粉末的有还原-化合法
第7章现代粉末冶金技术
在液态下制备粉末的方法
➢ 从液态金属与合金制金属与合金粉末的雾化法 ➢ 从金属盐溶液置换和还原制金属、合金以及包覆粉末
(一)、粉末冶金的定义
粉末冶金是以粉末 (金属粉末或非金属粉末)为 原料，经过成形和烧结制造金属或非金属材料、 复合材料以及各种类型制品的工艺过程。 实际上，粉末冶金技术涉及到很多新的理论和技 术，内涵越来越丰富。粉末冶金已经逐渐发展成 一门“科学”，而非简单的“工艺”或“技术”。
第7章现代粉末冶金技术
粉末的羰基物热离解法 ➢ 从气态金属卤化物气相还原制取金属、合金粉末
以及金属、合金涂层的气相氢还原法 ➢ 从气态金属卤化物沉积制取金属化合物粉末以及
涂层的化学气相沉积法
第7章现代粉末冶金技术
从过程的实质来看，现有制粉方法大体上可归纳 为两大类，即机械法和物理化学法。 机械法是将原材料机械地粉碎，而化学成分基本 上不发生变化； 物理化学法是借助化学的或物理的作用，改变原 材料的化学成分或聚集状态而获得粉末的。 粉末的生产方法很多，从工业规模而言，应用最 广泛的是还原法、雾化法和电解法；而气相沉积 法和液相沉淀法在特殊应用时亦很重要。
第7章现代粉末冶金技术
(2)粉末成形
成形前要进行物料准备。物料准备包括粉末的预处理(如 粉末加工、粉末退火、粉末的分级、粉末的混合和粉末的 干燥等。 成形的目的是制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一 定的密度和强度。成形方法基本上分加压成形和无压成形 两类;加压成形中用得最普遍的是模压成形，简称压制。 其他加压成形方法有等静压成形、粉末轧制、粉末挤压等。 粉浆浇注是一种无压成形技术。
➢ 生产难熔金属材料或制品，一般要依靠粉末冶金法， 例如，钨、铝等难熔金属，即使用熔炼法能制造， 但比粉末冶金的制品的晶粒要粗，纯度要低。
第7章现代粉末冶金技术
粉末冶金法制造机械零件是一种少切屑，无切屑的新 工艺，可以大量减少机加工量，节约金属材料，提高 生产率 总之，粉末冶金法既是一种能生产具有特殊性能材料 的技术，又是一种制造廉价优质机械零件的工艺。 但粉末冶金在应用上也有不足之处。例如，粉末成本 高、粉末冶金制品的大小和形状受到一定的限制，烧 结零件的韧性较差等等。但是，随着粉末冶金技术的 发展，这些问题正在逐步解决中，例如，等静压成形 技术已能压制较大的和异形的制品；粉末冶金锻造技 术已能使粉末冶金材料的韧性大大提高等。
(二)、粉末冶金工艺及技术的特点
1.传统的粉末冶金工艺 粉末冶金工艺的第一步是制取金属粉末、合金粉末、 金属化合物粉末以及包覆粉末，第二步是将原料粉 末通过成形、烧结以及烧结后的处理制得成品。 粉末冶金材料和制品的工艺流程举例如图1所示
第7章现代粉末冶金技术
(1)传统的粉末制备技术
对粉末的要求不同，所需要的制备方 法也不同。物料状态有固态、液态或 气态三种。
➢ 能生产各种复合材料，例如，由难熔化合物和金属组成的硬质合 金和金属陶瓷、弥散强化复合材料、纤维强化复合材料等。
第7章现代粉末冶金技术
粉末冶金方法生产的某些材料，与普通熔炼法 相比，性能优越:
➢ 高合金粉末冶金材料的性能比熔铸法生产的好，例 如，粉末高速钢、粉末超合金可避免成分的偏析， 保证合金具有均匀的组织和稳定的性能，同时，这 种合金具有细晶粒组织使热加工性大为改善;
“Advanced Metallurgy”(现代冶金学)。
第7章现代粉末冶金技术
源自文库三)、粉末冶金技术的 发展现状与趋势
(一)制备技术的发展概况
的置换法、溶液氢还原法 ➢ 从金属熔盐中沉淀制金属粉末的熔盐沉淀法 ➢ 从辅助金属浴中析出制金属化合物粉末的金属浴法 ➢ 从金属盐溶液电解制金属与合金粉末的水溶液电解法 ➢ 从金属熔盐电解制金属和金属化合物粉末的熔盐电解
