粉末冶金新工藝1

1、材料是現(xiàn)代文明的支柱材料是現(xiàn)代文明的支柱v材料是人類生存的基礎(chǔ)（材料是人類生存的基礎(chǔ)（Basis)v材料是人類發(fā)展的標(biāo)志材料是人類發(fā)展的標(biāo)志 (Mark)v材料是科技創(chuàng)新的先導(dǎo)材料是科技創(chuàng)新的先導(dǎo) (Lead)IM(Ingot Metallurgy) 熔鑄法熔鑄法 熔熔(melting)、煉煉(refining)、鑄鑄(casting) 鑄件鑄件(castings) 機(jī)加工機(jī)加工(machining)零件零件 鑄坯鑄坯(ingots)塑性成形塑性成形(plastic forming) 熱處理熱處理(heat treatment)機(jī)加工機(jī)加工零件零件PM(Powder Metallurgy) 粉

2、末冶金法粉末冶金法 制粉制粉(powder making)壓壓型型(pressing)燒結(jié)燒結(jié)(sintering)SF(Spray Forming) 噴射成型法噴射成型法 鑄造鑄造(pour-casting, die-casting) 例如：汽車輪轂（例如：汽車輪轂（Al、Zn）、）、活塞（活塞（Al）、）、手機(jī)手機(jī)外殼（外殼（Mg）等等塑性成形塑性成形 (plastic forming) 擠壓擠壓(extrusion)、軋制軋制(rolling)、拉拔拉拔(drawing)、 沖壓沖壓(punching)、鍛造鍛造(forging)焊接焊接（welding)切削切削 (cutting)粉末

3、成型粉末成型 (powder forming)復(fù)合成型復(fù)合成型（鑄軋、鑄擠、鍛軋、擠軋等）（鑄軋、鑄擠、鍛軋、擠軋等）軋制軋制連鑄連軋連鑄連軋拉拔拉拔擠壓擠壓連續(xù)擠壓連續(xù)擠壓conform噴射沉積噴射沉積約約3000年前，埃及人就制得海綿鐵，并鍛打成鐵器；年前，埃及人就制得海綿鐵，并鍛打成鐵器； 3世紀(jì)，印度人用同樣方法制得世紀(jì)，印度人用同樣方法制得“德里柱德里柱”，重達(dá)，重達(dá)6.5噸；噸； 19世紀(jì)出現(xiàn)世紀(jì)出現(xiàn)Pt粉的冷壓、燒結(jié)、熱鍛工藝；粉的冷壓、燒結(jié)、熱鍛工藝； 現(xiàn)代粉末冶金從現(xiàn)代粉末冶金從1909年，年，W.D. Coolidge 的電燈鎢絲的電燈鎢絲問世開始。問世開始。 1909年制

4、造電燈鎢絲的技術(shù)成功（年制造電燈鎢絲的技術(shù)成功（W粉成形、燒結(jié)、鍛打、粉成形、燒結(jié)、鍛打、拉絲）；拉絲）；1923年硬質(zhì)合金研制成功。年硬質(zhì)合金研制成功。 20世紀(jì)世紀(jì)30年代，多孔含油軸承成功；相繼發(fā)展鐵基機(jī)械零件年代，多孔含油軸承成功；相繼發(fā)展鐵基機(jī)械零件 向新材料、新工藝發(fā)展：向新材料、新工藝發(fā)展：20世紀(jì)世紀(jì)40年代，金屬陶瓷、彌散強(qiáng)年代，金屬陶瓷、彌散強(qiáng)化材料（如燒結(jié)鋁）；化材料（如燒結(jié)鋁）；60年代末年代末70年代初，粉末高速鋼、粉年代初，粉末高速鋼、粉末高溫合金，粉末鍛造技術(shù)已能生產(chǎn)高強(qiáng)度零件。末高溫合金，粉末鍛造技術(shù)已能生產(chǎn)高強(qiáng)度零件。粉末冶金材料和制品粉末冶金材料和制品出現(xiàn)年

