第三粉末材料的成形與固結(jié)

第三粉末材料的成形與固結(jié)第1頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1粉末的成形與干燥

成形的理論基礎(chǔ)粉末的工藝性能粉末在壓力下的運(yùn)動(dòng)行為成形方法第2頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月成型：是說(shuō)工件、產(chǎn)品經(jīng)過(guò)加工后具有某種特定的、所需要的形狀；把東西按標(biāo)準(zhǔn)尺寸或規(guī)格完成的過(guò)程。成形：將松散的粉體加工成具有一定尺寸、形狀以及一定密度和強(qiáng)度的坯塊。第3頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

成形是將松散的粉體加工成具有一定尺寸、形狀以及一定密度和強(qiáng)度的坯塊。傳統(tǒng)的成形方法有模壓成形、等靜壓成形、擠壓成形、扎制成形、注漿成形和熱壓鑄成形等。近年來(lái)，由于各學(xué)科的交叉滲透以及膠體化學(xué)、表面活性劑化學(xué)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的成型方法，如壓濾成形、注射成形、流延成形、凝膠鑄模成形和直接凝固成形等。第4頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月按粉料成形時(shí)的狀態(tài)，分類(lèi)：成形壓力成形增塑成形料漿成形模壓成形等靜壓成形擠壓成形注射成形注漿成形熱壓鑄成形流延成形………………第5頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月顆粒密度粉末材料的理論密度，通常不能代表粉末顆粒的實(shí)際密度，因顆粒幾乎總是有孔；孔與顆粒外表面相通，稱(chēng)開(kāi)孔或半開(kāi)口（一端相通）；顆粒內(nèi)不與外表面相通的潛孔稱(chēng)閉孔；第6頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真密度：顆粒質(zhì)量用除去開(kāi)孔和閉孔的顆粒體積除得的商值。真密度實(shí)際就是粉末的固體密度。有效密度：顆粒質(zhì)量用包括閉孔在內(nèi)的顆粒體積去除得到的。用比重瓶法測(cè)得的密度接近這種密度，故又稱(chēng)為比重瓶密度。表觀密度：顆粒質(zhì)量用包括開(kāi)孔和閉孔在內(nèi)的顆粒體積除得的密度值。堆積密度：粉體材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。自然狀態(tài)下的體積，是指既含顆粒內(nèi)部的孔隙，又含顆粒之間空隙在內(nèi)的總體積。第7頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第8頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

粉末成形的理論基礎(chǔ)粉體的堆積與排列

理想球形顆粒的堆積類(lèi)型、堆積密度和配位數(shù)第9頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

將大小均勻的球形顆粒粉末倒入容器時(shí)，即使顆粒進(jìn)行面心立方或密排六方排列，堆積密度也較低,即小于74%。通過(guò)振動(dòng)可以提高堆積密度，但是，即使采用最仔細(xì)的振動(dòng)方式，最高的振實(shí)密度也僅能達(dá)到62.8%，并且平均配位數(shù)也低于12。

第10頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

細(xì)顆粒（-325目）對(duì)不銹鋼粗顆粒（-100+150目）松裝密度的影響

通常為了提高堆積密度，常在較大的均一顆粒之間加入較小的顆粒。當(dāng)小顆粒粉末量增加時(shí)，粉體的松裝密度先增加然后降低。第11頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、松裝密度、振實(shí)密度2、流動(dòng)性3、壓縮性4、成形性

粉末的工藝性能另外，工藝性能也主要取決于粉末的生產(chǎn)方法和粉末的處理工藝（球磨、退火、加潤(rùn)滑劑、制粒等）。包括：第12頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、松裝密度與振實(shí)密度

不同粉末裝滿(mǎn)一定容積的質(zhì)量是不同的，因此規(guī)定用松裝密度或振實(shí)密度來(lái)描述粉末的這種容積性質(zhì)。松裝密度：粉末試樣自然填充規(guī)定的容器時(shí)，單位容器內(nèi)粉末的質(zhì)量，單位為g/cm3。(國(guó)標(biāo)GB1478-84，GB5060-85)振實(shí)密度：將粉末裝于振動(dòng)容器中，在規(guī)定條件下，經(jīng)過(guò)振動(dòng)后測(cè)得的粉末密度。（國(guó)標(biāo)GB5162-85)