法
第7章现代粉末冶金技术
在气态下制备粉末的方法 ➢ 从金属蒸气冷凝制取金属粉末的蒸气冷凝法 ➢ 从气态金属羰基物离解制取金属、合金以及包覆
第7章现代粉末冶金技术
(3)烧结技术
烧结是粉末冶金的关键工序。成形后的压坯或坯块通过烧 结可得到所要求的物理机械性能。 烧结分单元系烧结和多元系烧结。 不论单元系或多元系的固相烧结，其烧结温度都比所含金 属与合金的熔点低；而多元系的液相烧结，其烧结温度比 其中难熔成分的熔点低，但高于易熔成分的熔点。 一般来说，烧结是在保护气氛下进行的。除了普通烧结方 法外，还有松装烧结、将金属渗入烧结骨架中的熔浸法、 压制和烧结结合一起进行的热压等。
第7章现代粉末冶金技术
粉末冶金由于其技术上和经济上的巨大优越性， 在国民经济和国防建设中起着非常重要的作用。美 国国家科学基金委员会在向美国总统和国会提交的 “科学展望”中对粉末冶金和快速凝固技术曾作过 如下论述：“这些技术的出现和发展，将对运输、 空间、能源系统提供大量的经济利益，并且将加强 美国的工业基础，有可能对美国工业生产局面产生 相当大的冲击”。世界上许多发达国家把粉末冶金 的发展放在重要地位，将现代粉末冶金称作为
现代粉末冶金技术
第7章现代粉末冶金技术
一、粉末冶金
粉末冶金是将金属粉末(或掺入部分非金 属粉末)经过成型和烧结制成金属材料或 机械零件的一种工艺方法。 它既可用金属粉末直接制成(不经切削加 工，或经少量切削加工)符合装配要求的 零件，又可制造用一般冶炼方法难以生 产的金属材料和制品。
第7章现代粉末冶金技术
2.粉末冶金技术的特点
粉末冶金在技术上和经济上具有一系列的特点。 从制取材料方面来看，粉末冶金方法能生产具有
特殊性能的结构材料、功能材料和复合材料。
➢ 能控制制品的孔隙度，例如，可生产各种多孔材料、多孔含油轴 承等;
➢ 能利用金属和金属、金属和非金属的组合效果，生产各种特殊性 能的材料，例如，钨-铜假合金型的电触头材料、金属和非金属 组成的摩擦材料等;
第7章现代粉末冶金技术
采用固态原料制备粉末
➢ 从固态金属与合金制取金属与合金粉末的方法主 要是机械粉碎法
➢ 从固态金属氧化物及盐类制取金属与合金粉末的 有还原法
➢ 制取金属化合物粉末的有还原-化合法
第7章现代粉末冶金技术
在液态下制备粉末的方法
➢ 从液态金属与合金制金属与合金粉末的雾化法 ➢ 从金属盐溶液置换和还原制金属、合金以及包覆粉末
(一)、粉末冶金的定义
粉末冶金是以粉末 (金属粉末或非金属粉末)为 原料，经过成形和烧结制造金属或非金属材料、 复合材料以及各种类型制品的工艺过程。 实际上，粉末冶金技术涉及到很多新的理论和技 术，内涵越来越丰富。粉末冶金已经逐渐发展成 一门“科学”，而非简单的“工艺”或“技术”。
第7章现代粉末冶金技术
粉末的羰基物热离解法 ➢ 从气态金属卤化物气相还原制取金属、合金粉末
以及金属、合金涂层的气相氢还原法 ➢ 从气态金属卤化物沉积制取金属化合物粉末以及
涂层的化学气相沉积法
第7章现代粉末冶金技术
从过程的实质来看，现有制粉方法大体上可归纳 为两大类，即机械法和物理化学法。 机械法是将原材料机械地粉碎，而化学成分基本 上不发生变化； 物理化学法是借助化学的或物理的作用，改变原 材料的化学成分或聚集状态而获得粉末的。 粉末的生产方法很多，从工业规模而言，应用最 广泛的是还原法、雾化法和电解法；而气相沉积 法和液相沉淀法在特殊应用时亦很重要。
第7章现代粉末冶金技术
(2)粉末成形
成形前要进行物料准备。物料准备包括粉末的预处理(如 粉末加工、粉末退火、粉末的分级、粉末的混合和粉末的 干燥等。 成形的目的是制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一 定的密度和强度。成形方法基本上分加压成形和无压成形 两类;加压成形中用得最普遍的是模压成形，简称压制。 其他加压成形方法有等静压成形、粉末轧制、粉末挤压等。 粉浆浇注是一种无压成形技术。
