粉末冶金材料和制品課件

1、第8章 粉末材料和制品金屬粉末的直接應(yīng)用粉末冶金機械零件粉末冶金工具材料 粉末冶金多孔材料粉末冶金摩擦材料粉末冶金磁性及電工材料簡介（自學(xué)）粉末冶金功能材料簡介（自學(xué)）原子能工程材料簡介 （自學(xué)）第1頁，共22頁。金屬粉末的直接應(yīng)用食品添加有粉末顏料、油墨和復(fù)印用粉末燃料、煙火和炸藥用金屬粉末磁性無損探傷用粉末焊藥、表面涂層用粉末粉末的其他應(yīng)用第2頁，共22頁。粉末冶金機械零件燒結(jié)鐵基機械零件孔隙率低于10%，密度高于7.07.6g/cm3，抗拉強度3501100MPa，保證一定的精度?？赏ㄟ^熱處理、化學(xué)處理、機械處理、熔浸、熱段等手段，進(jìn)一步提高其性能。第3頁，共22頁。粉末冶金機械零件第4

2、頁，共22頁。粉末冶金機械零件第5頁，共22頁。粉末冶金工具材料工具材料大致有工具鋼、粉末高速鋼、鑄造和堆焊硬質(zhì)合金、金屬陶瓷硬質(zhì)合金、超硬材料及陶瓷工具材料。金屬陶瓷(ceramet) :由金屬相黏結(jié)陶瓷顆粒組成的燒結(jié)材料。廣義的金屬陶瓷還包括難熔化合物合金、硬質(zhì)合金、金屬粘結(jié)的金剛石工具材料。金屬陶瓷中的陶瓷相是具有高熔點 、高硬度的氧化物或難熔化合物，金屬相主要是過渡元素(鐵、鈷、鎳、鉻、鎢、鉬等）及其合金。金屬陶瓷硬質(zhì)合金簡稱硬質(zhì)合金。第6頁，共22頁。金屬陶瓷氧化物基金屬陶瓷。以氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈹?shù)葹榛w，與金屬鎢、鉻或鈷復(fù)合而成，具有耐高溫、抗化學(xué)腐蝕、導(dǎo)熱性好、機械強

3、度高等特點，可用作導(dǎo)彈噴管襯套、熔煉金屬的坩堝和金屬切削刀具。碳化物基金屬陶瓷。以碳化鈦、碳化硅、碳化鎢等為基體，與金屬鈷、鎳、鉻、鎢、鉬等金屬復(fù)合而成，具有高硬度、高耐磨性、耐高溫等特點，用于制造切削刀具 、高溫軸承、密封環(huán)、撿絲模套及透平葉片。 氮化物基金屬陶瓷。以氮化鈦、氮化硼、氮化硅和氮化鉭為基體，具有超硬性、抗熱振性和良好的高溫蠕變性，應(yīng)用較少。 硼化物基金屬陶瓷。以硼化鈦、硼化鉭、硼化釩、硼化鉻、硼化鋯、硼化鎢、硼化鉬、硼化鈮、硼化鉿等為基體，與部分金屬材料復(fù)合而成。 硅化物基金屬陶瓷。以硅化錳、硅化鐵、硅化鈷、硅化鎳、硅化鈦、硅化鋯、硅化鈮、硅化釩、硅化鈮、硅化鉭、硅化鉬、硅化鎢

4、、硅化鋇等為基體，與部分或微量金屬材料復(fù)合而成。其中硅化鉬金屬陶瓷在工業(yè)中得到廣泛地應(yīng)用。第7頁，共22頁。粉末冶金工具材料第8頁，共22頁。金屬陶瓷硬質(zhì)合金超細(xì)硬質(zhì)合金 為使整體硬質(zhì)合金材料同時具有良好的韌性與耐磨性，采用超細(xì)直至納米晶硬質(zhì)合金材料的研究。細(xì)化晶粒的主要方法是添加限制晶粒長大的抑制劑。特別是控制小部分WC晶粒的長大，減小裂紋源。梯度功能硬質(zhì)合金 為改善工具的切削性能，將梯度功能材料的功能設(shè)計概念引入硬質(zhì)合金工具材料領(lǐng)域，以實現(xiàn)材料表面區(qū)域具有良好的耐磨性，內(nèi)部具有良好的斷裂韌性，梯度組成層內(nèi)獲得壓縮殘余應(yīng)力。盡管涂層硬質(zhì)合金作為兼具兩種特性的材料，但因需要進(jìn)行陶瓷涂層的特別工

