材料與熱處理(項目十四)

1、項目十四項目十四 粉末冶金材料粉末冶金材料14.1 粉末冶金材料簡介粉末冶金材料簡介14.2 粉末冶金材料的應用粉末冶金材料的應用14.1 粉末冶金材料簡介粉末冶金材料簡介 粉末冶金是用金屬粉末或金屬與非金屬粉末經(jīng)混合、壓制、粉末冶金是用金屬粉末或金屬與非金屬粉末經(jīng)混合、壓制、燒結(jié)后制成材料或零件的一種方法。它是一種不經(jīng)過熔煉生燒結(jié)后制成材料或零件的一種方法。它是一種不經(jīng)過熔煉生產(chǎn)材料或零件的方法。粉末冶金零件尺寸精確，生產(chǎn)過程可產(chǎn)材料或零件的方法。粉末冶金零件尺寸精確，生產(chǎn)過程可無切削或少切削。無切削或少切削。 粉末冶金工藝過程一般包括制粉、篩分與混合、壓制成形、粉末冶金工藝過程一般包括制粉

2、、篩分與混合、壓制成形、燒結(jié)及后處理等幾個工序。燒結(jié)及后處理等幾個工序。下一頁返回14.1 粉末冶金材料簡介粉末冶金材料簡介14.1.1制粉制粉 粉末生產(chǎn)可分為機械粉碎法、金屬液霧化法、物理化學法粉末生產(chǎn)可分為機械粉碎法、金屬液霧化法、物理化學法三大類。三大類。1.機械粉碎法機械粉碎法 該法利用球磨機、渦流機對材料進行機械粉碎。球磨機粉碎該法利用球磨機、渦流機對材料進行機械粉碎。球磨機粉碎時是利用鋼球和待粉碎材料在旋轉(zhuǎn)的容器中不斷地撞擊獲得粉時是利用鋼球和待粉碎材料在旋轉(zhuǎn)的容器中不斷地撞擊獲得粉末的方法，它適合于粉碎脆性材料。渦流機是把材料裝入帶有末的方法，它適合于粉碎脆性材料。渦流機是把材料

3、裝入帶有攪拌裝置的容器中進行劇烈攪拌并使材料粉碎的方法，它適合攪拌裝置的容器中進行劇烈攪拌并使材料粉碎的方法，它適合于韌性材料。于韌性材料。2.金屬液霧化法金屬液霧化法上一頁 下一頁返回14.1 粉末冶金材料簡介粉末冶金材料簡介該法是利用高壓氣體、液體和高速旋轉(zhuǎn)的葉片將熔融金屬打碎該法是利用高壓氣體、液體和高速旋轉(zhuǎn)的葉片將熔融金屬打碎成霧滴狀，冷卻后成粉末。主要用于成霧滴狀，冷卻后成粉末。主要用于Al, Cu, Fe和低熔點的和低熔點的金屬粉末。金屬粉末。3.物理化學法物理化學法該法是利用熱分解、電解和化學反應的方法制取粉末，主要有該法是利用熱分解、電解和化學反應的方法制取粉末，主要有還原法、

4、熱分解法和電解法。還原法用氫氣作還原劑，可生產(chǎn)還原法、熱分解法和電解法。還原法用氫氣作還原劑，可生產(chǎn)W, Mo, Fe, Ni, Cu等金屬粉末等金屬粉末;熱分解法主要用于生產(chǎn)熱分解法主要用于生產(chǎn)金或白金粉末金或白金粉末;電解法可制取電解法可制取Cu, Fe, Ni, Cr, Zn等及其合金等及其合金的粉末。的粉末。上一頁 下一頁返回14.1 粉末冶金材料簡介粉末冶金材料簡介14.1.2篩分和混合篩分和混合 目的是使粉料中的各組分均勻化。如果各組分密度相差較目的是使粉料中的各組分均勻化。如果各組分密度相差較大且均勻程度又要求較高，常采用混濕。即在粉料中加入液體，大且均勻程度又要求較高，常采用混

