第5章粉末冶金成形-课件.ppt

粉末冶金成形 * 第5章 粉末冶金成形 粉末冶金材料：用粉末冶金方法制造的材料 常用的粉末冶金材料(P36) 硬质合金：以高硬度、难熔的金属碳化物（WC、TiC等）粉末为硬质 点，加入Co、Mo或Ni等作为粘结剂。 用于：刃具、冷作模具、量具和不受冲击和振动的高耐磨零件。 (2) 烧结减摩材料：铁+石墨、青铜+石墨 工作时要求减少摩擦的材料：含油轴承 含油轴承特别适宜：不能经常加油的场合。 (3) 烧结摩擦材料：基体铁、铜+摩擦组元石棉、AL2O3+润滑剂石墨（MoS2） 能满足摩擦材料的性能要求 用于：机器上的制动带和离合器片等。 (4) 烧结钢：以碳钢或合金钢粉末为主并用粉末冶金法制成的材料 用于：制造电钻齿轮和油泵齿轮等 ? 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。 特 点 既可以制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可以制造各种精密的机械零件 省工省料 模具和金属粉末成本较高 批量小时或制品尺寸过大时不宜采用 5.1 粉末冶金基础 5.1.1 粉末的化学成分及性能 粉末通常指尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体，颗粒尺寸一般以微米（μm）或纳米（nm）计量 。 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,杂质和气体的含量一般不超过1%～2% 颗粒形状 球状、粒状、片状和针状… 粒度 单个粉末颗粒的线性尺寸,用筛分法等测量 粒度分布 按粒度不同分为若干级，每一级粉末 （按质量、数量或体积）所占的百分比。 比表面积 单位质量粉末的总表面积，可算出颗粒的平均尺寸 2．粉末的物理性能 3．粉末的工艺性能 流动性： 粉末的流动能力，用一定质量的粉末在规定条 件下从标准漏斗中流出所需的时间来表示。球形或接 近球形的颗粒及较宽的粒度分布，流动性↑。 松装密度：在规定条件下粉末自由填充单位容积的重量。 密度较高的粉末、球形或接近球形的颗粒、 较粗的粒度或较宽的粒度分布，松装密度↑ 压缩性：在加压条件下粉末被压缩的程度（达到所需 密度而所需的压力/已知压力下得到的密度值) 提高压制压力或松装密度、减小压制速度或粉末 颗粒的强度，压缩性↑ →压坯的密度↑ 。 成形性：粉末被压缩成一定形状并在后续加工中保持这种 形状的能力。在一定压力下获得的压坯强度越高， 成形性↑ 5.1.2 粉末冶金的机理　 1．压制的机理  压制是在模具或其它容器中，在外力作用下，将粉末紧实成具有预定形状和尺寸的工艺过程。 压缩过程中，随着粉末的移动和变形，较大的空隙被填充，颗粒表面的氧化膜被破碎，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。 图5-1 粉末压制过程 a) 装粉 b) 压制开始 c) 压制结束 1—下模冲 2—阴模 3—上模冲 2．烧结的机理 烧结：粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下的热处理。 目的：通过颗粒间的冶金结合以提高其强度。 温度升高↑(1)水和有机物的蒸发或挥发 (2)吸附气体的排除 (3)应力的消除以及粉末颗粒表面氧化物的还原 (4)粉末表层原子间的相互扩散和塑性流动 (5)颗粒间接触面的增大，再结晶和晶粒长大固相的熔解和重结晶 以上各过程往往相互重叠，相互影响 5.2 粉末冶金工艺 金属粉末的制取→预处理→坯料的成形→烧结→后处理 5.2.1 粉末的制取 机械法和物理化学法两大类 1．机械法 用机械力将原材料粉碎而化学成分基本不发生变化的工艺过程。 球磨法：用于脆性材料及合金 研磨法：用于金属丝或小块边  角料 雾化法：用于熔点较低的金属 a) 高速气流雾化 b) 离心雾化 c) 旋转电极雾化 2．物理化学法 借助物理或化学作用，改变物料的化学成分或聚集状态而获取粉末的方法。 还原法：用还原剂还原金属氧化物或盐类，使其成为金属粉末的方法，最常用，工艺简便、成本较低，适用于由金属氧化物或卤族化合物制粉。 电解