【正文】 粒徑的沉降時間，（分）。一般指整個粉末體。 U 形管壓力計有雙重作用 , 它既是壓力計 , 又是流量計 (毛細(xì)管流量計 ) , 其值既表示空氣通過粉末試樣堆積體后的壓力 , 又表示空氣經(jīng)粉末試樣堆積體通過針形閥的流量。每次測定 , 粉末試樣預(yù)先須由齒條和手輪等部件構(gòu)成的壓制機(jī)構(gòu)按試樣高度曲線壓制成對應(yīng)孔隙率下的高度。 費(fèi)氏儀原理 ? 費(fèi)氏法屬于穩(wěn)流 (層流 ) 狀態(tài)下的氣體透過法 , 基于空氣在恒定壓力下先透過粉末堆積體 , 然后通過可調(diào)節(jié)的針形閥流向大氣。 表觀密度 （有效密度）：顆粒質(zhì)量用包括開孔和閉 孔在內(nèi)的顆粒體積去除所得商。 氧含量 的測定 :氫損法 ,測定可被氫還原的金屬氧化物的那部 分氧含量，適用于 Fe、 Cu、 W、 Mo、 Co等粉末。 167。 23粉體的制備 物理化學(xué)法 :還原法 ,電解法 機(jī)械法 :霧化法 ,機(jī)械粉碎法 167。粉末冶金材料的孔隙特性、界面問題及強(qiáng)韌化機(jī)理的研究。 ? （ 2）建立以“凈近形成形”技術(shù)為中心的各種新型固結(jié)技術(shù)及其過程模擬理論，如粉末注射成形、擠壓成形、噴射成形、溫壓成形、粉末鍛造等。 ? （ 6）可以充分利用礦石、尾礦、煉鋼污泥、軋鋼鐵鱗、回收廢舊金屬作原料，是一種可有效進(jìn)行材料再生和綜合利用的新技術(shù)。 ? （ 2）可以制備非晶、微晶、準(zhǔn)晶、納米晶和超飽和固溶體等一系列高性能非平衡材料，這些材料具有優(yōu)異的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和力學(xué)性能。因為粉末成型時的模具加工比較困難，而且也受到壓制力的限制。 ? 3．有可能制取高純度的材料。 粉末冶金的特點(diǎn) ? 1．絕大多數(shù)難溶金屬及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法來制造。 ? 2．將粉末成型為所需形狀的坯塊。 粉末冶金學(xué) 材料科學(xué)與工程系 目錄 ? 第一章 粉末冶金概述 ? 第二章 粉末體及其制備技術(shù) ? 第三章 成型理論及工藝 ? 第四章 燒結(jié)理論及工藝 ? 第五章 粉末冶金材料及制備 第一章 粉末冶金概述 ? 概念 ? 過程 ? 特點(diǎn) ? 應(yīng)用及地位 ? 今后的發(fā)展 定義 ? 粉末冶金是一門研究制造各種金屬粉末和以粉末為原料通過壓制成型，燒結(jié)和必要的后續(xù)處理來制取金屬材料和制品的科學(xué)技術(shù)。成型方式有簡單的壓制、等靜壓制、軋制、擠壓、爆炸成型等。 ? 2．材料的利用率高、生產(chǎn)效率高。因為粉末冶金工藝與熔鑄法不同，在材料生產(chǎn)過程中，不會帶給材料任何污垢。 ? 6．對某些產(chǎn)品小批量生產(chǎn)時，成本較高，因為粉末成本高，但為了得到某些獨(dú)特性能的產(chǎn)品而采用小批量生產(chǎn)也是合算的。 ? （ 3）可以容易地實現(xiàn)多種類型的復(fù)合，充分發(fā)揮各組元材料各自的特性，是一種低成本生產(chǎn)高性能金屬基和陶瓷復(fù)合材料的工藝技術(shù)。 粉末冶金學(xué)科優(yōu)先發(fā)展方向 ? （ 1）發(fā)展粉末制取新技術(shù)、新工藝及其過程理論。 ? （ 3）建立以“全致密化”為主要目標(biāo)的新型固結(jié)技術(shù)及其過程模擬技術(shù)。 第二章 粉體性能及制備技術(shù) ? 167。 21 粉末體的概念 ? 固體材料 :致密體 (1mm)\粉末體 \ 膠體 () ? 由大量的顆粒及顆粒之間的空隙所構(gòu)成的集合體。 金屬的含量 :常規(guī)化學(xué)分析技術(shù) ★ 碳硫分析儀 ★反應(yīng)氣相色譜法 ★示差熱導(dǎo)法 ★燃燒法 ★光譜法 化學(xué)元素分析 雜質(zhì)含量分析 氧含量 \雜質(zhì)含量 雜質(zhì) (1)與主要金屬結(jié)合，形成固溶體或化合物的金屬 或非金屬成分。 氫損值 =揮發(fā)物的重量 (試樣重量 殘留物重量 )/試樣重量 100% 雜質(zhì)含量 的測定 :酸不溶法 . 鐵粉鹽酸不溶物 =鹽酸不溶物的克數(shù) /粉末試樣克數(shù) 100% 庫侖分析儀 167。 測試方法 :比重瓶法 使用設(shè)備 :分析天平 密度的測試方法 112mmm?? ??水 金屬絲稱量裝置 空氣中稱量 , 水中稱量 ρ試樣密 (g/cm3), m1試樣在空氣中的稱量值 (g), m2試樣在水中的稱量值 (g), ρ水 測量溫度下水的密度 (g/cm3) 物理性能 (2) 顯微硬度 ： 與致密材料測試方法類似。根據(jù)空氣透過粉末堆積體時所產(chǎn)生的阻力和流量求出粉末的比表面積和平均粒度。當(dāng)空氣通過試樣堆積體時 , 將產(chǎn)生一定的壓力降。 . 物理性能 (3) 粒徑（粒度）： 以毫米或微米表示的顆粒大小。 測試標(biāo)準(zhǔn) : 幾何學(xué)粒徑：篩分析、光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡、電阻法 當(dāng)量粒徑：沉降法、離心法、水力學(xué)法 比表面粒徑：吸附法、透過法、潤濕法 光衍射粒徑：用于粒度接近電磁波波長的粉末。 th1 7 50sm a x ）（ ?????D167。單位為秒 /50克。用粉末得以成型的最小單位壓制壓力表示或用壓坯強(qiáng)度（ S=3PL/2t2W）來表示。等軸狀（對稱性好）或粗顆粒粉末流動性好。塑性金屬粉末比硬脆材料粉末的壓縮性好。 23 粉末制取方法概述 粉末制取方法分類 :物理化學(xué)法和機(jī)械法 . 采用哪種方法制粉末不僅是由于技術(shù)上有可能使用這些方法（如還原、研磨、電解），而且還由于粉末及其制品質(zhì)量在很大程度上取決于制粉的方法。 增大，各種金屬的氧化反應(yīng)愈難進(jìn)行，由于隨溫度升高，金屬對氧的親和力減小。 T關(guān)于系統(tǒng)得走向是向下的；即 CO的△ G176。這說明在一定溫度下碳能還原很多金屬氧化物。所以 Ti、 Zr、 Th、 U等氧化物要用 Ca、 Mg作還原劑，這就是所謂的金屬熱還原。氣體間兩個分子能相互作用的必要條件是互相碰撞，然而，并不是每一次碰撞都能引起反應(yīng)，只有那些在碰撞的瞬間具有高于必要能量的分子才能發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng) 。 吸附 Me(固 )+X(氣 )=MeO（固） 其中只有 Fe2O3在組成上是不變的，而 FeO、 Fe3O4的組成是可變的。 