5、濕。即在粉料中加入液體，常用于硬質(zhì)合金的生產(chǎn)。為了改善粉末的成型和可塑性，可在常用于硬質(zhì)合金的生產(chǎn)。為了改善粉末的成型和可塑性，可在材料中加汽油、橡膠液或石蠟等增塑劑。材料中加汽油、橡膠液或石蠟等增塑劑。上一頁 下一頁返回14.1 粉末冶金材料簡介粉末冶金材料簡介14.1.3壓制成形壓制成形成形的目的是將松散的混合好的粉末通過壓制或其他方法制成成形的目的是將松散的混合好的粉末通過壓制或其他方法制成具有一定形狀、尺寸和密度的型坯。常用的成形方法是模壓成具有一定形狀、尺寸和密度的型坯。常用的成形方法是模壓成形。它是將混合均勻的粉末裝入壓模中，然后在壓力機上壓制形。它是將混合均勻的粉末裝入壓模中，然

6、后在壓力機上壓制成形。成形。上一頁 下一頁返回14.1 粉末冶金材料簡介粉末冶金材料簡介14.1.4燒結(jié)燒結(jié)壓坯只有通過燒結(jié)，使孔隙減少或消除，才能得到組織致密、壓坯只有通過燒結(jié)，使孔隙減少或消除，才能得到組織致密、具有一定的物理性能和力學性能的燒結(jié)體。燒結(jié)是在保護性氣具有一定的物理性能和力學性能的燒結(jié)體。燒結(jié)是在保護性氣氛的高溫爐或真空爐中進行。氛的高溫爐或真空爐中進行。上一頁 下一頁返回14.1 粉末冶金材料簡介粉末冶金材料簡介14.1.5后處理后處理燒結(jié)后的粉末冶金制品有的可直接使用，有的根據(jù)需要還要進燒結(jié)后的粉末冶金制品有的可直接使用，有的根據(jù)需要還要進行后處理。后處理方法一般有行后處

7、理。后處理方法一般有:整形、切削加工、熱處理、浸整形、切削加工、熱處理、浸油等。油等。上一頁返回14.2 粉末冶金材料的應用粉末冶金材料的應用 粉末冶金材料具有傳統(tǒng)熔鑄工藝所無法獲得的獨特的化學組粉末冶金材料具有傳統(tǒng)熔鑄工藝所無法獲得的獨特的化學組成物理性能和力學性能，如材料的孔隙度可控，材料組織均勻、成物理性能和力學性能，如材料的孔隙度可控，材料組織均勻、無宏觀偏析無宏觀偏析(合金凝固后其截面上不同部位沒有因液態(tài)合金宏合金凝固后其截面上不同部位沒有因液態(tài)合金宏觀流動而造成的化學成分不均勻現(xiàn)象觀流動而造成的化學成分不均勻現(xiàn)象)，可一次成型等。通常，可一次成型等。通常按用途分為以下七類。按用途分

8、為以下七類。 (1)粉末冶金減摩材料，又稱燒結(jié)減摩材料。通過在材料孔粉末冶金減摩材料，又稱燒結(jié)減摩材料。通過在材料孔隙中浸潤滑油或在材料成分中加減摩劑或固體潤滑劑制得。材隙中浸潤滑油或在材料成分中加減摩劑或固體潤滑劑制得。材料表面間的摩擦系數(shù)小，在有限潤滑油條件下，使用壽命長、料表面間的摩擦系數(shù)小，在有限潤滑油條件下，使用壽命長、可靠性高可靠性高;在干摩擦條件下，依靠自身或表層含有的潤滑劑，在干摩擦條件下，依靠自身或表層含有的潤滑劑，即具有自潤滑效果。廣泛用于制造軸承、支承襯套或作端面密即具有自潤滑效果。廣泛用于制造軸承、支承襯套或作端面密封等。封等。下一頁返回14.2 粉末冶金材料的應用粉末

9、冶金材料的應用 (2)粉末冶金多孔材料，又稱多孔燒結(jié)材料。由球狀或不規(guī)粉末冶金多孔材料，又稱多孔燒結(jié)材料。由球狀或不規(guī)則形狀的金屬或合金粉末經(jīng)成型、燒結(jié)制成。材料內(nèi)部孔道縱則形狀的金屬或合金粉末經(jīng)成型、燒結(jié)制成。材料內(nèi)部孔道縱橫交錯、互相貫通，一般有橫交錯、互相貫通，一般有30%60%的體積孔隙度，孔的體積孔隙度，孔徑徑1100 m。透過性能和導熱、導電性能好，耐高溫、低。透過性能和導熱、導電性能好，耐高溫、低溫，抗熱震，抗介質(zhì)腐蝕。用于制造過濾器、多孔電極、滅火溫，抗熱震，抗介質(zhì)腐蝕。用于制造過濾器、多孔電極、滅火裝置、防凍裝置等。裝置、防凍裝置等。 (3)粉末冶金結(jié)構(gòu)材料，又稱燒結(jié)結(jié)構(gòu)材料