第13頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月松裝密度測(cè)定裝置一(a)裝配圖

(b)流速漏斗

(c)量杯

第14頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月松裝密度測(cè)定裝置二(1)漏斗(2)阻尼箱(3)阻尼隔板(4)量杯(5)支架第15頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第16頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第17頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月松裝密度取決于顆粒間的粘附力、相對(duì)滑動(dòng)的阻力以及粉末體孔隙被小顆粒填充的程度。第18頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、流動(dòng)性

50克粉末從標(biāo)準(zhǔn)的流速漏斗流出所需的時(shí)間，單位為s／50克，其倒數(shù)是單位時(shí)間內(nèi)流出粉末的質(zhì)量，俗稱(chēng)為流速。第19頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月測(cè)量方法1

流動(dòng)性采用前述測(cè)松裝密度的漏斗來(lái)測(cè)定。標(biāo)準(zhǔn)漏斗(又稱(chēng)流速計(jì))是用150目金剛砂粉末，在40秒內(nèi)流完50克來(lái)標(biāo)定和校準(zhǔn)的。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定用孔徑1／5英寸的標(biāo)準(zhǔn)漏斗測(cè)定流動(dòng)性差的粉末。第20頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月測(cè)量方法2

采用粉末自然堆積角(又稱(chēng)安息角)試驗(yàn)測(cè)定流動(dòng)性。讓粉末通過(guò)一粗篩網(wǎng)自然流下并堆積在直徑為l英寸的圓板上。當(dāng)粉末堆滿(mǎn)圓板后，以粉末錐的高度衡量流動(dòng)性，粉末錐的底角稱(chēng)為安息角，也可作為流動(dòng)性的量度。

錐愈高或安息角愈大，則表示粉末的流動(dòng)性愈差，反之則流動(dòng)性愈好。a第21頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月規(guī)律：

等軸狀(對(duì)稱(chēng)性好)粉末、粗顆粒粉末的流動(dòng)性好；粒度組成中，極細(xì)粉末占的比例愈大，流動(dòng)性愈差，但是，粒度組成向偏粗的方向增大時(shí)，流動(dòng)性變化不明顯。第22頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、壓縮性

代表粉末在壓制過(guò)程中被壓緊的能力。在標(biāo)準(zhǔn)的模具中在規(guī)定的潤(rùn)滑條件下加以測(cè)定，用規(guī)定的單位壓力下粉末所達(dá)到的壓坯密度表示。通常也可以用壓坯密度隨壓制壓力變化的曲線圖表示。壓縮比：松裝粉末的高度與成型坯體高度之比。

第23頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、成形性成形性是指粉末壓制后，壓坯保持既定形狀的能力，用粉末得以成形的最小單位壓制壓力表示，或者用壓坯的強(qiáng)度來(lái)衡量。

壓制性：是壓縮性和成形性的總稱(chēng)。

第24頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月規(guī)律：

成形性好的粉末，往往壓縮性差；相反，壓縮性好的粉末，成形性差。例如松裝密度高的粉末，壓縮性雖好，但成形性差；細(xì)粉末的成形性好，而壓縮性卻較差。第25頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月成型工藝主要有：剛性模具中粉末的壓制（模壓）彈性封套中粉末的等靜壓粉末板條滾壓以及粉末擠壓等粉末在壓力下的運(yùn)動(dòng)行為第26頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月壓制過(guò)程的三個(gè)階段：

第一階段：首先粉末顆粒發(fā)生位移（滑動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)）與重排，顆粒間的架橋現(xiàn)象被部分消除且顆粒間的接觸程度增加；第27頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第28頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

第二階段：顆粒發(fā)生彈塑性變形，塑性變形的大小取決于粉末材料的延性。但是，同樣的延性材料在一樣的壓力下，并不一定得到相同的坯體密度，還與粉末的壓縮性能有關(guān)；彈性變形顆粒間的接觸應(yīng)力≤材料彈性極限塑性變形顆粒接觸應(yīng)力≥材料的屈服強(qiáng)度點(diǎn)接觸處局部→面接觸處局部→整體斷裂第29頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第30頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

