【正文】 的發(fā)展，我國粉末冶金行業(yè)己發(fā)展成為一個具有相當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模的新興行業(yè)?！鞍宋濉币詠恚覈勰┮苯鹬破返目偖a(chǎn)值己增長了3倍多，產(chǎn)量增長也超過2倍。1998年粉末冶金行業(yè)38家骨干企業(yè)共完成粉末冶金零件產(chǎn)量24463t，工業(yè)總產(chǎn)值80 987 .8萬元，產(chǎn)品銷售收入66983 .9萬元，利潤總額1 ，基本上滿足了國家重點產(chǎn)品在汽車、摩托車、農(nóng)機、家電等行業(yè)的配套需求，在國民經(jīng)濟中的地位和作用有了較大的提高。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，模具工業(yè)的發(fā)展水平標志著一個國家的工業(yè)水平和產(chǎn)品的開發(fā)能力。無論是在汽車工業(yè)中新車型的開發(fā)與批量生產(chǎn)，還是機電及家電和輕工業(yè)產(chǎn)品等都與模具制造技術(shù)業(yè)息息相關(guān)。對于粉末冶金行業(yè)也毫不例外，模具是發(fā)展粉末冶金機械零件的關(guān)鍵之一，制品的尺寸精度與成形或精整模具尺寸精度密切相關(guān)，特別是異形復(fù)雜、幾何尺寸精度高的零件，其精度主要靠模具保證。成形或精整模具精度依賴于模具的加工精度和設(shè)計參數(shù)選用的準確性，大批量生產(chǎn)時還與模具的耐磨性有關(guān)。就目前有限的資料來分析，在P/M模具工藝技術(shù)方面，國內(nèi)外先進水平的P/M模具技術(shù)發(fā)展到今天，己可做出精度達IT6級，使用壽命長達10萬件/套以上的高品質(zhì)模具。P/M模具今后的研究方向仍然是在模具材料、加工精度、模具壽命、模具CAD/CAM/CAE、快速響應(yīng)制造技術(shù)等方面，以期對粉末冶金產(chǎn)品的快速開發(fā)與生產(chǎn)以及快速響應(yīng)市場需求，并提高產(chǎn)品品質(zhì)和降低生產(chǎn)成本。研究粉末冶金工藝特點:其主要包括采用怎樣的粉末冶金壓制和精整的分類方法；研討并精確選擇成型壓力和精整壓力的計算公式；壓坯密度分布研究和精整余量設(shè)計等。研究粉末冶金模具結(jié)構(gòu)和工藝特點：其主要包括壓模和精整模結(jié)構(gòu)設(shè)計；模架的形式與歸類并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫文件：模具主要零件的尺寸計算和材料的選擇并建立相應(yīng)基于特征造型和參數(shù)化造型的數(shù)據(jù)庫文件。第二章 粉末冶金基礎(chǔ)知識 粉末的化學(xué)成分及性能尺寸小于1mm的離散顆粒的集合體通常稱為粉末，其計量單位一般是以微米（μm）或納米（nm）。常用的金屬粉末有鐵、銅、鋁等及其合金的粉末，要求其雜質(zhì)和氣體含量不超過1%～2%，否則會影響制品的質(zhì)量。⑴粒度及粒度分布粉料中能分開并獨立存在的最小實體為單顆粒。實際的粉末往往是團聚了的顆粒，即二次顆粒。實際的粉末顆粒體中不同尺寸所占的百分比即為粒度分布。