粉末冶金基本知识篇

粉末冶金基本知识篇

绪论

粉末冶金（也称金属陶瓷法）：制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。

粉末冶金工艺：1）、制取金属、合金、金属化合物粉末以及包覆粉末；

2）、将原料粉末通过成形、烧结以及烧结后的处理制得成品。大概流程：物料准备（包括粉末预先处理（如加工，退火）、粉末分级、混合和干燥等）→成形→烧结→烧结后处理（精整、浸油、机加工、热处理、粉末冶金的特点：

1. 能生产用普通熔炼方法无法生产的具有特殊性能的材料：

①能控制制品的孔隙度(多孔材料、多孔含油轴承等)；

②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（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）；

③能生产各种复合材料。

2.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：

①高合金粉末冶金材料的性能比熔铸法生产的好（粉末高速钢可避免成分

的偏析）；

②生产难熔金属材料或制品，一般要依靠粉末冶金法（钨、钼、铌等难熔

金属）。

粉末冶金技术的优越性和局限性：

优越性：1）、无切削、少切削，能够大量节约材料，节省能源，节省劳动。普通铸造合金切削量在30-50%，粉末冶金产品可少于5%。2）、能够大量能够制备其他方法不能制备的材料。3）、能够制备其他方法难以生产的零部件。

局限性：1、粉末成本高；2、制品的大小和形状受到一定限制；3、烧结零件的韧性较差。

常用粉末冶金材料：粉末冶金减摩、多孔、结构、工具模、高温和电磁材料。

第一章：粉末的制取

第一节：概述

制粉方法分类：

机械法：由机械破碎、研磨或气流研磨方法将大块材料或粗大颗粒细化的方法。物理法：采用蒸发凝聚成粉或液体雾化的方法使材料的聚集状态发生改变，获得粉末。

化学法：依靠化学或电化学反应，生成新的粉态物质（气相沉积、还原化合、电化学发）。

在固态下制取粉末的方法包括：有机械粉碎法和电化腐蚀法；还原法；还原-化合法。

在气态制备粉末的方法包括:蒸气冷凝法；羟基物热离解法。

在液态制备粉末的方法有:雾化法；置换法、溶液氢还原法；；水溶液电解法；熔盐电解法。

从过程的实质看，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

借助化学或物理的作用，改变原材料的化学成分或聚集状态而活的粉末。

第二节：还原或还原-化合法

还原法：

定义:用还原气体(固体)或活泼金属将氧化物还原制备粉末的过程。

具体包括：气相还原法和碳还原法。前者分为气相氢还原（还原剂----氢气）和气相金属热还原（还原剂----低熔点、低沸点的金属如Mg、Ca、Na等）；后者举例：Fe2 O3→Fe3 O 4→浮斯体(FeO?Fe 3O4 )→Fe。当然，用固体碳还原还可以制取钨粉，用氢或分解氨还原可制取钨、钼、铁、铜等，用钠、钙、镁等金属还原剂可制取钛、锆、铀等。

影响碳还原铁氧化物过程和铁粉质量的因素：

1）原料

①原料中杂质:原料中杂质特别是SiO2的含量超过一定限度后，不仅还原时间延长，并且使还原不完全，铁粉中含铁量降低。因此，一般以铁磷或矿石作原料需要进行磁选。

②原料粒度:多相反应与界面有关，原料粒度愈细，界面的面积愈大，因而促进反应的进行。所以，原料准备中一般要粉碎。

2）固体碳还原剂

①固体碳还原剂类型：还原能力：木炭> 焦炭> 无烟煤

②固体碳还原剂用量：一定还原条件下，其用量主要依据氧化铁的含氧量来定。适宜的还原剂加入量：86%-90%

3）还原工艺条件

①还原温度和还原时间：随温度升高，还原时间缩短。

②料层厚度：随着料层厚度的增加，还原时间随之增长。在料层0.6—3.6cm 范围，还原时间增长与厚度增厚成直线关系，这是传热阻力增大的缘故。（装罐层装法→装罐环/柱装法）

③还原罐密封程度的影响：保证一定的气氛（为保证有足够CO，一般要密封还原罐）。

4）添加剂

①加入一定的固体碳：碳加入方法：原料铁鳞或铁矿石与固体碳混合压团装入；原料与还原剂分层相间装入。生产上常采用后者。且加入适量固体碳可起疏松剂和辅助还原剂作用。

②返回料的影响：加入一定量飞废铁粉，加速还原过程（主要缩短诱导期）。

③引入气体还原剂：引入气体可使还原过程加速。

④碱金属盐的影响：引入碱金属盐可使还原过程加速（Na2CO3，K2CO3等）。5）海绵铁的处理：还原退火处理作用：退火软化作用，提高铁粉的塑性，改善铁粉的

压缩性；补充还原作用；脱碳作用，把碳含量降低到0.25-0.05%以下。

复合型粉末：是指用气体或液体雾化法制成的完全预合金粉末、部分扩散预合金粉末以及粘附型复合粉末。

补充：

1、气体还原法：可作为还原剂的有氢、分解氨（H2+N2）、转化天然气（主要成

分为H2和CO）、各种煤气（主要成分是CO）等。此方法制取的铁粉

比用固相法制备的要纯。

氢还原法制取铁过程：当氢还原氧化铁时，提高压力对还原是有利的，相当于提高温度来提高还原速度。或者说，当采用高压还原时，还原温度可以大大降

低，还原所得的铁粉不会粘结成块。值得注意的是，在低温下所得的铁粉有自燃性，为防止氧化，要在常压下在保护气氛中加热到600—800℃，使铁粉被钝化而失去自燃性。

氢—铁法特点：1）、采用较低的还原温度和较高压力；2）、可利用粉矿；3）、所得的铁粉很纯，适合生产粉末冶金铁基零件；4）、所用的氢是将转化天然气中的CO转化成CO2除去后的转化氢；5）、还原后的气体带出一部分固体颗粒，由还原反应器顶部引入旋风收尘器内，大于325目的颗粒返回还原反应器。

氢还原法制取钨过程：一般用分段还原法制取。

影响钨粉粒度和纯度的因素：原料（WO3粒度、含水量、杂质）；氢气（湿度、流量和通氢方向）；还原工艺条件（温度、推舟速度、舟中料层厚度）以及添加剂。

注意：粗颗粒钨粉通常采用一阶段直接还原法（1200℃）制取；中、细颗粒一般采用两阶段还原法。

2、金属热还原法：主要应用于制取稀有金属，特别适用于生产无碳金属。

还原—化合法：

生产难熔金属化合物的方法：

1、用碳（或喊碳气体）、硼、硅、氮与难熔金属直接化合；

2、用碳，碳化硼、硅、氮与难熔金属氧化物作用而得碳化物、硼化物、硅化物和氮化物。

第三节：气相沉积法

物理气相沉积法：用物理方法（蒸发、溅射等），使镀膜材料汽化在基体表面，沉积成覆盖层的方法。

化学气相沉积法：两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新材料，沉积到晶片表面上。气相沉积法用在粉末冶金中的有以下几种：

1、金属蒸气冷凝：主要用于制取具有大蒸气压的金属（锌、镉等）粉末，

这些金属的特点是具有较低的熔点和较高的挥发性；

2、羰基物热离解：离解金属羰基化合物而制取粉末。不过，金属羰基化合

物挥发时有不同程度的毒性，生产上应采取防毒措施；

3、气相还原法：包括气相氢还原和气相金属热还原。前者主要是还原金属

氯化物，制得粉末、合金粉和包覆粉末，一般是很细的或超细的；

4、化学气相沉积（CVD）：是从气态金属卤化物（主要是氯化物）还原化合

沉积制取难熔化合物粉末和各种涂层（包括碳化物、硼化物、硅化物和氯化物等）的方法。

第四节：液相沉积法

定义：在溶液状态下将不同化学成分的物质混合，在混合液中加入适当的沉淀剂制备前驱体沉淀物再将沉淀物进行干燥或煅烧，从而制得相应的粉体颗粒。

液相沉淀法在粉末冶金中的应用有以下几种：

1）、金属置换法：制取铜粉、铅粉、银粉等。用一种金属从水溶液中取代出另一种金属的过程叫做置换。影响置换过程和粉末质量的因素有：金属沉淀剂、被沉淀金属等。

2）、溶液气体还原法：主要是溶液氢还原法，可以制取铜粉、镍粉、钴粉，也可以制取合金粉（如镍-钴合金粉）和各种包覆粉（如Ni/Al等）。

3）、共沉淀法制取复合粉：共沉淀法是指在溶液中含有两种或多种阳离子，它们以均相存在于溶液中，加入沉淀剂，经沉淀反应后，可得到各种成分的均一

的沉淀。共沉淀法是制备含有两种或两种以上金属元素的复合氧化物超细粉体的重要方法。

共沉淀制取复合粉的方案：

1.使基体金属和弥散相金属的盐或氢氧化物在某种溶液中同时均匀析出，后经干燥、分解、还原以得基体金属和弥散相的复合粉；

2.将弥散相制得最终粒度，后悬浮在含基体金属的水溶液中作为沉淀结晶核心，待基体金属以某种化合物沉淀后，经干燥和还原就可得以弥散相为核心，基体金属包覆在外的包覆粉。

第五节：电解法

电解制粉可以分为：水溶液电解、有机电解质电解、熔盐电解和液体金属阴极电解。其中用的较多的是水溶液电解和熔盐电解。

水溶液电解法：可以生产铜、铁、镍、银等。

从粉末特性来看，电解法有一个提纯过程，因而所得粉末较纯；同时，由于电解结晶粉末形状一般为树枝状，压制性（包括压缩性和成形性）较好；电解还可以控制粉末粒度，因而可以生产超细粉末。

水溶液电解基本原理——电化学原理

电解：在直流电作用下，在电极上产生氧化与还原的过程。在阳极上失去电子，氧化反应，成为正离子；在阴极上金属正离子获得电子，还原成为金属原子。电解时，电能转化为化学能——作用与原电池相反。

第六节：雾化法

1. 雾化法

雾化法属于机械制粉法，是直接击碎液体金属或合金而制得粉末的方法。又称喷雾法。可用于制取铅、锡、铝、铜、镍、铁、锌等金属粉末，也可制取合金粉末。

液体金属的击碎包括制粒法和雾化法：

1.制粒法（让熔化金属通过小孔或筛网自动注入空气或水中，冷却凝固后得到金属粉末，粒度较粗）-低熔点金属制取（铅、锡、锌等）；

2.雾化法

①二流雾化法，分气体雾化和水雾化；

②离心雾化，分旋转圆盘雾化、旋转电极雾化、旋转坩埚雾化；

③其他雾化法，如真空雾化、油雾化等

比较原理：二流雾化法是利用高速气流或高压水击碎金属液流的，而机械粉碎法是借机械作用破坏固体金属原子间的结合，所以雾化法只要克服液体金属原子间的键合力就能使之分散成粉末，因而，雾化过程所消耗的外力比机械粉碎法小得多。

根据雾化介质对金属液流作用的方式不同，雾化就有多种形式：平行喷射、垂直喷射和互成角度的喷射（V型、锥形和旋涡环形喷射）。其中互成角度的喷射最有意义。

雾化机理分析：有物理—机械作用和物理—化学变化（具体分析见P95）。

影响雾化粉末性能的因素：

（1）雾化介质

1）雾化介质类别：气体：空气和惰性气体等。空气-雾化过程氧化不严重或雾化后经还原处理可脱氧的金属（如铜、铁和碳钢等）。惰性气体—减少金属液的氧化和气体溶解。液体：水