第三階段：顆粒斷裂。不論是原本脆性的粉體如陶瓷粉末、還是在壓制過(guò)程中產(chǎn)生加工硬化的脆化粉體，都將隨著施加壓力的增加發(fā)生脆性斷裂形成較小的碎塊。第31頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月脆性粉末點(diǎn)接觸應(yīng)力>斷裂強(qiáng)度→斷裂塑性粉末點(diǎn)接觸應(yīng)力>屈服強(qiáng)度→塑性變形→加工硬化→脆化→斷裂第32頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

在壓制過(guò)程中，隨著壓力的增加，粉體的密度增加、氣孔率降低。對(duì)壓力與密度或氣孔率的關(guān)系進(jìn)行了大量的研究，試圖在壓力與相對(duì)密度之間推導(dǎo)出定量的數(shù)學(xué)公式。目前已經(jīng)提出的壓制壓力與壓坯密度的定量公式（包括理論公式和經(jīng)驗(yàn)公式）有幾十種之多。壓坯密度與壓制壓力的關(guān)系第33頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第34頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第35頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

粉末壓制理論的一些理論公式和經(jīng)驗(yàn)公式第36頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月黃培云院士1938年畢業(yè)于清華大學(xué)化學(xué)系，1945年獲美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）科學(xué)博士學(xué)位，1946年底毅然回國(guó)工作。他是中南礦冶學(xué)院創(chuàng)始人之一，曾歷任中南礦冶學(xué)院副院長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院礦冶研究所副所長(zhǎng)、中南工業(yè)大學(xué)粉末冶金研究所所長(zhǎng)、湖南省科協(xié)主席等職，1994年，當(dāng)選中國(guó)工程院院士。第37頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Mg2Si塊體的相對(duì)密度與熱壓壓力的關(guān)系例：第38頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熱壓Mg2Si塊體的Heckel圖

Heckel（黑克爾）方程第39頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熱壓Mg2Si塊體的Kawakita圖

Kawakita（川北公夫）方程第40頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月總壓力P凈壓力P凈壓力損失P損失側(cè)壓力P側(cè)模壁摩擦力P摩內(nèi)摩擦力P內(nèi)摩彈性力P彈壓制過(guò)程中力的分析第41頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月側(cè)壓系數(shù)摩擦系數(shù)第42頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)壓坯截面積與高度之比為一定值時(shí)，尺寸越大，則與模壁不接觸的顆粒數(shù)越多，即不受外摩擦力影響的粉末顆粒百分?jǐn)?shù)越多。故壓坯尺寸越大，消耗于克服外摩擦的壓力損失就相應(yīng)減小。第43頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第44頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月脫模壓力：使壓坯由模中脫出所需的壓力。它與壓制壓力、粉末性能、壓坯密度和尺寸、壓模和潤(rùn)滑劑有關(guān)。第45頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月彈性后效：在壓制過(guò)程中，當(dāng)除去壓制壓力并把壓坯壓出壓模之后，由于內(nèi)應(yīng)力的作用，壓坯會(huì)發(fā)生彈性膨脹。第46頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月壓坯強(qiáng)度：表征壓坯抵抗破壞的能力，即顆粒間的粘結(jié)強(qiáng)度；影響因素：顆粒間的結(jié)合強(qiáng)度、顆粒表面的粗糙度、顆粒形狀、顆粒表面潔凈程度、壓制壓力、顆粒的塑性、成形劑第47頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

