機械制造基礎第七講粉末冶金成形

1、第第5 5章章 粉末冶金成形粉末冶金成形 第一第一節(jié)節(jié) 粉末冶金基礎粉末冶金基礎第二節(jié)第二節(jié) 粉末冶金模具粉末冶金模具第三節(jié)第三節(jié) 常用粉末冶金材料簡介常用粉末冶金材料簡介第四節(jié)第四節(jié) 粉末冶金制品結構工藝性粉末冶金制品結構工藝性 第五節(jié)第五節(jié) 粉末冶金技術的新發(fā)展粉末冶金技術的新發(fā)展 碳的熔點：碳的熔點：3550鎢的熔點鎢的熔點 ：3410鎢燈絲是如何制造的？鎢燈絲是如何制造的？鎢棒鎢棒鎢絲鎢絲拉拔拉拔鎢的熔點鎢的熔點 為為3410，鎢棒材如何制造？，鎢棒材如何制造？19091909年美國的庫利吉發(fā)明粉末冶金方法制造鎢絲，其生產(chǎn)工藝年美國的庫利吉發(fā)明粉末冶金方法制造鎢絲，其生產(chǎn)工藝過程：過程

2、：將仲鎢酸銨在將仲鎢酸銨在 500500左右的空氣中焙燒成三氧化鎢左右的空氣中焙燒成三氧化鎢在在630630左右用氫氣還原成二氧化鎢左右用氫氣還原成二氧化鎢在在820820左右還原成金屬鎢粉左右還原成金屬鎢粉將取得的摻雜鎢粉在一種特制的模子中壓制成細長的方條將取得的摻雜鎢粉在一種特制的模子中壓制成細長的方條把方條在氫氣中通電，用自電阻加熱把方條在氫氣中通電，用自電阻加熱( (溫度達溫度達30003000左右左右) )的的方法進行燒結，（燒結后鎢條的密度可達到理論值的方法進行燒結，（燒結后鎢條的密度可達到理論值的85%85%以上）以上）將這種鎢條用旋鍛方法加工成直徑為將這種鎢條用旋鍛方法加工成直

3、徑為3 mm3 mm左右的鎢棒左右的鎢棒然后進一步用模子拉拔的方法加工成各種不同粗細的鎢絲。然后進一步用模子拉拔的方法加工成各種不同粗細的鎢絲。（例如（例如220V220V、15W15W的白熾燈用的鎢絲直徑約為的白熾燈用的鎢絲直徑約為15 15 m）多孔金屬材料如何制造？多孔金屬材料如何制造？硬質(zhì)合金的微觀形貌（硬質(zhì)合金的微觀形貌（3000倍）倍）硬質(zhì)合金車刀硬質(zhì)合金車刀硬質(zhì)合金的性能特點硬質(zhì)合金的性能特點： 硬度高（硬度高（868693HRA93HRA，相當于，相當于696981HRC81HRC，高速鋼為，高速鋼為636367HRC67HRC，工具鋼為，工具鋼為60HRC60HRC）；）；

4、熱硬性好（可達熱硬性好（可達90090010001000，保持，保持60HRC60HRC）；）； 耐磨性好。耐磨性好。 硬質(zhì)合金刀具硬質(zhì)合金刀具的切削速度可達硬質(zhì)合金刀具硬質(zhì)合金刀具的切削速度可達100100200m/min200m/min，比高速鋼切削速度高，比高速鋼切削速度高3 35 5倍，比工具鋼倍，比工具鋼高高20203030倍；刀具壽命比高速鋼高倍；刀具壽命比高速鋼高5 58 8倍，比工具倍，比工具鋼高鋼高2020150150倍?？汕邢鞅?。可切削50HRC50HRC左右的硬質(zhì)材料。左右的硬質(zhì)材料。1969年瑞典研制成功了碳化鈦涂層刀具，刀具的基體就是硬年瑞典研制成功了碳化鈦涂層刀具，

5、刀具的基體就是硬質(zhì)合金，表面碳化鈦涂層的厚度不過幾微米，使切削速度提質(zhì)合金，表面碳化鈦涂層的厚度不過幾微米，使切削速度提高高2070%，壽命提高，壽命提高35倍。倍。硬質(zhì)合金是把難熔金屬（鎢、鉭、鈦、鉬、鈮等）的硬質(zhì)合金是把難熔金屬（鎢、鉭、鈦、鉬、鈮等）的碳化物硬質(zhì)顆粒，跟鈷或鎳的粉末混合后壓制成型，碳化物硬質(zhì)顆粒，跟鈷或鎳的粉末混合后壓制成型，再經(jīng)燒結制成。再經(jīng)燒結制成。硬質(zhì)合金是如何制造的？硬質(zhì)合金是如何制造的？表1 幾種成形、加工方法經(jīng)濟性比較 方方 法法材料利用率（材料利用率（% %）單位能耗單位能耗/ /（J/kgJ/kg）鑄鑄 造造909030303838粉末冶金粉末冶金9595

6、2929冷冷 鍛鍛85854141熱熱 鍛鍛7575808046464949機械加工機械加工4040505066668282零件名稱零件名稱零件金屬消耗量零件金屬消耗量/t相對勞動量相對勞動量1000個零件的相對成本個零件的相對成本機械加工機械加工粉末冶金粉末冶金機械加工機械加工粉末冶金粉末冶金機械加工機械加工粉末冶金粉末冶金液壓泵齒輪液壓泵齒輪1.801.901.051.101.00.31.00.5鈦制緊固螺母鈦制緊固螺母1.851.951.101.121.00.51.00.5黃銅制軸承保黃銅制軸承保持架持架1.751.851.151.131.00.451.00.35飛機導線用鋁飛機導線用鋁

