【正文】 時(shí)間。 第二，裂紋出現(xiàn)時(shí)沒(méi)有嚴(yán)格的方向性，它可以是縱向的，也可是橫向的，甚至是任意方向的。 ?擠壓成型 :把金屬粉末與一定量的有機(jī)粘結(jié)劑混合（成糊狀），用適當(dāng)?shù)哪＞咴诔兀ɑ蚋邷兀┫录由蠅毫M(jìn)行擠壓，經(jīng)過(guò)干燥、固化和燒結(jié)便可制成產(chǎn)品。它是先將所選粉末與粘結(jié)劑進(jìn)行混合，然后將混合料進(jìn)行制粒再注射成形所需要的形狀。 45等高制品成型模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 ? 167。 ?對(duì)一些燒結(jié)后需要整形的零件或復(fù)壓復(fù)燒等零件，還需了解和掌握 整形余量和復(fù)壓量、復(fù)燒量 等。 167。 不等高壓坯模具設(shè)計(jì)的 基本原則 是沿不等高分界線(xiàn)將沖頭分型和在壓制時(shí)采用壓制速率相等的壓制法。 5．機(jī)加工余量（△ J）：是為了滿(mǎn)足產(chǎn)品尺寸精度和表面光潔度的要求而增加的磨削輔助機(jī)械加工的加工余量。 H陰 =H粉 （ =Kh坯 ） +h上 +h下 h坯 =h0（ 1t軸 +s軸 ） +h0（ 1t軸 +s軸 ） f 2． 芯桿長(zhǎng)度的確定 ：原則取與陰模高度一樣或略短一點(diǎn)。 7． 陰模外徑的計(jì)算 ：粉末冶金壓模在壓制時(shí)，陰模承受較大的側(cè)向壓強(qiáng)（ P側(cè)=εθP），這樣就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變。 （ 5）整形模和高精度的壓件的模具，宜用耐磨性好的材料，盡可能用硬質(zhì)合金模。 H臺(tái)階 =kh發(fā)蘭 +h下 +△ J= kh發(fā)蘭 （ 1t軸 +s軸 ） +h下 +△ J= 取 28mm (3) 下模沖高度 ：等于陰模內(nèi)臺(tái)階深度減去壓坯發(fā)蘭的高度，即 H下 =H臺(tái)階 h發(fā)蘭 =H臺(tái)階 [ h發(fā)蘭 （ 1t軸 +s軸 ） +]== (4) 裝粉墊高度 ：即由松裝粉末高度移至壓坯高度 (即所移動(dòng)的距離 )。 D芯 =d0(1t徑 +s徑 ) △ Z=(%+%)= (12) 上下模沖內(nèi)徑 ：按 G7/h6的配合間隙選取。 57 燒結(jié)方法 ★ 167。 ? 3． 1937瓊斯認(rèn)為：物質(zhì)本身的凝聚力是粉末燒結(jié)的動(dòng)力，壓制只是增加了顆粒間的接觸面積，具有使燒結(jié)容易進(jìn)行的效果。此階段內(nèi)，顆粒內(nèi)的晶粒不發(fā)生變化，顆粒外形也基本未變，整個(gè)燒結(jié)體不發(fā)生收縮，密度增加也極微。 167。這樣物質(zhì)就可能由接觸 點(diǎn)以外的表面蒸發(fā)在接觸點(diǎn)處凝聚遷移。 對(duì)金屬粉末，其顆粒表面更是凹凸不平。經(jīng)分析，界面的左側(cè)（ Cu）也含有 Ni原子，而界面的右側(cè)（ Ni）也含有 Cu原子，但是左側(cè) Ni的濃度大于右側(cè) Cu的濃度，這表明， Ni向左側(cè)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的原子數(shù)目大于 Cu向右側(cè)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的原子數(shù)目。 液相燒結(jié)過(guò)程及機(jī)構(gòu) ? 顆粒重排機(jī)構(gòu) :液相流動(dòng)使顆粒重新排列以獲得最緊密的堆砌和最小的孔隙總表面積 . ? 溶解 再析出機(jī)構(gòu) :因顆粒大小不同 ,表面形狀不規(guī)整 ,各部位的曲率。 53固相燒結(jié) 定義 :燒結(jié)過(guò)程中不出現(xiàn)液相 .是燒結(jié)時(shí)在不同 組分的顆粒間發(fā)生擴(kuò)散與合金均勻化的過(guò)程 . ★ 顆粒間擴(kuò)散過(guò)程 原子半徑 \溫度 \濃度 \溶解度 \添加其它組元等 . ★ 合金均勻化過(guò)程 燒結(jié)溫度 \時(shí)間 \粉末粒度 \壓坯密度 \原料 \雜質(zhì)等 擴(kuò)散規(guī)律 ? 原子半徑相差越大 ,或在元素周期表中相距越遠(yuǎn)的元素 ,互擴(kuò)散速度越大 . ? 間隙式固溶的原子比替換式固溶的擴(kuò)散速度大 . ? 溫度相同或濃度差別不大時(shí) ,在體心立方點(diǎn)陣相中的原子比在面心立方點(diǎn)陣相中擴(kuò)散速度快 . ? 在金屬中溶解度最小組元 ,具有最大的擴(kuò)散速度 . ? 添加第三組元可顯著改變二組元的相互擴(kuò)散速度 . ? 由于組元的互擴(kuò)散系數(shù)不相等 ,產(chǎn)生柯肯德?tīng)栃?yīng) . 柯肯達(dá)爾 (KIrkendall)效應(yīng) 如下面兩張圖片：“近朱者赤，近墨者黑”可以作為固態(tài)物質(zhì)中一種擴(kuò)散現(xiàn)象的描述。 （ 4）表面擴(kuò)散 不管把金屬表面研磨的如何平整光滑，它仍保持著極大的凹凸不平，即使能夠做成在物理上沒(méi)有畸變的表面，其原子也是呈階梯狀排列的。