5、藝，存在著成本居高不下的問題。研究表面，這種新的材料具有比均勻組成的普通金屬涂層高的耐磨性、斷裂韌性和抗熱裂紋性。硬質(zhì)合金熱處理 硬質(zhì)合金熱處理由于使硬質(zhì)合金制品整個體積內(nèi)部發(fā)生結(jié)構(gòu)與性能的變化，從而可提高合金的整體性能。研究表明，由于熱處理明顯改善了力學(xué)性能、耐磨性能和疲勞強度，從而使硬質(zhì)合金的使用壽命大幅度提高。涂層硬質(zhì)合金 金屬陶瓷材料粉末冶金技術(shù)的硬質(zhì)合金制品表面涂覆涂層技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一項先進(jìn)技術(shù)，是硬質(zhì)合金領(lǐng)域中具有劃時代意義的重要技術(shù)突破。硬質(zhì)合金制品表面涂覆涂層技術(shù)的出現(xiàn)為解決硬質(zhì)合金耐磨性和韌性相互矛盾的問題提供了一條較為有效的途徑。Ti(C，N)基金屬陶瓷第9頁，共2

6、2頁。含鎢硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是高硬度，高熔點的粉末（ WC ，等）和膠結(jié)物質(zhì)（ Co ， Ni 等）混合，加壓,燒結(jié)成形的一種粉末冶金材料。一種常用的，主要的刃具材料特點：硬度極高（ 8991 HRA ）,熱硬性好（切削溫度可達(dá) 1000 ）,耐磨性好。用硬質(zhì)合金制作的刀具，切削速度比高速鋼提高 45 倍硬度很高，切削加工困難一般硬質(zhì)合金做成刀片，鑲在刀體上使用。難以制作形狀復(fù)雜的刀具，如拉刀、滾刀。還可以制作冷作模具、量具及耐磨零件等1 ）鎢鈷類牌號有 YG3 ， YG6,YG8 等YG 表示鎢鈷類硬質(zhì)合金，后邊的數(shù)字表示鈷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（ %）如 YG8 表示 wCo=8%,wWC=92% 的鎢

7、鈷類硬質(zhì)合金。2 ）鎢鈷鈦類牌號有 YT5 ， YT15,YT30 等， YT 表示鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金，后邊的數(shù)字表示碳化鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如 YT15 表示含 wTiC=15% ，其余為 WC 和 Co 的鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金。第10頁，共22頁。含鎢硬質(zhì)合金鎢鈷類用于加工脆性材料（如鑄鐵以及膠木等非金屬材料）其中含鈷量高的，抗彎強度高，韌性好，而硬度、耐磨性低，適于粗加工。鎢鈷鈦類用于加工韌性材料（適于加工各種鋼件），由于Co的耐磨性好，熱硬性高，所以這類硬質(zhì)合金的熱硬性好，加工工件的表面質(zhì)量也好。YW1 和 YW2 稱通用和萬能硬質(zhì)合金，用來切削不銹鋼,耐熱合金等難加工的材料，刀具壽命更長。第11頁