7、合金固定架合金固定架1.851.951.051.091.00.351.00.4表2 幾種成形、加工方法經(jīng)濟性比較 粉末冶金的概念粉末冶金的概念 是以金屬粉末是以金屬粉末( (或金屬粉末與非金屬粉末的混合物或金屬粉末與非金屬粉末的混合物) )為為原料，通過成形、燒結或熱成形制成金屬制品或材料的一原料，通過成形、燒結或熱成形制成金屬制品或材料的一種冶金工藝技術。種冶金工藝技術。粉末冶金的特點：粉末冶金的特點：1）某些特殊性能材料的唯一制造方法；）某些特殊性能材料的唯一制造方法；唯一性主要體現(xiàn)在唯一性主要體現(xiàn)在: :難熔金屬及其合金（如鎢、鎢難熔金屬及其合金（如鎢、鎢鉬合金）；鉬合金）；難熔的化合物

8、和金屬組成的各種復合材料（如硬質(zhì)合金、金難熔的化合物和金屬組成的各種復合材料（如硬質(zhì)合金、金屬陶瓷）；屬陶瓷）；組元彼此不相溶、熔點十分懸殊的特殊性能材料（如鎢組元彼此不相溶、熔點十分懸殊的特殊性能材料（如鎢銅銅合金型電觸頭材料）等。合金型電觸頭材料）等。粉末冶金的特點：粉末冶金的特點：1）某些特殊性能材料的唯一制造方法；）某些特殊性能材料的唯一制造方法；2）可直接制出尺寸準確，表面光潔的零件，是少甚至無）可直接制出尺寸準確，表面光潔的零件，是少甚至無切削生產(chǎn)工藝；切削生產(chǎn)工藝；3 3）節(jié)約材料和加工工時，成本低。）節(jié)約材料和加工工時，成本低。 4）壓制成形的壓強較高，制品尺寸較??；）壓制成形

9、的壓強較高，制品尺寸較??；5）壓模成本較高，適合批量生產(chǎn)；）壓模成本較高，適合批量生產(chǎn)；6）制品強度較低；）制品強度較低；7）流動性較差，形狀受限制。）流動性較差，形狀受限制。粉末制備粉末制備燒結燒結成形工序成形工序粉末混合粉末混合粉末冶金成形主要工序粉末冶金成形主要工序后序處理后序處理清洗包裝清洗包裝 機械方法、物理方法、化學方法機械方法、物理方法、化學方法加入必要的潤滑劑或合金元素加入必要的潤滑劑或合金元素浸油、整形、少量加工浸油、整形、少量加工第一節(jié)第一節(jié) 粉末冶金基礎粉末冶金基礎 一、粉末性能和粉末制備一、粉末性能和粉末制備（一）粉末性能（一）粉末性能 固態(tài)物質(zhì)按分散程度不同分為致密體

10、、粉末體和膠體：固態(tài)物質(zhì)按分散程度不同分為致密體、粉末體和膠體： 致密體（亦即常說的固體）：粒徑在致密體（亦即常說的固體）：粒徑在l mml mm以上；以上； 膠體微粒膠體微粒： 0.10.1m以下；以下； 粉末體或簡稱粉末：介于二者之間。粉末體或簡稱粉末：介于二者之間。鐵粉鐵粉鐵粉的粒度：鐵粉的粒度：鐵粉按分散程度不同分為粗粉、中等粉、細粉、微細粉和鐵粉按分散程度不同分為粗粉、中等粉、細粉、微細粉和超細粉五個等級：超細粉五個等級：粒度為粒度為150150500m500m范圍內(nèi)的顆粒組成的鐵粉為粗粉范圍內(nèi)的顆粒組成的鐵粉為粗粉粒度在粒度在4444150m150m為中等粉為中等粉101044m4

11、4m的為細粉的為細粉0.50.510m10m的為極細粉的為極細粉小于小于0.5m0.5m的為超細粉的為超細粉分級方法：旋振篩分級、氣流分級分級方法：旋振篩分級、氣流分級金屬粉末篩料機金屬粉末篩料機原料粉末原料粉末其它添加劑其它添加劑混合混合松裝燒結松裝燒結（石膏模）（石膏模）粉末澆注粉末澆注模壓成形模壓成形預燒結預燒結燒結燒結二次模壓二次模壓二次燒結二次燒結整形整形高溫燒結高溫燒結鍛造鍛造拉絲拉絲燒結燒結鍛鍛 造造軋軋 制制擠擠 壓壓冷等靜壓冷等靜壓軋軋 制制擠擠 壓壓燒燒 結結熱熱 壓壓熱熱 擠擠 壓壓熱等靜壓熱等靜壓后續(xù)處理（選擇）：浸漬后續(xù)處理（選擇）：浸漬熱處理熱處理 電鍍電鍍 機械加

12、工機械加工粉末冶金材料、制品粉末冶金材料、制品圖圖5-1 粉末冶金材料或制品的工藝流程粉末冶金材料或制品的工藝流程（二）粉末的制備（二）粉末的制備 金屬粉末的制取方法可分成三大類：機械法、物理、金屬粉末的制取方法可分成三大類：機械法、物理、化學法。化學法。 機械研磨機械研磨氣流研磨氣流研磨液體霧化液體霧化蒸發(fā)凝聚蒸發(fā)凝聚氣相沉積氣相沉積還原化合還原化合電化學法電化學法粉末的制備粉末的制備機械制粉機械制粉化學制粉化學制粉物理制粉物理制粉制備粉末的三種途徑：制備粉末的三種途徑： 固態(tài)固態(tài) 液態(tài)液態(tài) 粉末粉末 氣態(tài)氣態(tài) 固態(tài)固態(tài) 粉末粉末1 1、金屬（合金）、金屬（合金）金屬粉末：機械粉碎，電化腐蝕

