【正文】 的發(fā)展，我國粉末冶金行業(yè)己發(fā)展成為一個(gè)具有相當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模的新興行業(yè)?！鞍宋濉币詠?，我國粉末冶金制品的總產(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(diǎn)產(chǎn)品在汽車、摩托車、農(nóng)機(jī)、家電等行業(yè)的配套需求，在國民經(jīng)濟(jì)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(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，模具工業(yè)的發(fā)展水平標(biāo)志著一個(gè)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(jī)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(duì)于粉末冶金行業(yè)也毫不例外，模具是發(fā)展粉末冶金機(jī)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(jì)參數(shù)選用的準(zhǔn)確性，大批量生產(chǎn)時(shí)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(jìn)水平的P/M模具技術(shù)發(fā)展到今天，己可做出精度達(dá)IT6級(jí)，使用壽命長達(dá)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(duì)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(diǎn):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(jì)算公式；壓坯密度分布研究和精整余量設(shè)計(jì)等。研究粉末冶金模具結(jié)構(gòu)和工藝特點(diǎn)：其主要包括壓模和精整模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；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(jì)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(shí) 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(jì)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(huì)影響制品的質(zhì)量。⑴粒度及粒度分布粉料中能分開并獨(dú)立存在的最小實(shí)體為單顆粒。實(shí)際的粉末往往是團(tuán)聚了的顆粒，即二次顆粒。實(shí)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(shí)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(dòng)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(shí)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(dòng)性指粉末的流動(dòng)能力，常用50克粉末從標(biāo)準(zhǔn)漏斗流出所需的時(shí)間表示。流動(dòng)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(dá)到的壓坯密度表示，在標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)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(jī)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(shí)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(duì)其施壓。在壓縮過程中，隨著粉末的移動(dòng)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(jī)械楔合作用增強(qiáng)，從而形成具有一定密度和強(qiáng)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(shí)間內(nèi)各個(gè)方向上均衡受壓而獲得密度分布均勻和強(qiáng)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(jī)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(kuò)散和蠕變現(xiàn)象的發(fā)生，促進(jìn)粉末的原子擴(kuò)散和再結(jié)晶及以極緩慢的速率進(jìn)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(shí)間經(jīng)受高溫和高壓的聯(lián)合作用，強(qiáng)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(qiáng)度高，且均勻一致，晶粒細(xì)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(jī)價(jià)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(duì)旋轉(zhuǎn)軋輥之間使其壓實(shí)成連續(xù)帶坯的方法。將金屬粉末通過一個(gè)特制的漏斗喂入轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥縫中，可軋出具有一定厚度、長度連續(xù)、強(qiáng)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(huì)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?。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(jī)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(jìn)行燒結(jié)，如將粉末裝入模具中振實(shí)，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(dá)到所需密度，用于制動(dòng)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(jī)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(diǎn)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(qiáng)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(jī)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(kuò)散和塑性流動(dòng)。隨著顆粒間接觸面的增大，會(huì)產(chǎn)生再結(jié)晶和晶粒長大，有時(shí)出現(xiàn)固相的熔化和重結(jié)晶。以上各過程常常會(huì)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(jī)械法和物理化學(xué)法。還有新研制的機(jī)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(jí)、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(shí)，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(shí)也用真空或惰性氣氛。將粉末按粒度大小分成若干級(jí)的過程。分級(jí)使配料時(shí)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(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)篩分進(jìn)行分級(jí)。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(jī)械法和化學(xué)法，廣泛應(yīng)用的是機(jī)械法，將粉末或混合料機(jī)械的摻和均勻而不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。機(jī)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(shí)常用的液體介質(zhì)為酒精、汽油、丙酮、水等。化學(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(qiáng)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(tuán)粒的工序，常用來改善粉末的流動(dòng)性。常用的制粒設(shè)備有振動(dòng)篩、滾筒制粒機(jī)、圓盤制粒機(jī)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(shí)一般需要約1噸/厘米2以上的壓力，壓制壓力過大時(shí)，影響加壓工具；并且有時(shí)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(qiáng)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(dòng)模壓制等。⑴單向壓制即固定陰模中的粉末在一個(gè)運(yùn)動(dòng)模沖和一個(gè)固定模沖之間進(jìn)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(shí)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(yùn)動(dòng)的模沖之間進(jìn)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(shí)加壓時(shí)，壓坯厚度的中間部分密度較低。⑶浮動(dòng)壓制浮動(dòng)陰模中的粉末在一個(gè)運(yùn)動(dòng)模沖和一個(gè)固定模沖之間進(jìn)行壓制，陰模由彈簧支承，處于浮動(dòng)狀態(tài)，開始加壓時(shí)，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(dòng)；隨著壓力增大，當(dāng)二者的摩擦力大于彈簧支承力時(shí)，陰模與上模沖一起下行，與下模沖間產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，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(shí)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