2）气体或水的压力的影响：气体压力愈高，所得粉末愈细。

（2）金属液流

1）金属液的表面张力和粘度：在其他条件不变时，金属液的表面张力愈大，粉末成球形的愈多，粉末粒度也较粗；相反，金属液的表面张力小时，液滴易变形，所得粉末多呈不规则形状，粒度也减小。减小金属的粘度，促进液滴球化。

2）金属液过热温度：在雾化压力和喷嘴相同时，金属液过热温度愈高，细粉末产出率愈高，愈容易得球形粉末。

3）金属液流股直径：当雾化压力与其他工艺参数不变时，金属液流股直径愈细，所得细粉末也愈多。

（3）其他工艺因素

1）喷射参数：金属液流长度、喷射长度、喷射顶角等对不同的体系，适当的喷射顶角一般都通过试验确定。

2）聚粉装置参数的影响：液滴飞行路程较长，有利于形成球形颗粒，粉末也较粗。

气雾化和水雾化的区别：

粉末形状：气雾化容易获得球形粉末。水雾化获得粉末表面张力较小的呈土豆状或不规则形状，只有那些表面张力较大的合金，例如镍基合金，才能得到球形合金粉末。

化学成分：不论是采用水雾化还是采用气雾化，制作出的合金粉末的化学成份不会因为制作方法的不同而产生差异。

金相组织：采用气雾化制作的合金粉末，合金的过冷度要比采用水雾化制作的小许多，所以相同的化学成份，采用不同的雾化方法制出的合金粉末的金相组织会不一样。

另外，对于水雾化而言，由于金属液滴冷却速度快，粉末表面氧化大大减少，可以用于制取铁、低碳钢等。但目前还不适用于活性很大的金属或合金、超合金等。且，由水雾化制取铁粉和合金钢粉工艺中发现：由于水比气体的粘度大且冷却能力强，水雾化法特别适用于熔点较高的金属与合金以及制造压缩性好的不规则形状粉末。

2.离心雾化法

利用机械旋转的离心力将金属液流击碎成细的液滴，然后冷却凝结成粉末。

3.快速冷凝技术（RST）

主要特点：

（1）急冷可大幅度地减小合金成分的偏析；

（2）急冷可增加合金的固溶能力；

（3）急冷可消除相偏聚和形成非平衡相；

（4）某些有害相可能由于急冷而受到抑制甚至消除；

（5）由于晶粒细化达微晶程度，在适当应变速度下可能出现超塑性等。

第七节：机械粉碎法

定义：利用机械力将金属或其它材料破碎制取末的方法。是靠压碎、击碎和磨削等作用，将块状金属或合金机械地粉碎成粉末的方法。

机械粉碎法的四种基本形式：压碎、击碎、磨碎和剪切。

注意：虽然所有的金属和合金都可以被机械地粉碎，但实践证明，机械研磨比较适用于脆性材料。研磨塑性金属和合金制取粉末的有旋涡研磨、冷气流粉碎。球磨的基本规律：几种研磨机中用得最多的是球磨机，而滚动球磨机又是最基本的。它是最简单的方法，最简单的设备，最有效有方法之一。仅需要球、材料（干、湿）和球磨筒。

球磨粉碎物料的作用（压碎、击碎和磨削）主要取决于球和物料的运动状态，而球和物料的运动又取决于球磨筒的转速。球和物料的运动有三种基本情况：泻落、抛落和临界转速。

影响球磨的因素：（P114—116）

a、球料比：一般在球体装填系数0.4-0.5时，装球量应以填满球间的空隙稍掩盖住球体表面为原则；

b、球体直径（大小）：选择范围：d<=(1/18~1/24)D。实践中，球磨铁粉一般选用10~20nm大小的钢球；球磨硬质合金混合料，选择5~10nm大小的硬质合金球。

c、研磨介质：空气、液体。干磨湿磨（水, 乙醇等）

表面活性剂—有利于裂纹扩展；

d、球磨筒的转速：n工=0.6n临界使球产生滚动研磨较细物料；如果物料较粗、性脆，需要冲击时，可选用n

=0.7-0.75n临界的转速；

工

e、装球量：一般球磨机的装填系数（装球体积和球磨筒体积比）0.4-0.5为宜；

f、被研磨物料的性质：脆性、延性粉末破碎不同。

球磨的强化：振动球磨、搅动球磨

其他机械粉碎法：旋涡研磨、冷气流粉碎

第八节：超细金属粉末及其制取

超细颗粒：粒径小于0.1μm而必须用电子显微镜才能看见的颗粒。

超细金属粉末：许多单个超细金属颗粒的聚合体。

超细金属粉末的制取方法：

1、物理法：物理气相沉积法、电子束法等

2、化学法：气体还原法、等离子化学气相沉积法等

3、物理化学法：真空电弧等离子射流蒸发反应法等

其它制粉方法：Sol－Gel法制取超细粉末、纳米粉末、氧化铝、氧化锆等金属氧化物粉末。

例：若制取多孔状、球状、树枝状粉末及超细粉末，应分别采用何种制粉方法，为什么?

第二章：粉末性能及其测定

第一节：粉末及粉末性能

固态物质按分散程度不同分成致密体、粉末体和胶体三类。>1mm ----致密体或常说的固体；0.1μm -1mm ----粉末体或简称粉末；<0.1μm ----胶体。

一、粉末颗粒与粉末体：

粉末颗粒：晶粒或多晶聚合体

粉末体：简称粉末，是由大量的粉末颗粒组成的一种分散体系，其中的颗粒彼此可以分离，或者说，粉末是由大量的颗粒及颗粒之间的空隙所构成的集合体。粉末颗粒表现出流体性质，粉末越细，流动性质越明显。

二、粉末颗粒：

1.颗粒聚集状态

? 粉末聚集状态：二次颗粒、团粒和絮凝体。

? 单颗粒：粉末中能分开并独立存在的最小实体称为单颗粒。

? 二次颗粒：单颗粒以某种方式聚集就构成二次颗粒，其中的原始颗粒就称为一次颗粒。

? 团粒：由单颗粒或二次颗粒依靠范德华引力的作用下结合而成的粉末颗粒，易于分散。

? 絮凝体：用溶胶凝胶方法制备的粉末，在粉末悬浊液中，由单颗粒或二次颗粒结合成的更松软的聚集颗粒。

注：一次颗粒往往不能单独存在而聚集在一起，聚集力主要是物理作用力，而非强化学健结合。一次颗粒之间形成一定的粘结面，在二次颗粒内存在一些微细的空隙。一次颗粒或单颗粒可能是单晶颗粒，而更普遍情况下是多晶颗粒，但晶粒间不存在空隙。一次颗粒粒度测定, 惰性气体表面吸附方法BET二次颗粒粒度测定, x-ray, optical microscope, TEM, SEM

2.颗粒结晶构造和表面状态

1）颗粒结晶构造

? 颗粒的内部结构与颗粒的外部结构比较，颗粒的内部结构非常复杂。

? 多晶颗粒通常的粉末只能制得多晶颗粒，用RST快速冷凝技术可制备单晶颗粒或准晶、非晶粉末颗粒。

?缺陷：表面缺陷，加工硬化，内空隙。畸变，杂质，裂纹、亚结构、第二相、合金元素，吸附物。

2）颗粒表面状态：内表面、外表面，内表面远比外表面复杂、丰富。

? 外表面：颗粒表面所有宏观的凸起和凹进的部分以及宽度大于深度的裂隙。

? 内表面：深度超过宽度的裂隙、微缝以及与颗粒外表面相通的孔隙、空腔等的壁面，不包括封闭在颗粒内的潜孔。

三、粉末性能

粉末性能分类：

（1）单颗粒性能（质）

由材质决定：点阵类型、理论密度、熔点、电磁性能……

由制粉方法决定：粒度、形状、有效密度……

（2）粉末体性能（质）：单颗粒性能+粒度组成、平均粒度、比表面、振实密度、松装密度、流动性、压制性能……

（3）粉末孔隙特性：总孔隙、颗粒间孔隙、颗粒内孔隙、孔隙的开闭性、孔隙大小、形状等。

最常见的性能分类体系：化学性能（成分）、物理性能、工艺性能。

1.化学成分：化学性质主要指粉末的化学组成包括主要金属的含量和杂质的含量。

●主要成分（如铁粉中的Fe）含量—对粉末性能有决定影响；

●化学组成还包括杂质的种类和含量—对粉末性能也有重要影响。

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:Fe-C，Fe-Ni，W-Mo等。

2.从原料和粉末生产过程中带进的机械夹杂:主要为非金属类机械夹杂物：Si、Al氧化物、硅酸盐等。

3.粉末表面吸附水，氧，空气。

4.制粉过程中带进的杂质：电解、雾化、气体还原粉末中的C、N、H、O等。

针对不同成分，有多种分析方法：传统的化学滴定法、燃烧法、溶解法、荧光分析法、能谱分析法等。

粉末氧含量测定：

●氢损值（P125）（可被H还原氧含量测定）：用氢还原，计算粉末还原前后的重量变化。适用于工业铁、铜、钨、镍、钴等粉末。

氢损值=（A-B）/（A-C）x 100% A—粉末（5克）加烧舟的质量；B—氢气中

煅烧后残留物加烧舟的质量；C—烧舟的质量

注：对金属粉末中可被氢还原的氧化物的氧含量的估算：

1.SiO2、CaO、Al2O3不被氢还原：实际氧含量高于测得氧含量

2.粉末有脱碳、脱硫反应及金属挥发：实际氧含量低于测得氧含量

●酸不溶物法

原理：粉末试样用某种无机酸（铜用硝酸，铁用盐酸）溶解，将不溶物沉淀和过滤出来，在980下煅烧1h后称重，再按下列公式计算酸不溶物含量：铁粉盐酸不溶物=A/B×100% 式中A-盐酸不溶物的克数；B-粉末试样的克数。铜粉硝酸不溶物=（A-B）/C×100% 式中A-硝酸不溶物的克数；B-相当于锡氧化物的克数；C-粉末试样的克数。