13、金屬粉末：機械粉碎，電化腐蝕2 2、金屬氧化物（鹽類）、金屬氧化物（鹽類）金屬粉末：還原法金屬粉末：還原法3 3、金屬非金屬化合物、金屬非金屬化合物 金屬化合物粉末：還原化合法金屬化合物粉末：還原化合法金屬氧化物非金屬化合物金屬氧化物非金屬化合物 液態(tài)液態(tài) 粉末粉末1 1、液態(tài)金屬（合金）、液態(tài)金屬（合金）金屬粉末：霧化法金屬粉末：霧化法2 2、金屬鹽溶液、金屬鹽溶液金屬粉末：置換法，溶液氫還原法，水溶液電解金屬粉末：置換法，溶液氫還原法，水溶液電解法法3 3、金屬熔鹽、金屬熔鹽金屬粉末：熔鹽沉淀法，熔鹽電法金屬粉末：熔鹽沉淀法，熔鹽電法霧化霧化聚并聚并凝固凝固旋轉錠模法（又稱旋轉坩堝法）：旋

14、轉錠模法（又稱旋轉坩堝法）：旋轉輪法旋轉輪法旋轉杯法旋轉杯法 氣態(tài)氣態(tài) 粉末粉末1 1、金屬蒸汽、金屬蒸汽金屬粉末：蒸汽冷凝法金屬粉末：蒸汽冷凝法2 2、氣態(tài)金屬羰基物、氣態(tài)金屬羰基物金屬粉末：羰基物熱離解法金屬粉末：羰基物熱離解法3 3、氣態(tài)金屬鹵化物、氣態(tài)金屬鹵化物金屬粉末：氣相氫還原法金屬粉末：氣相氫還原法4 4、氣態(tài)金屬鹵化物、氣態(tài)金屬鹵化物金屬化合物粉末：化學氣相沉積法金屬化合物粉末：化學氣相沉積法2)nMeClHMeHCl（氣）（氣）（固）（氣 433442SiClNHSi NHCl氣固氣 氣固氣氣HClTiCHHCTiCl63228342)nMeClHMeHCl（氣）（氣）（固）

15、（氣 433442SiClNHSi NHCl氣固氣 4382236TiClC HHTiCHCl氣氣固氣43222510TiClBClHTiBHCl氣氣5422248216MoClSiClHMoSiHCl沉積物沉積劑沉積溫度， 氣 氛碳化物TiCBCSiCNbCWCTiCl4十 CH4或 C6H5CH3BCl3十 CH4SiCl4十 CH4NbCl5十 CH4WCl6十 C6H5CH3或 CH4110012001100170013001500100010001500H2H2H2H2H2硼化物TiB2ZrB2VB2TaBWBTiCl4十 BBr3 或 BCl3ZrCl4十 BBr3成 BC3VCl

16、4十 BBr3或 BCl3TaCl5十 BBr3或 BCl3WCl6十 BBr3或 BCl311001300170025009001300130017008001200H2H2H2H2H2硅化物MoSi2MoCl5十 SiCl4或 Mo 十 SiCl411001800H2氮化物TiNBNTaNTiCl4BCl3TaCl511001200120015001200N2十 H2N2十 H2N2十 H2一些碳化物、氮化物、硅化物、硼化物的沉積條件一些碳化物、氮化物、硅化物、硼化物的沉積條件8 化學還原法化學還原法243434COFeCOOFeOHWHWO22333 氫還原法：氫還原法：碳還原法：碳還原

17、法：223234232COAlNNCOAlOHWCHCWO223338 還原化合法還原化合法一、電化學制粉分類一、電化學制粉分類v 水溶液電解水溶液電解v 有機電解質(zhì)電解有機電解質(zhì)電解v 熔鹽電解熔鹽電解v 液體金屬陰極電解液體金屬陰極電解8 電化學制粉法電化學制粉法鐵粉的鐵氧化物還原法工藝流程鐵粉的鐵氧化物還原法工藝流程鐵礦粉鐵礦粉磁選磁選篩分篩分球磨破碎球磨破碎烘干烘干煤粉煤粉石灰石石灰石烘干烘干裝裝罐罐一次還原一次還原清洗清洗破碎破碎破碎破碎篩選篩選 磁選磁選二次還原二次還原磁選磁選破破碎碎篩分篩分分級分級稱重、包裝稱重、包裝發(fā)運發(fā)運二、粉末的成形二、粉末的成形 （一）成形方法（一）成形

18、方法 成形是粉末冶金工藝的重要步驟。成形的目的是制得成形是粉末冶金工藝的重要步驟。成形的目的是制得具有一定具有一定形狀形狀、尺寸尺寸、密度密度和和強度強度的壓坯。的壓坯。 松裝燒結松裝燒結粉漿澆注粉漿澆注模壓成形模壓成形熱壓成形熱壓成形等靜壓成形等靜壓成形軋制成形軋制成形離心成形離心成形擠壓成形擠壓成形爆炸成形爆炸成形成形成形無壓成形無壓成形加壓成形加壓成形 按成形過程中有無壓力：按成形過程中有無壓力： 有壓（壓力）成形、無壓成形有壓（壓力）成形、無壓成形 按成形過程中粉末的溫度：按成形過程中粉末的溫度： 冷壓（常溫）成形、溫壓成形、熱成形冷壓（常溫）成形、溫壓成形、熱成形 按成形過程的連續(xù)性

19、：按成形過程的連續(xù)性： 間歇成形、粉末連續(xù)成形間歇成形、粉末連續(xù)成形 按成形料的干濕程度：按成形料的干濕程度： 干粉壓制、可塑成形、漿料成形干粉壓制、可塑成形、漿料成形 成形方法的其他分類成形方法的其他分類模壓成形的主要功用是：模壓成形的主要功用是： 將粉末成形出所要求的形狀；將粉末成形出所要求的形狀； 賦予壓坯以精確的幾何尺寸；賦予壓坯以精確的幾何尺寸； 賦予壓坯所要求的孔隙度和孔隙模型；賦予壓坯所要求的孔隙度和孔隙模型； 賦予壓坯以適當?shù)膹姸纫员阌诎徇\。賦予壓坯以適當?shù)膹姸纫员阌诎徇\。1 1、粉末預處理、粉末預處理 預處理包括：預處理包括：粉末退火，篩分，混合，制粒，加潤滑劑粉末退火，篩分

