第六章-粉末冶金及陶瓷成型技術(shù)

粉末冶金與陶瓷成型技術(shù)粉末冶金及陶瓷成型技術(shù)

1粉末冶金及陶瓷成型的基本原理2粉體的成形方法及設(shè)備3粉末冶金及陶瓷成形新技術(shù)

粉末冶金及陶瓷成型技術(shù)

1粉末冶金及陶瓷成型的基本原理概述

粉末冶金和陶瓷材料以粉體（粉末）為原材料，經(jīng)過(guò)成形和燒結(jié)工藝制備而成。

粉末冶金及陶瓷成型的基本原理熔鑄法熔、煉、鑄鑄件機(jī)加工零件鑄坯塑性成形熱處理機(jī)加工零件粉末冶金法制粉壓型燒結(jié)

粉末冶金及陶瓷成型的基本原理

粉末冶金及陶瓷成型的基本原理

1909年出現(xiàn)一種電燈鎢絲的鑄造方法，將鎢粉壓制成形并將其在高溫下進(jìn)行燒結(jié)，然后再經(jīng)過(guò)鍛造和拉絲而制成鎢絲，這種不用熔煉和鑄造，而用壓制、燒結(jié)金屬粉末來(lái)制造零件的工藝稱為“粉末冶金法”金屬材料冶煉→鑄造1.概述

2.粉末冶金一般工藝（1）制粉（2）物料準(zhǔn)備（3）成形（4）燒結(jié)（5）燒結(jié)后處理粉末冶金及陶瓷成型的基本原理

粉末冶金及陶瓷成型的基本原理陶瓷成形陶瓷材料的成形過(guò)程與粉末冶金相似，所不同的是兩者采用不同的原材料。一般情況下，陶瓷材料的組織結(jié)構(gòu)包括晶相、玻璃相和氣相三個(gè)部分，其中的晶相是陶瓷材料的主要組成相。粉末冶金及陶瓷成型的基本原理粉體的成形方法及設(shè)備

2.1.粉體的基本性能粒度：顆粒大?。和ǔＳ弥睆奖硎?。不規(guī)則顆粒用等效半徑。粒度分布：不同大小顆粒占的百分比。顆粒形狀：顆粒形狀表示粉體顆粒的幾何形狀，常用的顆粒形狀有球形、片形、針形、柱形等。流動(dòng)性流動(dòng)性指粉體的流動(dòng)能力，粉體的流動(dòng)性主要取決于顆粒之間的摩擦系數(shù)。填充特性填充特性是粉體成形的基礎(chǔ)。由于粉體的形狀不規(guī)則、表面粗糙，使堆積起來(lái)的粉體顆粒間存在大量空隙。粉體的成形方法及設(shè)備2.2.粉體的制備粉體的成形方法及設(shè)備球磨法球磨法制備粉體的生產(chǎn)量大、成本較低，在工程中應(yīng)用較為普遍。粉體的成形方法及設(shè)備2.2.粉體的制備2.2粉體的制備氣流研磨法通過(guò)氣體傳輸粉料的一種研磨方法。研磨腔內(nèi)是粉末與氣體的兩相混合物。由于不使用研磨球及研磨介質(zhì)，所以氣流研磨粉的化學(xué)純度一般比機(jī)械研磨法的要高。粉體的成形方法及設(shè)備2.2粉體的制備物理化學(xué)法液體金屬霧化法許多霧化法部是采用雙液流：一為液態(tài)金屬流，—為液體或氣體流。后者沖擊液態(tài)金屬流，將之破碎成金屬液滴，隨后凝固成粉末顆粒。對(duì)于制取鐵、鋼粉末，一般用水或油作為沖擊流體；對(duì)于某些特殊金屬和／或應(yīng)用，則采用空氣、水蒸氣或惰件氣體作為沖擊流體；對(duì)于其他金屬，用惰性氣體氮、氬或氮作為霧化介質(zhì)；在某些場(chǎng)合．采用水蒸氣。用機(jī)械粉碎法生產(chǎn)粉末，通常只能用于脆性金屬，也可用于將脆性的金屬的金屬間化合物或經(jīng)脆件處理的金屬制成粉末。一般不易獲得粒徑在1mm以下的微細(xì)顆粒。粉體的成形方法及設(shè)備2.2粉體的制備物理化學(xué)法液體金屬霧化法粉體的成形方法及設(shè)備霧化法是一種典型的物理制粉方法，是通過(guò)高壓霧化介質(zhì)，如氣體或水強(qiáng)烈沖擊液流，或通過(guò)離心力使之破碎、冷卻凝固來(lái)實(shí)現(xiàn)的。霧化聚并凝固2.2粉體的制備還原鐵粉粉體的成形方法及設(shè)備（1）分級(jí)分級(jí)是指將粉體按粒度分成若干等級(jí)的過(guò)程，通過(guò)分級(jí)可以在配料時(shí)控制粉體的粒度及粒度分布，以滿足成形及燒結(jié)工藝的要求，通常采用標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)進(jìn)行篩分。（2）去雜質(zhì)去雜質(zhì)的目的是降低粉體中的雜質(zhì)含量，常用的有退火處理、酸洗處理等。（3）混合將兩種以上不同成分的粉體均勻混合的過(guò)程稱為混合，球磨是常用的混合方法。（4）造粒造粒是在細(xì)的粉體中加入一定的塑化劑制成粒度較粗，具有一定假粒度級(jí)配、流動(dòng)性好的粒子。2.3粉體的預(yù)處理粉體的成形方法及設(shè)備通過(guò)一定的方法，將粉體原料制成具有一定形狀、尺寸、密度和強(qiáng)度坯體的過(guò)程稱為成形（1）壓制成形