2.物理性能：颗粒形状及结构、颗粒大小及粒度组成、比表面积、颗粒密度、颗粒硬度、熔点、热学、电学、磁学、光学性质等。

（1）颗粒形状：主要由制粉方法和制粉决定，同时也与物质的分子或原子排列的结晶几何学因素有关。

某些特定形状的粉末只能通过特定的方法生产：

球形粉末-雾化法、多孔粉末-还原法、树枝状粉末-电解法、片状粉末-研磨法

颗粒形状对粉末的工艺性能以及压坯和烧结体强度有显著影响。

（2）颗粒密度

●真密度: 颗粒质量除去开孔和闭孔的颗粒体积去除得的商值，粉末材料理论密度D1 。

●有效密度（比重瓶密度）：包含闭孔隙在内的密度D2

●似密度（表观密度）: 包含开、闭孔隙在内的粉末密度D3

D1= m/（V-V孔）= m/（V-V开-V闭）D2= m/（V-V开）D3= m/ V

V—颗粒总体积；V孔—孔隙体积；V开、V闭—开、闭孔体积

D3

（3）显微硬度

●不同方法生产同一种金属的粉末，显微硬度是不同。粉末纯度越高，硬度越低，粉末退火降低加工硬化程度、减少氧、碳等杂质含量后，硬度降低。

●硬度对粉末的压制性能有重要影响，模压成形时对模具的寿命影响显著。

3.工艺性能：松装密度、振实密度、流动性、压缩性与成型性。主要取决于粉末的生产方法和粉末的处理工艺（球磨、退火、加润滑剂、制粒等）。

（1）松装密度和振实密度

松装密度：粉末在规定条件下自然充填容器时，单位体积内自由松装粉末体的质量g/cm3。测量方法: 流量法，粉末自由落下

影响因素: a. 粒度: 粒度小，松装密度小；

b. 颗粒形状：形状复杂，松装密度小，松装密度从大到小排列：球形粉＞类球形＞不规则形＞树枝形

c. 表面粗糙度

d. 粒度分布：细粉比例增加，松装密度减小;粗粉中加入适量的细粉，松装密度增大。

振实密度：粉末装于振动容器，规定条件下，经过振动敲打后测得的粉末密度。

振动使粉末颗粒堆积紧密，但粉末体内仍存在大量的孔隙。孔隙体积与粉末体的表观体积之比的百分数称为孔隙度（θ）。

孔隙振实密度与粉末体中的孔隙：粉末体中的孔隙包括颗粒之间的空隙和颗

粒内更小的空隙。

θ＝1－ρ/ρ理ρ—松装密度，ρ理—材料的理论密度或颗粒真密度。

ρ/ρ理称为粉末体的相对密度，用d 表示，其倒数，β＝1/d称为相对体积。孔隙度与相对密度和相对体积的关系为：θ＝1－d 和θ＝1－1/β

由大小相同的规则球形颗粒组成的粉末的孔隙度：

θ＝0.476，最松散的堆积θ＝0.259，最紧密的堆积

如果颗粒的大小不等，较小的颗粒填充到大颗粒的间隙中，孔隙度将降低；颗粒形状影响孔隙度，形状越复杂，孔隙度越大；

（2）流动性：一定量粉末(50g) 流经标准漏斗所需的时间：s/50 g

意义：反映压制时粉末充填模腔的能力

影响因素:1.颗粒间的摩擦、形状复杂，表面粗糙，流动性差、理论密度增加，流动性增加、粒度组成：细粉增加，流动性变差。

测定方法：标准漏斗测量流速、粉末自然堆积角（安息角）试验测定流动性。

2.流动性与粉末密度有关：如果粉末的相对密度不变，颗粒密度越高，流动性越好；颗粒密度不变，相对密度增大会使流动性提高;

3.同松装密度一样，流动性受颗粒间粘附作用的影响：颗粒表面吸附水分、气体, 加入成形剂减低粉末的流动性。流动性直接影响压制过程自动装粉和压件密度的均匀性：是自动压制工艺中必须考虑的重要工艺性能。

（3）压制性和成形性

压制性是压缩性和成形性的总称。

①压缩性：粉末在压制过程中被压紧的能力。

表示方法是：一定压制条件下粉末压坯的密度（在规定的模具和润滑条件下加以测定，用在一定的单位压制压力（500MPa）下粉末所达到的压坯密度表示）意义: 压坯密度对最终烧结密度有重要影响，进而影响烧结体性能。

影响压缩性因素:

a 颗粒塑性，显微硬度；

b 合金元素或非金属夹杂时，会降低粉末的压缩性；

c 颗粒形貌：不规则的颗粒压缩性差；

d 密度减少时（空隙增加）压缩性差。

凡是影响粉末密度的因素都对压缩性有影响。

②成形性：压制后，粉末压坯保持形状的能力。用压坯强度表示。

意义: 压坯加工能力，加工形状复杂零件的可能性

影响因素：颗粒之间的啮合与间隙：不规则颗粒，颗粒间连接力强, 成形性好；颗粒越小，成型性越好。

成形性和压缩性矛盾：成形性好的粉末压缩性差，压缩性好的粉末成形性差。第二节粉末粒度及其测定

一、粒度和粒度组成

1、基本概念

●粒度：以mm或μm的表示的颗粒的大小称颗粒直径，简称粒径或粒度。

●粒度分布：由于组成粉末的无数颗粒一般粒径不同。具有不同粒径的颗粒占全部粉末的百分含量称粉末的粒度组成，又称粒度分布。

●粒度对单颗粒而言，而粒度组成则指整个粉末体。但是通常说的粉末粒度包含有粉末平均粒度的意义，也就是粉末的某种统计性平均粒径（对粉末体也可称粒度，但是指平均粒度）。

粉末的粒度和粒度组成直接影响其工艺性能。

2、粒径基准

●用直径表示的颗粒大小称粒径。规则粉末颗粒可以直接用球的直径或投影圆的

直径来表示粒径—最简单和最精确。

●近球形、等轴状颗粒，用最大长度方向的尺寸代表粒径，误差也不大。

●大多数粉末颗粒，形状不对称，仅用一维几何尺寸不能精确表示颗粒真实的大小，最好用长、宽、高三维尺寸的某种平均值来度量，称为几何学粒径。

几种粒径基准：

（1）几何学粒径dg：：用显微镜按投影几何学原理测得的粒径称投影径。

二轴平均径：(l+b) 三轴平均径：(l+b+t)

加和（调和）平均径：

几何平均径：（2lb+2bt+2tl）1/2/6 体积平均径：3lbt/(lb+bt+tl)

（2）当量粒径d e：用沉降法、离心法或水力学法等测得的粉末粒径。

（斯托克斯径物理意义：与被测粉末具有相同沉降速度且服从斯特克斯定律的同质球形粒子的直径）包括：体积当量径（d球=(6V/π)1/3）和面积当量径

）。

（d圆=（4/π）s1/2

圆

（3）比表面粒径d sP：利用吸附法、透过法和润湿热法测定粉末的比表面，再换算成具有相同比表面值的均匀球形颗粒的直径，称为比表面积径。

（4）衍射粒径d sc：对于粒度接近电磁波波长的粉末，基于光与电磁波(如X光等) 的衍射现象所测得的粒径称为衍射粒径。

3、粒度分布基准：

（1）个数基准分布：以每一粒径间隔内的颗粒粉占全部颗粒总数中的个数表示，又称频度分布；

（2）长度基准分布：以每一粒径间隔内的颗粒总长度占全部颗粒的长度总和中的多少表示；

（3）面积基准分布：以每一粒径间隔内的颗粒总表面积占全部颗粒的表面积总和中的多少表示；

（4）质量基准分布: 以每一粒径间隔内的颗粒总质量占全部颗粒的质量总和中的多少表示。

粒度分布基本概念：

频度: 第i 级粉末颗粒数与总颗粒数之比100%；第i 级粉末重量数与总重量数之比100%；第i 级粉末体积数与总体积数之比100%。

相对频度：单位尺寸(微米)上的频度数

粒度分布曲线：以颗粒数或颗粒频度对平均粒径所作的粒度分布曲线称为

频度分布曲线，曲线峰值所对应的粒径称为多数径．

累积分布曲线：

将各种粒级粉末个数或百分数逐一相加累积并做图，可以得到累积分布曲线，分布曲线对应５０％处称为中位径，当考虑累积分布曲线中粒径小于某个粒度的粉末占总体粉末的百分率时，这种累计为负累积.也可知道大于某个粒级的粉末占总粉末的百分率，称正累积分布曲线。

4、平均粒度：由符合统计规律的粒度组成计算的平均粒径统称平均粒径。包括算术平均径、长度平均径、体积平均径、面积及比面积平均径等。

直径；d—网孔直径

2、显微镜法：采用显微镜观察颗粒，在刻度尺上量出颗粒直径，测500～1000

粒，用算术平均值法计算。

3、沉降分析：是根据物质颗粒在介质中的沉降速率来测定颗粒大小的一种方法。有液体沉降和气体沉降之分。

沉降分级原理：在具有一定粘度的粉末悬浊液内，大小不等的颗粒自由沉降时，其速度是不同的，粗颗粒沉降快。如果大小不同的颗粒从同一起点高度同时沉降，经过一定距离（或时间）后，就能将粉末按粒度的差别分开，这就是最简单的沉降分级原理。沉降颗粒受三种力的作用：颗粒的重力介质浮力介质由于粘性对颗粒的阻力。

4、光散射法：颗粒越大，产生的散射光的θ角就越小；颗粒越小，产生的散射光的θ角就越大。

5、光遮法；

6、电阻法；

7、淘析法（风选和水力分级）。

沉降法优点：粉末取样较多，代表性好，结果的统计性和再现性提高；

可选择不同的装置，能适应较宽的粒度范围（50- 0.01 μm）；

第三节粉末的比表面及其测定

1、粉末克比表面Sw：

1g质量的粉末所具有的总表面积——质量比表面（m2/g 或cm2/g）

2、体积比表面Sv：致密体的比表面。（m2/cm2）

3、测定方法：吸附法（BET）——测量比表面积，测量一次颗粒

透过法（Fsss）——气体透过法测外比表面，测二次颗粒粒径（50-0.1μm）气体吸附法：测量吸附在固体表面上气体单分子层的质量或体积，再由气体分子的横截面积计算1g物质的总表面积，即得克比表面。分为物理吸附和化学吸附。前者是范德华力的作用，后者是化学键力起作用。测试方法：静态法、动态法。

透过法：分气体透过法和液体透过法（只适用于粗粉末或孔隙较大的多孔性固体）。

第三章成形

普通模压成形：将金属粉末或混合料装在钢制压模内通过模冲对粉末加压，卸压后，压坯从阴模内压出。

第一节成形前的原料预处理

（一）预处理包括：粉末退火，筛分，混合，制粒，加润滑剂等。

（二）预处理的作用：

1、退火：还原氧化物，消除杂质，提高纯度；消除加工硬化，稳定粉末的晶体结构；钝化金属，防止自燃（使细粉末适度变粗，或形成氧化薄膜）。一般

用还原气氛，有时也可用惰性气氛或真空。

2、混合：将两种或两种以上不同成分的粉末混合均匀。分为机械法和化学法。有时需将成分相同而粒度不同的粉末进行混合，称为合批。

（1）机械法：各种混合机将粉末或混合料机械地掺合均匀而不发生化学反应。

a.干混法：铁基及其它粉末冶金零件的生产

b.湿磨法：硬质合金或含易氧化组份合金的生产。

一般采用工业酒精作为研磨介质。

影响均匀程度的因素：混合组元的颗粒大小和形状、组元的比重、混合时所用介质的特性、混合设备的种类、混合工艺（装料量、球料比、时间、转速等）。（2）化学法混料：将金属或化合物粉末与添加金属的盐溶液均匀混合，或者是各组元全部以某种盐的溶液形式混合，然后经沉淀、干燥、还原等处理而得到均匀分布的混合物。

注：混合较前者更为均匀,可以实现原子级混合。

3、筛分：筛分的目的在于把颗粒大小不匀的原始粉末进行分级，使粉末能够按照粒度分成大小范围更窄的若干等级。通常用标准筛网制成的筛子或振动筛来筛分，而对于钨钼等难熔金属的细粉或超细粉末则用空气分级的方法。

4、制粒：将小颗粒的粉末制成大颗粒或团粒的工序，常用来改善粉末的流动性。原理：借助于聚合物的粘结作用将若干细小颗粒形成团粒。常用的制粒任务的设备有圆筒制粒机、圆盘制粒机和擦筛机等，有时也用振动筛来制粒。

5、加成形剂和润滑剂

成形剂：成形剂是为了提高压坯强度或为了防止粉末混合料离析而添加的物质，在烧结前或烧结时该物质被除掉，有时也叫粘结剂，如硬脂酸锌、合成橡胶、石蜡等。成形剂在混料过程中以干粉末或溶液状态的形式加入，在某些场合（如硬质合金生产）也以溶液状态加。（P169）