5、代出現(xiàn)年代鎢鎢1909難熔碳化物難熔碳化物19001914電觸頭材料電觸頭材料19171920WC-Co硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金19231925燒結(jié)摩擦材料燒結(jié)摩擦材料1929多孔青銅軸承多孔青銅軸承19211930WC-TiC-Co硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金19291932燒結(jié)磁鐵燒結(jié)磁鐵1936多孔鐵軸承多孔鐵軸承1936機(jī)械零件、合金鋼機(jī)械零件機(jī)械零件、合金鋼機(jī)械零件19361946燒結(jié)鋁燒結(jié)鋁1946金屬陶瓷（金屬陶瓷（TiC-Ni）1949鋼結(jié)硬質(zhì)合金鋼結(jié)硬質(zhì)合金1957粉末高速鋼粉末高速鋼1968（一）一般特點(diǎn)（一）一般特點(diǎn)1優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)（1）可生產(chǎn)普通熔鑄法難于生產(chǎn)的材料）可生產(chǎn)普通熔鑄法難于生產(chǎn)的材

6、料 多孔材料（孔隙度可控）；多孔材料（孔隙度可控）； 假合金（如假合金（如Cu-W）；）； 復(fù)合材料，如硬質(zhì)合金和金屬陶瓷、彌散強(qiáng)化材料、纖復(fù)合材料，如硬質(zhì)合金和金屬陶瓷、彌散強(qiáng)化材料、纖維強(qiáng)化材料；維強(qiáng)化材料； 特種陶瓷（結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷）；特種陶瓷（結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷）；某些某些P/M材料與熔鑄材料相比，性能更優(yōu)越材料與熔鑄材料相比，性能更優(yōu)越 避免成分偏析、晶粒細(xì)，組織均勻，性能大幅提高。如避免成分偏析、晶粒細(xì)，組織均勻，性能大幅提高。如，粉末高速鋼、粉末高溫合金。，粉末高速鋼、粉末高溫合金。 鎢、鉬、鉭等難熔金屬采用熔鑄法晶粒粗大、純度低，鎢、鉬、鉭等難熔金屬采用熔鑄法晶粒粗大、純度

7、低，工業(yè)上一般采用粉末冶金方法生產(chǎn)。工業(yè)上一般采用粉末冶金方法生產(chǎn)。（3）對(duì)制品成型有明顯優(yōu)勢(shì)）對(duì)制品成型有明顯優(yōu)勢(shì) 是一種少切削、無切削工藝（近凈成型是一種少切削、無切削工藝（近凈成型near net-shape）；）； 可大批量生產(chǎn)同一零件；可大批量生產(chǎn)同一零件； 形狀很復(fù)雜零件（如齒輪、凸輪或多功能零件）的制造公形狀很復(fù)雜零件（如齒輪、凸輪或多功能零件）的制造公差窄；差窄； 不需或可簡化機(jī)械的精加工作業(yè)；不需或可簡化機(jī)械的精加工作業(yè)； 節(jié)能、省材；節(jié)能、省材； 可制造自潤滑材料?？芍圃熳詽櫥牧?。2缺點(diǎn)缺點(diǎn) 粉末成本高；粉末成本高； 形狀、尺寸受到一定限制；形狀、尺寸受到一定限制； 成形

8、模具較貴；一般要生產(chǎn)量在成形模具較貴；一般要生產(chǎn)量在500010000個(gè)個(gè)/批，才經(jīng)批，才經(jīng)濟(jì)。濟(jì)。 燒結(jié)零件韌性相對(duì)差（但可通過粉模鍛造或復(fù)燒改善）。燒結(jié)零件韌性相對(duì)差（但可通過粉模鍛造或復(fù)燒改善）。1和熔鑄技術(shù)比較和熔鑄技術(shù)比較粉末冶金優(yōu)勢(shì)：粉末冶金優(yōu)勢(shì)： 粉末冶金制件表面光潔度高；粉末冶金制件表面光潔度高； 制造的尺寸公差很窄，尺寸精確；制造的尺寸公差很窄，尺寸精確； 合金化與制取復(fù)合材料的可能性大合金化與制取復(fù)合材料的可能性大 組織均一（無偏聚、砂眼、縮孔）組織均一（無偏聚、砂眼、縮孔）、力學(xué)性能可靠；、力學(xué)性能可靠； 在經(jīng)濟(jì)上，粉末冶金工藝能耗小。在經(jīng)濟(jì)上，粉末冶金工藝能耗小。鑄造優(yōu)