20、，混合，制粒，加潤滑劑等。等。 粉末的預先退火粉末的預先退火可使氧化物還原，降低碳和其它雜質(zhì)可使氧化物還原，降低碳和其它雜質(zhì)的含量，提高粉末的純度；同時，還能消除粉末的加工硬的含量，提高粉末的純度；同時，還能消除粉末的加工硬化、穩(wěn)定粉末的晶體結構化、穩(wěn)定粉末的晶體結構 。 篩分篩分的目的在于把顆粒大小不同的原始粉末進行分級。的目的在于把顆粒大小不同的原始粉末進行分級。 混合混合一般是指將兩種或兩種以上不同成分的粉末混合一般是指將兩種或兩種以上不同成分的粉末混合均勻的過程均勻的過程；可采用；可采用機械法和化學法機械法和化學法。 制粒制粒是將小顆粒的粉末制成大顆?；驁F粒的工序，以是將小顆粒的粉末制

21、成大顆?；驁F粒的工序，以此來改善粉末的流動性。此來改善粉末的流動性。 ( (二）壓制成形二）壓制成形2 2、壓制成形、壓制成形 壓模壓制是將置于壓模內(nèi)的松散粉末施加一定的壓力后，壓模壓制是將置于壓模內(nèi)的松散粉末施加一定的壓力后，成為具有一定尺寸、形狀和一定密度、強度的壓坯。成為具有一定尺寸、形狀和一定密度、強度的壓坯。 圖圖5-2 模壓示意圖模壓示意圖2 2、壓制成形、壓制成形 粉末的壓縮過程一般采用壓坯密度粉末的壓縮過程一般采用壓坯密度成形壓力曲線來表示，成形壓力曲線來表示，壓坯密度變化分為三個階段。壓坯密度變化分為三個階段。 圖圖5-3 壓坯密度與壓力壓坯密度與壓力 滑動階段（滑動階段（第

22、第階段）：階段）：顆粒位顆粒位移，填充孔隙移，填充孔隙 壓力增加，密度快速增加壓力增加，密度快速增加平衡階段（平衡階段（第第階段）：階段）：壓力續(xù)增壓力續(xù)增加，壓坯密度增加不明顯加，壓坯密度增加不明顯 顆粒變形階段（顆粒變形階段（第第階段）：階段）：壓壓力超過一定值，壓力升高，壓坯密力超過一定值，壓力升高，壓坯密度繼續(xù)增加度繼續(xù)增加 壓坯的缺點壓坯的缺點密度分布不均勻：密度分布不均勻： a) 壓制前壓制前 b) 壓制后壓制后圖圖5-4 用石墨粉作隔層的單向壓坯用石墨粉作隔層的單向壓坯圖圖5-2 單向模壓示意圖單向模壓示意圖（一）壓坯密度分布不均勻的現(xiàn)象（一）壓坯密度分布不均勻的現(xiàn)象僅通過上模沖

23、加壓的單向壓制僅通過上模沖加壓的單向壓制Ni粉壓坯：粉壓坯：H：17.5；D：20；700MPa內(nèi)部壓力沿徑向和軸向分布等位線圖內(nèi)部壓力沿徑向和軸向分布等位線圖分布特點：分布特點：在垂直面上，上層密度比下層密度大；在垂直面上，上層密度比下層密度大；在水平面上接近上模沖的斷面的密度分布是兩邊大，中間?。辉谒矫嫔辖咏夏_的斷面的密度分布是兩邊大，中間小；而遠離上模沖的截面的密度分別是中間大，兩邊小。而遠離上模沖的截面的密度分別是中間大，兩邊小。返回文檔返回文檔a)a)填充粉料填充粉料 b)b)雙向壓坯雙向壓坯 c)c)上沖模復位上沖模復位 d)d)頂出坯塊頂出坯塊 圖圖5-6 5-6 雙向壓制

24、粉末冶金坯塊工步示意圖雙向壓制粉末冶金坯塊工步示意圖 a）單向壓制）單向壓制 b) 雙向壓制雙向壓制 圖圖5-5 壓坯密度沿高度分布圖壓坯密度沿高度分布圖壓坯密度分布不均勻的產(chǎn)生原因壓坯密度分布不均勻的產(chǎn)生原因 外摩擦力（壓力損失）外摩擦力（壓力損失） 內(nèi)摩擦力內(nèi)摩擦力 側壓力側壓力 壓制方式壓制方式 壓坯形狀與尺寸壓坯形狀與尺寸 壓模結構與設計壓模結構與設計 潤滑潤滑直接影響壓制壓力的直接影響壓制壓力的傳遞和局部壓力的大小傳遞和局部壓力的大小間接影響壓制壓力的間接影響壓制壓力的傳遞和局部壓力的大小傳遞和局部壓力的大小二、改善壓坯密度分布不均勻性的措施1）選區(qū)合適的壓制方式）選區(qū)合適的壓制方式

25、 H/D1，而，而H/3時，可采用單向壓制；時，可采用單向壓制； H/Dl，而，而H/3時，采用雙向壓制；時，采用雙向壓制； H/D410時，采用帶摩擦芯桿壓模壓制、雙向浮動壓時，采用帶摩擦芯桿壓模壓制、雙向浮動壓 模壓制、引下式壓模壓制等模壓制、引下式壓模壓制等 對于很長的制品，需采用特殊成形（等靜壓、擠壓等）對于很長的制品，需采用特殊成形（等靜壓、擠壓等）2）減小摩擦力）減小摩擦力：模具內(nèi)壁上涂抹潤滑油或采用內(nèi)壁更光潔的：模具內(nèi)壁上涂抹潤滑油或采用內(nèi)壁更光潔的模具；模具；3）模具設計時盡量降低高徑比）模具設計時盡量降低高徑比。 一、單向壓模一、單向壓模 單向壓模單向壓模在壓制過程中，相對于