8、，共22頁。粉末冶金多孔材料粉末冶金多孔材料：指用粉末冶金方法制成的孔隙度通常大于15%的金屬材料。過濾第12頁，共22頁。粉末冶金自潤滑軸承自潤滑軸承：指添加少許潤滑劑或完全沒有潤滑劑，自身具有潤滑性能的軸承。自潤滑軸承分為： 金屬基聚合物基潤滑機理：固體潤滑多孔油潤滑整體型鑲嵌型梯度型鐵基銅基鋅基鎳基第13頁，共22頁。粉末冶金摩擦材料摩擦材料是組成摩擦式離合器和制動器的關(guān)鍵材料。摩擦材料應(yīng)滿足如下要求：足夠的摩擦系數(shù)和必要的熱穩(wěn)定性耐磨性好，使用壽命長良好的磨合性良好的抗卡性，平穩(wěn)傳動扭矩和制動性足夠的強度，能承受較高的工作壓力和速度其它特殊要求，如耐蝕性、和制動均勻、接合平穩(wěn)等粉末冶金

9、摩擦材料組成：基體組元：保證材料的承受能力、熱穩(wěn)定性和耐磨性潤滑組元：一般用石墨和鉛，也可用鉍代鉛，有利于材料的抗卡性和抗粘結(jié)性能，提高材料的耐磨性。摩擦組元：多用二氧化硅、石棉、碳化硅、三氧化二鋁，氮化硅等。其作用是提高摩擦材料的摩擦系數(shù)和耐磨性，防止焊死。第14頁，共22頁。粉末冶金摩擦材料粉末冶金摩擦材料主要分為銅基和鐵基兩大類：銅基摩擦材料工藝性能好，摩擦系數(shù)穩(wěn)定，抗粘結(jié)、抗卡滯性能好。鐵基摩擦材料在高溫負(fù)荷下能顯示出更良好的摩擦性能，機械強度高，可在4001100C范圍內(nèi)使用。粉末冶金摩擦材料，為了克服強度不足，往往都帶有鋼芯板而呈雙金屬形式。擴展閱讀：王東，摩擦材料研究進(jìn)展J，現(xiàn)代

10、技術(shù)陶瓷，2007，113(3).第15頁，共22頁。粉末冶金摩擦材料第16頁，共22頁。粉末冶金摩擦材料第17頁，共22頁。粉末冶金磁性及電工材料簡介磁性材料電工材料電觸頭材料貯氫材料超導(dǎo)材料第18頁，共22頁。粉末冶金功能材料簡介功能材料是指那些具有優(yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)功能，特殊的物理、化學(xué)、生物學(xué)效應(yīng)，能完成功能相互轉(zhuǎn)化，主要用來制造各種功能元器件而被廣泛應(yīng)用于各類高科技領(lǐng)域的高新技術(shù)材料。如超導(dǎo)材料、平板顯示材料、稀土功能材料、生物醫(yī)用材料、儲氫等新能源材料，金剛石薄膜，高性能固體推進(jìn)劑材料，紅外隱身材料等。記憶合金燒結(jié)磁鋼鎳鉻系精密電阻合金金屬玻璃

11、采用粉末冶金快速冷凝技術(shù)制取的非晶態(tài)材料（又稱金屬玻璃）既可作功能材料，又可作結(jié)構(gòu)材料。眾所周知，非晶態(tài)軟磁材料，具有極為卓越的磁學(xué)性能，已制成各種磁性元件，如電子計算機磁泡存儲件、非晶扼流圈、非晶電感鐵芯。此外，還用于光通迅的光端機的高頻扼流和100KHZ開關(guān)抗干擾濾波器上等等。第19頁，共22頁。粉末冶金原子能工程材料簡介核燃料元件反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料減速材料和反射材料控制材料和屏蔽材料第20頁，共22頁。教學(xué)要求及重點教學(xué)要求： 了解金屬粉末的直接應(yīng)用，以及粉末冶金機械零件、難熔金屬及其合金材料、粉末冶金工具材料、粉末冶金多孔材料、粉末冶金磁性及電工材料、粉末冶金摩擦材料、粉末冶金功能材料和原子能工程材料等的特點與應(yīng)用 教學(xué)的重點：典型粉末冶金機械零件、粉末冶