成形方法模壓成形溫壓成形等靜壓成形軟模成形高能成形擠壓成形扎膜成形注射成形車(chē)坯成形注漿成形熱壓鑄成形流延法成形壓力滲濾工藝與離心成形凝膠鑄模成形直接凝固成形壓力成形增塑成形漿料成形第48頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月壓力成形-（1）模壓成形步驟：原料準(zhǔn)備（粉末退火、混合、篩分、制粒、添加潤(rùn)滑劑和成形劑）裝模加壓保壓脫模第49頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月粉末退火：使氧化物還原、降低碳及其它雜質(zhì)、提高粉末純度。退火溫度：（0.5-0.6）Tm原料準(zhǔn)備第50頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第51頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月粉末混合：兩種或兩種以上不同成分的粉末混合均勻的過(guò)程。合批：將成分相同而粒度不同的粉末進(jìn)行混合?；旌戏椒ǎ簷C(jī)械法（球磨機(jī)、振動(dòng)攪拌機(jī)、V型混合器……）、化學(xué)法機(jī)械法：干混、濕混（水、酒精、汽油、丙酮）第52頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月制粒（造粒）：將小顆粒的粉末制成大顆?；驁F(tuán)粒，目的是改善粉末的流動(dòng)性，以使粉末能順利充填模腔。常用方法：普通造粒、加壓造粒、噴霧干燥法第53頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月成形劑：為改善粉末成形性能的一些添加物。第54頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常見(jiàn)成形劑：合成橡膠、石蠟、聚乙烯，酵、乙二脂、松香、淀粉、甘油、凡土林、樟腦、油酸等；第55頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月潤(rùn)滑劑

為降低粉末與模壁和模沖間的摩擦、改善密度分布、減少壓模磨損和有利于脫模的一些添加物。常見(jiàn)潤(rùn)滑劑：硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鋇、硬脂酸鋰、硬脂酸鈣、硬脂酸鋁、硫磺、二硫化鉬、石墨粉和機(jī)油；第56頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月加壓：?jiǎn)蜗蚣訅?、雙向加壓

成形壓力的大小直接影響壓坯的燒結(jié)密度和燒結(jié)收縮率。加壓速度、保壓時(shí)間均影響壓坯質(zhì)量。

脫模壓力：把坯體從模具中卸出所需的壓力。第57頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月側(cè)壓力：壓制過(guò)程中模壁給壓坯一個(gè)大小相等、方向相反的反作用力。外摩擦力（摩擦壓力損失）：粉末與模壁之間由于側(cè)壓力的作用產(chǎn)生的摩擦力。側(cè)壓力和外摩擦力的存在對(duì)壓制過(guò)程和壓坯質(zhì)量具有重要影響。可利用摩擦力來(lái)減小壓坯密度分布不均勻性。第58頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第59頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

用帶摩擦芯桿的壓模進(jìn)行壓制時(shí)，如只潤(rùn)滑可動(dòng)芯桿，則出現(xiàn)密度沿高度方向急劇降低的現(xiàn)象（線1）。這時(shí)，粉末由于與陰模壁的摩擦?xí)饓号髅芏妊馗叨鹊慕档?，而?jīng)潤(rùn)滑后的芯桿因摩擦力極小不會(huì)引起粉末層的移動(dòng)。只潤(rùn)滑模壁時(shí)，情況相反（線2），沒(méi)有潤(rùn)滑的芯桿運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)帶動(dòng)粉末顆粒向下移動(dòng)，使得壓坯密度隨著與模沖端面的遠(yuǎn)離而增加。不采用潤(rùn)滑劑（線3），密度分布得比較均勻；而當(dāng)對(duì)芯桿和陰模都進(jìn)行潤(rùn)滑時(shí)，密度沿高度的變化非常?。ň€4），這是由于內(nèi)外層粉末顆粒自由移動(dòng)所致。第60頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)溫壓成形

WarmPressing/Compaction溫壓技術(shù)是由Hoeganaes公司發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，可生產(chǎn)出高密度、高強(qiáng)度，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。溫壓技術(shù)就是采用特制的粉末加溫、粉末輸送和模具加熱系統(tǒng)，將加有特殊潤(rùn)滑劑的預(yù)合金粉末和模具等加熱至130～150℃，并將溫度波動(dòng)控制在±2.5℃以?xún)?nèi)，然后和傳統(tǒng)粉末冶金工藝一樣進(jìn)行壓制、燒結(jié)而制得粉末冶金零件的技術(shù)。其技術(shù)關(guān)鍵：一是溫壓粉末制備，二是溫壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第61頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月粉末原料（擴(kuò)散粘結(jié)鐵粉+新型潤(rùn)滑劑）

↓

粉末加熱（130℃）

↓

陰模裝粉（130-150℃）

↓

溫壓

↓

溫壓壓坯

↓

燒結(jié)