26、陰模運動的只有一個在壓制過程中，相對于陰模運動的只有一個模沖，或是上模沖或是下模沖。模沖，或是上模沖或是下模沖。如圖如圖5-7是壓制軸套類壓坯的單向手動壓模，其基本組成是壓制軸套類壓坯的單向手動壓模，其基本組成部分有陰模、上模沖、下模沖和芯桿。部分有陰模、上模沖、下模沖和芯桿。一般只用來生產(chǎn)一般只用來生產(chǎn)高度不大（高徑比高度不大（高徑比H/D1），形狀簡單的零件），形狀簡單的零件 。圖圖5-7 單向手動壓模單向手動壓模二、雙向壓模二、雙向壓模 雙向壓制的特點是：雙向壓制的特點是：上下模沖相對陰模都有移上下模沖相對陰模都有移動，模腔內(nèi)粉末體受到兩動，模腔內(nèi)粉末體受到兩個方向的壓縮，或下模沖個方向

27、的壓縮，或下模沖固定不動，由上模沖和陰固定不動，由上模沖和陰模對著下模沖做不同距離模對著下模沖做不同距離的移動，實現(xiàn)雙向壓制。的移動，實現(xiàn)雙向壓制。如圖如圖5-85-8所示為壓制套類所示為壓制套類壓坯的雙向手動壓模。壓坯的雙向手動壓模。 一般用來生產(chǎn)實體類一般用來生產(chǎn)實體類壓坯的高徑比壓坯的高徑比H HD D1 1或或管套類壓坯的高度與壁厚管套類壓坯的高度與壁厚之比之比H HT T3 3的零件。的零件。 圖圖5-8 雙向手動壓模雙向手動壓模 三、燒結三、燒結 燒結燒結是將壓坯按一定的規(guī)范加熱到規(guī)定溫度并保溫一段是將壓坯按一定的規(guī)范加熱到規(guī)定溫度并保溫一段時間，使壓坯獲得一定的物理及力學性能的工

28、序時間，使壓坯獲得一定的物理及力學性能的工序。 燒結時的燒結時的影響影響因素因素：燒結溫度、燒結時間和大氣環(huán)境，粉末燒結溫度、燒結時間和大氣環(huán)境，粉末材料、顆粒尺寸及形狀、表面特性以及壓制壓力等材料、顆粒尺寸及形狀、表面特性以及壓制壓力等。 常用粉末冶金制品的燒結溫度與燒結氣氛見表常用粉末冶金制品的燒結溫度與燒結氣氛見表5-15-1。燒。燒結溫度過高或時間過長，都會使壓坯歪曲和變形，其晶粒亦結溫度過高或時間過長，都會使壓坯歪曲和變形，其晶粒亦大，產(chǎn)生所謂大，產(chǎn)生所謂“過燒過燒”的廢品；如燒結溫度過低或時間過短，的廢品；如燒結溫度過低或時間過短，則產(chǎn)品的結合強度等性能達不到要求，產(chǎn)生所謂則產(chǎn)品的

29、結合強度等性能達不到要求，產(chǎn)生所謂“欠燒欠燒”的的廢品。廢品。 粉冶材料鐵基制品銅基制品硬質(zhì)合金不銹鋼磁性材料(Fe-Ni-C0)鎢、鋁、釩燒結溫度1050-2000700-9001350-1550125012001700-3300燒結氣氛發(fā)生爐煤氣，分解氨分解氨，發(fā)生爐煤氣真空、氫氫氫、真空氫表表5-1 5-1 常用粉末冶金制品的燒結溫度與燒結氣氛常用粉末冶金制品的燒結溫度與燒結氣氛 四、后處理四、后處理 后處理的方法按其目的不同，有以下四種：后處理的方法按其目的不同，有以下四種：1.1.為提高制件的物理及力學性能為提高制件的物理及力學性能2 2. .為改善制件表面的耐腐蝕性為改善制件表面的

30、耐腐蝕性3 3. .為提高制件的形狀與尺寸精度為提高制件的形狀與尺寸精度4.4.熔滲處理熔滲處理u熱處理熱處理 整體硬化整體硬化 沉淀硬化沉淀硬化表面硬化表面硬化 u熔滲及浸漬熔滲及浸漬金屬熔滲金屬熔滲聚合物浸漬聚合物浸漬浸油浸油u其他處理其他處理機加工機加工噴丸處理噴丸處理蒸汽處理蒸汽處理電鍍電鍍?nèi)ッ糖逑慈ッ糖逑春蠹庸ぬ幚淼闹饕椒ê蠹庸ぬ幚淼闹饕椒ǖ谌?jié)第三節(jié) 常用粉末冶金材料簡介常用粉末冶金材料簡介 粉末冶金常用來制作粉末冶金常用來制作減摩材料減摩材料、結構材料結構材料、摩擦材料摩擦材料、硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金、難熔金屬材料難熔金屬材料、過濾材料過濾材料、金屬陶瓷金屬陶瓷、無偏析高無偏析

31、高速工具鋼速工具鋼、磁性材料磁性材料、耐熱材料等。耐熱材料等。 一、硬質(zhì)合金一、硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金是粉末冶金工具材料的一種。主要用于制造硬質(zhì)合金是粉末冶金工具材料的一種。主要用于制造高速切削硬而韌材料的刀具，制造某些冷作模具、量具及高速切削硬而韌材料的刀具，制造某些冷作模具、量具及不受沖擊、振動的高耐磨零件。不受沖擊、振動的高耐磨零件。1 1、硬質(zhì)合金的性能特點、硬質(zhì)合金的性能特點 1 1）具有很高的常溫硬度（）具有很高的常溫硬度（HRC6981），高的熱硬性，高的熱硬性(可可達達9001000)，優(yōu)良的耐磨性。，優(yōu)良的耐磨性。2 2）具有高的抗壓強度（可達）具有高的抗壓強度（可達6000 M