顆粒 中心距離減小，而且發(fā)生收縮。在這個(gè)階段，整個(gè)燒結(jié)體仍可緩慢收縮，但主要是靠小孔的消失和孔隙數(shù)量的減少來(lái)實(shí)現(xiàn)。 ? 9． 1971年薩姆利諾夫開(kāi)始以電子理論為基礎(chǔ)來(lái)研究燒結(jié)的物理本質(zhì)。 ? 2．巴爾申和特吉畢亞托斯基認(rèn)為壓制時(shí)發(fā)生的加工硬化所引起的再結(jié)晶可以促進(jìn)燒結(jié)。 55 燒結(jié)工藝 ★ 167。 (9) 陰模內(nèi)徑 ： 陰模臺(tái)階上部?jī)?nèi)徑 =(%+%)= 陰模臺(tái)階下部?jī)?nèi)徑 =(%+%)= (10) 上下模沖外徑 ：分別按 H8/f7和 H7/g6的配合間隙選取。 壓縮比 K=d坯 /d松 =(取壓坯密度為 ) 為了彌補(bǔ)成型主體時(shí)少量粉末的側(cè)向移動(dòng)，主體粉末要稍多裝一點(diǎn)粉末 ，故取主體部分的 裝填系數(shù)（或壓縮比）為 。 （ 3）對(duì)于軟金屬粉末，如銅，青銅，鉛，錫等，宜用碳素工具鋼或合金工具鋼，對(duì)于硬金屬粉末，如鋼、鎢、鉬、摩擦材料及硬質(zhì)合金等，宜用硬質(zhì)合金模。一般將模沖與陰模之間的配合間隙按 H8/f7或 H7/g6的配合公差來(lái)選取，而將模沖與芯桿之間的配合間隙按 G7/h6或 F5/h6的配合公差來(lái)選取。 7．復(fù)壓壓下率（ f）：用復(fù)壓壓下量與復(fù)燒前燒結(jié)坯的高度的百分比表示 。 3．燒結(jié)收縮率（ s）：用壓坯在燒結(jié)過(guò)程中的線(xiàn)性收縮量與燒結(jié)前壓坯尺寸的百分比來(lái)表示。 不等高制品的模沖應(yīng)設(shè)計(jì)成組合模沖。不同用途的模具以及模腔形狀不同的模具，其強(qiáng)度計(jì)算方法也不同。 ?壓件單重、單位壓力、密度 ：因不同成分、不同粒度組成、不同單重的粉末，采用不同的單位壓力，壓件的密度會(huì)不同。 43粉末冶金零件 壓坯類(lèi)型 ? 167。 ?粉末熱鍛技術(shù) :是把金屬粉末壓制成一預(yù)成型坯，并在保護(hù)氣氛中進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，使其具有一定的強(qiáng)度，然后，將預(yù)成型坯加熱到鍛造溫度保溫后，迅速移到熱鍛模腔里進(jìn)行鍛打。 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。 ? 裂紋 ：與分層不同，裂紋一般是不規(guī)則的，并無(wú)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。 ? 保壓時(shí)間 保壓時(shí)間指在壓制壓力下的停留時(shí)間。 Q=Vd松 重量法：用于貴金屬或手工操作。 方法：圓筒制粒機(jī)、圓盤(pán)制粒機(jī)、擦篩機(jī)。有時(shí)，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(chēng)為合批。為了從壓模中取出壓坯，還需要施加一定的壓力，這個(gè)壓力為 脫模壓力 （ 一般為壓制壓力的 10%~30%） 。由于位移和變形同時(shí)起作用。 31粉末壓制過(guò)程 粉末在松裝堆積時(shí)，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。通常研磨時(shí)間最多不超過(guò) 100小時(shí)，實(shí)際中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。 ? 研磨時(shí)球體（指球磨機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)）的運(yùn)動(dòng)形式 :滑動(dòng)制度 ,滾動(dòng)制度 ,自由下落制度 ,臨界轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) . 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(zhǎng)度 L之比 D/L3的球磨機(jī)。 ? 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)。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。同時(shí)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(yáng)極的均勻溶解和陰極的均勻析出。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。但形成粉末時(shí)并不都有氫析出。 （ 1） 電流效率 ηi ：反映電解時(shí)電量的利用情況 電流效率是一定電量電解出來(lái)的產(chǎn)物實(shí)際重量與理論計(jì)算重量之比。 電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 電極上發(fā)生的反應(yīng)也屬多相反應(yīng)。 