润滑剂：润滑剂是为了降低压形时粉末颗粒与模壁和模冲间摩擦、改善压坯的密度分布、减少压模磨损和有利于脱模，如石墨粉、硫磺粉、橡胶、硬脂酸、石蜡等。

选择成形剂、润滑剂的基本条件：

（1）有较好的粘结性和润滑性，在混合粉末中易均匀分散，且不发生化学变化；（2）软化点较高，混合时不易因温度升高而熔化；

（3）混合粉末中不致于因添加这些物质而使其松装密度和流动性明显变差，对烧结体特性也不能产生不利影响；

（4）加热时，从压坯中易呈气体排出，且这种气体不影响发热元件、耐火材料的寿命。

第二节金属粉末压制过程

压制的主要功能：

（1）将粉末成形为所要求的形状；

（2）赋予坯体以精确的几何形状与尺寸，应考虑烧结时的尺寸变化；

（3）赋予坯体要求的孔隙度和孔隙类型；

（4）赋予坯体以适当的强度，以便搬运。

工序组成：称粉、装粉、压制、保压及脱模。

压制方式：a)单向压制b)双向压制c)浮动压制

（一）弹性后效：在压制过程中，粉末由于受力而发生弹性变形和塑性变形，压坯内存在着很大的内应力，当外力停止作用后，压坯便出现膨胀现象

（二）压坯密度与影响因素的关系：

a.随压制压力的增高而增大；

b.随粉末的粒度或松装密度的增大而增大；

c.颗粒的强度和硬度降低，有利于提高压坯密度；

d.降低压制速度，提高压坯密度。

（三）搭桥：粉末在松装堆集时，由于表面不规则，彼此之间有摩擦，颗粒相互搭架而形成拱桥孔洞的现象。

（四）压坯强度：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。表征压坯抵抗破坏的能力，即颗粒间的粘结强度。

粉末颗粒间联结力：（1）颗粒间的机械啮合力；（2）颗粒表面原子间的引力。

对于任何金属粉末来说，压制时粉末颗粒之间的机械啮合力是使压坯具有强度的主要联结力。

第三节压制压力与压坯密度关系的关系

（一）压制理论：粉末压制理论研究粉末压制成形过程中颗粒移动和变形的规律，讨论并定量描述压坯密度和压制压力的关系。包括：1.巴尔申压制理论；2.川北公夫压制理论；3.艾西-沙皮罗-柯诺皮斯基压制理论；4.黄培云压制理论。

1.巴尔申压制理论：适用于硬脆粉或中等硬度粉末的压制，对于塑性较好的粉末如铅、锡粉则出现偏差。且较适用于中等压力范围，较高或较低压力时均会出现偏差。

2.川北公夫压制理论：川北公式形式简单，没有采用对数关系。对低压力范围和软粉末适应较好。

3.艾西-沙皮罗-柯诺皮斯基压制理论：在中压及高压范围内应用较好，在很低的压力下出现偏差，适用于大多数粉末的压制。

4.黄培云压制理论：既适合于硬粉也适合于软粉，适用于粉末压制成形，也适用于粉末冷等静压成形。

（二）黄培云压制理论的优势：黄培云的双对数方程既适合于硬粉也适合于软粉，适用于粉末压制成形，也适用于粉末冷等静压成形。用回归分析方法整理铜、锡、钨、钼、碳化钨粉末的模压成形和冷等静压成形实验数据表明，与巴尔申、柯诺皮斯基和川北公夫的压制公式相比，黄培云双对数压制方程的直线关系符合最好，其回归直线的相关系数R最接近于1。

?巴尔申方程用于硬粉末比软粉末效果好；

?川北公夫方程在压制压力不太大时优越性显著；

?艾西-沙皮罗-柯诺皮斯基方程适用于一般粉末；

?黄培云的双对数方程对软粉末或硬粉末都适用。

第四节压制过程中力的分析

一、应力和应力分布

净压力（P1）：使粉末产生位移、变形、克服粉末的内摩擦。

压力损失（P2）：克服粉末颗粒与模壁之间外摩擦的力。

压制时所用的总压力为：P= P1 + P2

所以，压模内各部分的应力是不相等的。由于存在着压力损失，上部应力比底部应力大；在接近模冲的上部同一断面，边缘的应力比中心部位大；而在远离模冲的底部，中心部位的应力比边缘应力大。

二、侧压力和模壁摩擦力（了解P196图3-18的应力分布）

侧压力：压制过程中由垂直压力所引起的模壁施加于压坯的侧面压力。侧压力在压制过程中的变化是很复杂的。

注意：侧压力始终小于压制压力，其大小受粉末体各种性能及压制工艺的影响。

在没有润滑剂的情况下，外摩擦的压力损失可达60-90%，这是引起压块密度沿高度分布不均匀的根本原因。

一般情况下，外摩擦的压力损失应当取决于：（影响因素）压坯、原料与压模材料之间的摩擦系数，压坯与压模材料间粘结的倾向，模壁加工的质量，润滑剂的情况，粉末压坯高度，压模的直径等。

为了减少因摩擦出现的压力损失，采取的措施有：添加润滑剂；提高模具光洁度和硬度；改进成形方式如采用双面压制等。

三、脱模压力：使压坯由模中脱出所需的压力。

影响因素：压制压力、粉末性能、压坯密度和尺寸、压模和润滑剂。

四、弹性后效：

在压制过程中，当除去压制压力并把压坯压出压模后，由于内应力的作用，压坯发生弹性膨胀。

弹性膨胀现象的原因：由弹性内应力引起。

第五节：压坯密度的分布

影响压坯密度的因素：压坯的高度和直径；模壁的光洁度。

为了改善压坯密度的不均匀性，一般采取以下措施：

1）减小摩擦力：模具内壁上涂抹润滑油或采用内壁更光洁的模具；

2）采用双向压制以改善压坯密度分布的不均匀性；

3）模具设计时尽量降低高径比。

第六节：影响压制过程的因素

一、粉末性能对压制过程的影响

1.粉末的物理性能的影响

（1）金属粉末本身的硬度和可塑性：软金属粉末比硬金属粉末易于压制，软金属粉末在压缩时变形大，粉末之间的接触面积增加，压坯密度易于提高，塑性差的硬金属粉末在压制时则必须利用成形剂，否则很容易产生裂纹等压制缺陷。（2）金属粉末的摩擦性能：压制硬金属粉末时压模的寿命短，压制硬质合金粉末比压制铁制品消耗更多的压模，为了保证得到合格压坯和降低压模损耗，在压制时通常要添加润滑剂或成形剂。

2.粉末纯度（化学成分）的影响

纯度越高越容易压制。杂质多以氧化物形态存在，而金属氧化物粉末多是硬而脆的，且存在于金属粉末表面，压制时使得粉末的压制阻力增加，压制性能变坏，并且使压坯的弹性后效增加，如果不使用润滑剂或成形剂来改善其压制性，结果必然降低压坯密度和强度。

为了保证获得合格的压坯，一般要求粉末的含氧量在规定范围内。如：压形前粉末进行还原退火处理，进行真空退火也可以得到很好的效果。

3.粉末粒度及粒度组成的影响

粉末越细，流动性越差，在充填狭窄而深长的模腔时越困难，越容易形成搭桥。实践表明，非单一粒度组成的粉末压制性较好，因为这时小颗粒容易填充到大颗粒之间的孔隙去，压坯密度和强度增加，弹性后效减少，易于得到高密度的合格压坯。

4.粉末形状的影响

生产中所使用的粉末多是不规则形状的，为了改善粉末混合料的流动性，往往需要进行制粒处理。

粉末的形状对压制性能也有影响，不规则形状的粉末在压制过程中其接触面积比规则形状粉末大，压坯强度高，所以成形性好。

5.粉末松装密度的影响：实际中，合适的松装密度视具体情况确定。

二、润滑剂和成形剂对压制过程的影响

压制过程减少摩擦的方法：

1）采用高光洁度的模具或用硬质合金模代替钢模；2）使用成形剂或润滑剂。

成形剂—改善粉末成形性能，增加压坯的强度。

润滑剂—降低粉末颗粒与模壁和模冲间摩擦，改善密度分布，减少压模磨损和有利于脱模。

1.润滑剂和成形剂的种类及选择原则

粉末冶金用的润滑剂或成形剂一般应满足下列要求：

（1）具有适当的粘性和良好的润滑性且易于和粉末料均匀混合。

（2）与粉末物料不发生化学反应，预烧或烧结时易于排除且不残留有害杂质，所放出的气体对操作人员、炉子的发热元件和筑炉材料等没有损害作用。

（3）对混合后的粉末松装密度和流动性影响不大，除特殊情况（如挤压等），其软化点应当高，以防止由于混料过程中温度升高而熔化。

（4）烧结后对产品性能和外观等没有不良影响。

2.润滑剂和成形剂的用量及效果

润滑剂和成形剂的加入量与粉末种类及粒度大小、压制压力和摩擦表面值有关，也与它们本身的材质有关。细粉末所需的添加量比粗粉末的多。

润滑粉末的润滑剂不足之处：

（1）降低了粉末本身的流动性；

（2）润滑剂本身需占据一定的体积，实际上使得压坯密度减少，不利于制取高密度制品；

（3）压制过程中金属粉末互相之间的接触程度因润滑剂的阻隔而降低，从而降低某些粉末压坯的强度；

（4）润滑剂或成形剂必须在烧结前或烧结中除去，因而可能损伤烧结体外观；

（5）某些润滑剂容易和金属粉末起作用，降低产品的物理机械性能。

三、压制方式对压制过程的影响

1.加压方式的影响

加压方式：单向压制、双向压制及多向压制和组合模冲等。

为了减少压坯密度，可采用双向压制及多向压制（等静压制）或者改变模压结构等。对于形状复杂的（带有台阶的）零件，压形时为了使各处的密度分布均匀，可采用组合模冲。而某些难熔金属化合物的压制操作，有时为了保证密度要求，还采用换向压制的办法。

