【正文】 第 5章 粉末冶金成形 粉末冶金是制取金屬粉末并通過成形和燒結等工藝將金屬粉末（或與非金屬粉末）的混合物制成制品的加工方法 特 點 既可以制取用普通熔煉方法難以制取的特殊材料，又可以制造各種精密的機械零件 省工省料 模具和金屬粉末成本較高 批量小時或制品尺寸過大時不宜采用 普通粉末冶金制品的密度較低且很不均勻，強度比相應的鑄件或鍛件約低 20%～ 30%；一般只適用于中、小型制品的成批、大量生產(chǎn)。 常用的粉末冶金材料 硬質合金 用高硬度、難熔的金屬碳化物 （ WC 、 TiC等） 粉末為硬質點，以 Co、 Mo、 Ni等作為粘結劑，經(jīng)過混合、壓制和 燒結而成的非鐵合金 硬度高、耐磨性好，耐熱性好 制造刃具及和不受沖擊和振動的高耐磨零件 燒結減摩材料 鐵與石墨或青銅與石墨粉末燒結 一般用于中速，輕載荷的含油軸承 燒結摩擦材料 用鐵、銅等作基體，加入石棉、 Al2O3等摩擦組元及石墨或 MoS2 廣泛用來制造機器上的制動帶和離合器片等 燒結鋼 以碳鋼或合金鋼粉末為主制成的材料。 精 度較高、表面光潔、有減振、消聲作用 用于制造電鉆齒輪和油泵齒輪等 (P36) 粉末冶金基礎 粉末的化學成分及性能 粉末通常指尺寸小于 1mm的離散顆粒的集合體，顆粒尺寸一般以微米（ μ m）或納米（ nm）計量 粉末的化學成分 常用的金屬粉末有鐵、銅、鋁等及其合金的粉末 ,雜質和氣體的含量一般不超過 1%～ 2% 顆粒形狀 常見的有球狀、粒狀、片狀和針狀等 粒度 單個粉末顆粒的線性尺寸 粒度分布 按粒度不同分為若干級，每一級粉末 （按質量、數(shù)量或體積）所占的百分比 。 比表面積 單位質量粉末的總表面積 粉末的物理性能 粉末的工藝性能 流動性： 粉末的流動能力，采用球形或接近球形的 顆粒及較寬的粒度分布，有利于提高粉末 的流動性。 松裝密度： 在規(guī)定條件下粉末自由填充單位容積的質 量。采用密度較高的粉末、球形或接近 球形的顆粒、較粗的粒度或較寬的粒度 分布，均有利于提高粉末的松裝密度 壓縮性： 在加壓條件下粉末被壓縮的程度，提高壓 制壓力或松裝密度、減小壓制速度或粉末 顆粒的強度，均有利于提高粉末的壓縮性， 從而提高壓坯的密度。 成形性： 粉末被壓縮成一定形狀并在后續(xù)加工中 保持這種形狀的能力 ， 在一定壓力下獲 得的壓坯強度越高 ， 則成形性越好 。 粉末冶金的機理 ? 壓制和燒結是粉末冶金的二個重要工序 1．壓制的機理 壓制是在模具或其它容器中，在外力作用下，將粉末緊實成具有預定 形狀和尺寸的工藝過程。 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 膜被破碎 ， 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 。 2．燒結的機理 燒結是粉末或壓坯在低于主要組分熔點的溫度下的熱處理，目的在于 通過顆粒間的冶金結合以提高其強度 ，是粉末冶金的一個關鍵工序 水和有機物的蒸發(fā)或揮發(fā) 、 吸附氣體的排除 、 應力的消除以及粉末顆粒表面氧化物的還原等 ， 粉末表層原子間的相互擴散和塑性流動 。 還會產(chǎn)生再結晶和晶粒長大 ， 有時還會出現(xiàn)固相的熔解和重結晶 ? 以上各過程往往相互重疊 ， 相互影響 粉末冶金工藝 金屬粉末的制取 → 預處理 → 坯料的成形 → 燒結→ 后處理等 粉末的制取 機械法 和 物理化學法 兩大類 1．機械法 用機械力將原材料粉碎而化學成分基本不發(fā)生變化的工藝過程 球磨法： 用于脆性材料及合金 研磨法： 用于金屬絲或小塊邊 角料 霧化法： 用于熔點較低的金屬 2．物理化學法 借助物理或化學作用，改變物料的化學成分或聚集狀態(tài)而獲取粉末的方法 還原法： 用還原劑還原金屬氧化物或鹽類，使其成為金屬粉末的方法，最常用，工藝簡便、成本較低，適用于由金屬氧化物或鹵族化合物制粉。 電解法： 在溶液或熔鹽中通入直流電，使金屬離子電解析出成為金屬粉末的方法?？芍频酶呒兌确勰?，但成本較高，適用于從金屬鹽類中制取粉末 熱離解法： 將金屬與 CO、 H2或 Hg作用，生成化合物或汞齊（即汞合金），再加熱使其分解出 CO、 H2或 Hg，從而制得金屬粉末的方法。用于能與 CO、 H2或 Hg作用生成化合物或汞齊的金屬。 粉末的預處理 1． 分級 將粉末按粒度分成若干級的過程 。 使配料時易于控制粉末的粒度和粒度分布 ， 以適應成形工藝的要求 。 2．混合 將兩種或兩種以上不同成分的粉末均勻摻合的過程 通過混合可獲得所需的組分。 為提高粉料的成形性能，常需加入某些添加劑，如用于提高壓坯強度或防止粉末成分偏析的增塑劑，用于減少顆粒間及壓坯與模壁間摩擦的潤滑劑。 3．制粒 為改善粉末流動性而使較細顆粒團聚成粗粉團粒的工藝。 成形 將粉末轉變成具有所需形狀的凝聚體的過程 1．模壓： 通過模沖加壓使剛性封閉模中的粉末密實成形 單向壓制： 模具簡單，操作方便，生產(chǎn)效率高，但制品密度不均勻， 適于壓制高度或厚度較小的制品。 雙向壓制： 壓坯密度較單向壓制均勻， 適于壓制高度或厚度較大的制品 浮動模壓制： 浮動模壓制 壓坯密度較均勻 ， 適于壓制 高度或厚度較大的制品 。 2． 粉末軋制 將粉末引入一對旋轉軋輥之間使其壓實成連續(xù)帶坯的方法 。 適用于生產(chǎn)多孔材料 、 摩擦材料 、 復合材料和硬質合金等的板材及帶材 。 3．擠壓成形 將置于擠壓筒內(nèi)的