粉末冶金原理简介课件

1、粉末冶金原理粉末冶金原理 郭圣达郭圣达 E-mail: E-mail: 江西理工大学江西理工大学 工程研究院工程研究院1.参考书目u1.黄培云主编：粉末冶金原理，冶金工业 出版社u2.王盘鑫主编：粉末冶金学，冶金工业出 版社2. 目 录u一、粉末的制备技术u二、粉末的性能及其测定u三、粉末成形u四、烧结u五、粉末冶金材料和制品u六、粉末冶金的安全知识u七、粉末制备、成形、烧结新技术3. 绪论1 1. .粉末冶金粉末冶金是一种利用制取到的金属粉末，或金属粉末与非金是一种利用制取到的金属粉末，或金属粉末与非金属粉末的混合物作属粉末的混合物作为原料，原料，经过粉末成形和粉末成形和烧结制造金属材料、制造金属材料、复合材料以及各复合材料以及各类型制品的工型制品的工艺过程。粉末冶金法与生程。粉末冶金法与生产陶瓷有陶瓷有相似的地方，因此也叫金属陶瓷法。相似的地方，因此也叫金属陶瓷法。2.2.粉末冶金的粉末冶金的发展展 粉末冶金方法起源于公元前三千多年。埃及人制造粉末冶金方法起源于公元前三千多年。埃及人制造铁的第一方的第一方 法法实质上采用的就是粉末冶金方法。上采用的就是粉末冶金方法。 3.3.现代粉

2、末冶金技代粉末冶金技术的的发展中共有三个重要展中共有三个重要标志：志：1 1）克服了）克服了难熔金属（如熔金属（如钨、钼等）熔等）熔铸过程中程中产生的困生的困难。19091909年制造年制造电灯灯钨丝，推，推动了粉末冶金的了粉末冶金的发展；展；19231923年粉末冶金硬年粉末冶金硬质合金的出合金的出现被誉被誉为机械加工中的工机械加工中的工业革命。革命。4. 绪论u2 2）2020世世纪三十年代三十年代成功制取多孔含油成功制取多孔含油轴承；承；继而粉末冶金而粉末冶金铁基机械零件的基机械零件的发展，充分展，充分发挥了粉末冶金制品少切削甚了粉末冶金制品少切削甚至无切削的至无切削的优点。点。u3 3）向更高）向更高级的新材料、新工的新材料、新工艺发展。展。四十四十年代，出年代，出现金属金属陶瓷、弥散陶瓷、弥散强化等材料，化等材料，六十六十年代末至年代末至七十七十年代初，粉末年代初，粉末高速高速钢、粉末高温合金相、粉末高温合金相继出出现；还有利用粉末冶金有利用粉末冶金锻造造及及热等静等静压等技等技术已能制造高已能制造高强度的零件。以硬度的零件。以硬质合金来合金来说，新型硬，新型硬质合金已合金已

3、经逐步替代逐步替代传统合金，如梯度合金，如梯度结构硬构硬质合金、超合金、超细/ /纳米晶、双晶米晶、双晶结构、粗晶构、粗晶结构硬构硬质合金等。合金等。5. 绪论u粉末冶金工粉末冶金工艺的基本工序的基本工序u1 1、原料粉末的制原料粉末的制备。现有的制粉方法大体可分有的制粉方法大体可分为两两类：机械法和物理化学法。其中机械法又可分机械法和物理化学法。其中机械法又可分为：机械粉碎和：机械粉碎和雾化法；物理化学法又分化法；物理化学法又分为：电化腐化腐蚀法、法、还原法、化合原法、化合法、法、还原原- -化合法、气相沉化合法、气相沉积法、液相沉法、液相沉积法以及法以及电解法。解法。其中其中应用最用最为广泛的是广泛的是还原法、原法、雾化法和化法和电解法。解法。u2 2、将将粉末粉末压制成型制成型为所需形状的坯所需形状的坯块。成型的目的是制。成型的目的是制得一定形状和尺寸的得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和坯，并使其具有一定的密度和强度。度。成型的方法基本上分成型的方法基本上分为加加压成型和无成型和无压成型。加成型。加压成型中成型中应用最多的是模用最多的是模压成型，成型，还有有挤压成型、