↓

溫壓零部件溫壓工藝第62頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月溫壓特點(diǎn)：1)低成本制造高性能粉末冶金零部件；2)壓坯密度高;相對(duì)密度提高0.02-0.06，即孔隙度降低2-6%3)便于制造形狀復(fù)雜的零部件;低的脫模壓力，↓30%高的壓坯強(qiáng)度，↑25-100%彈性后效小，↓50%密度分布均勻，密度差↓0.1-0.2g/cm3第63頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4)零件強(qiáng)度高(同質(zhì)、同密度);5)零件表面質(zhì)量高;6)壓制壓力降低;溫壓保持了傳統(tǒng)模壓的高效、高精度優(yōu)勢(shì)提高了鐵基零部件的性能和服役可靠性拓寬了部件的應(yīng)用范圍被譽(yù)為“導(dǎo)致鐵基粉末冶金技術(shù)革命的新技術(shù)”第64頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）三軸壓制三軸壓制=周壓+軸壓優(yōu)點(diǎn)：壓坯孔隙小，高密度，高強(qiáng)度第65頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（4）等靜壓成形Isostaticpressing將待壓試樣置于高壓容器中，利用流體介質(zhì)不可壓縮性和均勻傳遞壓力的性質(zhì)從各個(gè)方向?qū)υ嚇舆M(jìn)行均勻加壓。當(dāng)液體介質(zhì)通過(guò)壓力泵注入壓力容器時(shí)，其壓強(qiáng)大小不變且均勻地傳遞到各個(gè)方向。此時(shí)高壓容器中的粉料在各個(gè)方向上受到的壓力是均勻和大小一致的。壓制坯體受力均勻，密度分布均一。第66頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月粉料裝入橡膠等可變形的容器中，密封放入液壓油或水等流體介質(zhì)中，加壓獲得所需要的形狀。優(yōu)點(diǎn)：粉料不需要加粘結(jié)劑、坯體密度均勻性好、制品尺寸不受限制、燒結(jié)性能好缺點(diǎn)：僅適用于簡(jiǎn)單形狀制品，形狀和尺寸控制性差，生產(chǎn)率低，難于自動(dòng)化生產(chǎn)第67頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月加壓橡膠袋在高壓容器中封緊，加料后置于壓力室中，加壓成形后退出脫模。優(yōu)點(diǎn);模具不與加壓液直接接觸，可以減少模具的移動(dòng)，不需要調(diào)整容器中的液面和排除多余的空氣，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)等靜壓。缺點(diǎn)：只是在粉料周?chē)軌?，粉體的頂部和底部無(wú)法受壓。只適用于大量壓制同一類(lèi)型簡(jiǎn)單產(chǎn)品，如管子、圓柱等。第68頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月等靜壓系統(tǒng)：高壓容器、高壓泵、高壓管道、高壓閥門(mén)、高壓表、彈性模具模具材料要求：能均勻伸長(zhǎng)、展開(kāi)，不易開(kāi)裂也不能太硬，能耐液體介質(zhì)作用常用：橡膠、乳膠、塑料橡膠乳膠受高壓后易變形，成本高；塑料易制作，受壓變形不大，成本較低第69頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月軟模成形將橡膠、塑料等制作成軟模，將粉末裝入其中，再將軟模置于鋼模中，加壓，達(dá)到“等靜壓”的目的。生產(chǎn)效率不高，但可制造高密度、異形制品。第70頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（5）高能成形（爆炸成形）第71頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

成形方法模壓成形溫壓成形等靜壓成形軟模成形高能成形擠壓成形扎膜成形注射成形車(chē)坯成形注漿成形熱壓鑄成形流延法成形壓力滲濾工藝與離心成形凝膠鑄模成形直接凝固成形壓力成形增塑成形漿料成形第72頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月增塑成形-（1）擠壓成型

擠壓成形(Extrusionmolding)又稱(chēng)擠制或擠出成形，是利用壓力把具有塑性的粉料通過(guò)模具擠出來(lái)成形的，模具的形狀就是成形坯體的形狀?？缮a(chǎn)柱狀、纖維狀、空心管狀及厚板狀坯體，要求粉體具有可塑性，成形后能保持原形或形變小。適合粘土質(zhì)陶瓷材料，對(duì)于非粘土質(zhì)陶瓷粉料或金屬粉料可通過(guò)引入有機(jī)塑性粘結(jié)劑（增塑劑）而獲得可擠壓性。第73頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第74頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）扎膜成形（滾壓成形、輥壓成形、粉末軋制）