⑵顆粒形狀即粉末顆粒的外觀幾何形狀。常見的有球狀、柱狀、針狀、板狀和片狀等，可以通過顯微鏡的觀察確定。⑶比表面積即單位質(zhì)量粉末的總表面積，可通過實際測定。比表面積大小影響著粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。粉末的工藝性能包括流動性、填充特性、壓縮性及成形性等。⑴填充特性指在沒有外界條件下，粉末自由堆積時的松緊程度。常以松裝密度或堆積密度表示。粉末的填充特性與顆粒的大小、形狀及表面性質(zhì)有關(guān)。⑵流動性指粉末的流動能力，常用50克粉末從標準漏斗流出所需的時間表示。流動性受顆粒粘附作用的影響。⑶壓縮性表示粉末在壓制過程中被壓緊的能力，用規(guī)定的單位壓力下所達到的壓坯密度表示，在標準模具中,規(guī)定的潤滑條件下測定。影響粉末壓縮性的因素有顆粒的塑性或顯微硬度，塑性金屬粉末比硬、脆材料的壓縮性好；顆粒的形狀和結(jié)構(gòu)也影響粉末的壓縮性。⑷成形性指粉末壓制后，壓坯保持既定形狀的能力，用粉末能夠成形的最小單位壓制壓力表示，或用壓坯的強度來衡量。成形性受顆粒形狀和結(jié)構(gòu)的影響。 粉末冶金的機理壓制就是在外力作用下，將模具或其它容器中的粉末緊密壓實成預(yù)定形狀和尺寸壓坯的工藝過程。粉末裝入陰模,通過上下模沖對其施壓。在壓縮過程中，隨著粉末的移動和變形，較大的空隙被填充，顆粒表面的氧化膜破碎，顆粒間接觸面積增大，使原子間產(chǎn)生吸引力且顆粒間的機械楔合作用增強，從而形成具有一定密度和強度的壓坯。壓力直接作用在粉末體或彈性模套上，使粉末體在同一時間內(nèi)各個方向上均衡受壓而獲得密度分布均勻和強度較高的壓坯的過程。按其特性分為冷等靜壓制和熱等靜壓制兩大類。⑴冷等靜壓制即在室溫下等靜壓制，液體為壓力傳遞媒介。將粉末體裝入彈性模具內(nèi)，置于鋼體密封容器內(nèi)，用高壓泵將液體壓入容器，利用液體均勻傳遞壓力的特性，使彈性模具內(nèi)的粉末體均勻受壓。因此，冷等靜壓制壓坯密度高，較均勻，力學(xué)性能較好，尺寸大且形狀復(fù)雜，已用于棒材、管材和大型制品的生產(chǎn)。⑵熱等靜壓制把粉末壓坯或裝入特制容器內(nèi)的粉末體置入熱等靜壓機高壓容器中，施以高溫和高壓，使這些粉末體被壓制和燒結(jié)成致密的零件或材料的過程。在高溫下的等靜壓制，可以激活擴散和蠕變現(xiàn)象的發(fā)生，促進粉末的原子擴散和再結(jié)晶及以極緩慢的速率進行塑性變形，氣體為壓力傳遞媒介。粉末體在等靜壓高壓容器內(nèi)同一時間經(jīng)受高溫和高壓的聯(lián)合作用，強化了壓制與燒結(jié)過程，制品的壓制壓力和燒結(jié)溫度均低于冷等靜壓制，制品的致密度和強度高，且均勻一致，晶粒細小，力學(xué)性能高，消除了材料內(nèi)部顆粒間的缺陷和孔隙，形狀和尺寸不受限制。但熱等靜壓機價格高，投資大。熱等靜壓制已用于粉末高速鋼、難熔金屬、高溫合金和金屬陶瓷等制品的生產(chǎn)。將粉末通過漏斗喂入一對旋轉(zhuǎn)軋輥之間使其壓實成連續(xù)帶坯的方法。將金屬粉末通過一個特制的漏斗喂入轉(zhuǎn)動的軋輥縫中，可軋出具有一定厚度、長度連續(xù)、強度適宜的板帶坯料。