32、Pa6000 MPa），但抗彎強度較低；），但抗彎強度較低；3 3）良好的耐蝕性）良好的耐蝕性( (抗大氣、酸、堿等抗大氣、酸、堿等) )和抗氧化性；和抗氧化性；4 4）線膨脹系數(shù)小。）線膨脹系數(shù)小。 2 2、切削加工用硬質(zhì)合金分類、分組代號、切削加工用硬質(zhì)合金分類、分組代號 切削加工用硬質(zhì)合金按其切屑排出形式和加工對象的范切削加工用硬質(zhì)合金按其切屑排出形式和加工對象的范圍可分為三個主要類別，分別以字母圍可分為三個主要類別，分別以字母P P、M M、K K表示。表示。 P P適用于加工長切屑的黑色金屬，以藍色作標志；適用于加工長切屑的黑色金屬，以藍色作標志； M M適于加工長切屑或短切屑的黑色

33、金屬和有色全屬，以適于加工長切屑或短切屑的黑色金屬和有色全屬，以黃色作標志；黃色作標志； K K適于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬及非金屬材料，適于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬及非金屬材料，以紅色作標志。以紅色作標志。返回文檔返回文檔類別類別合金合金 牌號牌號化化 學學 成成 分分 （%）WCTiCTaC(NbC)Co其它鎢鈷類合金鎢鈷類合金YG3XYG6XYG6AYG6YG8N96.593.592.094.091.0 0.50.52 136668 鎢鈦鈷鎢鈦鈷類合金類合金YT5YT14YT3085.078.066.051430 1084 鎢鈦鉭鎢鈦鉭(鈮鈮)類合金（萬類合金（萬用合金）用合

34、金）YW1YW28485828366343468 碳化鈦鎳碳化鈦鎳鉬合金鉬合金YN1015621 Mo10Ni12表表5-2 常用硬質(zhì)合金的牌號及化學成分常用硬質(zhì)合金的牌號及化學成分 注：摘自注：摘自YB84975硬質(zhì)合金牌號硬質(zhì)合金牌號。 粉末冶金減摩材料粉末冶金減摩材料返回文檔返回文檔用途分組用途分組代號代號硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金牌號牌號用途分組用途分組代號代號硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 牌號牌號P01YT30YN10M20YW2P10YT15K01YG3XP20YT14K10YG6XYG6AP30YT5K20YG6YG6NM10TW1K30YG8YG8N表表5-3 用途分組代號與硬質(zhì)合金牌號對照表用途分

35、組代號與硬質(zhì)合金牌號對照表 二、硬質(zhì)合金的應用二、硬質(zhì)合金的應用 刀具（硬質(zhì)合金作刀具材料的用量最大，如車刀、刀具（硬質(zhì)合金作刀具材料的用量最大，如車刀、銑刀、刨刀、鉆頭等）銑刀、刨刀、鉆頭等）工具（鑿巖工具、采掘工具、鉆探工具）工具（鑿巖工具、采掘工具、鉆探工具）測量量具（卡尺、塊規(guī)、塞規(guī)）測量量具（卡尺、塊規(guī)、塞規(guī)）耐磨零件耐磨零件(精密軸承、噴嘴、拉絲模具、螺栓模具、精密軸承、噴嘴、拉絲模具、螺栓模具、螺母模具）。螺母模具）。二、含油軸承材料二、含油軸承材料 含油軸承材料是一種具有多孔性的粉末冶金材料，常含油軸承材料是一種具有多孔性的粉末冶金材料，常用以制造軸承零件。這種材料壓制成軸承后

36、，放在潤滑油用以制造軸承零件。這種材料壓制成軸承后，放在潤滑油中浸潤，由于粉末冶金材料的多孔性，在毛細現(xiàn)象作用下，中浸潤，由于粉末冶金材料的多孔性，在毛細現(xiàn)象作用下，可吸附大量潤滑油可吸附大量潤滑油(一般含油率為一般含油率為1230)，故稱為含油，故稱為含油軸承。軸承。 常用的含油軸承有鐵基和銅基含油軸承兩類。常用的含油軸承有鐵基和銅基含油軸承兩類。1 1、鐵基含油軸承、鐵基含油軸承。2、銅基含油軸承、銅基含油軸承。 一般用于制作中速、輕載荷的軸承，尤其適宜制作不一般用于制作中速、輕載荷的軸承，尤其適宜制作不能經(jīng)常加油的軸承，如紡織機械、電影機械、食品機械、能經(jīng)常加油的軸承，如紡織機械、電影機

37、械、食品機械、家用電器等的軸承。家用電器等的軸承。 三、鐵基結構材料三、鐵基結構材料 鐵基結構材料是以碳鋼或合金鋼粉末為主要原材料，采鐵基結構材料是以碳鋼或合金鋼粉末為主要原材料，采用粉末冶金方法制造結構零件。用粉末冶金方法制造結構零件。 用這類材料制造的結構零件具有制品精度較高、表面粗用這類材料制造的結構零件具有制品精度較高、表面粗糙度值低，不需或只需少量切削加工，節(jié)省材料，提高生產(chǎn)糙度值低，不需或只需少量切削加工，節(jié)省材料，提高生產(chǎn)率等特點。制品還可通過熱處理方法強化和提高耐磨性。率等特點。制品還可通過熱處理方法強化和提高耐磨性。 廣泛用于制作各種機械零件，如機床上的調(diào)整墊圈、調(diào)廣泛用于制

38、作各種機械零件，如機床上的調(diào)整墊圈、調(diào)整環(huán)法蘭盤、偏心輪，汽車制造中的油泵齒輪差速器齒整環(huán)法蘭盤、偏心輪，汽車制造中的油泵齒輪差速器齒輪、止推環(huán)以及拖拉機上的傳動齒輪、活塞環(huán)等。輪、止推環(huán)以及拖拉機上的傳動齒輪、活塞環(huán)等。 汽車變速器系統(tǒng)用粉末燒結鋼件汽車變速器系統(tǒng)用粉末燒結鋼件四、過濾材料四、過濾材料 五、難熔金屬材料五、難熔金屬材料鎢的熔點鎢的熔點 ：3410鎢燈絲鎢燈絲六、金屬陶瓷六、金屬陶瓷 為了使陶瓷既可以耐高溫又不容易破碎，在制為了使陶瓷既可以耐高溫又不容易破碎，在制作陶瓷時加金屬粉末，可制成金屬陶瓷。作陶瓷時加金屬粉末，可制成金屬陶瓷。 金屬陶瓷兼有金屬和陶瓷的優(yōu)點，它密度小、金