Rollcompacting成形膜片最薄可達(dá)10μm，長(zhǎng)度原則上不受限制，密度均勻第75頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水平軋制垂直軋制第76頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第77頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第78頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月?lián)躅^沖頭楔形壓制：可軋制較厚帶材，壓坯密度分布均勻。第79頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第80頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）注射成形粉末注射（注?；蜃⑺埽┏尚危↖njectionmolding)是從塑料的注射成形工藝借鑒來(lái)的，它比塑料的注射成形復(fù)雜。注射成形是把粉料與熱塑性樹(shù)脂等有機(jī)物混煉后得到的混合料，在注射機(jī)上于一定溫度和壓力下高速注入模具，迅速冷凝后脫模取出坯體。注射時(shí)間為數(shù)十秒，脫脂后素坯體密度可達(dá)60%。第81頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第82頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第83頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第84頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第85頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第86頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第87頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)點(diǎn)：適合大批量生產(chǎn)，成本低，成品最終尺寸可控，易于經(jīng)濟(jì)地制作具有不規(guī)則表面、孔道等復(fù)雜形狀的制品。缺點(diǎn)：脫脂時(shí)間長(zhǎng)（可達(dá)100小時(shí)以上），澆口封凝后內(nèi)部不均。第88頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月漿料成形-(1)注漿成形注漿成形（Slipcasting)也稱(chēng)粉漿澆注，是最古老的成形工藝?；诙嗫资嗄＞吣軌蛭账值奈锢硖匦裕瑢⒎哿吓涑删哂辛鲃?dòng)性的泥漿，然后注入多孔模具內(nèi)（主要為石膏模），水分在被模具（石膏）吸入后便形成了具有一定厚度的均勻泥層，脫水干燥過(guò)程中同時(shí)形成具有一定強(qiáng)度的坯體。第89頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第90頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第91頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第92頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)點(diǎn)：不使用壓力和鋼制模具，可制造大而復(fù)雜的制品，設(shè)備簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低。第93頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）熱壓鑄成形熱壓鑄成形（Hotpressingcasting)是陶瓷成形常用的方法之一。成形時(shí)，先將粉料與蠟或有機(jī)高分子粘結(jié)劑混合、加熱，使混合料具有一定流動(dòng)性，然后將混合料加壓注入模具，冷卻后即可得到致密、較硬實(shí)的坯體。優(yōu)點(diǎn)：適用于形狀比較復(fù)雜的部件，易于工業(yè)化生產(chǎn)。缺點(diǎn)：坯體含蠟較高（約23%），燒成排蠟周期長(zhǎng)，薄壁大而長(zhǎng)的制品易變形翹曲。第94頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）流延法成形又稱(chēng)刮刀法或帶式法可獲得10μm厚度以下的陶瓷膜原理：將超細(xì)粉料中混入適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑制成流延漿料，然后通過(guò)固定的流延嘴及依靠料漿自身的自重，將漿料刮成薄片狀，流在一條水平移動(dòng)的環(huán)形鋼帶上。經(jīng)過(guò)烘干，得到薄膜坯體。第95頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第96頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第97頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（4）壓力滲濾Pressingfiltration是在注漿成形基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，可避免一般工藝中發(fā)生的超細(xì)粉體團(tuán)聚和重力再團(tuán)聚現(xiàn)象，基本原理是料漿通過(guò)靜壓讓模腔內(nèi)液態(tài)介質(zhì)通過(guò)多孔模壁排除，使粉料固化成坯體，可獲得較高的生坯密度。第98頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

