【正文】 。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?？梢陨a(chǎn)普通熔煉法無(wú)法生產(chǎn)的具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分離膜材料、高性能結(jié)構(gòu)陶瓷和功能 陶瓷材料等?？梢猿浞掷玫V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)。汽車(chē)制造業(yè)是粉末冶金件的最大用戶(hù)， 1996 年它占有美國(guó)粉末治金件的最大市場(chǎng)份額達(dá) 69%。 1． 3． 1 向全致密化發(fā)展 粉末冶金的重點(diǎn)是超細(xì)粉 末和納米粉的制備技術(shù)，快速冷凝制備非晶、準(zhǔn)晶和微晶粉末技術(shù)，機(jī)械合金化技術(shù)，自蔓延高溫合成技術(shù)，粉末粒度、結(jié)構(gòu)、形貌、成分控制技術(shù)。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(guò)程模過(guò)程理論，如粉末注射成形、擠壓成形、噴射成形、溫壓成形、粉末鍛造等。 1． 3． 2 向高性能化、集成化和低成本等方向發(fā)展 粉末冶金新的成形技術(shù)層出不窮，如：粉末注射成形、溫壓成形、流動(dòng)溫壓成形、噴射成形、高速壓制成形 等新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。有代表性的鐵基合金，將向大體積的精密制品，高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)零部件發(fā)展；制造具有均勻顯微組織結(jié)構(gòu)的、加工困難而完全致密的高性能合金；用增強(qiáng)致密化過(guò)程來(lái)制造一般含有混合相組 3 成的特殊合金；制造非均勻材料、非晶態(tài)、微晶或者亞穩(wěn)合金；加工獨(dú)特的和非一般形態(tài)或成分的復(fù)合零部件。粉末冶金新工藝層出不窮。甚至在一些國(guó)家已有生產(chǎn)規(guī)模，但主流還處于研究成果向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化的過(guò)程之中。主要是指該技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、集群化、模塊化發(fā)展。溫壓成形技術(shù)被認(rèn)為是最為經(jīng)濟(jì)的一種新工藝。該技術(shù)可使燒結(jié)鋼中的孔隙度降低到 6 % 左右（傳統(tǒng)為 10% 以上），制品密度達(dá)到 ，從而大大拓寬了高密度、高強(qiáng)度燒結(jié)鋼零件在工業(yè)上應(yīng)用的可能性。近來(lái)發(fā)展的是干模壁潤(rùn)滑，采用靜電的方法，將干潤(rùn)滑劑粉末吸附到模壁上的模壁潤(rùn)滑，克服了濕模壁潤(rùn)滑制備的壓坯表面易于粘粉，影響燒結(jié)件的表面質(zhì)量的缺點(diǎn)。③注射成形金屬注射成形（ Metal Injection Molding，簡(jiǎn)稱(chēng) MIM）是一種塑料注射成形與粉末冶金技術(shù)結(jié)合而成的近凈成形技術(shù)，是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的 21 世紀(jì)粉末冶金的主流技術(shù)，稱(chēng)為“第五代加工技術(shù)”。目前，在美國(guó)、日本和德國(guó)， MIM 已經(jīng)成為最具競(jìng)爭(zhēng)力的金屬成形技術(shù)，而且開(kāi)始大量用于不銹鋼粉末冶金生產(chǎn)，這是由于工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的 MIM 不銹鋼零 件尺寸精度達(dá)177。力學(xué)、耐蝕、表現(xiàn)等性能均與熔斷不銹鋼相當(dāng)。從工藝技術(shù)發(fā)展方面講， 4 成形工藝主要以傳統(tǒng)壓模為主，未來(lái)向模壁潤(rùn)滑、溫壓、注射成形方向發(fā)展。產(chǎn)品方面，采用壓 燒工藝生產(chǎn)的高密度粉末冶金制品最具市場(chǎng) 潛力， 其應(yīng)用以進(jìn)入汽車(chē)、摩托車(chē)和家電行業(yè)等領(lǐng)域?？傊?，粉末冶金零部件已越來(lái)越多地用于汽車(chē)等工業(yè)，國(guó)外已達(dá)到 70%～ 80%，市場(chǎng)需求巨大。其基本目的： 知識(shí)， 去分析和解決材料工藝設(shè)計(jì)中的一些基本問(wèn)題，建立材料加工的基本概念和要求，同時(shí)使所學(xué)知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固和深化。 ，學(xué)會(huì)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)和查閱相關(guān)技術(shù)資料，培養(yǎng)應(yīng)用粉末冶金技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本能力。具體內(nèi)容如下： （ 1）粉末冶金的基本原理；課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 （ 2）所選目標(biāo)物設(shè)計(jì)圖紙； 5 （ 3）工藝流程圖； （ 4）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，說(shuō)明材料、工藝、設(shè)備選擇依據(jù)及要求。設(shè)計(jì)時(shí)，要查閱和研 究大量前人的資料，要借鑒其它生產(chǎn)設(shè)計(jì)人員的最新研究成果，但在設(shè)計(jì)中，不能全盤(pán)照抄，應(yīng)根據(jù)具體的生產(chǎn)環(huán)境，生產(chǎn)條件和要求，獨(dú)立思考，大膽進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。 3． 1． 2 要從材料、工藝、設(shè)備的現(xiàn)有狀況來(lái)設(shè)計(jì) 任何一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)都要考慮生產(chǎn)條件，工藝流程都需要合理配置，并且布局要合理，對(duì)于一個(gè)連續(xù)生產(chǎn)的企業(yè)尤其重要。 3． 1． 3 設(shè)計(jì)方法 ①設(shè)計(jì)產(chǎn)品零件圖；②設(shè)計(jì)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝 ； ③按照產(chǎn)品要求選擇原材料、各種輔料等。 3． 1． 4 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 6 在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中應(yīng)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，一般只有在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備不能滿(mǎn)足生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量要求的情況下，才自己設(shè)計(jì)設(shè)備。 課程設(shè)計(jì)的步驟 3． 2． 1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備 了解設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)任務(wù)和步驟，在設(shè)計(jì)前，應(yīng)通過(guò)查閱有關(guān)資料，盡可能多地掌握設(shè)計(jì)任務(wù)的情況，了解設(shè)計(jì)對(duì)象，并準(zhǔn)備好設(shè)計(jì)中所需資料和工具。同時(shí)繪制出工藝流程圖（如圖 31）。 簡(jiǎn)單的成本核算 按照計(jì)算出的各種工藝參數(shù)，將產(chǎn)品價(jià)格，總值、各種原材料、輔料、水電、工人工資、各種稅收等列表，計(jì)算出企業(yè)利潤(rùn)等。 7 四、 模具的設(shè)計(jì)與繪制 模具的設(shè)計(jì) 粉末成形是粉末冶金的主要工序之一，而粉末冶金模具的設(shè)計(jì)是粉末成形的重要環(huán)節(jié)。 但是由于本次課程設(shè)計(jì)時(shí)間緊，任務(wù)重，再加之實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有一套模具，我們本著節(jié)約時(shí)間、節(jié)約成本、合理利用資源的原則，就沒(méi)有再次重復(fù)的設(shè) 計(jì)模具，而是將現(xiàn)有的模具測(cè)繪，然后生成二維裝配圖、爆炸圖以及工程圖。 模具的測(cè)繪 模具測(cè)繪的步驟 首先，用游標(biāo)卡尺測(cè)量各模具的主要尺寸，然后將模具的各個(gè)零件在計(jì)算機(jī)中建模，將各個(gè)零件裝配到一起使之還原成模具，然后出相應(yīng)的二維圖。 （ a） （ b） 8 （ c） （ d） 圖 41 部分零件圖（ a 底座， b 模套， c 上模具， d左右模具） （ a） （ b） 圖 42 裝配圖（ a 檢測(cè)用模具， b 制品用模具） 在 Auto CAD 中進(jìn)行二維工程圖的繪制 將轉(zhuǎn)換成 dwg 格式的圖用 Auto CAD 打開(kāi)，進(jìn)行簡(jiǎn)單的修改，以彌補(bǔ)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的圖形損失，然后按照中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行繪制，標(biāo)注等，具體的二維圖請(qǐng)參見(jiàn)附件。 