【正文】 5．表面保護(hù)處理 對(duì)用于儀表、軍工及有防腐要求的粉末冶金制品很重要。 3．切削加工 橫槽、橫孔，以及軸向尺寸精度高的面等。潤(rùn)滑、提高強(qiáng)度和防腐能力、為了表面保護(hù)。 影響因素： 燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間、加熱和冷卻速度 ? 水分或有機(jī)物的蒸發(fā)或揮發(fā)，吸附氣體的排除，應(yīng)力的消除，粉末顆粒表面氧化物的還原； ? 原子間擴(kuò)散，粘性流動(dòng)和塑性流動(dòng)，顆粒間的接觸面增大，發(fā)生再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大等； ? 出現(xiàn)液相時(shí)，還可能有固相的溶解和重結(jié)晶。 目的： 依靠熱激活作用，原子發(fā)生遷移，粉末顆粒形成冶金結(jié)合；提高燒結(jié)體的強(qiáng)度。采用耗時(shí)費(fèi)錢的傳統(tǒng)原型制作法 , 一個(gè)零件原型要數(shù)周或數(shù)月才能制成 , 而用三維印刷法 , 幾天便可完成。三維印刷法有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn) : 第一 ,它能制造任何形狀的零件 ,包括有空腔、內(nèi)通孔、有錐度或泡沫狀表面的零件。 三維印刷法 不同于原型制做的選擇激光燒結(jié)法。由此便得到一個(gè)生坯件。該法是根據(jù)印刷技術(shù) ,通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) , 將粘結(jié)劑精確沉積到一層金屬粉末上。在部件形成之后 , 其中的粘結(jié)相用化學(xué)法或者加熱去除 , 而后燒結(jié)到最終密度。將金屬粉或陶瓷粉與粘結(jié)劑混合 , 形成均 勻混合料?？捎糜谥圃焐镝t(yī)學(xué)零件 , 如像矯形植入物、牙齒矯正與修復(fù)材料、一般修復(fù)外科用部件等。這使工業(yè)界對(duì)它產(chǎn)生了極大興趣 , 因?yàn)樗诋a(chǎn)品開發(fā)過程中 , 節(jié)省時(shí)間并降低成本?，F(xiàn)在可選用多種粉末 , 包括金屬粉末與陶瓷粉末。微注射成形用于微型泵、微型齒輪、微型渦輪、最小損傷外科用的微型導(dǎo)管等。 所制的產(chǎn)品復(fù)壓后密度達(dá) 98%，線性收縮 15%～ 22%。但隨著微型系統(tǒng)的發(fā)展 , 包括微觀光學(xué) , 最小侵害外科及微觀射流技術(shù)等 , 需要形狀復(fù)雜、尺寸在微米范圍內(nèi)的金屬與陶瓷零件。 ? 特別適合大批量生產(chǎn)體積小帶有橫孔、斜孔薄壁等異型零件。 ? 特點(diǎn) ： ? 把粉料與熱塑性樹脂等有機(jī)物混練后的混合料，在注射機(jī)上于一定溫度和壓力下高速注入模具，迅速冷凝后脫模取出坯體。 這種技術(shù)能夠制造用常規(guī)模壓粉末的技術(shù)無法制造的復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)（如帶有螺紋、垂直或高叉孔銳角、多臺(tái)階、壁、翼等）制品，具有更高的材質(zhì)密度（ 93%~100%的理論密度）和強(qiáng)韌性，并具有材質(zhì)各向同性等特性。 金屬粉末注射成形技術(shù)是隨著高分子材料的應(yīng)用而發(fā)展起來的一種新型固結(jié)金屬粉、金屬陶瓷粉和陶瓷粉的特殊成形方法。但許多市售的金屬或非金屬粉末也可使用。 采用這一工藝可制得全致密的接近最終形狀的零件，而壓制后無需燒結(jié)及機(jī)加工。它采用特殊配制的活化溶液與革新的進(jìn)料靴技術(shù) ,在壓力下精確地將粉末注入模中。 美國(guó)開發(fā)出一種能在室溫下生產(chǎn)全致密零件而無需后續(xù)燒結(jié)的粉末冶金工藝。原則上它可適用于所有的粉末體系，唯一的條件是該粉末體系須具有足夠好的燒結(jié)性能 ,以便達(dá)到所要求的密度和性能。 (3)適應(yīng)性較好。流動(dòng)溫壓工藝由于松裝密度較高 ,經(jīng)溫壓后的半成品密度可以達(dá)到很高的值。