9、勢(shì)：鑄造優(yōu)勢(shì)： 形狀不受限制；（粉末形狀不受限制；（粉末冶金注射成形形狀也不受冶金注射成形形狀也不受限制，但只能生產(chǎn)小制件限制，但只能生產(chǎn)小制件） 適于制造大型零件；適于制造大型零件； 零件生產(chǎn)批量小時(shí)，經(jīng)零件生產(chǎn)批量小時(shí)，經(jīng)濟(jì)；濟(jì)； 一般說來，工、模具費(fèi)一般說來，工、模具費(fèi)用低。用低。2和熱模鍛技術(shù)比較和熱模鍛技術(shù)比較粉末冶金優(yōu)勢(shì)：粉末冶金優(yōu)勢(shì)： 粉末冶金制件精度比精鍛高；粉末冶金制件精度比精鍛高； 粉末鍛造節(jié)省材料、重量控制粉末鍛造節(jié)省材料、重量控制精確、可無非邊鍛造，也能制造精確、可無非邊鍛造，也能制造形狀較復(fù)雜制件；形狀較復(fù)雜制件； 粉末鍛造只需一副成形模具和粉末鍛造只需一副成形模具和

10、一副鍛模；熱鍛需兩副以上鍛模一副鍛模；熱鍛需兩副以上鍛模、一副修邊模。、一副修邊模。熱模鍛優(yōu)勢(shì)：熱模鍛優(yōu)勢(shì)： 可制造大型零件；可制造大型零件； 鍛件力學(xué)性能比燒結(jié)粉末鍛件力學(xué)性能比燒結(jié)粉末冶金零件高，但與粉末鍛造冶金零件高，但與粉末鍛造件相當(dāng)；件相當(dāng)； 可制造形狀復(fù)雜程度較高可制造形狀復(fù)雜程度較高的制品。的制品。 制取金屬及化合物粉末，采用成形和燒結(jié)工藝制制取金屬及化合物粉末，采用成形和燒結(jié)工藝制成金屬材料、復(fù)合材料、陶瓷材料及其它們的制品成金屬材料、復(fù)合材料、陶瓷材料及其它們的制品的技術(shù)科學(xué)。的技術(shù)科學(xué)。 多學(xué)科交叉的綜合性技術(shù)。涉及到化工、冶金、多學(xué)科交叉的綜合性技術(shù)。涉及到化工、冶金、材

11、料制備、壓力加工、熱工、機(jī)械、自動(dòng)控制等學(xué)材料制備、壓力加工、熱工、機(jī)械、自動(dòng)控制等學(xué)科技術(shù)?？萍夹g(shù)。最大可制造：最大可制造：3噸的制件（熱等靜壓）；噸的制件（熱等靜壓）；最?。毫泓c(diǎn)零幾克（最小：零點(diǎn)零幾克（0.01克）；克）；制品最小厚度：可達(dá)制品最小厚度：可達(dá)1520ml 粉末冶金一般工粉末冶金一般工藝藝（1）制粉）制粉（2）物料準(zhǔn)備）物料準(zhǔn)備（3）成形）成形（4）燒結(jié)）燒結(jié) 單元系燒結(jié)單元系燒結(jié) 多元系燒結(jié)多元系燒結(jié) 固相燒結(jié)固相燒結(jié) 液相燒結(jié)液相燒結(jié) 熱壓（熱等靜壓熱壓（熱等靜壓）、熔浸等。）、熔浸等。（5）燒結(jié)后處理）燒結(jié)后處理粉末冶金生產(chǎn)工藝粉末冶金生產(chǎn)工藝零件生產(chǎn)批量對(duì)模具與壓制