2.加压保持时间的影响

保压的原因：1）使压力传递得充分，有利于压坯中个部分的密度分布；

2）使粉末体孔隙中的空气有足够的时间通过模壁和模冲或者模冲和芯棒之间的缝隙逸出；

3）给粉末之间的机械啮合和变形以时间，有利于应变弛豫的进行。

3.振动压制的影响

机械、电磁、气动、超声振动等对TiCWC等硬而脆的粉末效果比CuAlCoFe等软粉末好；粉末粒度较粗时振动压制效果比粒度较细时显著。

振动也有自身的缺点：噪音大，对操作者身体有害等。

4.磁场压制的影响

在普通模压的基础上加上一个外磁场，利用粉末的磁各向异性，使能够自由旋转的颗粒的易磁化方向旋转到与外加磁场一致，这就在材料中产生一种与单

晶体磁状态几乎相同的组织，相当于使每一个易磁化轴平行于磁场方向。

例题：压制时压力的分布状况怎样？产生压力降的原因是什么？压坯中产生压力分布不均匀的原因有哪些？

第四章：特殊成形

按成形工作原理和特点将特殊成形分为等静压成形、连续成形、无压成形、注射成形、高能成形等。

第一节：等静压成形

一、等静压制的基本原理

理论根据：帕斯卡原理关于液体传递压强的规律。

等静压成形按其特性分类：冷等静压（液静压、水静压、油水静压）和热等静压（气体热等静压）。

等静压制法比一般的钢模压制法有下列优点：

1）能够压制具有凹形、空心等复杂形状的压件；

2）压制时，粉末体与弹性模具的相对移动很小，所以摩擦损耗也很小；

3）能够压制各种金属粉末及非金属粉末；

4）压坯强度较高，便于加工和运输；

5）模具材料是橡胶和塑料，成本较低廉；

6）能在较低的温度下制得接近完全致密的材料。

等静压制法存在的缺点：

1）对压坯尺寸精度的控制和压坯表面的光洁度都比钢模压制法低；

2）一般地说，生产率仍低于自动钢模压制法；

3）所用橡胶或塑料模具的使用寿命比金属模具要短得多。

等静压制过程：高压泵把介质压入耐高压的钢质密封容器；高压流体的静压力作用在弹性模套内的粉末上；粉末体在同一时间内各个方向均衡受压。

1.压力分布和摩擦力对压坯密度分布的影响

影响摩擦力的因素：粉末颗粒的特征；压制装备的特征；润滑剂的特征。

压坯的密度分布沿纵断面是均匀的；压坯的密度分布沿横断面从外往内逐渐降低（存在压力损失）。

2.压制压力与压块密度的关系：粉末等静压力压制时，压力与压坯密度的变化关系可用黄培云的压制双对数方程来描述。

二、冷等静压制

1.冷等静压力机的结构及类型：冷等静压制按粉料装模及其受压形式可分

为湿袋模具压制（湿式等静压）和干袋模具压制（干式等静压）。

2.冷等静压制工艺：模具材料的选择及模具的制作；粉末料的准备；装料和密封抽气和压制和脱模。

三、热等静压制

1.热等静压制原理及应用

在高温高压密封容器中，以高压氩气为介质，对其中的粉末或待压实的烧结坯料(或零件)施加各向均等静压力，形成高致密度坯料(或零件)的方法。

优点：集热压和等静压的优点于一身，成形温度低，产品致密，性能优良。缺点：设备昂贵，生产率低。

2.烧结-热等静压法：是把经模压或冷等静压制的坯块放入热等静压机高压容器

内，分别进行脱蜡、烧结和热等静压制，使工件的相对密度接近100%。这是继常规热等静压制技术的一种先进工艺。其特色在于：

1）脱蜡和烧结可在真空状态下或在工艺确定的气体（如氢、氮氢混合气体）、甲烷保护下进行。

2）压块在同一炉体（压力空器）内进行烧结和热等静压制，压块在烧结后期直接施加高压，这就避免了降温冷却升温加热的附加操作，也避免了压块移动时可能受到损坏，并保持烧结与热等静压制时温度稳定。

3）烧结-热等静压过程中的热等静压制阶段使产品均匀收缩与致密化。

4）烧结-热等静压工艺方法的目标是使产品的相对密度接近100%，要达到此目标必须确立下列参数：（1）合理的烧结压力、温度及时间参数；（2）热等静压最大压力、温度及时间参数。

3.准等静压工艺：采用一种高温下具有流体特性的石墨颗粒作为传递压力的介质，以代替热等静压制所用惰性气体，这种石墨颗粒受到外力作用时，它的流

体特性将作用力均匀传递给费粉末压块而使之成为相对密度接近100%的零件。第二节：粉末连续成形

特点：粉末体在压力的作用下，由松散状态经历连续变化成为具有一定密度和强度以及所需尺寸形态的压块，同钢模压制比较，所需的成形设备较少。

分类：粉末轧制法、喷射成形法、粉末挤压法。

一、金属粉末轧制

轧制成形：将金属粉末通过一个特制的漏斗喂入转动的轧辊缝中，可轧出具有一定厚度和连续长度且有适当强度的板带坯料。

1.粉末轧制法的特点和分类

与熔铸轧制法比较，粉末轧制法的优点：

?（1）能够生产一般轧制法难于或无法生产的板带材；

?（2）能够轧制出成分比较精确的带材；

?（3）粉末轧制的板带材具有各方向同性；

?（4）工艺过程短，节约能源；

?（5）粉末轧制法成材率比熔铸轧制法高。

?（6）不需大型设备，减少了大量投资。

与模压法比较具有优点：

? 制品的长度原则上不受限制；

? 制品密度比较均匀；

? 粉末轧机的电动机功率比压力机的小。

2.粉末轧制原理：粉末轧制的实质是将具有一定轧制性能的金属粉末装入到一个特制的漏斗中，并保持给定的料柱高度，当轧辊转动时由于粉末与轧辊之间的外摩擦力以及粉末体内摩擦力的作用，使粉末连续不断地被咬入到变形区内受轧辊的轧压。轧制时，粉末的运动过程可分为三个区域：Ⅰ区—粉末在重力作用下流动自由区；Ⅱ区—喂料区，该区域内的粉末受轧辊的摩擦被咬入辊缝内；Ⅲ区—压轧区，粉末在轧辊的压力作用下，由松散状态转变成具有一定密度和强度的带坯。

3.金属粉末轧制工艺：粉末喂料、轧制成形、轧制带坯的烧结

二、挤压成形

挤压成形：粉末体或者粉末压坯在压力的作用下，通过规定的压模嘴挤成坯块或制品的一种成形方法。

冷挤压：把金属粉末与一定量的有机粘结剂混合在较低的温度下（40-200℃）

挤压成坯块。（用于硬质合金与多孔材料）

热挤压：金属粉末压坯或粉末装入包套内加热在较高温度下压挤。（可制取形状复杂性能优良的制品和材料，也是制取复杂断面或凹形的高温合金材料的方法）粉末挤压法特点：

①能挤压出壁很薄直径很小的微型小管；

②能挤压形状复杂、物理机械性能优良的致密粉末材料；

③在挤压过程中压坯横断面不变，因此在一定的挤压速度下制品纵向密度均匀，在合理的控制挤压比时制品的横向密度也是均匀的；

④挤压制品的长度几乎不受挤压设备的限制，生产过程具有高度的连续性；

⑤挤压不同形状的异形制品有较大灵活性，在挤压比不变情况下可以更换挤压嘴；

⑥增塑粉末混合料的挤压返料可以继续使用。

三、喷射成形

将气体雾化的金属或合金液滴喷射为预成形实体，然后进行各种形式冷热加工成板、带、管材的成形方法。

喷射成形的工艺特点：

（1）能够制成各种板、带、管、筒等异形半成品或成品，能很容易使沉积层的冷却速度达到104k/s以上，再进行热轧或温轧可使制品具有细晶粒、结构均匀、致密、无偏析、氧量低和无原始颗粒边界等特性；

（2）调节喷射成形工艺参数可以制成准晶或非晶态物质制品；

（3）能够制造多层单元金属或合金的复合材料及制品；

（4）能够制备出一般方法难于制造的合金钢和高温合金钢锻件。

喷射成形工艺分类：喷射轧制、喷射锻造、离心喷射沉积、喷射涂层。

第三节：粉浆浇注成形

定义：将粉末预先制成悬浮液或糊状物，然后注入石膏模具中的粉末成形方法。应用范围：形状复杂的粉末冶金零部件，特别是陶瓷制品。生产费用低，但生产周期长，生产率低且尺寸控制只有中等水平。粉浆浇注技术扩大了粉末冶金成形技术。（特点）

粉浆浇注工艺过程：制取粉浆制造石膏模具浇注干燥。

影响粉浆浇注成形的因素：粉末粒度、液固比、粉浆pH值的影响、分散剂及粘结剂的影响、气体的影响。

除气方法：

静置除气：将经搅拌的粉浆静置一定时间使空气由于密度差而不断逸出。

化学法除气：在母液中添加除气剂促进吸附粉末表面上的气体排除。

真空除气：将粉浆置入真空系统内，使粉浆中气体逸出。

第四节：粉末注射成形

过程：将粉末与热塑性材料（如聚苯乙烯）均匀混合使成为具有良好流动性能的流态物质，而后把这种流态物质在注射成形机上经一定的温度和压力，注入温度较低的模具内成形。

注射成形的坯块经溶剂处理或专门脱除粘结剂的热分解炉后，才能进行烧结。注射成形能够制得形状复杂的坯块。

第五节：爆炸成形

爆炸成形：板料在炸药爆炸瞬间产生的冲击波作用下高速成形的方法。

爆炸成形装置分类：直接加压式和间接加压式。

爆炸成形机理

爆炸能量与压坯密度的关系：Dc = DT ?ΔDexp(?βEγ)（4-18）

式中β，γ-粉末特性常数；E-单位体积粉末的压制能；

DT-粉末材料的理论密度；Dc-压坯的密度；ΔD=DT-DI；DI-原始粉末的松装密度。

金属粉末或非金属粉末在极短时间内经受巨大的压力作用，将改变粉末体通常所固有的特性，如粉末一百年压制时所呈现的弹塑性。

与一般的压制法或等静压制法相比较，爆炸成形的特点是爆炸时产生的压力极高，施干粉末体上的压力速度极快。

第五章：烧结

第一节：概述

烧结：指粉末或压坯，在适当的温度和气氛条件下加热所发生的现象或过程。烧结的目的（作用）：1.依靠热激活作用，原子发生迁移，粉末颗粒形成冶金结合；2.提高烧结体的强度。

烧结的结果：颗粒之间发生粘结，烧结体的强度增加，而且，在多数情况下，密度也提高。当条件控制得当，烧结的密度和其他物理、机械性能可以

接近或达到相同成分的致密材料。

粉末烧结分类：

1.加压烧结：施加外压力，如热等静压

2.无压烧结：不施加外压力，如固相烧结与液相烧结

低于主要组分熔点的温度：

固相烧结—烧结温度低于所有组分的熔点

液相烧结—烧结温度低于主要组分的熔点，但高于次要组分的熔点

烧结系统分类：

固相烧结：

（1）单元系固相烧结烧结：纯金属或化合物（Al2O3、B4C等），在其

熔点以下的温度进行的固相烧结过程。

（2）多元系固相烧结烧结：指两种或两种以上组分构成的烧结体系，在其中低熔组分的熔点温度以下所进行的固相烧结过程。

组元之间在烧结温度下有无固相溶解存在分类：

1）无限固溶系：在合金状态图中有无限固溶区的系统，如Cu-Ni等。

2）有限固溶系：在合金状态图中有有限固溶区的系统，如Fe-C等。

3）完全不固溶系：组元间既不溶解，也不形成化合物或其他中间相的系统。如Ag-W、Cu-W、Cu-C等所谓的“假合金”。

（3）多元系液相烧结：以超过系统中低熔组分熔点的温度进行的烧结。

1）稳定液相烧结系统2）瞬时液相烧结系统

（4）熔浸：多孔骨架的固相烧结和低熔金属浸透骨架后的液相烧结同时存在。第二节：烧结过程的热力学基础

一、烧结的基本过程

粉末的等温烧结过程，按时间划分阶段：

（1）粘结阶段—烧结初期：由原始颗粒接触面发展形成的晶界。结果为

坯体的强度增加，表面积减小；金属粉末烧结体：导电性能提高；是粉末烧结发生的标志；而非出现烧结收缩。

（2）烧结颈长大阶段—烧结中期

前期的特征：形成连续的孔隙网络，孔隙表面光滑化。

后期的特征：孔隙大量消失

结果：坯体的强度增加，密度增加，出现烧结收缩。

（3）闭孔隙球化和缩小阶段—烧结末期

孔隙管道被分隔成一系列的小孔隙，最后发展成孤立孔隙并球化；处于晶界上的闭孔则有可能消失；有的则因发生晶界与孔隙间的分离现象而成为晶内孔隙，并充分球化。

二、烧结的热力学问题

粉末系统过剩自由能的降低是烧结进行的驱动力。

系统的过剩自由能包括：

（1）由于颗粒结合面（烧结颈）的增大和颗粒表面的平直化，粉末体的总比表面积和总表面自由能减小；

（2）烧结体内孔隙的总体积和总表面积减小；

（3）粉末颗粒晶格畸变和部分缺陷(如空位,位错等)的消除。

总之，烧结前存在于粉末或粉末坯块内的过剩自由能包括表面能和晶格畸变能。前者指同气氛接触的颗粒和孔隙的表面自由能，后者指颗粒内由于存在过剩空位、位错及内应力所造成的能量增高。