m=qIt 式中： m— 電解時(shí)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(shí)間（小時(shí)） W— 原子量 , n— 原子價(jià) , 96500法拉第常數(shù)。其作用：退火軟化，提高鐵粉的塑性，改善鐵粉的壓縮性。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。工業(yè)上常用焦炭或無(wú)煙煤作還原劑。 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。 吸附 Me(固 )+X(氣 )=MeO（固） 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。 T關(guān)于系統(tǒng)得走向是向下的；即 CO的△ G176。 23 粉末制取方法概述 粉末制取方法分類(lèi) :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。等軸狀（對(duì)稱(chēng)性好）或粗顆粒粉末流動(dòng)性好。單位為秒 /50克。 測(cè)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(guò)法、潤(rùn)濕法 光衍射粒徑：用于粒度接近電磁波波長(zhǎng)的粉末。當(dāng)空氣通過(guò)試樣堆積體時(shí) , 將產(chǎn)生一定的壓力降。 測(cè)試方法 :比重瓶法 使用設(shè)備 :分析天平 密度的測(cè)試方法 112mmm?? ??水 金屬絲稱(chēng)量裝置 空氣中稱(chēng)量 , 水中稱(chēng)量 ρ試樣密 (g/cm3), m1試樣在空氣中的稱(chēng)量值 (g), m2試樣在水中的稱(chēng)量值 (g), ρ水 測(cè)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(cè)試方法類(lèi)似。 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。 第二章 粉體性能及制備技術(shù) ? 167。 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(guò)程理論。 ? 6．對(duì)某些產(chǎn)品小批量生產(chǎn)時(shí)，成本較高，因?yàn)榉勰┏杀靖?，但為了得到某些?dú)特性能的產(chǎn)品而采用小批量生產(chǎn)也是合算的。 ? 2．材料的利用率高、生產(chǎn)效率高。 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(guò)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(mén)研究制造各種金屬粉末和以粉末為原料通過(guò)壓制成型，燒結(jié)和必要的后續(xù)處理來(lái)制取金屬材料和制品的科學(xué)技術(shù)。 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(lái)制造。因?yàn)榉勰┏尚蜁r(shí)的模具加工比較困難，而且也受到壓制力的限制。 ? （ 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)。粉末冶金材料的孔隙特性、界面問(wèn)題及強(qiáng)韌化機(jī)理的研究。 167。 表觀(guān)密度 （有效密度）：顆粒質(zhì)量用包括開(kāi)孔和閉 孔在內(nèi)的顆粒體積去除所得商。每次測(cè)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(xiàn)壓制成對(duì)應(yīng)孔隙率下的高度。一般指整個(gè)粉末體。 ?流動(dòng)性 ： 50克粉末從標(biāo)準(zhǔn)的流速漏斗流出所需的時(shí)間。 ? 粉末顆粒的形狀：顆粒形狀愈不規(guī)則，松裝密度愈小。 167。 ? CO生成的△ G176。 T關(guān)系線(xiàn)在 Cu、 Fe、 Ni、 Co、 W等氧化物的關(guān)系線(xiàn)以下，說(shuō)明在一定條件下氫可以還原Cu、 Fe、 Ni、 Co、 W等氧化物 ? 位于圖中最下面的幾條關(guān)系線(xiàn)所代表的金屬如 Ca、 Mg等與氧的金和力最大。 (3)固體反應(yīng)產(chǎn)物的特性（形成的表面殼層有疏松與致密之分） ★ 氣體還原固體金屬氧化物的機(jī)理：“吸附 自動(dòng)催化”理論。由于 CO2在此高溫下會(huì)與固體碳作用全部轉(zhuǎn)變成 CO起主導(dǎo)還原作用。 2固體碳還原劑 一般為木炭、焦炭、無(wú)煙煤。 4料層厚度：還原溫度一定時(shí)，隨著料層厚度的增加，還原時(shí)間也增加。 7海綿鐵的處理： 破碎為海綿鐵粉 ， 退火處理 。如圖 （ c為電解液的濃度） 粉末狀產(chǎn)物 致密沉積物 過(guò)渡產(chǎn)物 ★ 電解過(guò)程中所通過(guò)的電量與所析出的物質(zhì)之間的