這些坯體經(jīng)預(yù)燒結(jié)、燒結(jié)，再軋制加工及熱處理等工序，就可制成具有一定孔隙度的、致密的粉末冶金板帶材。粉末軋制制品的密度比較高，制品的長度原則上不受限制，軋制制品的厚度和寬度會受到軋輥的限制；成材率高為80%～90%，熔鑄軋制的僅為60%或更低。粉末軋制適用于生產(chǎn)多孔材料、摩擦材料、復(fù)合材料和硬質(zhì)合金等的板材及帶材。是金屬粉末在不施加外力的情況下成形的，即將粉末加水或其它液體及懸浮劑調(diào)制成粉漿，再注入石膏模內(nèi)，利用石膏模吸取水分使之干燥后成形。常用的懸浮劑有聚乙烯醇、甘油、藻骯酸鈉等，作用是防止成形顆粒聚集，改善潤濕條件。為保證形成穩(wěn)定的膠態(tài)懸浮液，顆粒尺寸不大于5μm～10μm，粉末在懸浮液中的質(zhì)量含量為40%～70%。將置于擠壓筒內(nèi)的粉末、壓坯或燒結(jié)體通過規(guī)定的?？讐撼觥０凑諗D壓條件不同，分為冷擠壓和熱擠壓。冷擠壓是把金屬粉末與一定量的有機粘結(jié)劑混合在較低溫度下（40℃～200℃）擠壓成坯塊；粉末熱擠壓是指金屬粉末壓坯或粉末裝入包套內(nèi)加熱到較高溫度下壓擠，熱擠壓法能夠制取形狀復(fù)雜、性能優(yōu)良的制品和材料。擠壓成形設(shè)備簡單，生產(chǎn)率高，可獲得長度方向密度均勻的制品。擠壓成形能擠壓出壁很薄直經(jīng)很小的微形小管，直徑1mm的粉末冶金制品；可擠壓形狀復(fù)雜、物理力學(xué)性能優(yōu)良的致密粉末材料，如燒結(jié)鋁合金及高溫合金。擠壓制品的橫向密度均勻，生產(chǎn)連續(xù)性高，因此，多用于截面較簡單的條、棒和螺旋形條、棒（如麻花鉆等）。粉末未經(jīng)壓制而直接進行燒結(jié)，如將粉末裝入模具中振實，再連同模具一起入爐燒結(jié)成形，用于多孔材料的生產(chǎn)；或?qū)⒎勰┚鶆蛩裳b于芯板上，再連同芯板一起入爐燒結(jié)成形，再經(jīng)復(fù)壓或軋制達到所需密度，用于制動摩擦片及雙金屬材料的生產(chǎn)。將置于擠壓筒內(nèi)的粉末、壓坯或燒結(jié)體通過規(guī)定的模孔壓出。按照擠壓條件不同，分為冷擠壓和熱擠壓。冷擠壓是把金屬粉末與一定量的有機粘結(jié)劑混合在較低溫度下（40℃～200℃）擠壓成坯塊；粉末熱擠壓是指金屬粉末壓坯或粉末裝入包套內(nèi)加熱到較高溫度下壓擠，熱擠壓法能夠制取形狀復(fù)雜、性能優(yōu)良的制品和材料。擠壓成形設(shè)備簡單，生產(chǎn)率高，可獲得長度方向密度均勻的制品。燒結(jié)是粉末或壓坯在低于其主要組分熔點溫度以下的熱處理過程，目的是通過顆粒間的冶金結(jié)合以提高其強度。隨著溫度升高，粉末或壓坯中產(chǎn)生一系列的物理、化學(xué)變化：水和有機物的蒸發(fā)或揮發(fā)、吸附氣體的排除、應(yīng)力消除以及粉末顆粒表面氧化物的還原等，接著粉末表層原子間的相互擴散和塑性流動。隨著顆粒間接觸面的增大，會產(chǎn)生再結(jié)晶和晶粒長大，有時出現(xiàn)固相的熔化和重結(jié)晶。以上各過程常常會相互重疊，相互影響，使燒結(jié)過程變得十分復(fù)雜。粉末制備金屬粉末的制備方法分為兩大類：機械法和物理化學(xué)法。還有新研制的機械合金化法，汞齊法、蒸發(fā)法、超聲粉碎法等超微粉末制造技術(shù)。