烧结过程中表面能的降低是最主要的。粉末愈细，表面能愈高。

三、烧结驱动力的计算

1.作用在烧结颈上的拉应力

减小残留孔径的措施：减小气氛压力（如真空）；较小Do（细粉末与粒度组成，较高的压制压力）；提高γ（活化）。

2.烧结扩散驱动力空位浓度梯度

平衡空位的浓度差即过剩空位浓度，其梯度将引起烧结颈表面下微小区域的空位向球体内扩散，从而造成原子朝相反方向迁移，使颈得以长大。

3.烧结驱动力—饱和蒸气压差

颗粒表面（凸面）与烧结颈表面之间将存在更大的蒸汽压力差，将导致物质向烧结颈迁移。

第三节：烧结机构

1.烧结机构的内涵及分类

内涵：研究烧结过程中各种可能的物质迁移方式及速率。

烧结机构的分类：（描述物质迁移通道和过程进行速度）

1）表面迁移：S—S

a.表面扩散：球表面层原子向颈部扩散。低温时，表面扩散起主导作用

而在高温下，让位于体积扩散，细粉末的表面扩散作用大。粉末愈细，比表面愈大，表面的活性原子数愈多，表面扩散就愈容易进行。

b.蒸发-凝聚：表面层原子向空间蒸发，借蒸汽压差通过气相向颈部空间扩散，沉积在颈部。

2）宏观迁移：V—V

a.体积扩散：借助于空位运动，原子等向颈部迁移。空位浓度梯度就是导致空位或原子定向移动的动力。

b.粘性流动：非晶材料在剪切应力作用下，产生粘性流动，物质向颈部迁移。粘性流动为烧结的物质迁移机构。

c.塑性流动：烧结温度接近物质熔点，当颈部的拉伸应力大于物质的屈服强度时，发生塑性变形，导致物质向颈部迁移。

d.晶界扩散：晶界为快速扩散通道。原子沿晶界向颈部迁移。

粉末冶金生产的基本工艺流程

转贴]粉末冶金生产的基本工艺流程 标签：转贴粉末冶金生产基本工艺流程时间：2008-11-26 21:23:53 点击：2803 回帖：0 上一篇：[转贴]金属磨损自修复抗磨剂的性下一篇：金相显微镜的外形尺寸图(图) 粉末冶金生产的基本工艺流程包括：粉末制备、粉末混合、压制成形、烧结及后续处理等。用简图表示于图7-1中。陶瓷制品的生产过程与粉末冶金有许多相似之处，其工艺过程包括粉末制备、成形和致密化三个阶段。 2．1 粉末制备 2．1．1 粉末制备 粉末是制造烧结零件的基本原料。粉末 的制备方法有很多种，归纳起来可分为机械 法和物理化学法两大类。 （1）机械法机械法有机械破碎法与液 态雾化法。 机械破碎法中最常用的是球磨法。该法 用直径10~20mm钢球或硬质合金对金属进行 球磨，适用于制备一些脆性的金属粉末（如 铁合金粉）。对于软金属粉，采用旋涡研磨 法。 雾化法也是目前用得比较多的一种机械 制粉方法，特别有利于制造合金粉，如低合 金钢粉、不锈钢粉等。将熔化的金属液体通 过小孔缓慢下流，用高压气体（如压缩空气） 或液体（如水）喷射，通过机械力与急冷作 用使金属熔液雾化。结果获得颗粒大小不同的金属粉末。图7-2为粉末气体雾化示意图。雾化法工艺简单，可连续、大量生产，而被广泛采用。

（2）物理化学法常见的物理方法有气相与液相沉 积法。如锌、铅的金属气体冷凝而获得低熔点金属粉末。 又如金属羰基物Fe(CO)5、Ni(CO)4等液体经180~250℃ 加热的热离解法，能够获得纯度高的超细铁与镍粉末， 称为羰基铁与羰基镍。 化学法主要有电解法与还原法。电解法是生产工业 铜粉的主要方法，即采用硫酸铜水溶液电解析出纯高的 铜。还原法是生产工业铁粉的主要方法，采用固体碳还 原铁磷或铁矿石粉的方法。还原后得到得到海绵铁，经 过破碎后的铁粉在氢气气氛下退火，最后筛分便制得所 需要的铁粉。图7-2 粉末气体雾化示意图 2．1．2 粉末性能 粉末的性能对其成形和烧结过程，及制品的性能都有重大影响，因而对粉末的性能必须加以了解。粉末的性能可分为物理性能、化学性能和工艺性能。物理性能有颗粒形状、粒度及粒度组成、密度、硬度、加工硬化性、塑性变形能力以及显微组织等；化学性能有化学成分；工艺性能有粉末的松装密度、流动性和压制性等。通常用下述几个主要性能来评价粉末的性能。 （1）颗粒形状、粒度及粒度组成 a．颗粒形状颗粒形状是决定粉末工艺性能的主要因素。用不同方法制造的粉末形状不同，如表7-2所示。颗粒的形状如图7-3所示。颗粒形状对粉末的压制成形和烧结都会带来影响。如表面光滑的粉末颗粒，其流动性好，对提高压坯的密度有利。但形状复杂的粉末，对提高制品的压坯强度有利，同时能促进烧结的进行。 表7-2 颗粒形状、松装密度与粉末生产方法的关系 粉末生产方法 粉末颗粒形状 松装密度g/cm3 粉末生产方法

粉末冶金工艺基本知识

粉末冶金工艺基本知识 粉末冶金成形 粉末冶金工艺及材料 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，既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。但其模具和金属粉末成本较高，批量小或制品尺寸过大时不宜采用。粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比，具有以下特点： 1．粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的，因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。 2．提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末，凝固速度极快、晶粒细小均匀，保证了材料的组织均匀，性能稳定，以及良好的冷、热加工性能，且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制，可提高强化相含量，从而发展新的材料体系。 3．利用各种成形工艺，可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件，大量减少机加工量。提高材料利用率，降低成本。 粉末冶金的品种繁多，主要有：钨等难熔金属及合金制品；用Co、Ni等作粘结剂的碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）等硬质合金，用于制造切削刀具和耐磨刀具中的钻头、车刀、铣刀，还可制造模具等；Cu合金、不锈钢及Ni等多孔材料，用于制造烧结含油轴承、烧结金属过滤器及纺织环等。随着粉末冶金生产技术的发展，粉末冶金及其制品将在更加广泛的应用。 1 粉末冶金基础知识 ⒈1 粉末的化学成分及性能 尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。 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，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。 2.粉末的物理性能 ⑴ 粒度及粒度分布 粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。图描绘了由若干一次颗粒聚集成二次颗粒的情形。实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。 ⑵ 颗粒形状 即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。 ⑶ 比表面积 即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。 3.粉末的工艺性能 粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。 ⑴ 填充特性 指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程度。常以松装密度或堆积密度表示。粉末

粉末冶金基础知识

安全管理编号：LX-FS-A81397 粉末冶金基础知识 In the daily work environment, plan the important work to be done in the future, and require the personnel to jointly abide by the corresponding procedures and code of conduct, so that the overall behavior or activity reaches the specified standard 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑

粉末冶金基础知识 使用说明：本安全管理资料适用于日常工作环境中对安全相关工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 （一）粉末的化学成分及性能 尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。 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，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。 2.粉末的物理性能 ⑴粒度及粒度分布 粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。

实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。 ⑵颗粒形状即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。 ⑶比表面积 即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。 3.粉末的工艺性能 粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。 ⑴填充特性 指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程

粉末冶金工艺基本知识

粉末冶金工艺基本知识-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

粉末冶金工艺基本知识 粉末冶金成形 粉末冶金工艺及材料 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，既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。但其模具和金属粉末成本较高，批量小或制品尺寸过大时不宜采用。粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比，具有以下特点： 1．粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的，因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。 2．提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末，凝固速度极快、晶粒细小均匀，保证了材料的组织均匀，性能稳定，以及良好的冷、热加工性能，且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制，可提高强化相含量，从而发展新的材料体系。 3．利用各种成形工艺，可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件，大量减少机加工量。提高材料利用率，降低成本。 粉末冶金的品种繁多，主要有：钨等难熔金属及合金制品；用Co、Ni等作粘结剂的碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）等硬质合金，用于制造切削刀具和耐磨刀具中的钻头、车刀、铣刀，还可制造模具等；Cu合金、不锈钢及Ni等多孔材料，用于制造烧结含油轴承、烧结金属过滤器及纺织环等。随着粉末冶金生产技术的发展，粉末冶金及其制品将在更加广泛的应用。 1 粉末冶金基础知识 ⒈1 粉末的化学成分及性能 尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。 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，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。 2.粉末的物理性能 ⑴粒度及粒度分布 粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。图描绘了由若干一次颗粒聚集成二次颗粒的情形。实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。 ⑵颗粒形状 即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。 ⑶比表面积 即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。 3.粉末的工艺性能 粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。 ⑴填充特性

粉末冶金基本知识篇

粉末冶金基本知识篇 绪论 粉末冶金（也称金属陶瓷法）：制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。 粉末冶金工艺：1）、制取金属、合金、金属化合物粉末以及包覆粉末； 2）、将原料粉末通过成形、烧结以及烧结后的处理制得成品。大概流程：物料准备（包括粉末预先处理（如加工，退火）、粉末分级、混合和干燥等）→成形→烧结→烧结后处理（精整、浸油、机加工、热处理、粉末冶金的特点： 1. 能生产用普通熔炼方法无法生产的具有特殊性能的材料： ①能控制制品的孔隙度(多孔材料、多孔含油轴承等)； ②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（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）； ③能生产各种复合材料。 2.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： ①高合金粉末冶金材料的性能比熔铸法生产的好（粉末高速钢可避免成分 的偏析）； ②生产难熔金属材料或制品，一般要依靠粉末冶金法（钨、钼、铌等难熔 金属）。 粉末冶金技术的优越性和局限性： 优越性：1）、无切削、少切削，能够大量节约材料，节省能源，节省劳动。普通铸造合金切削量在30-50%，粉末冶金产品可少于5%。2）、能够大量能够制备其他方法不能制备的材料。3）、能够制备其他方法难以生产的零部件。 局限性：1、粉末成本高；2、制品的大小和形状受到一定限制；3、烧结零件的韧性较差。 常用粉末冶金材料：粉末冶金减摩、多孔、结构、工具模、高温和电磁材料。 第一章：粉末的制取 第一节：概述 制粉方法分类： 机械法：由机械破碎、研磨或气流研磨方法将大块材料或粗大颗粒细化的方法。物理法：采用蒸发凝聚成粉或液体雾化的方法使材料的聚集状态发生改变，获得粉末。 化学法：依靠化学或电化学反应，生成新的粉态物质（气相沉积、还原化合、电化学发）。 在固态下制取粉末的方法包括：有机械粉碎法和电化腐蚀法；还原法；还原-化合法。 在气态制备粉末的方法包括:蒸气冷凝法；羟基物热离解法。 在液态制备粉末的方法有:雾化法；置换法、溶液氢还原法；；水溶液电解法；熔盐电解法。 从过程的实质看，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

