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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（m）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。

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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

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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的速率进行塑性变形，气体

为压力传递媒介。粉末体在等静压高压容器内同一时间经受高温和高

压的联合作用，强化了压制与烧结过程，制品的压制压力和烧结温度

均低于冷等静压制，制品的致密度和强度高，且均匀一致，晶粒细

小，力学性能高，消除了材料内部颗粒间的缺陷和孔隙，形状和尺寸

不受限制。但热等静压机价格高，投资大。热等静压制已用于粉末高

速钢、难熔金属、高温合金和金属陶瓷等制品的生产。

3.粉末轧制

将粉末通过漏斗喂入一对旋转轧辊之间使其压实成连续带坯的方

法。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、长度连续、强度适宜的板带坯料。这些坯体经预烧结、

烧结，再轧制加工及热处理等工序，就可制成具有一定孔隙度的、致

密的粉末冶金板带材。粉末轧制制品的密度比较高，制品的长度原则

上不受限制，轧制制品的厚度和宽度会受到轧辊的限制；成材率高为

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