【正文】 簡(jiǎn)體內(nèi)，模具外層襯以穿孔金屬護(hù)套板，粉末裝人模袋內(nèi)靠上層封蓋密封。等靜壓力機(jī)按照工作室尺寸、壓力及軸向受力狀態(tài)可分成三種基本類型，即拉桿式、螺紋式及框架式。11．8．1冷等靜壓制 冷等靜壓力機(jī)主要由高壓容器和流體加壓泵組成。因此，在進(jìn)行熱壓模具沒(méi)計(jì)時(shí)，除了要保證溫度外，要特別注意溫度分布的均勻性。原則上，凡是用一般方法能制得的粉末零件，都適于用熱壓方法制造，尤其適于制造全致密難熔金屬及其化合物等材料。模具和粉末的溫度一定要均勻和穩(wěn)定，一般控制在177。在材料達(dá)到同等密度的前提下，溫壓工藝的生產(chǎn)成本比粉末鍛造低75％，比復(fù)壓／復(fù)燒低25％，比滲銅低15％。此外，由于PIM技術(shù)所用的粉來(lái)一般較細(xì)，產(chǎn)品燒結(jié)后可以達(dá)到很高的密度，因此，PIM產(chǎn)品的力學(xué)性能一般優(yōu)于粉末冶金模壓和精密鑄造產(chǎn)品。由德國(guó)BASF公司開發(fā)的黏結(jié)劑及其催化脫脂技術(shù)是目前應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中最先進(jìn)的脫脂技術(shù)之一，并可為粉末注射成形廠家直接供應(yīng)喂料和提供后續(xù)生產(chǎn)工藝。 黏結(jié)劑是PIM技術(shù)的核心，在PIM中黏結(jié)劑具有增強(qiáng)粉體流動(dòng)性和維持坯塊形狀的兩個(gè)基本職能，此外它還應(yīng)具有易于脫除、無(wú)污染、無(wú)毒性、成本合理等特點(diǎn)。其發(fā)展非常緩慢。它的基本工藝過(guò)程如圖1114所示：首先將固體粉末與有機(jī)黏結(jié)劑均勻混合并制成粒狀喂料，在加熱狀態(tài)下用注射成形機(jī)將其注入模腔內(nèi)冷凝成形，然后用化學(xué)溶解或熱分解的方法將成形坯中的黏結(jié)劑脫除，最后經(jīng)燒結(jié)致密化得到最終產(chǎn)品。 制各超微粉末遇到最大困難是粉末的收集和存放。球磨罐有純不銹鋼制的，也有內(nèi)襯了氧化鍋、氧化鋯、橡膠或聚氨基甲酸乙脂的不銹鋼罐。由于球磨罐與支撐盤的旋轉(zhuǎn)方向是相反的。它包括一個(gè)用于裝填粉求和磨球的球磨罐，球磨罐被夾緊并以每分鐘數(shù)千次的頻率前后晃動(dòng)，與此同時(shí)，球磨罐的兩端還作橫向擺動(dòng)，因此，球磨罐是沿著一個(gè)8字形的軌跡運(yùn)動(dòng)，或者是無(wú)規(guī)則軌跡的運(yùn)動(dòng)。然而，對(duì)于其他體系，化學(xué)反應(yīng)可以在球磨過(guò)程中完成，也可能要經(jīng)過(guò)熱處理后才完成，還可能球磨和熱處理后仍只有部分完成。例如鋁會(huì)與異丙醇反應(yīng)。 為了減少粉末間的冷焊，防止粉末發(fā)生團(tuán)聚，在機(jī)械合金化過(guò)程中往往需要在粉末中加入1％～4％的過(guò)程控制劑，特別是在有一定量的延性組元存在時(shí)。它是在高能球磨機(jī)中，通過(guò)粉末顆粒之間、粉末顆粒與磨球之間長(zhǎng)時(shí)間發(fā)生非常激烈的研磨，粉末被破碎和撕裂，所形成的新生表面互相冷焊而逐步合金化，其過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，最終達(dá)到機(jī)械合金化的目的，如圖119所示。離心霧化的一個(gè)重要特點(diǎn)就是能制取幾乎所有金屬或合金的粉末，還可以制取難熔化合物(如氧化物，碳化物等)粉末。它在純鐵粉、低合金鋼粉、高合金鋼粉、不銹鋼粉和銅合金粉的制造中具有重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，是鋼鐵粉末生產(chǎn)的主要發(fā)展方向。