制備方法決定著粉末的顆粒大小、形狀、松裝密度、化學(xué)成分、壓制性、燒結(jié)性等。粉末的預(yù)處理包括粉末退火、分級、混合、制粒、加潤滑劑等。1.退火粉末的預(yù)先退火可以使氧化物還原，降低碳和其它雜質(zhì)的含量，提高粉末的純度；同時，還能消除粉末的加工硬化、穩(wěn)定粉末的晶體結(jié)構(gòu)。退火溫度根據(jù)金屬粉末的種類而不同，～。通常，電解銅粉的退火溫度約為300，電解鐵粉或電解鎳粉的約為700℃，不能超過900℃。退火一般用還原性氣氛，有時也用真空或惰性氣氛。將粉末按粒度大小分成若干級的過程。分級使配料時易于控制粉末的粒度和粒度分布，以適應(yīng)成形工藝要求，常用標準篩網(wǎng)篩分進行分級。指將兩種或兩種以上不同成分的粉末均勻化的過程?；旌匣旧嫌袃煞N方法：機械法和化學(xué)法，廣泛應(yīng)用的是機械法，將粉末或混合料機械的摻和均勻而不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。機械法混料又可分為干混和濕混，鐵基等制品生產(chǎn)中廣泛采用干混；制備硬質(zhì)合金混合料則常使用濕混。濕混時常用的液體介質(zhì)為酒精、汽油、丙酮、水等?；瘜W(xué)法混料是將金屬或化合物粉末與添加金屬的鹽溶液均勻混合；或者是各組元全部以某種鹽的溶液形式混合，然后經(jīng)沉淀、干燥和還原等處理而得到均勻分布的混合物。常需加入的添加劑，用于提高壓坯強度或防止粉末成分偏析的增塑劑（汽油、橡膠溶液、石蠟等），用于減少顆粒間及壓坯與模壁間摩擦的潤滑劑（硬質(zhì)酸鋅、二硫化鉬等）。將小顆粒的粉末制成大顆?；驁F粒的工序，常用來改善粉末的流動性。常用的制粒設(shè)備有振動篩、滾筒制粒機、圓盤制粒機等。成形是將粉末轉(zhuǎn)變成具有所需形狀的凝聚體的過程。常用的成形方法有模壓、軋制、擠壓、等靜壓、松裝燒結(jié)成形、粉漿澆注和爆炸成形等。即粉末料在壓模內(nèi)壓制。室溫壓制時一般需要約1噸/厘米2以上的壓力，壓制壓力過大時，影響加壓工具；并且有時坯體發(fā)生層狀裂紋、傷痕和缺陷等。壓制壓力的最大限度為12—15噸／厘米2。超過極限強度后，粉末顆粒發(fā)生粉碎性破壞。常用的模壓方法有單向壓制、雙向壓制、浮動模壓制等。⑴單向壓制即固定陰模中的粉末在一個運動模沖和一個固定模沖之間進行壓制的方法。單向壓制模具簡單，操作方便，生產(chǎn)效率高，但壓制時受摩擦力的影響，制品密度不均勻，適宜壓制高度或厚度較小的制品。⑵雙向壓制陰模中粉末在相向運動的模沖之間進行壓制的方法。雙向壓制比較適宜高度或厚度較大的制品。雙向壓制壓坯的密度較單向壓制均勻，但雙向同時加壓時，壓坯厚度的中間部分密度較低。⑶浮動壓制浮動陰模中的粉末在一個運動模沖和一個固定模沖之間進行壓制，陰模由彈簧支承，處于浮動狀態(tài)，開始加壓時，由于粉末與陰模壁間摩擦力小于彈簧支承力，只有上模沖向下移動；隨著壓力增大，當(dāng)二者的摩擦力大于彈簧支承力時，陰模與上模沖一起下行，與下模沖間產(chǎn)生相對移動，使單向壓制轉(zhuǎn)變?yōu)閴号鞯碾p向受壓，而且壓坯雙向不同時受壓，這樣壓坯的密度更均勻。不同的產(chǎn)品、不同的性能燒結(jié)方法不一樣。1