粉末冶金成型教程.

7）压模成本较高。
第1节
粉末冶金基础
粉末冶金的主要工序有粉末制备、粉末预处理、成形、 烧结及后处理等。粉末冶金材料或制品的工艺流程如图51所示。
5.1.1 粉末性能和粉末制备
5.1.1.1 粉末性能
固态物质按分散程度不同分成致密体、粉末体和胶体 三类。
致密体或常说的固体：粒径在lmm 以上；
胶体微粒： 0.1 μm 以下； 粉末体或简称粉末：介于二者之间。
金属粉末的性能对其成形和烧结过程以及制品的质量 都有重大影响。金属粉末的性能可以用化学成分、物理性 能和工艺性能来表征。
1. 粉末的化学成分 粉末的化学成分一般是指主要金属或组元的含量、杂 质或夹杂物的含量以及气体的含量。 金属或合金粉末中的主要金属含量都不能低于98%∼99%。 粉末中的杂质主要指： 1）与主要金属结合，形成固溶体或化合物的金属或非金属 成分，如还原铁粉中的硅、锰、碳、硫、磷、氧等； 2）从原料和粉末生产过程中带进的机械夹杂，如二氧化硅、 三氧化二铝、硅酸盐、难熔金属或碳化物等酸不溶物。
3.粉末的工艺性能
粉末的工艺性能用粉末的松装密度、流动性、压缩性 与成形性来表征。 1）松装密度是指粉末试样自然地充填规定的容器时，单 位体积内粉末的质量，单位为g／cm3。 2）流动性是50g粉末从标准的流速漏斗流出所需的时间， 单位为s／50g，其倒数是单位时间内流出粉末的重量，俗 称为流速。 3）压缩性代表粉末在压制过程中被压紧的能力，通常以 在规定单位压力下粉末的压坯密度表示。 4）成形性是指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力， 通常用粉末得以成形所需的最小单位压制力表示或用压坯 强度来表示。
粉末冶金材料或制品种类较多，主要有:
难熔金属及其合金（如钨、钨—钼合金）；
组元彼此不相溶、熔点十分悬殊的特殊性能材料 （如钨—铜合金型电触头材料）； 难熔的化合物和金属组成的各种复合材料（如硬质 合金、金属陶瓷）等。
粉末冶金的特点：
1）某些特殊性能材料的唯一制造方法； 2 ）可直接制出尺寸准确，表面光洁的零件，是少甚至无 切削生产工艺； 3）节约材料和加工工时，成本低。 4）制品强度较低； 5）流动性较差，形状受限制； 6）压制成形的压强较高，制品尺寸较小；
粉末冶金成形
1 粉末冶金基础 2 粉末冶金模具
3 常用粉末冶金材料简介
4 粉末冶金制品结构工艺性 5 粉末冶金技术的新发展
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粉末冶金是以金属粉末(或金属粉末与非金属粉末 的混合物)为原料，通过成形、烧结或热成形制成金属 制品或材料的一种冶金工艺技术。粉末冶金生产工艺与 陶瓷制品的生产工艺类似，因此人们又常常称粉末冶金 方法为“金属陶瓷法”。
工业上普遍采用的有：氧化物还原法、电解法、热离解 法、球磨法、涡旋研磨法、雾化法。
5.1.2 粉末的成形
5.1.2.1 成形方法
成形是粉末冶金工艺的重要步骤。成形的目的是制得 具有一定形状、尺寸、密度和强度的压坯。粉末冶金常用 的成形方法如下所示。模压成形是最基本方法。
成形 无压成形
加压成形
松 装 烧 结
5.1.1.2 粉末的制备
金属粉末的制取方法可分成两大类：机械法和物理化 学法。
机械法是将原材料磨碎成粉而不改变原材料的化学成 分的方法。如将金属切削成粉末颗粒；把金属研磨成粉末； 液态金属的制粒和雾化。 物理化学法是在制取粉末过程中，使原材料受到化学 或物理的作用，而使其化学成分和集聚状态发生变化的工 艺过程。还原金属氧化物、电解水溶液或熔盐、热离解羰 基化合物、冷凝金属蒸汽、晶间腐蚀和电腐蚀法等。物理 化学制粉法是以还原和离解等化学反应为基础的。
压坯密度分布不均匀：用石墨粉作隔层的单向压制实 验，得到如图5-4所示的压坯形状，各层的厚度和形状均发 生了变化，由图5-5可知在任何垂直面上，上层密度比下层 密度大；在水平面上，接近上模冲的断面的密度分布是两 边大，中间小；而远离上模冲的截面的密度分别是中间大， 两边小。 因为粉末体在压模内受力后向各个方向流动，于是引 起垂直于压模壁的侧压力。侧压力引起摩擦力，会使压坯 在高度方向存在明显的压力降。
3）粉末表面吸附的氧、水汽和其他气体（N 2、CO2）。
2.粉末的物理性能 粉末的物理性能：粉末颗粒大小和粒度组成、粉末颗 粒形状与结构、显微硬度、粉末比表面、粉末真密度以及 粉末颗粒的晶格状态。在技术条件中，通常只规定各级粉 末颗粒的百分含量——粒度组成或筛分组成 。 1）颗粒形状：主要由粉末的生产方法决定，同时也与物质 的分子或原子排列的结晶几何学因素有关；决定粉末工艺 性能。 2）粒度组成：指不同粒度的颗粒占全部粉末的百分含量， 又称粒度分布。 3 ）粉末比表面：指每克粉末所具有的总表面积，通常用 cm2/g或m2/g表示。
粉 浆 浇 注
模Baidu Nhomakorabea压 成 形
热 压 成 形
等 静 压 成 形
轧 制 成 形
离 心 成 形
挤 压 成 形
爆 炸 成 形
5.1.2.2 压制成形
1.粉末预处理 预处理包括：粉末退火，筛分，混合，制粒，加润滑剂 等。 粉末的预先退火可使氧化物还原，降低碳和其他杂质 的含量，提高粉末的纯度；同时，还能消除粉末的加工硬 化、稳定粉末的晶体结构 。 筛分的目的在于把颗粒大小不同的原始粉末进行分级。 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。混合可采用机械法和化学法。 制粒是将小颗粒的粉末制成大颗粒或团粒的工序，以 此来改善粉末的流动性。
2.压制成形 压模压制是将置于压模内的松散粉 末施加一定的压力后，成为具有一定 尺寸、形状和一定密度、强度的压坯， 如图5-2是压模示意图。 粉末的压缩过程一般采用压坯密 图5-2 模压示意图 度——成形压力曲线来表示，如图5-3 所示。压坯密度变化分为三个阶段。 滑动阶段：在压力作用下粉末颗粒发 生相对位移，填充孔隙，压坯密度随 压力增加而急剧增加；二是粉末体出 现压缩阻力，即使再加压其孔隙度不 能再减少，密度不随压力增高而明显 变化；三是当压力超过粉末颗粒的临 界压力时，粉末颗粒开始变形，从而 图5-3 压坯密度与压力 使其密度又随压力增高而增加。