4、爆炸成型等。成型、爆炸成型等。6. 绪论u3 3、坯坯块的的烧结。烧结是粉末冶金工是粉末冶金工艺中的关中的关键性工序。性工序。成型后的成型后的压坯通坯通过烧结使其得到所要求的最使其得到所要求的最终物理力学性物理力学性能。能。烧结又分又分为单元系元系烧结和多元系和多元系烧结。对于于单元系和元系和多元系的多元系的烧结，若，若烧结温度比所用的金属及合金的熔点低，温度比所用的金属及合金的熔点低，则称之称之为固相固相烧结；若；若烧结温度一般比其中温度一般比其中难熔成分的熔熔成分的熔点低，而高于易熔成分的熔点，点低，而高于易熔成分的熔点，则称称为液相液相烧结。除普通。除普通烧结外，外，还有松装有松装烧结、熔浸法、熔浸法、热压法法烧结等特殊的等特殊的烧结工工艺。7.绪论u4 4、产品的后序品的后序处理理。烧结后的后的处理，可以根据理，可以根据产品要求的不同，采取多种方式。如精整、浸油、机品要求的不同，采取多种方式。如精整、浸油、机加工、加工、热处理及理及电镀。此外，近年来一些新工。此外，近年来一些新工艺如如轧制、制、锻造也造也应用于粉末冶金材料用于粉末冶金材料烧结后的加工，后的加工，取得取得较理想的

5、效果。理想的效果。8. 绪论 粉末冶金工粉末冶金工艺的的优点点u 1 1、绝大多数大多数难熔金属及其化合物、氧化物弥散熔金属及其化合物、氧化物弥散强化合金、多孔材料、陶瓷材料和硬化合金、多孔材料、陶瓷材料和硬质合金等只能用粉合金等只能用粉末冶金方法来制造。末冶金方法来制造。u 2 2、由于粉末冶金方法能、由于粉末冶金方法能压制成最制成最终尺寸的尺寸的压坯，坯，而不需要或很少需要后而不需要或很少需要后续的机械加工，故能大大的机械加工，故能大大节约金属用量，降低金属用量，降低产品成本。用粉末冶金方法制造品成本。用粉末冶金方法制造产品品时，金属的，金属的损耗只有耗只有1-5%1-5%，而用一般熔，而用一般熔铸方法生方法生产时，金属的金属的损耗可能会达到耗可能会达到80%80%。 9.u 3 3、由于粉末冶金工、由于粉末冶金工艺在材料生在材料生产过程中并不程中并不熔化材料，也就不怕混入由坩熔化材料，也就不怕混入由坩埚和脱氧和脱氧剂等等带来的来的杂质，而，而烧结一般在真空和一般在真空和还原气氛中原气氛中进行，不怕行，不怕氧化，也不会氧化，也不会给材料任何材料任何污染，故有可能制取高染，故有可能制

6、取高纯度的材料。度的材料。u 4 4、粉末冶金能保、粉末冶金能保证材料成分配比的正确性和材料成分配比的正确性和均匀性。均匀性。u 5 5、粉末冶金适宜于生、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的同一形状而数量多的产品，特品，特别是是齿轮等加工等加工费用高的用高的产品，用粉末冶品，用粉末冶金法制造能大大降低生金法制造能大大降低生产成本。成本。10. 绪论粉末冶金材料和制品的粉末冶金材料和制品的发展方向展方向1 1、具有代表性的、具有代表性的铁基合金，将向大体基合金，将向大体积的精密制品，高的精密制品，高质量的量的结构零部件构零部件发展。展。2 2、制造具有均匀、制造具有均匀显微微组织结构的、加工困构的、加工困难而完全致密而完全致密的高性能硬的高性能硬质合金。合金。3 3、用增、用增强致密化致密化过程来制造一般含有混合相程来制造一般含有混合相组成的特殊成的特殊合金。合金。4 4、制造非均匀材料、非晶、制造非均匀材料、非晶态、微晶或者、微晶或者亚稳合金。合金。5 5、加工独特的和非一般形、加工独特的和非一般形态或成分的复合零部件。或成分的复合零部件。11.一、粉末制一、粉末制备技技术u1. 在

7、不同状在不同状态下制下制备粉末的方法粉末的方法u 1.1 在固态下制备粉末的方法u 1.2 在液态下制备粉末的方法u 1.3 在气态下制备粉末的方法u2.常用的粉末制常用的粉末制备方法方法u 2.1 机械粉碎法u 2.2 雾化法u 2.3 还原法u 2.4 气相沉积法u 2.5 液相沉淀法u 2.6 电解法u3. 本章小本章小结12. 一、粉末制一、粉末制备技技术1. 在不同状在不同状态下制下制备粉末的方法粉末的方法1.1 在固在固态下制下制备粉末的方法粉末的方法 （1）从固）从固态金属与合金中制取金属与合金粉末的方法有机金属与合金中制取金属与合金粉末的方法有机械粉碎法和械粉碎法和电化学腐化学腐蚀法；法； （2）从固）从固态金属氧化物及金属氧化物及盐类制取金属与合金粉末的有制取金属与合金粉末的有还原法；原法； （3）从金属和非金属粉末、金属氧化物和非金属粉末制取）从金属和非金属粉末、金属氧化物和非金属粉末制取金属化合物粉末的有金属化合物粉末的有还原化合法。原化合法。13. 一、粉末制一、粉末制备技技术1.2 在液在液态下制下制备粉末的方法粉末的方法 （1）从液从液态金属与合金中制取金属

