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粉末冶金

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粉末冶金

绪论

粉末冶金的概念

制取金属（或金属粉末与无机非金属粉末的混合物）粉末和利用这些粉末通过成形——烧结——生产材料和一定形状零件的方法（工艺技术）

粉末冶金的基本工艺原理：制粉→成形→烧结

粉末的制取

还原法的基本原理

氧化还原制粉方法的定义：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。

碳还原法的基本原理

影响雾化过程及粉末质量的因素

雾化介质

雾化介质类别的影响雾化介质分为气体和液体两类，

a水的热容比气体大得多，对金属液滴的冷却能力强。用水做雾化介质粉末多为不规则形状，且水压越高不规则形状的颗粒越多。相反气体雾化易得球形粉末；

b比起气雾化，水雾化所得粉末表面氧化大大减少。

气体或水的压力的影响气压或水压越大所得粉末越细。气雾化时，气体压力增加，粉末氧含量也增加，水雾化时，雾化压力增加，粉末氧含量却降低；

金属液流

金属液的表面张力和粘度的影响在其他条件不变时，金属液的表面张力越大，粉末呈球形的越多，粒度也较粗；金属液表面张力小时，粉末多呈不规则形状，粒度也减小。在液流能破碎的范围内，表面张力越小。粘度越低，所得粉末越细。

金属液过热温度金属液过热温度越高（表面张力和粘度越低），细粉末产出率越高，也越容易得球形粉末；

金属液流股直径的影响金属液流直径越小，细粉产出率越高，但是直径过小时，金属液流过冷，细粉产出率反而降低，甚至粉末产出率降低。

其他工艺因素

喷射参数的影响金属液流长度短、喷射长度短、喷射顶角适当都能更充分地利用气流的动能，有利于得到细粉末颗粒；

聚粉装置参数的影响液滴飞行路程较长，有利于形成球形粉末，粉末也较粗。

粉末性能及其测定

1、粉末的表征

化学成分粉末的化学成分应包括主要金属的含量和杂质的含量。杂质主要指：

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；

从原料和从粉末生产过程中带进的机械夹杂；

粉末表面吸附的氧、水汽和其他气体。

物理性能

颗粒形状主要由粉末的生产方法决定（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），同时也与物质的分子或原子排列的结晶几何因素有关。颗粒形状直接影响粉末的流动性、松装密度、气体透过性，另外对压制性和烧结体强度也有显著影响。

颗粒密度

a真密度颗粒质量÷不包括开孔和闭孔的颗粒体积，也就是粉末的固体密度；

b有效密度颗粒质量÷不包括开孔胆包括闭孔的颗粒体积，用比重瓶法测定。

显微硬度在很大程度上取决于粉末中各种杂质与合金组元的含量以及晶格缺陷的多少，因此代表了粉末的塑性

工艺性能及其影响因素

松装密度粉末在规定条件先自然充填容器时，单位体积内的粉末质量，它取决于：

a粒度粒度小，松装密度小；

b颗粒形状形状复杂则松装密度小，粉末形状对松装密度的影响从大到小排列：球形粉＞类球形＞不规则形＞树枝形；

c表面粗糙；

d粉末间空隙被小颗粒填充的程度粒度范围窄的粗细粉末，松装密度都比较低；当粗细粉末按一定比例混匀后，可获得最大松装密度，此时粗颗粒间的大空隙可被一部分细颗粒填充。

振实密度将粉末装于振动容器中，在规定条件下，经过振动测得的粉末密度。振动使粉末颗粒堆积紧密，但粉末体内仍存在大量的空隙，所占体积称为空隙体积。空隙体积与粉末体的表观体积之比称为孔隙度θ，θ＝1－ρ/ρ理（ρ为松装密度，ρ理为理论密度，ρ/ρ理为相对密度）；

流动性粉末的流动性是50g粉末从标准的流速漏斗流出所需的时间，直接影响压制操作的自动装粉和压件密度的均匀性。它受以下几个因素影响：

a与粉末间的摩擦有关形状越复杂，表面越粗糙，流动性越差；

b与粉末体和颗粒的性质有关对称性粉末、粗颗粒粉末流动性好，粒度组成中细粉末比例占得越大，流动性越差；

c与颗粒密度和松装密度有关相对密度不变时颗粒密度越高流动性越好，颗粒密度不变时相对密度越高流动性越好（即理论密度大流动性好）；

d与颗粒间粘附作用有关颗粒表面吸附水分、气体或加入成形剂会降低流动性。

压缩性粉末被压紧的能力，用在一定的单位压制压力下粉末压坯的密度表示。影响因素有：

a颗粒的塑性或显微硬度塑性粉末的压缩性明显更好；

b颗粒所含的杂质金属粉末内含有合金元素或非金属夹杂时，压缩性变差；

c颗粒形状和结构松装密度高的粉末压缩性好。

成形性粉末压制后，压坯保持既定形状的能力，用粉末得以成形的最小压制压力表示，或者用压坯强度来衡量。成形性受颗粒形状和结构的影响最为明显。颗粒松软，形状不规则的粉末成形性好。一般来说，成形性好的粉末压缩性差，而压缩性好的粉末成形性差。

氢损法

测定被氢还原的金属氧化物中的那部分氧含量。将金属粉