通過(guò)提高霧化氣體的溫度，使氣體的出口速度提高，可進(jìn)一步提高細(xì)粉末的出粉率。金屬液流的表面張力大，并且液滴在凝固前有充足的球化時(shí)間，將有利于獲得球形粉術(shù)。這種能量交換過(guò)程的效率極低，據(jù)估計(jì)不超過(guò)1％。(4)漩渦環(huán)形噴嘴。這樣噴制的粉末一般較粗，常用來(lái)噴制鋁、鋅等粉末。此外，通過(guò)控制冷凝速率可以獲得具有非晶、準(zhǔn)晶、微晶或過(guò)飽和固溶體等非平衡組織的粉末。這些新材料都需要以粉末冶金作為其主要的或惟一的制造手段。典型的粉末冶金產(chǎn)品生產(chǎn)工藝路線如圖111所示。 近些年來(lái)，粉末冶金有了突破性進(jìn)展，一系列新技術(shù)、新工藝大量涌現(xiàn)，例如：快速冷凝霧化制粉技術(shù)、機(jī)械合金化制粉技術(shù)、超微粉或納米粉制備技術(shù)、溶膠凝膠技術(shù)、粉末注射成形、溫壓成形、粉末增塑擠壓、熱等靜壓、燒結(jié)／熱等靜壓、場(chǎng)活化燒結(jié)、微波燒結(jié)、粉末軋制、流延成形、爆炸成形、粉末熱鍛、超塑性等溫鍛造、反應(yīng)燒結(jié)、超固相線燒結(jié)、瞬時(shí)液相燒結(jié)、自蔓延高溫合成、噴射沉積、計(jì)算機(jī)輔助激光快速成形技術(shù)等。例如，從材質(zhì)范圍來(lái)看，不僅使用金屬粉末，也要使用合金粉末、金屬化合物粉末等；從粉末形貌來(lái)看，要求使用各種形狀的粉末，如生產(chǎn)過(guò)濾器時(shí)，就要求球形粉末；從粉末粒度來(lái)看，從粒度為500～。近些年，隨著人們對(duì)霧化制粉技術(shù)快速冷凝特性的認(rèn)識(shí)，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷地拓寬，如高溫合金、AlLi合金、耐熱鋁合金、非晶軟磁合金、稀土永磁合金、CuPb和CuCr假合金等。這種噴嘴是在垂直噴嘴的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的，其特點(diǎn)是不易發(fā)生堵嘴。 霧化介質(zhì)與金屬液流的相互作用既有物理機(jī)械作用，又有物理化學(xué)變化。影響粉末性能(化學(xué)成分、粒度、顆粒形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)等)的因素很多，主要有噴嘴和聚粉裝置的結(jié)構(gòu)、霧化介質(zhì)的種類和壓力、金屬液的表面張力、黏度、過(guò)熱度和液流直徑。近年來(lái)已發(fā)展了一種新的緊耦合(Close Coupled)氣體霧化噴槍，可以極大提高細(xì)粉率，粒徑為30～40mm的粉末可占75％左右，粉末的冷凝速度也相應(yīng)有了提高。用該技術(shù)生產(chǎn)316L不銹鋼粉末，其中位徑為30mm，90％粉末的粒徑小于80mm。隨著粉末注射成形等新型近凈形成形技術(shù)的發(fā)展，超高壓（100MPa)水霧化被認(rèn)為是制取細(xì)微(約100mm)粉末的有效途徑。離心霧化法制得的粉末一般為球形，平均粒度多在50～15mm之間。 機(jī)械合金化是美國(guó)國(guó)際鎳公司Benjamin等人于20 世紀(jì)60年代末期最早開發(fā)的，當(dāng)時(shí)主要用于制備同時(shí)具有沉淀硬化和氧化物彌散硬化效應(yīng)的鎳基和鐵基超合金。如：硬脂酸、己烷、草酸、甲醇、乙醇、丙酮、異丙醇、庚烷、Nopcowax22DSP、辛烷、甲苯、三氯氟乙烷、DDAA、硅氧烷脂石墨粉、氧化鋁、氮化鋁、氯化鈉也曾用作過(guò)程控制劑。 