39、屬陶瓷兼有金屬和陶瓷的優(yōu)點，它密度小、硬度高、耐磨、導熱性好，不會因為驟冷或驟熱而硬度高、耐磨、導熱性好，不會因為驟冷或驟熱而脆裂脆裂 常用于制造飛機和導彈的結構件、發(fā)動機活塞、常用于制造飛機和導彈的結構件、發(fā)動機活塞、化工機械零件等。化工機械零件等。1、氧化物基金屬陶瓷。、氧化物基金屬陶瓷。以氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈹?shù)葹榛w，與以氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈹?shù)葹榛w，與金屬鎢、鉻或鈷復合而成，具有耐高溫、抗化學腐蝕、導熱性好、機械強金屬鎢、鉻或鈷復合而成，具有耐高溫、抗化學腐蝕、導熱性好、機械強度高等特點，可用作導彈噴管襯套、熔煉金屬的坩堝和金屬切削刀具。度高等特點，可用作導彈噴管襯

40、套、熔煉金屬的坩堝和金屬切削刀具。2、碳化物基金屬陶瓷。、碳化物基金屬陶瓷。以碳化鈦、碳化硅、碳化鎢等為基體，與金屬鈷、以碳化鈦、碳化硅、碳化鎢等為基體，與金屬鈷、鎳、鉻、鎢、鉬等金屬復合而成，具有高硬度、高耐磨性、耐高溫等特點，鎳、鉻、鎢、鉬等金屬復合而成，具有高硬度、高耐磨性、耐高溫等特點，用于制造切削刀具用于制造切削刀具 、高溫軸承、密封環(huán)、撿絲模套及透平葉片。、高溫軸承、密封環(huán)、撿絲模套及透平葉片。3、氮化物基金屬陶瓷。、氮化物基金屬陶瓷。以氮化鈦、氮化硼、氮化硅和氮化鉭為基體，具有以氮化鈦、氮化硼、氮化硅和氮化鉭為基體，具有超硬性、抗熱振性和良好的高溫蠕變性，應用較少。超硬性、抗熱振

41、性和良好的高溫蠕變性，應用較少。4、硼化物基金屬陶瓷。、硼化物基金屬陶瓷。以硼化鈦、硼化鉭、硼化釩、硼化鉻、硼化鋯、硼以硼化鈦、硼化鉭、硼化釩、硼化鉻、硼化鋯、硼化鎢、硼化鉬、硼化鈮、硼化鉿等為基體，與部分金屬材料復合而成?；u、硼化鉬、硼化鈮、硼化鉿等為基體，與部分金屬材料復合而成。5、硅化物基金屬陶瓷。、硅化物基金屬陶瓷。以硅化錳、硅化鐵、硅化鈷、硅化鎳、硅化鈦、硅以硅化錳、硅化鐵、硅化鈷、硅化鎳、硅化鈦、硅化鋯、硅化鈮、硅化釩、硅化鈮、硅化鉭、硅化鉬、硅化鎢、硅化鋇等為化鋯、硅化鈮、硅化釩、硅化鈮、硅化鉭、硅化鉬、硅化鎢、硅化鋇等為基體，與部分或微量金屬材料復合而成。其中硅化鉬金屬陶瓷在

42、工業(yè)中得基體，與部分或微量金屬材料復合而成。其中硅化鉬金屬陶瓷在工業(yè)中得到廣泛地應用。到廣泛地應用。七、無偏析高速鋼七、無偏析高速鋼八、磁性材料八、磁性材料Nd-Fe-B、Sm-Co、鐵氧體永磁鐵、鐵氧體永磁鐵軟磁鐵氧體軟磁鐵氧體八、含油軸承八、含油軸承第四節(jié)第四節(jié) 粉末冶金制品結構工藝性粉末冶金制品結構工藝性 考慮粉末冶金零件結構工藝性時，一般需要從考慮粉末冶金零件結構工藝性時，一般需要從壓制困壓制困難性難性、脫模困難性脫模困難性、粉末均勻填充困難性粉末均勻填充困難性和和壓模強度壓模強度、壽壽命命等諸方面考慮。等諸方面考慮。 作業(yè)題：作業(yè)題：1、何謂粉末冶金？粉末冶金的主要工序有哪些？、何謂

43、粉末冶金？粉末冶金的主要工序有哪些？2、粉末冶金模具主要有哪幾種類型？、粉末冶金模具主要有哪幾種類型？3、常見粉末冶金材料有哪些？并指出下列牌號的含義、常見粉末冶金材料有哪些？并指出下列牌號的含義 YG6X YT14 YW1 YT14 YW1 第二節(jié)第二節(jié) 工程陶瓷的成形工程陶瓷的成形認識陶瓷認識陶瓷陶瓷是古老而又新型陶瓷是古老而又新型的材料，它是用天然的材料，它是用天然或人工合成的無機粉或人工合成的無機粉狀物料，經(jīng)過成形和狀物料，經(jīng)過成形和高溫燒結而制成的一高溫燒結而制成的一種多相固體材料種多相固體材料。 電絕緣用氧化鋁陶瓷電絕緣用氧化鋁陶瓷機械密封機械密封氧化鋁陶瓷坩堝氧化鋁陶瓷坩堝導彈天