10、。能承受拉伸、粉末冶金結(jié)構(gòu)材料，又稱燒結(jié)結(jié)構(gòu)材料。能承受拉伸、壓縮、扭曲等載荷，并能在摩擦磨損條件下工作。由于材料內(nèi)壓縮、扭曲等載荷，并能在摩擦磨損條件下工作。由于材料內(nèi)部有殘余孔隙存在，其延展性和沖擊值比化學成分相同的鑄鍛部有殘余孔隙存在，其延展性和沖擊值比化學成分相同的鑄鍛件低，從而使其應用范圍受限。件低，從而使其應用范圍受限。上一頁 下一頁返回14.2 粉末冶金材料的應用粉末冶金材料的應用 (4)粉末冶金摩擦材料，又稱燒結(jié)摩擦材料。由基體金屬粉末冶金摩擦材料，又稱燒結(jié)摩擦材料。由基體金屬(銅、銅、鐵或其他合金鐵或其他合金)、潤滑組元、潤滑組元(鉛、石墨、二硫化鑰等鉛、石墨、二硫化鑰等)、

11、摩擦組、摩擦組元元(二氧化硅、石棉等二氧化硅、石棉等)三部分組成。其摩擦系數(shù)高，能很快三部分組成。其摩擦系數(shù)高，能很快吸收動能，制動、傳動速度快、磨損小吸收動能，制動、傳動速度快、磨損小;強度高，耐高溫，導強度高，耐高溫，導熱性好熱性好;抗咬合性好，耐腐蝕，受油脂、潮濕影響小。主要用抗咬合性好，耐腐蝕，受油脂、潮濕影響小。主要用于制造離合器和制動器。于制造離合器和制動器。 (5)粉末冶金工模具材料，包括硬質(zhì)合金、粉末冶金高速鋼粉末冶金工模具材料，包括硬質(zhì)合金、粉末冶金高速鋼等。后者組織均勻，晶粒細小，沒有偏析，比熔鑄高速鋼韌性等。后者組織均勻，晶粒細小，沒有偏析，比熔鑄高速鋼韌性和耐磨性好，熱

12、處理變形小，使用壽命長可用于制浩切削刀具、和耐磨性好，熱處理變形小，使用壽命長可用于制浩切削刀具、樟具和零件的坯件。樟具和零件的坯件。上一頁 下一頁返回14.2 粉末冶金材料的應用粉末冶金材料的應用 (6)粉末冶金電磁材料，包括電工材料和磁性材料。電工材粉末冶金電磁材料，包括電工材料和磁性材料。電工材料中，用做電能頭材料的有金、銀、鉑等貴金屬的粉末冶金材料中，用做電能頭材料的有金、銀、鉑等貴金屬的粉末冶金材料和以銀、銅為基體添加鎢、鎳、鐵、碳化鎢、石墨等制成的料和以銀、銅為基體添加鎢、鎳、鐵、碳化鎢、石墨等制成的粉末冶金材料粉末冶金材料;用作電極的有鎢銅、鎢鎳銅等粉末冶金材料用作電極的有鎢銅、

13、鎢鎳銅等粉末冶金材料;用用做電刷的有金屬一石墨粉末冶金材料做電刷的有金屬一石墨粉末冶金材料;用做電熱合金和熱電偶用做電熱合金和熱電偶的有鑰、擔、鎢等粉末冶金材料。磁性材料分為軟磁材料和硬的有鑰、擔、鎢等粉末冶金材料。磁性材料分為軟磁材料和硬磁材料。軟磁材料有磁性粉末、磁粉芯、軟磁鐵氧體、矩磁鐵磁材料。軟磁材料有磁性粉末、磁粉芯、軟磁鐵氧體、矩磁鐵氧體、壓磁鐵氧體、微波鐵氧體、正鐵氧體和粉末硅鋼等氧體、壓磁鐵氧體、微波鐵氧體、正鐵氧體和粉末硅鋼等;硬硬磁材料有硬磁鐵氧體、稀土鉆硬磁、磁記錄材料、微粉硬磁、磁材料有硬磁鐵氧體、稀土鉆硬磁、磁記錄材料、微粉硬磁、磁性塑料等。用于制造各種轉(zhuǎn)換、傳遞、儲存能量和信息的磁磁性塑料等。用于制造各種轉(zhuǎn)換、傳遞、儲存