反應(yīng)球磨技術(shù)(金屬粉末在活性固體／液體／氣體存在的條件下進(jìn)行球磨時(shí)，會(huì)導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)發(fā)生)已應(yīng)用于制備金屬氧化物、碳化物和氮化物粉末。需要指出的是，沒(méi)有萬(wàn)能的過(guò)程控制劑。如Pulverisette球磨機(jī)(德國(guó)Fritsch GmbH制造，圖1112)。攪拌球磨機(jī)。將粉末和磨球放入一固定的球磨罐中，在高速旋轉(zhuǎn)的攪拌桿的作用下，磨球?qū)Ψ勰┦┬屑羟泻妥矒糇饔谩? 納米微粉活性大，易于凝聚和吸濕氧化，成形性差，因此作為粉末冶金原料還有一些技術(shù)上的問(wèn)題有待解決。 粉末注射成形技術(shù)的原型起源于20世紀(jì)20年代，最早是應(yīng)用于制造陶瓷火花塞。這一方面歸于在流體力學(xué)和氣體動(dòng)力學(xué)研究成果基礎(chǔ)上開發(fā)出的超高壓水霧化和高壓惰性氣體霧化技術(shù)的發(fā)展，使細(xì)粉率大大提高，原材料成本下降。通常采用的黏結(jié)劑體系主要有：熱塑性體系(石蠟基、汕基和聚合物基)、熱固性體系、熱固熱塑性體系，凝膠體系和水溶性體系等。由于射成形是一種近凈形成形工藝，產(chǎn)品基本上不需要后續(xù)加工，有 需要幾十道機(jī)加工工序才能完成的產(chǎn)品采用PIM可以一次成形，制造成本相對(duì)較低。圖1116是一些典型的粉末往射成形產(chǎn)品的照片。該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于制造汽車零件和磁性材料制品，如：渦輪輪轂、形狀復(fù)雜的齒輪和斜齒輪、鎖零件、發(fā)動(dòng)機(jī)連桿和閥座等。為了保證粉末在輸送過(guò)程中溫度不變，滑動(dòng)送粉器中也應(yīng)有加熱器。當(dāng)溫度更高(1500～2000℃)時(shí)，應(yīng)采用石墨材料， 但承壓能力卻降低到70MPa以下。11．8等靜壓成形技術(shù) 等靜壓制是伴隨現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新的成形方法。物料裝入彈性模套被放置入高壓容器內(nèi)。 濕袋模具壓制的壓制裝置如圖1122(a)所示。干袋式模具壓制的特點(diǎn)是生產(chǎn)率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，模具壽命較長(zhǎng)，據(jù)報(bào)道自動(dòng)干袋模具壓制生產(chǎn)率可達(dá)10～15個(gè)／min。通常壓力范圍7~200MPa，最高使用溫度范圍一般為1000—2300℃。 熱等靜壓制時(shí)常選用惰性氣體如氦及氬作壓力介質(zhì)。升壓和降壓速度一般不需任何控制，溫度的控制需要特別注意。至今，它在制取金屬陶瓷、硬質(zhì)合金、難熔金屬制品及其化合物、粉末金屬制品、金屬基復(fù)合材料制品、功能梯度材料、有毒物質(zhì)及放射性廢料的處理等方面都得到了廣泛應(yīng)用。在這一過(guò)程中，燒結(jié)溫度和時(shí)間是要準(zhǔn)確控制的參數(shù)，熱等靜壓制是使燒結(jié)坯塊密度進(jìn)一步提高，以接近理論密度值。該方法是采用一種高溫下具有流體特性的顆粒(如石墨顆粒、陶瓷顆粒)作為傳遞壓力的介質(zhì)以代替熱等靜壓制所用惰性氣體。日本第三代電火花／等離子燒結(jié)機(jī)(SPS)的開發(fā)成功極大地推進(jìn)了該技術(shù)作為一種先進(jìn)的粉末冶金技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用。獲得的產(chǎn)品的密度達(dá)到99％，晶粒度只有1mm，而傳統(tǒng)燒結(jié)工藝得到的產(chǎn)品的晶粒度