國(guó)外已利用常規(guī)溫壓工藝成功制備出了一些形狀較復(fù)雜的粉末冶金零件 ,如汽車傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩變換器渦輪轂、連桿和齒輪類零件等?；旌戏勰┑牧髯冃袨槭沟梅勰┰趬褐七^程中可以流向各個(gè)角落而不產(chǎn)生裂紋。粘結(jié)劑或潤(rùn)滑劑的加入量達(dá)到最優(yōu)化后 ,混合粉末在壓制中就轉(zhuǎn)變成一種填充性很高的液流體。這種精細(xì)粉末能夠填充在大顆粒之間的間隙中 ,從而提高了混合粉末的松裝密度。它是介于金屬注射成形與傳統(tǒng)模壓之間的一種成形工藝。 （ 4）表面精度高 由于溫壓工藝使壓坯密度升高，而且溫壓中處于粘流態(tài)的潤(rùn)滑劑具有良好的“整平”作用，因此它可以使鐵基粉末冶金零件表面精度提高 2個(gè) IT等級(jí)，使納米晶硬質(zhì)合金粉末壓坯表面精度提高 3個(gè) IT等級(jí)。 （ 3）脫模壓力小 溫壓工藝脫模壓力 (Slide pressure)約為 10~20MPa，而常規(guī)工藝卻高達(dá) 55~75MPa，其降低幅度超過 60%。生坯強(qiáng)度的提高可以大大降低產(chǎn)品在轉(zhuǎn)移過程中出現(xiàn)的掉邊、掉角等缺陷，有利于制備形狀復(fù)雜的零件；同時(shí)，還有望對(duì)生坯直接進(jìn)行機(jī)加工，免去燒結(jié)后的機(jī)加工工序，降低了生產(chǎn)成本。溫壓工藝中高性能潤(rùn)滑劑保證了粉末與模壁之間具有較低的摩擦系數(shù)，使得壓坯密度分布更加均勻，采用溫壓工藝制備齒輪類零件時(shí)齒部與根部間的密度差比常規(guī)壓制工藝低 ～ 。在該工藝中，為了充分發(fā)揮在壓制過程中的顆粒重排和塑性變形等溫壓致密化機(jī)制，往往需要優(yōu)化原料粉末設(shè)計(jì)（如形狀、粒度組成的選擇），通過退火或擴(kuò)散退火處理以改善粉末塑性，以及往粉末中摻入高性能高溫潤(rùn)滑劑（添加量通常為 %）。它是在混合物中添加高溫新型潤(rùn)滑劑，然后將粉末和模具加熱至 423K左右進(jìn)行剛性模壓制，最后采用傳統(tǒng)的燒結(jié)工藝進(jìn)行燒結(jié)的技術(shù)，是普通模壓技術(shù)的發(fā)展與延伸，被國(guó)際粉末冶金界譽(yù)為 “ 開創(chuàng)鐵基粉末冶金零部件應(yīng)用新紀(jì)元 ” 和 “ 導(dǎo)致粉末冶金技術(shù)革命 ” 的新型成型技術(shù)。 與傳統(tǒng)壓制相比 , 高速壓制的優(yōu)點(diǎn)是： 壓制件密度提高，提高幅度在 ； 壓制件抗拉強(qiáng)度可提高 20%～ 25%； 高速壓制壓坯徑向彈性后效很小 , 脫模力較低； 高速壓制的密度較均勻 , 其偏差小于 。 高速壓制的另一個(gè)特點(diǎn)是產(chǎn)生多重沖擊波，間隔約 0 3s的一個(gè)個(gè)附加沖擊波將密度不斷提高。液壓驅(qū)動(dòng)的重錘 (5～ 1200kg)可產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊波 ,制能量通過壓模傳給粉末進(jìn)行致密化。這可能是粉末冶金工業(yè)的又一次重大技術(shù)突破。 粉末冶金成型新技術(shù) 動(dòng)磁壓制的優(yōu)點(diǎn) : ? 由于不使用模具 ,成型時(shí)模壁摩擦減少到 0，因而可達(dá)到更高的壓制壓力 ,有利于提高產(chǎn)品，并且生產(chǎn)成本低； ?由于在任何溫度與氣氛中均可施壓 ,并適用于所有材料 ,因而工作條件更加靈活； ? 由于這一工藝不使用潤(rùn)滑劑與粘結(jié)劑 ,因而成型產(chǎn)品中不含有雜質(zhì)，性能較高，而且還有利于環(huán)保。感應(yīng)電流與施加磁場(chǎng)相互作用 ,產(chǎn)生由外向內(nèi)壓縮護(hù)套的磁力 ,因而粉末得到二維壓制。 粉末軋制 原理 :將粉末裝于一個(gè)導(dǎo)電的容器 (護(hù)套 )內(nèi) ,置于高強(qiáng)磁場(chǎng)線圈的中心腔中。 其他成型技術(shù) 爆炸成形 ? 