凝膠鑄模成型是近年來(lái)提出的一種新型成型技術(shù)，它是把陶瓷粉體分散于含有有機(jī)單體的溶液中形成泥漿，然后將泥漿填充到模具中，在一定溫度和催化劑條件下有機(jī)單體發(fā)生聚合，使體系發(fā)生膠凝，這樣模內(nèi)的料漿在原位成型。經(jīng)干燥后可得到強(qiáng)度較高的坯體。（5）凝膠鑄模成形第99頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水有機(jī)單體交聯(lián)劑預(yù)混液粉末分散劑泥漿催化劑引發(fā)劑澆注凝膠脫模干燥排有機(jī)物燒結(jié)最終制品檢查凝膠鑄模成型工藝第100頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)點(diǎn)：收縮小，生坯強(qiáng)度高，粘結(jié)劑用量小，可成形復(fù)雜部件；缺點(diǎn)：坯體干燥緩慢（可達(dá)100-200小時(shí)），料漿均勻分散難第101頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（6）直接凝固成形Directcoagulationcasting，DCC結(jié)合膠體化學(xué)與生物化學(xué)，利用膠體顆粒的靜電或位阻效應(yīng)，制備出固相體積分?jǐn)?shù)高、分散性好的懸浮體或料漿，同時(shí)引入延遲反應(yīng)的催化劑。料漿注入模具后，通過(guò)料漿中的催化反應(yīng)，使泥漿聚沉成形。第102頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月陶瓷粉料燒結(jié)助劑反絮凝劑分散劑分散良好高固相體積分散的漿料注入模型脫模燒結(jié)最終制品直接凝固成型第103頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月壓坯的干燥與脫脂：提高坯體強(qiáng)度，縮短燒成周期，避免燒成缺陷，提高產(chǎn)品質(zhì)量。壓坯干燥：物理排水的過(guò)程（排除游離水和部分吸附水）干燥制度：主要指干燥各階段的干燥速度干燥方法：自然干燥、熱空氣干燥、微波、紅外、綜合干燥第104頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月脫脂與排蠟：排除壓坯中的各種有機(jī)物方法：將坯體埋入疏松、惰性粉料（即吸附劑，如氧化鋁），升溫加熱合理的溫度制度是關(guān)鍵第105頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2粉末燒結(jié)燒結(jié)（燒成）是陶瓷和粉末冶金工藝中最重要的工序。燒結(jié)燒結(jié)原理燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力燒結(jié)時(shí)的物質(zhì)遷移燒結(jié)的基本過(guò)程影響燒結(jié)的因素?zé)Y(jié)工藝第106頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月燒結(jié)：指在高溫作用下，坯體發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，由疏松狀態(tài)逐漸致密化，且機(jī)械強(qiáng)度大大提高的過(guò)程?；蚨x為：燒結(jié)是指粉末或壓坯在低于主要組分熔點(diǎn)的溫度下借助于原子遷移實(shí)現(xiàn)顆粒間聯(lián)結(jié)的過(guò)程。燒結(jié)目的：依靠熱激活作用，原子發(fā)生遷移，粉末顆粒形成冶金結(jié)合。Mechanicalinterlockingorphysicalbonging

→Metallurgicalbonding燒結(jié)定義第107頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月燒結(jié)過(guò)程的物理化學(xué)變化包括有機(jī)物的揮發(fā)、坯體內(nèi)應(yīng)力的消除、氣孔率減??；在燒結(jié)氣氛作用下粉末顆粒表面氧化物的還原、原子擴(kuò)散、粘性流動(dòng)和塑性流動(dòng)；燒結(jié)后期還可能出現(xiàn)二次再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大等；生成液相時(shí)，還可能發(fā)生固相溶解與析出。第108頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)燒結(jié)過(guò)程中有無(wú)液相產(chǎn)生，將燒結(jié)分為固相燒結(jié)和液相燒結(jié)；固相燒結(jié)：燒結(jié)溫度低于所有組分的熔點(diǎn)；液相燒結(jié)：燒結(jié)溫度低于主要組分的熔點(diǎn)但高于次要組分的熔點(diǎn)，如WC-Co合金，W-Cu-Ni合金。燒結(jié)分類(lèi)第109頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單元系燒結(jié)：純金屬或化合物（如Al2O3、B4C、MoSi2）以及均勻單相固溶體的燒結(jié)；多元系燒結(jié)：多種粉末的燒結(jié)，分為兩種情況：混合粉末，即多組分、多物相混合的粉末；燒結(jié)過(guò)程中的固溶體分解。第110頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第111頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月燒結(jié)過(guò)程分類(lèi)第112頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第113頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月燒結(jié)原理1、燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力燒結(jié)的驅(qū)動(dòng)力為體系的表面能和缺陷能；粉體越細(xì)，表面積越大，表面能越高；缺陷能：晶格畸變或空位缺陷所貯存的能量；粉體越細(xì)，活性越高，燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力越大；故：燒結(jié)實(shí)際是體系表面能和缺陷能降低的過(guò)程，通常體系能量的降低靠高溫?zé)崮芗せ钕碌奈镔|(zhì)傳遞過(guò)程。第114頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第115頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、燒結(jié)時(shí)的物質(zhì)遷移燒結(jié)過(guò)程的傳質(zhì)機(jī)理很復(fù)雜，目前主要有四種分類(lèi):(1)粘塑性流動(dòng)過(guò)程;(2)擴(kuò)散過(guò)程，包括體積、表面和界面擴(kuò)散;(3)蒸發(fā)-凝結(jié)過(guò)程;(4)溶解-沉析過(guò)程。固相燒結(jié)過(guò)程，主要出現(xiàn)(2)、（3）過(guò)程；固-液相燒結(jié)主要出現(xiàn)（1）、（4）過(guò)程；復(fù)雜燒結(jié)體系，則四種情況并存。第116頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