12、設(shè)備的投資是否合算？零件生產(chǎn)批量對(duì)模具與壓制設(shè)備的投資是否合算？粉末冶金工藝能否滿足對(duì)零件的功能與形狀提出的技術(shù)要粉末冶金工藝能否滿足對(duì)零件的功能與形狀提出的技術(shù)要求？求？采用的粉末冶金材料能否達(dá)到所要求的物理采用的粉末冶金材料能否達(dá)到所要求的物理-力學(xué)性能？力學(xué)性能？與可采用的其他成形工藝相比，生產(chǎn)成本是不是最經(jīng)濟(jì)？與可采用的其他成形工藝相比，生產(chǎn)成本是不是最經(jīng)濟(jì)？工業(yè)部門工業(yè)部門金屬粉末和粉末冶金材料、制品應(yīng)用舉例金屬粉末和粉末冶金材料、制品應(yīng)用舉例地質(zhì)、采礦工具地質(zhì)、采礦工具硬質(zhì)合金，金剛石硬質(zhì)合金，金剛石-金屬材料金屬材料機(jī)械加工機(jī)械加工硬質(zhì)合金，陶瓷刀具，粉末高速鋼硬質(zhì)合金，陶瓷刀具

13、，粉末高速鋼汽車、拖拉機(jī)制造汽車、拖拉機(jī)制造機(jī)械零件，摩擦材料，多孔含油軸承，過濾器機(jī)械零件，摩擦材料，多孔含油軸承，過濾器機(jī)床制造、紡織機(jī)械機(jī)床制造、紡織機(jī)械機(jī)械零件，多孔含油軸承機(jī)械零件，多孔含油軸承 等等機(jī)車制造機(jī)車制造多孔含油軸承，摩擦材料多孔含油軸承，摩擦材料 等等造船造船多孔含油軸承，摩擦材料，油漆用鋁粉多孔含油軸承，摩擦材料，油漆用鋁粉 等等冶金礦山機(jī)械冶金礦山機(jī)械多孔含油軸承，機(jī)械零件，等多孔含油軸承，機(jī)械零件，等電機(jī)制造電機(jī)制造多孔含油軸承，銅多孔含油軸承，銅-石墨電刷，硬磁材料石墨電刷，硬磁材料精密儀器、儀表零件精密儀器、儀表零件硬磁材料，軟磁材料，功能陶瓷硬磁材料，軟磁材

14、料，功能陶瓷 等等工業(yè)爐工業(yè)爐電熱材料，電真空材料電熱材料，電真空材料電氣和電子工業(yè)電氣和電子工業(yè)電接觸材料，電真空材料，磁性材料，功能陶瓷電接觸材料，電真空材料，磁性材料，功能陶瓷無線電和電視無線電和電視磁性材料，功能陶瓷磁性材料，功能陶瓷 等等五金和辦公用具五金和辦公用具機(jī)械零件機(jī)械零件 等等醫(yī)療器械醫(yī)療器械機(jī)械零件，特殊器械機(jī)械零件，特殊器械 等等化學(xué)、石油工業(yè)化學(xué)、石油工業(yè)過濾器，防腐零件，催化劑載體過濾器，防腐零件，催化劑載體 等等軍事工業(yè)軍事工業(yè)穿甲彈頭，炮彈箍，軍械零件穿甲彈頭，炮彈箍，軍械零件 等等航空航空摩擦材料，過濾器，粉末超合金摩擦材料，過濾器，粉末超合金 等等航天和火箭航天和火箭難熔金屬及合金，纖維強(qiáng)化材料，發(fā)汗材料難熔金屬及合金，纖維強(qiáng)化材料，發(fā)汗材料 等等原子能工業(yè)原子能工業(yè)核燃料元件，反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料，控制材料核燃料元件，反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料，控制材料 等等（1）與其他技術(shù)交叉產(chǎn)生新技術(shù)）與其他技術(shù)交叉產(chǎn)生新技術(shù) 注射成形，粉末擠壓，流延成形，注射成形，粉末擠壓，流延成形， 直接凝固注模，粉末軋制，爆炸直接凝固注模，粉末軋制，爆炸成型，噴射成形，燒結(jié)熱等靜壓，微波燒結(jié)，放電等離子體燒結(jié)，激光成型，噴射成形，燒結(jié)熱等靜壓，微波燒結(jié)，放電等離子體燒結(jié)，激光燒結(jié)燒結(jié)（2）向計(jì)算機(jī)控制集成自動(dòng)化方向發(fā)展）向計(jì)算機(jī)控制