粉末冶金工藝

粉末冶金工藝第1頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粉末冶金工藝過(guò)程粉末冶金材料是指不經(jīng)熔煉和鑄造，直接用幾種金屬粉末或金屬粉末與非金屬粉末，通過(guò)配制、壓制成型，燒結(jié)和后處理等制成的材料。粉末冶金是金屬冶金工藝與陶瓷燒結(jié)工藝的結(jié)合，它通常要經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)工藝過(guò)程：第2頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、粉料制備與壓制成型常用機(jī)械粉碎、霧化、物理化學(xué)法制取粉末。制取的粉末經(jīng)過(guò)篩分與混合，混料均勻并加入適當(dāng)?shù)脑鏊軇?，再進(jìn)行壓制成型，粉粒間的原子通過(guò)固相擴(kuò)散和機(jī)械咬合作用，使制件結(jié)合為具有一定強(qiáng)度的整體。壓力越大則制件密度越大，強(qiáng)度相應(yīng)增加。有時(shí)為減小壓力合增加制件密度，也可采用熱等靜壓成型的方法。第3頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、燒結(jié)

將壓制成型的制件放置在采用還原性氣氛的閉式爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度約為基體金屬熔點(diǎn)的2/3～3/4倍。由于高溫下不同種類(lèi)原子的擴(kuò)散，粉末表面氧化物的被還原以及變形粉末的再結(jié)晶，使粉末顆粒相互結(jié)合，提高了粉末冶金制品的強(qiáng)度，并獲得與一般合金相似的組織。經(jīng)燒結(jié)后的制件中，仍然存在一些微小的孔隙，屬于多孔性材料。第4頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

三、后處理一般情況下，燒結(jié)好的制件能夠達(dá)到所需性能，可直接使用。但有時(shí)還需進(jìn)行必要的后處理。如精壓處理，可提高制件的密度和尺寸形狀精度；對(duì)鐵基粉末冶金制件進(jìn)行淬火、表面淬火等處理可改善其機(jī)械性能；為達(dá)到潤(rùn)滑或耐蝕目的而進(jìn)行浸油或浸漬其它液態(tài)潤(rùn)滑劑；將低熔點(diǎn)金屬滲入制件孔隙中去的熔滲處理，可提高制件的強(qiáng)度、硬度、可塑性或沖擊韌性等。第5頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粉末冶金是制取金屬粉末，及采用成形和燒結(jié)工藝將金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）制成材料和制品的工藝技術(shù)。它是冶金和材料科學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科。粉末冶金制品的應(yīng)用范圍十分廣泛，從普通機(jī)械制造到精密儀器；從五金工具到大型機(jī)械；從電子工業(yè)到電機(jī)制造；從民用工業(yè)到軍事工業(yè)；從一般技術(shù)到尖端高技術(shù)，均能見(jiàn)到粉末冶金工藝的身影。第6頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粉末冶金發(fā)展歷史粉末冶金方法起源于公元前三千多年。制造鐵的第一個(gè)方法實(shí)質(zhì)上采用的就是粉末冶金方法。而現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)的發(fā)展中共有三個(gè)重要標(biāo)志：第7頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1、克服了難熔金屬熔鑄過(guò)程中產(chǎn)生的困難。1909年制造電燈鎢絲，推動(dòng)了粉末冶金的發(fā)展；1923年粉末冶金硬質(zhì)合金的出現(xiàn)被譽(yù)為機(jī)械加工中的革命。2、三十年代成功制取多孔含油軸承；繼而粉末冶金鐵基機(jī)械零件的發(fā)展，充分發(fā)揮了粉末冶金少切削甚至無(wú)切削的優(yōu)點(diǎn)。3、向更高級(jí)的新材料、新工藝發(fā)展。四十年代，出現(xiàn)金屬陶瓷、彌散強(qiáng)化等材料，六十年代末至七十年代初，粉末高速鋼、粉末高溫合金相繼出現(xiàn)；利用粉末冶金鍛造及熱等靜壓已能制造高強(qiáng)度的零件。第8頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粉末冶金工藝的優(yōu)點(diǎn)1、絕大多數(shù)難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法來(lái)制造。2、由于粉末冶金方法能壓制成最終尺寸的壓坯，而不需要或很少需要隨后的機(jī)械加工，故能大大節(jié)約金屬，降低產(chǎn)品成本。用粉末冶金方法制造產(chǎn)品時(shí)，金屬的損耗只有1-5%，而用一般熔鑄方法生產(chǎn)時(shí)，金屬的損耗可能會(huì)達(dá)到80%。第9頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、由于粉末冶金工藝在材料生產(chǎn)過(guò)程中并不熔化材料，也就不怕混入由坩堝和脫氧劑等帶來(lái)的雜質(zhì)，而燒結(jié)一般在真空和還原氣氛中進(jìn)行，不怕氧化，也不會(huì)給材料任何污染，故有可能制取高純度的材料。4、粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。5、粉末冶金適宜于生產(chǎn)同一形狀而數(shù)量多的產(chǎn)品，特別是齒輪等加工費(fèi)用高的產(chǎn)品，用粉末冶金法制造能大大降低生產(chǎn)成本。第10頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粉末冶金工藝的基本工序

1、原料粉末的制備?，F(xiàn)有的制粉方法大體可分為兩類(lèi)：機(jī)械法和物理化學(xué)法。而機(jī)械法可分為：機(jī)械粉碎及霧化法；物理化學(xué)法又分為：電化腐蝕法、還原法、化合法、還原-化合法、氣相沉積法、液相沉積法以及電解法。其中應(yīng)用最為廣泛的是還原法、霧化法和電解法。第11頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、粉末成型為所需形狀的坯塊。成型的目的是制得一定形狀和尺寸的壓坯，并使其具有一定的密度和強(qiáng)度。成型的方法基本上分為加壓成型和無(wú)壓成型。加壓成型中應(yīng)用最多的是模壓成型。第12頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、坯塊的燒結(jié)。燒結(jié)是粉末冶金工藝中的關(guān)鍵性工序。成型后的壓坯通過(guò)燒結(jié)使其得到所要求的最終物理機(jī)械性能。燒結(jié)又分為單元系燒結(jié)和多元系燒結(jié)。對(duì)于單元系和多元系的固相燒結(jié)，燒結(jié)溫度比所用的金屬及合金的熔點(diǎn)低；對(duì)于多元系的液相燒結(jié)，燒結(jié)溫度一般比其中難熔成分的熔點(diǎn)低，而高于易熔成分的熔點(diǎn)。除普通燒結(jié)外，還有松裝燒結(jié)、熔浸法、熱壓法等特殊的燒結(jié)工藝。第13頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4、產(chǎn)品的后序處理。燒結(jié)后的處理，可以根據(jù)產(chǎn)品要求的不同，采取多種方式。如精整、浸油、機(jī)加工、熱處理及電鍍。此外，近年來(lái)一些新工藝如軋制、鍛造也應(yīng)用于粉末冶金材料燒結(jié)后的加工，取得較理想的效果。第14頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四粉末冶金材料和制品的今后發(fā)展方向1、有代表性的鐵基合金，將向大體積的精密制品，高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)零部件發(fā)展。2、制造具有均勻顯微組織結(jié)構(gòu)的、加工困難而完全致密的高性能合金。第15頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、用增強(qiáng)致密化過(guò)程