利用炸藥爆炸時(shí)產(chǎn)生的瞬間高沖擊波壓力，作用于粉體進(jìn)行成形的工藝。 a)填充粉料 b)雙向壓坯 c)上沖模復(fù)位 d)頂出坯塊 傳統(tǒng)壓制技術(shù)的局限 模具要求高 ， 占用生產(chǎn)成本比例大； 所加工部件尺寸受到限制； 部件密度分布不均勻； 脫模困難 ， 工序長(zhǎng) ， 生產(chǎn)效率低 。 改善措施： 1） 減小摩擦力： 模具內(nèi)壁上涂潤(rùn)滑油或采用內(nèi)壁更光潔的模具； 2） 采用雙向壓制 以改善壓坯密度分布的不均勻性； 3） 模具設(shè)計(jì)時(shí)盡量降低高徑比 。 a) 壓制前 b) 壓制后 用石墨粉作隔層的單向壓坯 a） 單向壓制 b) 雙向壓制 壓坯密度沿高度分布圖 壓坯密度分布不均勻 是因?yàn)榉勰w在壓模內(nèi)受力后向各個(gè)方向流動(dòng) ， 于是引起垂直于壓模壁的側(cè)壓力 。 （ 1）稱粉與裝粉 自動(dòng)裝粉方式 a）落入法 b）吸入法 c）多余充填法 基本壓制方式 a)單向壓制 b)雙向壓制 c)浮動(dòng)壓制 （ 2）壓制 壓制過程可分為四個(gè)階段： ①粉末顆粒移動(dòng)，孔隙減小，顆粒間相互擠緊； ②粉末擠緊，小顆粒填入大顆粒間隙中，顆粒開始有變形； ③粉末顆粒表面的凹凸部分被壓緊且嚙合成牢固接觸狀態(tài)； ④粉末顆粒加工硬化到了極限狀態(tài)，進(jìn)一步增高壓力，粉末顆粒被破壞和結(jié)晶細(xì)化。有時(shí)需將成分相同而粒度不同的粉末進(jìn)行混合，稱為 合批 。 3）制粒： 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。 預(yù)處理包括： 粉末退火 ， 篩分 ， 混合 ， 制粒 ，加潤(rùn)滑劑 等 。 成形的目的是制得具有一定形狀 、 尺寸 、 密度和強(qiáng)度的壓坯 。這些原子簇含有幾百個(gè)原子 ,直徑約為 2～ 3nm。 粗略而形象地說 ,上述這些數(shù)據(jù)相當(dāng)于太陽的表面溫度 ,大洋底部的壓力 ,閃電的時(shí)間。聲化學(xué)是研究液體中高強(qiáng)度超聲波產(chǎn)生的小氣泡的形成、長(zhǎng)大與內(nèi)向破裂等現(xiàn)象的學(xué)科。 此法可生產(chǎn)鋁、鎳、銀、銅、鋅、鉑、鉬、鈦、鋯、銦、鎢及其合金粉，用于推進(jìn)劑、炸藥、煙火、金屬與陶瓷的粘結(jié)、助燒結(jié)劑、催化劑、合成有機(jī)金屬化合物等。柱形等離子體被加熱到 15000Ｋ以上高溫 ,因而電阻劇增 ,引起特殊場(chǎng)崩潰。用這種方法生產(chǎn)的銀粉可用于制造焊料、牙科填料、電路板、高速攝影膠片等。 該法生產(chǎn)速度為 ,比其他納米粉末制備方法生產(chǎn)率高。當(dāng)激光脈沖射到液體時(shí)，形成極小的 “ 熱點(diǎn) ” ,使硝酸銀與還原劑發(fā)生反應(yīng) ,生成極小的銀顆粒。 采用普通攪拌器、激光與便宜的反應(yīng)材料 ,可快速、便宜、干凈地生產(chǎn) 1～ 100nm的銀粉與鎳粉。 化學(xué)氣相法 生產(chǎn)納米粉末 該法生產(chǎn)的納米粉末成本十分低廉，按年產(chǎn) 100噸納米粉估算 ,每公斤納米粉的成本不會(huì)高于 50美元。化學(xué)母體與燃料一起導(dǎo)入燃燒室 ,在火焰的熱區(qū)進(jìn)行快速熱分解。所用的原料是金屬鹵化物(以氯化物為主 )，在一定溫度下，以氣態(tài)參與化學(xué)反應(yīng)。對(duì)于超微粉末，團(tuán)聚是一個(gè)普遍存在并不容忽視的問題，在實(shí)際使用超微粉末時(shí)，如果不能有效地解決團(tuán)聚問題，則粉末就可能失去其特有的性質(zhì)。理論和實(shí)踐都表明：晶粒生長(zhǎng)過程主要受產(chǎn)物分子從反應(yīng)體系中向晶粒表面的擴(kuò)散遷移速率所控制。 均相晶核形成之后，穩(wěn)定存在的晶核便開始晶粒生長(zhǎng)過程。 假設(shè)晶核為球形，半徑為 r，則形成一個(gè)晶核，體系自由能的變化為： ??? 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