——粉末冶金、陶瓷（2）塑性成形

——陶瓷（3）澆注成形——陶瓷、粉末冶金粉體的成形方法及設(shè)備2.4粉體的成形壓制成形——是粉末冶金和陶瓷成形的常用方法之一。將松散的粉狀原料放入模具中，并施加一定的壓力后便獲得塊狀坯體。粉體的成形方法及設(shè)備2.4粉體的成形（1）受到壓力后，顆粒之間發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，“拱橋”被破壞，密度隨壓力的增加而迅速增加。（2）當(dāng)密度達(dá)到一定程度后，密度不隨壓力的增大而明顯增加。（3）繼續(xù)增大成形壓力，使顆粒之間的結(jié)合進(jìn)一步增強(qiáng)，坯體的密度增大。

粉體的壓制過(guò)程如下：粉體的成形方法及設(shè)備塑性成形利用各種外力，對(duì)具有可塑性的坯料進(jìn)行成形加工，迫使坯料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，并保持其形狀，從而制成坯體。主要用于陶瓷成形。粉體的成形方法及設(shè)備塑性成形澆注成形澆注成形是陶瓷坯體成形中的一個(gè)基本成形工藝，在粉末冶金中有時(shí)也用來(lái)成形一些形狀比較復(fù)雜的零件。6.2粉體的成形方法及設(shè)備燒結(jié)的基本原理

燒結(jié)過(guò)程燒結(jié)是將成形的坯體在低于其主要成分熔點(diǎn)的溫度下加熱，粉體相互結(jié)合并發(fā)生收縮與致密化，形成具有一定強(qiáng)度和性能的固體材料的過(guò)程。2.5燒結(jié)粉體的成形方法及設(shè)備燒結(jié)是一個(gè)自發(fā)的不可逆過(guò)程，系統(tǒng)表面能降低是推動(dòng)燒結(jié)進(jìn)行的基本動(dòng)力。燒結(jié)過(guò)程

粉體的成形方法及設(shè)備2.5燒結(jié)燒結(jié)初期：

坯體中顆粒重排，接觸處產(chǎn)生鍵合，空隙變形、縮?。创髿饪紫В?，固-氣總表面積沒(méi)有變化。燒結(jié)過(guò)程

粉體的成形方法及設(shè)備2.5燒結(jié)燒結(jié)中期：

傳質(zhì)開(kāi)始，粒界增大，空隙進(jìn)一步變形、縮小，但仍然連通，形如隧道。燒結(jié)過(guò)程

粉體的成形方法及設(shè)備2.5燒結(jié)燒結(jié)后期：

傳質(zhì)繼續(xù)進(jìn)行，粒子長(zhǎng)大，氣孔變成孤立閉氣孔，密度達(dá)到95%以上，制品強(qiáng)度提高。燒結(jié)過(guò)程

粉體的成形方法及設(shè)備2.5燒結(jié)按照燒結(jié)過(guò)程有無(wú)明顯的液相出現(xiàn)進(jìn)行分類，可分為固相燒結(jié)和液相燒結(jié)兩類。固相燒結(jié)：指燒結(jié)溫度下基本上無(wú)液相出現(xiàn)的燒結(jié)，如高純氧化物之間的燒結(jié)過(guò)程。

液相燒結(jié)：指有液相參與下的燒結(jié)，如多組分物系在燒結(jié)溫度下常有液相出現(xiàn)。粉末冶金和陶瓷制品在燒結(jié)中通常產(chǎn)生收縮、變形以及一些表面缺陷，燒結(jié)后的表面粗糙度差，一般情況下，不能作為最終產(chǎn)品直接使用。浸漬：用油、石蠟、樹(shù)脂填充燒結(jié)制品的空隙。精整：燒結(jié)后再模具中再壓一次以獲得所需的尺寸精度和表面粗糙度。精壓：獲得特定的表面形狀和適當(dāng)改善密度的工藝。復(fù)壓：提高制品密度、提高強(qiáng)度的工藝。2.6后處理粉體的成形方法及設(shè)備粉末冶金及陶瓷成形新技術(shù)1.快速成型技術(shù)2.等靜壓成型選擇性激光燒結(jié)：將金屬粉末和陶瓷粉末在激光照射下直接燒結(jié)，實(shí)現(xiàn)成形與燒結(jié)一體化，適合于粉體的快速成形。

1.選擇性激光燒結(jié)一、快速成型技術(shù)2.三維打印法三維打印法（threedimensionalprinting，3DP）采用噴墨打印原理，將熔融的材料有序噴出，一個(gè)層面又一個(gè)層面地堆積而最終形成三維實(shí)體。二、等靜壓成形冷等靜壓成形是在模壓基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它是利用液體（如油、水或甘油）作為傳遞介質(zhì)獲得