粉末冶金期末复习

第二章 1.概念 ●粉末（粉末体）：粒度小于1000 μm的颗粒的集合体（包括固体颗粒与颗粒间的孔隙）●粉末颗粒：组成粉末的固体微粒 ●一次颗粒（单颗粒）：制粉过程中最先制成的能够独立存在并相互分开的颗粒 ●二次颗粒：二个或二个以上的一次颗粒聚集而成的有一定结合强度的颗粒聚集体 ●团粒：单颗粒或二次颗粒靠范德华引力粘结而成的聚合体。造粒的产物 2.比表面积：Sw （m2/g）指单位质量粉末具有的表面积 体积比表面：Sv （m2/cm3）指单位体积粉末具有的表面积 气体透过法测外比表面（测二次颗粒）BET吸附法测量比表面积（测量一次颗粒） 3.粉末颗粒密度 真密度: 粉末材料理论密度D1 D1= m/（V-V孔）= m/（V-V开-V闭）有效密度（比重瓶密度）：包含闭孔隙在内的密度D2 D2= m/（V-V开） 似密度（表观密度）: 包含开、闭孔隙在内的粉末密度D3 D3= m/ V （V—颗粒总体积；V孔—孔隙体积；V开、V闭—开、闭孔体积）D3

粉末冶金及模具设计 完整版

毕业设计（论文） 题目:粉末冶金及模具设计 专业:数控应用技术 班 成都电子机械高等专科学校

二〇〇七年六月 摘要 本文主要围绕粉末冶金及模具设计开展了以下几方面的研究 1、在粉末冶金技术的特点及其在新材料中的作用进行研究，重点介绍了粉末冶金在工业中的重要性及其压制步骤。 2、在粉末冶金工艺中，根据产品的要求选择金属粉末或非金属粉末为原材料来压制。 3、在粉末冶金模具设计原理方面，本文重点围绕精整模具设计进行研究，归纳、总结并提出了精整模具三个关键零部件(芯棒、模冲、阴模)。

关键词：粉末冶金粉末冶金模具精整 Abstract This text was main circumambience powder metallurgy and molding tool design to open an exhibition the following several aspect of research 1,carry on research in the new function within material in the characteristics of technique of the powder metallurgy and it,point introduction the powder metallurgy is in the industry of importance and

it inhibit a step。 2,in the powder metallurgy the craft,according to the metals powder of the request choice or nonmetal powder of product for original material to inhibit。 3,at the molding tool design of the powder metallurgy principle,this text point around Jing's whole molding tool design carry on research and induce,summary and put forward Jing the whole key with three molding tool zero partses(Xin stick,mold blunt,Yin mold)new of classification method。 Key Words:Craft and material of the powder metallurgy Powder metallurgy molding tool The Jing is whole

2020版粉末冶金基础知识

( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 2020版粉末冶金基础知识 Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process

2020版粉末冶金基础知识 （一）粉末的化学成分及性能 尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。 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，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。 2.粉末的物理性能 ⑴粒度及粒度分布 粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。 ⑵颗粒形状即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。

⑶比表面积 即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。 3.粉末的工艺性能 粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。 ⑴填充特性 指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程度。常以松装密度或堆积密度表示。粉末的填充特性与颗粒的大小、形状及表面性质有关。 ⑵流动性 指粉末的流动能力，常用50克粉末从标准漏斗流出所需的时间表示。流动性受颗粒粘附作用的影响。⑶压缩性 表示粉末在压制过程中被压紧的能力，用规定的单位压力下所达到的压坯密度表示，在标准模具中,规定的润滑条件下测定。影响粉末压缩性的因素有颗粒的塑性或显微硬度，塑性金属粉末比硬、脆材料的压缩性好；颗粒的形状和结构也影响粉末的压缩性。

粉末冶金常识

粉末冶金常识 1、粉末冶金常识之什么是粉末冶金？ 粉末冶金是一门制造金属粉末，并以金属粉末（有时也添加少量非金属粉末）为原料，经过混合、成形 和烧结，制造材料或制品的技术。它包括两部分内容，即：（1）制造金属粉末（也包括合金粉末，以下统称“金属粉末“）。 （2）用金属粉末（有时也添加少量非金属粉末）作原料，经过混合、成形和烧结，制造材料（称为“粉末冶金材料“）或制品（称为“粉末冶金制品“）。 2、粉末冶金常识之粉末冶金最突岀的优点是什么？ 粉末冶金最突岀的优点有两个： （1）能够制造目前使用其他工艺无法制造或难于制造的材料和制品，如多孔、发汗、减震、隔音等材料和 制品，钨、钼、钛等难熔金属材料和制品，金属-塑料、双金属等复合材料及制品。 （2）能够直接制造岀合乎或者接近成品尺寸要求的制品，从而减少或取消机械加工，其材料利用率可以高 达95%X上，它还能在一些制品中以铁代铜，做到了“省材、节能“。 粉末冶金件 3、粉末冶金常识之什么是"铁基"？什么是铁基粉末冶金？ 铁基是指材料的组成是以铁为基体。铁基粉末冶金是指用烧结（也包括粉末锻造）方法，制造以铁为主要成分的粉末冶金材料和制品（铁基机械零件、减磨材料、摩擦材料，以及其他铁基粉末冶金材料）的工艺总称。 4、粉末冶金常识之用于粉末冶金的粉末制造方法主要有哪几类？ 粉末制造方法主要有物理化学法和机械粉碎法两大类。前者包括还原法、电解法和羰基法等；后者包括研磨法和雾化法。 5、粉末冶金常识之用还原法制造金属粉末是怎么回事？ 该法是用还原剂把金属氧化物中的氧夺取出来，从而得到金属粉末的一种方法。 6、粉末冶金常识之什么叫还原剂？ 还原剂是指能够夺取氧化物中氧的物质。制取金属粉末所用的还原剂，是指能够除掉金属氧化物中氧的物质。就金属氧化物而言，凡是与其中氧的亲合力大于这种金属与氧的亲合力的物质，都称其为这种金属氧化物的还原剂。 7、粉末冶金常识之粉末还原退火的目的是什么？ 粉末还原退火的目的主要有以下三个方面：（1）去除金属粉末颗粒表面的氧化膜；（2）除掉颗粒表面吸附的气体和水分等异物；（3 ）消除颗粒的加工硬化。 粉末冶金工艺流程图 8、粉末冶金常识之用于粉末冶金的粉末性能测定一般有哪几项？ 用于粉末冶金的粉末性能测定一般有三项：化学成分、物理性能和工艺性能。9、用于粉末冶金的粉末物 理性能主要包括那几项？ 用于粉末冶金的粉末物理性能主要包括以下三项：（ 1）粉末的颗粒形状；（ 2）粉末的粒度和粒度组成；（3）粉末的比表面。

2018年中南大学粉末冶金学院959材料科学基础考纲

发布时间：2017/9/28 17:55 浏览次数：113 次本考试大纲由粉末冶金研究院教授委员会于2017年9 月27日通过。 粉末冶金研究院2017年硕士研究生入学考试《材料科学基础》试题形式分为3个专业特色模块，分别为：金属材料、无机非金属材料、高分子材料与工程，考生根据自身优势选择其中1个模块答题即可，每个模块均为150分。 I．考试性质 《材料科学基础》是材料科学与工程及相关学科专业硕士研究生的入学专业基础考试课程。材料科学是研究材料内在结构、性能和制备工艺之间相互作用关系的科学学科。《材料科学基础》考试成绩是评价考生是否具备从事材料科学与工程研究能力的基本标准。 II．考查目标 材料科学与工程学科主要探讨材料组成-制备工艺-组织结构（电子、原子和微观结构等）-性能-外界环境之间的相互作用关系。其中，材料结构在很大程度上决定了材料的性能。本课程考试通过重点考察学生对材料科学的基本概念和定律的理解基础上，旨在评估考生运用材料科学的基本原理和方法解决实际材料工程问题的能力。 III．考试形式和试卷结构 1、试卷满分及考试时间 本试卷满分为150分，考试时间180分钟。 2、答题方式 答题方式为闭卷，笔试。 3、试卷内容结构 本试卷分为3个模块，分别为金属材料、无机非金属材料、高分子材料与工程专业特色模块，每个模块均为150分。考生可根据自身的优势选择3个专业特色模块中的任何1个模块答题即可。

IV．试卷题型结构及比例 包括名词解释、简答题、计算和综合分析论述等不同形式的题目。 名词解释约20% 简答题约40% 计算和综合分析论述题等约40% V．考查内容 （1）金属材料模块考点： 一、晶体结构 金属材料中的原子键合方式、特点及其对材料性能的影响； 晶体学基础：空间点阵与晶体结构的基本概念、晶向指数与晶面指数；常见典型金属的晶体结构及其特征、晶体材料的多晶型性； 合金相结构：固溶体、金属间化合物的概念及分类、影响固溶体溶解度的因素、合金相与材料性能的关系。 二、晶体缺陷 晶体缺陷的概念及分类； 点缺陷：点缺陷的类型、平衡浓度、产生及其运动、点缺陷与材料行为； 位错：位错的基本类型和特征、柏氏矢量、位错的运动、位错的应力场及其与其他缺陷的相互作用、位错的增值、位错反应、实际晶体中的位错、位错理论的应用； 表面与界面：表面与表面吸附、晶界与相界的概念和分类、界面特性、晶体缺陷在材料组织控制（如扩散、相变）和性能控制（如材料强化）中的作用。 三、凝固 金属结晶与凝固的概念、金属结晶的基本规律、金属结晶的热力学条件、均匀形核、非均匀形核、

粉末冶金常识

粉末冶金常识 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT

粉末冶金常识 1.粉末冶金常识之什么是粉末冶金 粉末冶金是一门制造金属粉末，并以金属粉末（有时也添加少量非金属粉末）为原料，经过混合、成形和烧结，制造材料或制品的技术。它包括两部分内容，即：(1)制造金属粉末（也包括合金粉末，以下统称"金属粉末"）。 (2)用金属粉末（有时也添加少量非金属粉末）作原料，经过混合、成形和烧结，制造材料（称为"粉末冶金材料"）或制品（称为"粉末冶金制品"）。 2、粉末冶金常识之粉末冶金最突出的优点是什么 粉末冶金最突出的优点有两个： (1)能够制造目前使用其他工艺无法制造或难于制造的材料和制品，如多孔、发汗、减震、隔音等材料和制品，钨、钼、钛等难熔金属材料和制品，金属-塑料、双金属等复合材料及制品。 (2)能够直接制造出合乎或者接近成品尺寸要求的制品，从而减少或取消机械加工，其材料利用率可以高达95%以上，它还能在一些制品中以铁代，做到了"省材、节能"。 粉末冶金件 3、粉末冶金常识之什么是"铁基"什么是铁基粉末冶金 铁基是指材料的组成是以铁为基体。铁基粉末冶金是指用烧结（也包括粉末锻造）方法，制造以铁为主要成分的粉末冶金材料和制品（铁基机械零件、减磨材料、摩擦材料，以及其他铁基粉末冶金材料）的工艺总称。 4、粉末冶金常识之用于粉末冶金的粉末制造方法主要有哪几类 粉末制造方法主要有物理化学法和机械粉碎法两大类。前者包括还原法、电解法和羰基法等；后者包括研磨法和雾化法。 5、粉末冶金常识之用还原法制造金属粉末是怎么回事 该法是用还原剂把金属氧化物中的氧夺取出来，从而得到金属粉末的一种方法。 6、粉末冶金常识之什么叫还原剂 还原剂是指能够夺取氧化物中氧的物质。制取金属粉末所用的还原剂，是指能够除掉金属氧化物中氧的物质。就金属氧化物而言，凡是与其中氧的亲合力大于这种金属与氧的亲合力的物质，都称其为这种金属氧化物的还原剂。 7、粉末冶金常识之粉末还原退火的目的是什么 粉末还原退火的目的主要有以下三个方面：（1）去除金属粉末颗粒表面的氧化膜；（2）除掉颗粒表面吸附的气体和水分等异物；（3）消除颗粒的加工硬化。 粉末冶金工艺流程图 8、粉末冶金常识之用于粉末冶金的粉末性能测定一般有哪几项 用于粉末冶金的粉末性能测定一般有三项：化学成分、物理性能和工艺性能。9、用于粉末冶金的粉末物理性能主要包括那几项