➢ 生产难熔金属材料或制品，一般要依靠粉末冶金法， 例如，钨、铝等难熔金属，即使用熔炼法能制造， 但比粉末冶金的制品的晶粒要粗，纯度要低。
第7章现代粉末冶金技术
粉末冶金法制造机械零件是一种少切屑，无切屑的新 工艺，可以大量减少机加工量，节约金属材料，提高 生产率 总之，粉末冶金法既是一种能生产具有特殊性能材料 的技术，又是一种制造廉价优质机械零件的工艺。 但粉末冶金在应用上也有不足之处。例如，粉末成本 高、粉末冶金制品的大小和形状受到一定的限制，烧 结零件的韧性较差等等。但是，随着粉末冶金技术的 发展，这些问题正在逐步解决中，例如，等静压成形 技术已能压制较大的和异形的制品；粉末冶金锻造技 术已能使粉末冶金材料的韧性大大提高等。
(二)、粉末冶金工艺及技术的特点
1.传统的粉末冶金工艺 粉末冶金工艺的第一步是制取金属粉末、合金粉末、 金属化合物粉末以及包覆粉末，第二步是将原料粉 末通过成形、烧结以及烧结后的处理制得成品。 粉末冶金材料和制品的工艺流程举例如图1所示
第7章现代粉末冶金技术
(1)传统的粉末制备技术
对粉末的要求不同，所需要的制备方 法也不同。物料状态有固态、液态或 气态三种。
➢ 能生产各种复合材料，例如，由难熔化合物和金属组成的硬质合 金和金属陶瓷、弥散强化复合材料、纤维强化复合材料等。
第7章现代粉末冶金技术
粉末冶金方法生产的某些材料，与普通熔炼法 相比，性能优越:
➢ 高合金粉末冶金材料的性能比熔铸法生产的好，例 如，粉末高速钢、粉末超合金可避免成分的偏析， 保证合金具有均匀的组织和稳定的性能，同时，这 种合金具有细晶粒组织使热加工性大为改善;
“Advanced Metallurgy”(现代冶金学)。
第7章现代粉末冶金技术
源自文库三)、粉末冶金技术的 发展现状与趋势
(一)制备技术的发展概况
的置换法、溶液氢还原法 ➢ 从金属熔盐中沉淀制金属粉末的熔盐沉淀法 ➢ 从辅助金属浴中析出制金属化合物粉末的金属浴法 ➢ 从金属盐溶液电解制金属与合金粉末的水溶液电解法 ➢ 从金属熔盐电解制金属和金属化合物粉末的熔盐电解
法
第7章现代粉末冶金技术
在气态下制备粉末的方法 ➢ 从金属蒸气冷凝制取金属粉末的蒸气冷凝法 ➢ 从气态金属羰基物离解制取金属、合金以及包覆
第7章现代粉末冶金技术
(3)烧结技术
烧结是粉末冶金的关键工序。成形后的压坯或坯块通过烧 结可得到所要求的物理机械性能。 烧结分单元系烧结和多元系烧结。 不论单元系或多元系的固相烧结，其烧结温度都比所含金 属与合金的熔点低；而多元系的液相烧结，其烧结温度比 其中难熔成分的熔点低，但高于易熔成分的熔点。 一般来说，烧结是在保护气氛下进行的。除了普通烧结方 法外，还有松装烧结、将金属渗入烧结骨架中的熔浸法、 压制和烧结结合一起进行的热压等。
第7章现代粉末冶金技术
粉末冶金由于其技术上和经济上的巨大优越性， 在国民经济和国防建设中起着非常重要的作用。美 国国家科学基金委员会在向美国总统和国会提交的 “科学展望”中对粉末冶金和快速凝固技术曾作过 如下论述：“这些技术的出现和发展，将对运输、 空间、能源系统提供大量的经济利益，并且将加强 美国的工业基础，有可能对美国工业生产局面产生 相当大的冲击”。世界上许多发达国家把粉末冶金 的发展放在重要地位，将现代粉末冶金称作为
现代粉末冶金技术
第7章现代粉末冶金技术
一、粉末冶金
粉末冶金是将金属粉末(或掺入部分非金 属粉末)经过成型和烧结制成金属材料或 机械零件的一种工艺方法。 它既可用金属粉末直接制成(不经切削加 工，或经少量切削加工)符合装配要求的 零件，又可制造用一般冶炼方法难以生 产的金属材料和制品。
第7章现代粉末冶金技术