8、与合金粉末金属与合金中制取金属与合金粉末的有的有雾化法；化法； （2）从金属）从金属盐溶液置溶液置换和和还原制取金属、合金原制取金属、合金以及包覆粉末的有置以及包覆粉末的有置换法、溶液法、溶液氢还原法；原法； 从金属熔从金属熔盐中沉淀制取金属粉末的有熔中沉淀制取金属粉末的有熔盐沉淀沉淀法；法； 从从辅助金属浴中析出制取金属化合物粉末的有助金属浴中析出制取金属化合物粉末的有金属浴法；金属浴法； （3）从金属）从金属盐溶液溶液电解制取金属与合金粉末的解制取金属与合金粉末的有水溶液有水溶液电解法；解法； 从金属熔从金属熔盐电解制取金属和金属化合物粉末的解制取金属和金属化合物粉末的有熔有熔盐电解法。解法。14. 一、粉末制一、粉末制备技技术1.3 在气在气态下制下制备粉末的方法粉末的方法 （1）从金属蒸气中冷凝制取金属粉末的有蒸）从金属蒸气中冷凝制取金属粉末的有蒸气冷凝法；气冷凝法； （2) ) 从气从气态金属金属羰基物中离解制取金属、合基物中离解制取金属、合金粉末以及包覆粉末的有金粉末以及包覆粉末的有羰基物基物热离解法；离解法； （3）从气）从气态金属金属卤化物中气相化物中气相还原制取金属、

9、原制取金属、合金粉末以及金属、合金涂合金粉末以及金属、合金涂层的有气相的有气相氢还原法；原法； 从气从气态金属金属卤化物中沉化物中沉积制取金属化合物制取金属化合物粉末以及涂粉末以及涂层的有化学气相沉的有化学气相沉积法。法。15. 一、粉末制一、粉末制备技技术 从从实质过程看，程看，现有制粉方法大体可有制粉方法大体可归纳为两大两大类，即，即机械法机械法和和物理化学法物理化学法。u 1.1.机械法：机械法：是将原材料机械地粉碎，而化学成是将原材料机械地粉碎，而化学成分基本上不分基本上不发生生变化；化；u 2.2.物理化学法物理化学法是借助化学的或物理的作用，改是借助化学的或物理的作用，改变原材料的化学成分或聚集状原材料的化学成分或聚集状态而而获得粉末的方法。得粉末的方法。 粉末的具体生粉末的具体生产方法很多，从目前国内外生方法很多，从目前国内外生产的工的工业规模而言，模而言，应用最广泛的有用最广泛的有还原法、原法、雾化法化法和和电解法解法三种；而气相沉淀法和液相沉淀法在特殊三种；而气相沉淀法和液相沉淀法在特殊应用用时亦很重要。亦很重要。 表表1-1为制取粉末的一些方法。制取粉末的一些方法。

10、16. 一、粉末制一、粉末制备技技术 表表1-1 粉末生粉末生产方法方法17. 一、粉末制一、粉末制备技技术 续表表1-118. 一、粉末制一、粉末制备技技术2.常用的粉末制常用的粉末制备方法方法2.1 机械粉碎法机械粉碎法 机械粉碎是靠机械粉碎是靠压碎碎、击碎碎和和磨削磨削等作用，将等作用，将块状金属、合金或化合物机械地粉碎成粉末的。状金属、合金或化合物机械地粉碎成粉末的。 固固态金属的机械粉碎既是一种独立的制粉方法，金属的机械粉碎既是一种独立的制粉方法，又常常作又常常作为某些制粉方法的某些制粉方法的补充工序。充工序。 19. 依据物料粉碎的最依据物料粉碎的最终程度，又可以分程度，又可以分为粗碎粗碎和和细碎碎两两类。以。以压碎碎为主要作用的有主要作用的有碾碾压、锟轧以及以及颚式破碎式破碎等；以等；以击碎碎为主的有主的有锤磨；属于磨；属于击碎和磨碎和磨削等多方面作用的机械粉碎有球磨、棒磨等。削等多方面作用的机械粉碎有球磨、棒磨等。 实践表明，机械研磨比践表明，机械研磨比较适用于脆性材料。利适用于脆性材料。利用塑性金属或合金来制取粉末多采用用塑性金属或合金来制取粉末多采用涡旋研磨、冷旋研

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