表面遷移由物質(zhì)在顆粒表面流動(dòng)引起，表面擴(kuò)散和蒸發(fā)-凝聚是主要的表面遷移機(jī)制；燒結(jié)體的基本尺寸不發(fā)生變化，密度保持原來(lái)的大小。

物質(zhì)遷移包括體積擴(kuò)散、塑性流動(dòng)以及非晶物質(zhì)的粘性流動(dòng)；引起燒結(jié)體基本尺寸的變化；主要發(fā)生在燒結(jié)的后期。第117頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、燒結(jié)的基本過(guò)程（1）初期燒結(jié)頸形成：通過(guò)形核、長(zhǎng)大等原子遷移過(guò)程，顆粒間的原始接觸點(diǎn)或面轉(zhuǎn)變成晶粒結(jié)合，形成燒結(jié)頸；（2）中間燒結(jié)頸長(zhǎng)大階段：原子向顆粒粘結(jié)面的大量遷移使燒結(jié)頸擴(kuò)大，顆粒間距縮小，孔隙的結(jié)構(gòu)變光滑，形成連續(xù)的孔隙網(wǎng)絡(luò)。該階段可用燒結(jié)體的致密化和晶粒長(zhǎng)大來(lái)表征。---最重要階段（3）最終燒結(jié)階段：孔隙孤立、球化及收縮。----該過(guò)程緩慢第118頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第119頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、影響燒結(jié)的因素?zé)Y(jié)氣氛、壓力、添加劑、物相組成、初始密度等。第120頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、燒結(jié)過(guò)程的致密化實(shí)驗(yàn)規(guī)律燒結(jié)溫度升高收縮率增大燒結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)收縮率增大粉末粒度越細(xì)收縮率越高壓制壓力越高燒結(jié)體密度越高壓制壓力越高燒結(jié)體密度增大的幅度越小粉末越細(xì)致密化速率越快第121頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月T1T2T3T1T2T3>>收縮率%時(shí)間燒結(jié)溫度升高收縮率增大第122頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月收縮率%粒度粉末粒度越細(xì)收縮率越高第123頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月密度壓力壓制壓力越高燒結(jié)體密度越高第124頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月密度時(shí)間P1P2P3P1P2P3>>壓制壓力越高燒結(jié)體密度增大的幅度越小第125頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月密度時(shí)間d1d2>d1d2粉末越細(xì)致密化速率越快第126頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月燒結(jié)技術(shù)燒結(jié)爐： 加熱方式：火焰加熱--各類(lèi)工業(yè)爐窯 電加熱--電阻加熱、感應(yīng)加熱 加熱溫度與發(fā)熱體燒結(jié)氣氛：氧化、還原、惰性、真空燒結(jié)材料：金屬、氧化物陶瓷、特種陶瓷第127頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第128頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月無(wú)壓燒結(jié)加壓燒結(jié)（1）熱壓（Hot-Pressing----HP