《材料制备与加工原理》第六章 粉末材料的成形与固结.pptVIP

第六章 粉末材料的成形与固结 第一节 粉末的成形与干燥 成形：将松散的粉体加工成具有一定尺寸、形状以及一定密度和强度的坯块。 分类：压力成形、增塑成形和浆料成形。 1 粉末成形的基本理论 1.1 粉体的堆积与排列 颗粒尺寸与形状对成形的影响： 尺寸过小，形状越不规则或球形度越低，松装密度就越低，流动性越差，越不利于成形。 表观密度：材料的质量与表观体积（实体积加闭口孔隙体积）之比。 松装密度：在规定条件下自由装填容器所测得的粉末密度。 1.2 粉末在压力下的运动行为 模压或等静压成形的三个阶段： ①颗粒重排，颗粒间的架桥现象被部分消除，且颗粒间的接触程度增加。 ②颗粒发生弹塑性变形。 ③颗粒断裂。 几个有代表性的压制理论。 2 压力成形 2.1 模压成形 又称为干压成形，是将粉料填充到模具内部后，通过单向或双向加压，将粉料压制成所需形状的方法。 视频 步骤： 原料准备（包括粉末退火、混合、筛分、制粒、添加润滑剂和成形剂等）、装模、加压、保压、脱模。 2.1.1 原料准备 （1）粉末退火处理 目的：使氧化物还原、降低碳和其他杂质的含量、提高粉末的纯度、消除粉末的加工硬化、稳定粉末的晶体结构、防止某些金属粉末的自燃。 （2）粉末的混合 使两种或两种以上不同成分（或者不同粒度）的粉末混合均匀的过程。 影响成形与压坯质量、甚至烧成与最终制品质量。 混合方法：机械法和化学法。 （3）筛分 （4）制粒（造粒、团粒） 制粒是将小颗粒粉末制成大颗粒或团粒的工序，目的是为了改善粉末的流动性，以使粉末能顺利地充填模腔。 制粒方法：普通制粒、加压造粒和喷雾干燥法三类。 普通造粒就是在粉料中加入适量的粘合剂，研磨搅拌后过筛。加压造粒是将混合了粘合剂的粉料预压成块，然后再粉碎过筛。喷雾干燥法是把混合好粘合剂的粉料先制成料浆，再用喷雾器喷入造粒塔进行雾化干燥。 （5）添加成形剂 成形剂指能改善成形过程的物质，包括润滑剂、粘合剂、造孔剂、解凝剂、增塑剂、溶剂、分散剂等。 润滑剂：主要用来减小粉末颗粒与模腔及模冲之间的摩擦力； 粘合剂：主要用来提高坯料成形时的流动性、增加颗粒间的结合力并提高坯体的机械强度、减小粉尘飞扬； 造孔剂：主要是在制备多孔材料时用于在烧结体中产生一定的孔隙； 解凝剂：能调节浆料中胶团的双电层厚度和?电位，从而改变浆料的流变性能的物质； 增塑剂：主要用来提高坯体的可塑性； 溶剂：用来溶解粘合剂和增塑剂，促进各个组分互溶； 分散剂：使料浆具有较好的流动性和稳定性。 成形剂的加入量不合理：降低粉末流动性；减小坯体密度；降低坯体强度；后期的排除问题。 2.1.2 加压 加压方式：有单向加压和双向加压两种。 压坯密度的分布规律 对成形质量的影响：压力大小直接影响压坯烧结密度与收缩率，加压速度应以静压为宜，不宜过快。 2.1.3 保压 在某一特定压力下保持一段时间，可以使压力传递得更加充分；有利于压坯中各部分的密度均匀；使粉末中的空气有足够的时间逸出；给粉末之间的机械啮合和变形以时间，有利于应变驰豫进行。 优点：操作简便，生产效率高，易于自动化。 缺点：粉料容易团聚，坯体厚度大时内部密度不均匀，制品形状可控精度差，复杂形状的部件模具设计困难 。 2.2 等静压成形 借助高压泵的作用把流体介质（气体或液体）压入耐高压的钢体密封容器内，高压流体的等静压力直接作用于弹性模套内的粉末上，使粉体各个方向同时均衡受压，而获得密度分布均匀以及强度较高的压坯的方法。 2.2.1 湿法等静压 放入液压油或水等液体介质中加压成形。 示意图 优点： 无需粘合剂，坯体密度均匀性好，制品尺寸不受限制，具有良好的烧后性能。 缺点： 仅适用于简单形状制品，难以实现自动化生产。 2.2.2 干式等静压 在干态下加压成形。 示意图 优点： 可实现连续等静压。 缺点： 粉料的顶部和底部都无法受到压力，只适用于大量同类型形状简单产品。 2.2.3 软模压制 在普通的压机上加压，通过软模将压力均匀地传递给粉末，达到“等静压”的目的。 动画 特点： 生产效率不高，但在生产高密度的小型、异形等形状复杂制品上比较方便。 2.3 三轴压制 除了对粉末施加等静压外（周压），还要施加一个轴向负荷（轴压）。 示意图 特点： 其产品具有高密度、高强度的特点。 2.4 高能成形 利用炸药爆炸时产生的瞬间高冲击波压力，作用于粉体进行成形的工艺。 优点：由于能量高，可制备出密度均匀、烧结后变形小的制品。 缺点：不安全。 3 增塑成形 3.1 挤压成形 又称为挤制或挤出成形，是利用压力把具有塑性的粉料通过模具挤出来成形的，模具的形状就是成形坯体的形状。 动画 特点： 生产效率高，产量