粉末冶金原理

课程名称：粉末冶金学 Powder Metallurgy Science 第一章导论 1粉末冶金技术的发展史History of powder metallurgy 粉末冶金是采用金属粉末（或非金属粉末混合物）为原料，经成形和烧结操作制造金属材料、复合材料及其零部件的加工方法。 粉末冶金既是一项新型材料加工技术，又是一项古老的技术。 .早在五千年前就出现了粉末冶金技术雏形，古埃及人用此法制造铁器件； .1700年前，印度人采用类似方法制造了重达6.5T的“DELI柱”（含硅Fe合金，耐蚀性好）。 .19世纪初，由于化学实验用铂（如坩埚）的需要，俄罗斯人、英国人采用粉末压制、烧结和热锻的方法制造致密铂，成为现代粉末冶金技术的基础。 .20世纪初，现代粉末冶金的发展起因于爱迪生的长寿命白炽灯丝的需要。钨灯丝的生产标志着粉末冶金技术的迅速发展。 .1923年硬质合金的出现导致机加工的革命。 .20世纪30年代铜基含油轴承的制造成功，并在汽车、纺织、航空、食品等工业部门的广泛应用。随后，铁基粉末冶金零部件的生产，发挥了粉末冶金以低的制造成本生产高性能零部件的技术优点。 .20世纪40年代，二战期间，促使人们开发研制高级的新材料（高温材料），如金属陶瓷、弥散强化合金作为飞机发动机的关键零部件。 .战后，迫使人们开发研制更高性能的新材料，如粉末高速钢、粉末超合金、高强度铁基粉末冶金零部件(热锻)。大大扩大了粉末冶金零部件及其材料的应用领域。 .粉末冶金在新材料的研制开发过程中发挥其独特的技术优势。 2粉末冶金工艺 粉末冶金技术的大致工艺过程如下： 原料粉末+添加剂（合金元素粉末、润滑剂、成形剂） ↓ 成形（模压、CIP、粉浆浇注、轧制、挤压、温压、注射成形等） ↓ 烧结（加压烧结、热压、HIP等） ↓ 粉末冶金材料或粉末冶金零部件—后续处理 Fig.1-1 Typical Processing flowchart for Powder Metallurgy Technique 3粉末冶金技术的特点 .低的生产成本： 能耗小，生产率高，材料利用率高，设备投资少。 ↑↑↑ 工艺流程短和加工温度低加工工序少少切削、无切削

粉末冶金基础知识参考文本

粉末冶金基础知识参考文 本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

粉末冶金基础知识参考文本 使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 （一）粉末的化学成分及性能 尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末， 其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。 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，要 求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的 质量。 2.粉末的物理性能 ⑴粒度及粒度分布 粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。实际 的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。实际的粉末颗 粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。

⑵颗粒形状即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。 ⑶比表面积 即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。 3.粉末的工艺性能 粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。 ⑴填充特性 指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程度。常以松装密度或堆积密度表示。粉末的填充特性与颗粒的大小、形状及表面性质有关。 ⑵流动性

粉末冶金基础知识通用版

安全管理编号：YTO-FS-PD351 粉末冶金基础知识通用版 In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards

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粉末冶金原理知识要点

1粉末冶金的特点： 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。(1)粉末冶金方法能生产普通熔炼法无法生产的具有特殊性能的材料： 1)能控制制品的孔隙度； 2)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； 3)能生产各种复合材料； (2)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： 1)高合金粉末冶金材料的性能比熔铸法生产的好； 2)生产难熔金属材料和制品，一般要依靠粉末冶金法； 从制造机械零件方面来看，粉末冶金法制造的机械零件时一种少切削、无切削的新工艺，可以大量减少机加工量，节约金属材料，提高劳动生产率。 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。 2粉末冶金的工艺过程 （1）生产粉末。粉末的生产过程包括粉末的制取、粉料的混合等步骤。为改善粉末的成型性和可塑性通常加入汽油、橡胶或石蜡等增塑剂。 （2）压制成型。粉末在500~600MPa压力下，压成所需形状。 （3）烧结。在保护气氛的高温炉或真空炉中进行。烧结不同于金属熔化，烧结时至少有一种元素仍处于固态。烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程，成为具有一定孔隙度的冶金产品。 （4）后处理。一般情况下，烧结好的制件可直接使用。但对于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件还要进行烧结后处理。后处理包括精压、滚压、挤压、淬火、表面淬火、浸油、及熔渗等。 现代粉末冶金的主要工艺过程 生产粉末 制坯 烧结 3、粉末冶金发展中的三个重要标志： 第一是克服了难熔金属（如钨、钼等）熔铸过程中产生的困难 第二是本世纪30年代用粉末冶金方法制取多孔含油轴承取得成功 第三是向更高级的新材料新工艺发展。 4、怎样理解“粉末冶金技术既古老又年轻”？ 粉末冶金是一项新兴技术，但也是一项古老技术。根据考古学资料，远在纪元前3000年左右，埃及人就在一种风箱中用碳还原氧化铁得到海绵铁，经高温锻造制成致密块，再锤打成铁的器件。3世纪时，印度的铁匠用此种方法制造了“德里柱”，重达6.5t。 19世纪初，相继在俄罗斯和英国出现将铂粉经冷压、烧结，再进行热锻得致密铂，并加工成铂制品的工艺·19世纪50年代出现了铂的熔炼法后，这种粉末冶金工艺便停止应用，但它对现代粉末冶金工艺打下了良好的基础。 直到1909年库利奇(W. D. Coolidge)的电灯钨丝问世后，粉末冶金才得到了迅速的发展。 5、粉末冶金在现代工业中的应用情况 高性能结构材料、金属陶瓷、超导材料、非晶态材料、纳米材料、复合材料、多孔材料 粉末冶金在解决材料领域问题的范围是很广泛的。就材料成分而言，有铁基粉末冶金、有色金属粉末冶金、稀有金属粉末冶金等。就材料性能而言，既有多孔材料，又有致密材料；既有硬质材料，又有很软的材料，既有重合金，也有很轻的泡沫材料；既有磁性材料，也有其他性能材料。就材料类型而言，既有金属材料，又有复合材料。复合

粉末冶金工艺及材料基础知识介绍

粉末冶金工艺及材料基础知识介绍 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，既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。但其模具和金属粉末成本较高，批量小或制品尺寸过大时不宜采用。粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比，具有以下特点： 1．粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的，因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。 2．提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末，凝固速度极快、晶粒细小均匀，保证了材料的组织均匀，性能稳定，以及良好的冷、热加工性能，且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制，可提高强化相含量，从而发展新的材料体系。 3．利用各种成形工艺，可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件，大量减少机加工量。提高材料利用率，降低成本。 粉末冶金的品种繁多，主要有：钨等难熔金属及合金制品；用Co、Ni等作粘结剂的碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）等硬质合金，用于制造切削刀具和耐磨刀具中的钻头、车刀、铣刀，还可制造模具等；Cu合金、不锈钢及Ni等多孔材料，用于制造烧结含油轴承、烧结金属过滤器及纺织环等。

1 粉末冶金基础知识 ⒈1 粉末的化学成分及性能 尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。 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，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。 2.粉末的物理性能 ⑴粒度及粒度分布

粉末冶金基础知识

编号：SM-ZD-18019 粉末冶金基础知识 Organize enterprise safety management planning, guidance, inspection and decision-making, ensure the safety status, and unify the overall plan objectives 编制：____________________ 审核：____________________ 时间：____________________ 本文档下载后可任意修改

粉末冶金基础知识 简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查 和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目 标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 （一）粉末的化学成分及性能 尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。 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，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。 2.粉末的物理性能 ⑴粒度及粒度分布 粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。 ⑵颗粒形状即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。 ⑶比表面积 即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面

积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。 3.粉末的工艺性能 粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。 ⑴填充特性 指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程度。常以松装密度或堆积密度表示。粉末的填充特性与颗粒的大小、形状及表面性质有关。 ⑵流动性 指粉末的流动能力，常用50克粉末从标准漏斗流出所需的时间表示。流动性受颗粒粘附作用的影响。⑶压缩性表示粉末在压制过程中被压紧的能力，用规定的单位压力下所达到的压坯密度表示，在标准模具中,规定的润滑条件下测定。影响粉末压缩性的因素有颗粒的塑性或显微硬度，塑性金属粉末比硬、脆材料的压缩性好；颗粒的形状和结构也影响粉末的压缩性。 ⑷成形性指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力，用粉末能够成形的最小单位压制压力表示，或用压坯的强度来

《安全管理》之粉末冶金基础知识

粉末冶金基础知识 （一）粉末的化学成分及性能 尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。 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，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。 2.粉末的物理性能 ⑴粒度及粒度分布 粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。 ⑵颗粒形状即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。 ⑶比表面积 即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。 3.粉末的工艺性能 粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。 ⑴填充特性 指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程度。常以松装密度或堆积密度表示。粉末的填充特性与颗粒的大小、形状及表面性质有关。 ⑵流动性 指粉末的流动能力，常用50克粉末从标准漏斗流出所需的时间表示。流动性受

颗粒粘附作用的影响。⑶压缩性 表示粉末在压制过程中被压紧的能力，用规定的单位压力下所达到的压坯密度表示，在标准模具中,规定的润滑条件下测定。影响粉末压缩性的因素有颗粒的塑性或显微硬度，塑性金属粉末比硬、脆材料的压缩性好；颗粒的形状和结构也影响粉末的压缩性。 ⑷成形性指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力，用粉末能够成形的最小单位压制压力表示，或用压坯的强度来衡量。成形性受颗粒形状和结构的影响。 （二）粉末冶金的机理 1.压制的机理 压制就是在外力作用下，将模具或其它容器中的粉末紧密压实成预定形状和尺寸压坯的工艺过程。钢模冷压成形过程如图7.1.2所示。粉末装入阴模,通过上下模冲对其施压。在压缩过程中，随着粉末的移动和变形，较大的空隙被填充，颗粒表面的氧化膜破碎，颗粒间接触面积增大，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.等静压制 压力直接作用在粉末体或弹性模套上，使粉末体在同一时间内各个方向上均衡受压而获得密度分布均匀和强度较高的压坯的过程。按其特性分为冷等静压制和热等静压制两大类。 ⑴冷等静压制 即在室温下等静压制，液体为压力传递媒介。将粉末体装入弹性模具内，置于钢体密封容器内，用高压泵将液体压入容器，利用液体均匀传递压力的特性，使弹性模具内的粉末体均匀受压。因此，冷等静压制压坯密度高，较均匀，力学性能较好，尺寸大且形状复杂，已用于棒材、管材和大型制品的生产。 ⑵热等静压制 把粉末压坯或装入特制容器内的粉末体置入热等静压机高压容器中，施以高温和高压，使这些粉末体被压制和烧结成致密的零件或材料的过程。在高温下的等静压制，可以激活扩散和蠕变现象的发生，促进粉末的原子扩散和再结晶及以极缓慢