五、 原料粉末的制備 金屬粉末的制取 制取粉末是粉末冶金的第一步，粉末既是粉末冶金工業(yè)的一大產(chǎn)品，同時(shí)又可以為后續(xù)工序（成型和燒結(jié)）提供 原料。具體的方法有：礦物還原法、霧化法、機(jī)械粉碎法、電解法等。這也是制約粉末冶金的一個(gè)主要因素。 Cu、 Sn、 W三種金屬粉末的性能參數(shù) 金屬粉末的特性在粉末冶金工業(yè)生產(chǎn)中，一般測(cè)定粉末體的三項(xiàng)性能：即化學(xué)成分、物理性能和工藝性能。物理性能主要包括：粉末的顆粒形狀；粉末的粒度和粒度組成；粉末的比表面積。 通過(guò)查閱相關(guān)資料，我們了解到銅（ Cu）、錫（ Sn）均為重有色金屬，純銅（ Cu）又稱(chēng)紫銅，密度為 ，熔點(diǎn)為 1083℃ ,具有面心立方晶格 ,無(wú)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，純銅有很好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，化學(xué)穩(wěn)定性。 鎢（ W）則是高熔點(diǎn)金屬，熔點(diǎn)為 3407℃ ,熔點(diǎn)最高，硬度大，密度高 ，高溫強(qiáng)度好。 C，沸點(diǎn) 2260176。有三種同素異形體：白錫為四方晶系，密度 克 /立方厘米 。；脆錫為正交晶系，密度 克 /厘米。添加物的加入主要在于改善混合粉的成形技術(shù)特征?；靹蚨仍酱螅硎净旌显骄鶆?；也就越有利于制品的性能要求。本設(shè)計(jì)所采用的磨介為顆粒狀黑色α SiC燒結(jié)球，含SiC97％以上。在本實(shí)驗(yàn)中各樣品的磨料比為 4:1 在成型前，粉末混合料中常常要添加一些能改善成形過(guò)程的物質(zhì)，即潤(rùn)滑劑和成型劑。本設(shè)計(jì)所添加的成形劑為聚乙烯醇，潤(rùn)滑劑為甘油，濕混液體介質(zhì)為無(wú)水乙醇，設(shè)計(jì)中原料配比如下表 52： 表 52：粉末冶金原料配比 樣品 a b c 總質(zhì)量 /g 438 438 783 Cu含量 /％ 83 84 85 W 含量 /％ 12 10 8 Sn含量 /％ 5 6 7 Cu質(zhì)量 /g W 質(zhì)量 /g Sn質(zhì)量 /g 聚乙烯醇 /g 油酸 /g 11 無(wú)水乙醇 /mL 適量 適量 適量 注：（ 1）粉體的總質(zhì)量為銅（ Cu）、錫（ Sn）、鎢（ W）質(zhì)量 ,添加劑（即所加的油酸）不包括在內(nèi)。合金變脆，強(qiáng)度也隨之降低。 Sn 含量78%的合金，有高的塑性和較高的強(qiáng)度，適用于塑性加工， Sn 含量 10%的合金。 機(jī)械合金化相關(guān)參數(shù)的設(shè)定 機(jī)械合金化是一種高能球磨法，用這種方法可制造具有可控顯微組織的復(fù)合金屬粉末。機(jī)械合金化和機(jī)械粉碎由于目的的不同，所以工藝參數(shù)的選擇有較大的差別。影響機(jī)械 合金化的主要因素有：球磨機(jī)轉(zhuǎn)速和球磨時(shí)間、球磨介質(zhì)的選擇、球料比和填充系數(shù)、球磨氣氛、工藝控制劑和球磨溫度。由于球磨機(jī)的容量有限，加入里面的物質(zhì)較多，所以在磨的時(shí)候，我們把磨料比按 4:1加入。 機(jī)械合金化的設(shè)備 攪拌球磨機(jī) 將球磨介質(zhì)和物料按一定比例裝人球磨桶，在主電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，攪拌軸帶動(dòng)攪拌器產(chǎn)生的高速運(yùn)動(dòng)力使研磨介質(zhì)球與被粉碎物料作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，介質(zhì)球和物 12 料之間發(fā)生相互撞擊、摩擦和剪切，全 部動(dòng)能均有效地用于物料的破碎，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的超細(xì)粉碎。攪拌球磨機(jī)的球磨時(shí)間主要取決于被加工物料的特性，如原始粒度、硬度、添加料的數(shù)量和料與乙醇的比例，也取決于球磨介質(zhì)的物性，如介質(zhì)的直徑、真密度和硬度，以及轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速和攪拌器的形式。 電熱恒溫干燥箱 電熱恒溫干燥箱外殼由鋼板沖壓折制、焊接成型，外殼表面采用高強(qiáng)度的靜電噴塑涂裝處理 ，漆膜光滑牢固，工作室采用碳鋼板或鏡面不銹鋼板折制而成，工作室與外殼之間填充保溫棉。冷空氣經(jīng)過(guò)加熱后從工作室底的兩側(cè)風(fēng)孔進(jìn)入工作室，再?gòu)墓ぷ魇翼敳颗懦觯?