顯然，固體碳也能直接還原鐵的氧化物，但固體與固體的接觸面很有限，因而固 固反應(yīng)速度很慢。 將CO%T的平面分成四個區(qū)域： Ⅰ 區(qū)：只有 Fe2O3能穩(wěn)定存在 Ⅱ 區(qū)：只有 Fe3O4能穩(wěn)定存在 Ⅲ 區(qū)：只有 FeO能穩(wěn)定存在 Ⅳ 區(qū)：只有 Fe能穩(wěn)定存在 曲線 b,c相交于 a點(diǎn)，該點(diǎn)溫度為570℃ 2. 隧道窯法制取粉末冶金用還原鐵粉工藝流程 3．影響因素 1原料 a．雜質(zhì)：如 SiO2的含量超過一定限度后，還原時間延長，還原不完全。工業(yè)上常用焦炭或無煙煤作還原劑。加多加少都不利。這是料層厚度增加，使熱速度和氣體擴(kuò)散速度變慢的緣故。 (根據(jù)熱力學(xué)， T＜ 810℃ 時， CO比 H2對氧化鐵的還原活性高。其作用：退火軟化，提高鐵粉的塑性，改善鐵粉的壓縮性。 ? 熔鹽電解法：制取一些稀有金屬得難熔金屬粉末。 m=qIt 式中： m— 電解時析出物質(zhì)數(shù)量（克） , I— 電流強(qiáng)度（安） q— 電化學(xué)量（ q=W/96500n） , t— 電解時間（小時） W— 原子量 , n— 原子價 , 96500法拉第常數(shù)。 ? 超電壓 指分解電壓（ E分解 ）比理論電壓超出的部分電位。 電極反應(yīng)動力學(xué) 電極上發(fā)生的反應(yīng)也屬多相反應(yīng)。 ? 擴(kuò)散速度 =DA(cc0)/δ 式中： D—擴(kuò)散系數(shù) A—陰極在溶液中的面積 δ—擴(kuò)散層的厚度 cc0—溶液中剩余的陽離子濃度 ? 在平衡時，沉積速度與擴(kuò)散速度相等 I/A= nFD(cc0)/δ 說明隨電流密度（ I/A）增大， cc0值也增大，因而界面上的金屬離子迅速貧化。 （ 1） 電流效率 ηi ：反映電解時電量的利用情況 電流效率是一定電量電解出來的產(chǎn)物實際重量與理論計算重量之比。 [Cu2+] 濃度增加，電流效率也增大。但形成粉末時并不都有氫析出。 非電解質(zhì)添加劑（有動物膠，植物膠、尿素、葡萄糖等）可吸附在晶粒表面上阻止晶粒長大，金屬離子被迫建立新核，促進(jìn)得到細(xì)的粉末。由于電流密度增加，槽電壓升高，副反應(yīng)增多而使電流效率降低。當(dāng)然，提高電解液溫度是有限的。同時攪拌可循環(huán)電解液，減少濃差極化，促進(jìn)電解液的均勻度，有利于陽極的均勻溶解和陰極的均勻析出。的致密氧化亞銅（ Cu2O）膜，即原始氧化膜，它能阻止外來介質(zhì)（如 OSO H2O等）進(jìn)入銅的基體，同時，也能有效地阻止銅離子穿過膜向著膜的表面遷移。如 Pb、 Sn、 Al、 Zn、 Cu、 Ni、 Fe等金屬粉末，以及各種鐵合金、鋁合金、鎳合金、低合金鋼、不銹鋼、高速鋼和高溫合金等合金粉末。 金屬液流霧化過程 (一般規(guī)律 ) ? 1. 負(fù)壓紊流區(qū) ? ? ? 4. 冷卻凝固區(qū) 霧化筒的主要參數(shù) 1氣氛：包括熔煉時的氣氛和霧化筒中的氣氛； 2熔融金屬：包括熔融金屬的化學(xué)成分、粘度、表面張力、熔化溫度范圍、過熱溫度、熔液注入速度以及滴孔直徑； 3霧化介質(zhì)：包括霧化介質(zhì)（氣體或液體）壓力、流入速度、體積、從噴嘴中噴出的速度及粘度； 4噴嘴設(shè)計：各噴嘴間的距離、長度、熔融金屬流的長度、噴嘴頂角； 5霧化筒：粉末顆粒飛行的距離、冷卻介質(zhì)。 ? 金屬液流 :金屬液體的表面張力越大，粉末呈球形越多，并且粉末粒度粗，相反，金屬液體的表面張力越小，粉末呈不規(guī)則狀，所得粒度也較細(xì)。液滴飛行路程（從霧化焦點(diǎn)到水面距離）較長，有利于形成粗球形顆粒。 ? 研磨時球體（指球磨機(jī)運(yùn)動時）的運(yùn)動形式 :滑動制度 ,滾動制度 ,自由下落制度 ,臨界轉(zhuǎn)運(yùn)動 . 影響研磨的因素 ? 球磨筒的尺寸：當(dāng)研磨硬而脆的材料 ,選擇球筒直徑 D與長度 L之比 D/L3的球磨機(jī)。一般球磨機(jī)的裝填系數(shù)為 ..5為宜。通常研磨時間最多不超過 100小時，實際中根據(jù)經(jīng)驗確定。 33壓制成型工藝 ? 167。 31粉末壓制過程 粉末在松裝堆積時，由于顆粒形狀和表面不規(guī)則，顆粒間相互搭接而形成拱橋現(xiàn)象。結(jié)果， 壓坯體積減小，密度迅速 增加。由于位移和變形同時起作用。（導(dǎo)致壓坯各部分粉末致密化不均勻） ? 壓制過程中，粉末顆粒要經(jīng)受著各個不同程度的彈性變形和塑性變形，在壓坯內(nèi)聚集了很大的內(nèi)應(yīng)力。為了從壓模中取出壓坯，還需要施加一定的壓力，這個壓力為 脫模壓力 （ 一般為壓制壓力的 10%~30%） 。 32 壓制工藝 ? 壓制前的準(zhǔn)備 :退火、篩分、混合、加成型 劑、制粒等 ? 壓制工藝過程 稱料 裝料 壓制 脫模 ? 壓制工藝參數(shù) :加壓速度 \保壓時間 壓制前的準(zhǔn)備 ? 退火 目的：為了提高粉末的塑性和改善壓制性。有時，為了 需要也將成分相同而粒度不同的粉末進(jìn)行混合，這稱為合批。 ? 篩分 目的：把顆粒大小不同的原始粉末進(jìn)行分級，而使粉末能夠按照顆粒大小分成 大小范圍更窄的若干等級。 方法：圓筒制粒機(jī)、圓盤制粒機(jī)、擦篩機(jī)。 ? 選擇 的原則： （ 1）具有適當(dāng)?shù)恼承院土己玫臐櫥郧乙子诤头勰┚鶆蚧旌希? （ 2）與粉末物料不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，預(yù)燒或燒結(jié)時易排除，并且不殘留有害物質(zhì)，所放出的氣體對環(huán)境、設(shè)備不能有損害作用。 Q=Vd松 重量法：用于貴金屬或手工操作。 壓制方式：單向壓制、雙向壓制、浮動壓制、帶摩擦芯桿的壓制。 ? 保壓時間 保壓時間指在壓制壓力下的停留時間。 33壓制廢品分析 ? 分層 ：沿壓坯的棱出現(xiàn)的，并大約與受壓面呈 45186。 ? 裂紋 ：與分層不同，裂紋一般是不規(guī)則的，并無整體的界面，但卻同樣出現(xiàn)在應(yīng)力集中的部位，而且本質(zhì)相同，都是彈性后效的結(jié)果。 ? 未壓好： 由于壓坯內(nèi)孔尺寸太大，在燒結(jié)過程中不能完全消失，使合金內(nèi)殘留較多的特殊孔洞的現(xiàn)象。 壓制廢品圖示 ? 裂紋 ? 分層 ? 拉毛 ? 掉邊 ? 掉角 ? 密度分布不均 ? 單重不準(zhǔn) 167。 ?三向壓制成型技術(shù) :用像干袋等靜壓一樣的工具，借助活塞把比側(cè)限壓力更大的壓力加載到上下頂蓋，這一總的壓力狀態(tài)在成型坯內(nèi)產(chǎn)生了剪切應(yīng)力，從而使成型坯得到更高的密度和強(qiáng)度。 ?粉末熱鍛技術(shù) :是把金屬粉