44、線罩導彈天線罩裝甲防護裝甲防護防彈陶瓷防彈陶瓷直徑為直徑為2m的碳化硅反射鏡（中國科學院長春光學精密機械與物理研究所）的碳化硅反射鏡（中國科學院長春光學精密機械與物理研究所）表表6-1 傳統(tǒng)陶瓷和新型陶瓷的主要區(qū)別傳統(tǒng)陶瓷和新型陶瓷的主要區(qū)別區(qū)別區(qū)別傳統(tǒng)陶瓷傳統(tǒng)陶瓷新型陶瓷（新型陶瓷（工程陶瓷工程陶瓷）原料原料天然礦物原料天然礦物原料人工精制合成原料人工精制合成原料成形成形注漿、可塑成形為注漿、可塑成形為主主注漿、壓制、熱壓注、注射、軋膜、注漿、壓制、熱壓注、注射、軋膜、流延、等靜壓成形為主流延、等靜壓成形為主燒結燒結1350以下，燃料以下，燃料以煤、油、氣為主以煤、油、氣為主結構陶瓷常需結構

45、陶瓷常需1600左右高溫燒結，左右高溫燒結，功能陶瓷需精確控制燒結溫度功能陶瓷需精確控制燒結溫度加工加工一般不需加工一般不需加工常需切割、打孔、研磨和拋光常需切割、打孔、研磨和拋光性能性能以外觀效果為主以外觀效果為主以內(nèi)在質(zhì)量為主，常呈現(xiàn)耐溫、耐磨、以內(nèi)在質(zhì)量為主，常呈現(xiàn)耐溫、耐磨、耐腐蝕和各種敏感特性耐腐蝕和各種敏感特性用途用途炊、餐具、陳設品炊、餐具、陳設品主要用于宇航、能源、冶金、交通、主要用于宇航、能源、冶金、交通、電子、家電等行業(yè)電子、家電等行業(yè)先進陶瓷（先進陶瓷（Advanced ceramics）精細陶瓷（精細陶瓷（Fine ceramics）工程陶瓷工程陶瓷（Engineeri

46、ng ceramics）新型陶瓷（新型陶瓷（New ceramics）近代陶瓷（近代陶瓷（Modern ceramics）高技術陶瓷（高技術陶瓷（High Technology ceramics）高性能陶瓷（高性能陶瓷（High Performance ceramics）特種陶瓷（特種陶瓷（Special ceramics）特種陶瓷的名稱特種陶瓷的名稱結構陶瓷結構陶瓷主要利用其熱、機械、化學特性，有主要利用其熱、機械、化學特性，有耐磨損材料、高強度材料、耐熱材料，硬質(zhì)材料耐磨損材料、高強度材料、耐熱材料，硬質(zhì)材料、耐沖擊材料、低膨脹材料、隔熱材料等結構材、耐沖擊材料、低膨脹材料、隔熱材料等結構

47、材料。料。功能陶瓷功能陶瓷利用其絕緣、壓電、光電、聲光、透利用其絕緣、壓電、光電、聲光、透光、超導等特性，例如絕緣陶瓷、壓電陶瓷等。光、超導等特性，例如絕緣陶瓷、壓電陶瓷等。結構陶瓷的結構陶瓷的優(yōu)點優(yōu)點：1）高強度）高強度2）高硬度）高硬度3）耐高溫）耐高溫4）耐腐蝕）耐腐蝕5）耐磨損）耐磨損6）耐氧化）耐氧化7）絕緣性好）絕緣性好8）密度?。┟芏刃〗Y構陶瓷的缺點結構陶瓷的缺點:1）難加工）難加工制制Al2O3粉末粉末球磨破碎球磨破碎混料混料成型成型燒結燒結修坯修坯燒結燒結機械加工機械加工氧化鋁陶瓷的制備流程氧化鋁陶瓷的制備流程非氧化物陶瓷的原料粉末多采用氧化物還原方法制備?；蛘哌€非氧化物陶瓷

48、的原料粉末多采用氧化物還原方法制備?；蛘哌€原碳化，或者還原氮化。原碳化，或者還原氮化。SiC粉末的制備粉末的制備：將將SiO2與碳粉混合，在與碳粉混合，在14601600的加熱條件下，逐步還原的加熱條件下，逐步還原碳化。其大致歷程如下：碳化。其大致歷程如下： SiO2 + C SiO+CO (1-1) SiO + 2C SiC+CO (1-2) SiO + C Si+CO (1-3) Si + C SiC (1-4)Si3N4粉末的制備粉末的制備：在在N2條件下，通過條件下，通過SiO2與與C的的還原還原-氮化氮化。反應溫度在。反應溫度在1600附附近。其基本反應如下：近。其基本反應如下： 3

49、SiO2+6C+2N2 Si3N4 +6CO (1-5)高純度氧化鋁粉體制備：是將高純度鋁鹽或金屬鋁分別熱解、高純度氧化鋁粉體制備：是將高純度鋁鹽或金屬鋁分別熱解、氧化而制得的，主要有以下四種方法：氧化而制得的，主要有以下四種方法：1.1.銨明礬熱解法銨明礬熱解法2.2.有機鋁鹽加水分解法有機鋁鹽加水分解法3.3.鋁在水中放電分解法鋁在水中放電分解法4. 4. 鋁的銨碳酸鹽熱分解法鋁的銨碳酸鹽熱分解法工程陶瓷的粉料制備工程陶瓷的粉料制備工程陶瓷坯料的成形工程陶瓷坯料的成形 圖圖6-13 注漿成形注漿成形陶瓷坯料陶瓷坯料成形工藝成形工藝有兩種有兩種: : 第一種是用細顆粒陶瓷原料第一種是用細顆粒

50、陶瓷原料, ,加上粘結劑壓制成型加上粘結劑壓制成型 第二種是將原料粉體制成料漿，注入模內(nèi)成形第二種是將原料粉體制成料漿，注入模內(nèi)成形。 工程陶瓷坯料的壓制成形工程陶瓷坯料的壓制成形 2 2）等靜壓成形）等靜壓成形 是利用液體或氣體介質(zhì)均勻傳遞壓力的性能，把陶瓷粒是利用液體或氣體介質(zhì)均勻傳遞壓力的性能，把陶瓷粒狀粉料置于有彈性的軟模中，使其受到液體或氣體介質(zhì)傳狀粉料置于有彈性的軟模中，使其受到液體或氣體介質(zhì)傳遞的均衡壓力而被壓實成形的方法。遞的均衡壓力而被壓實成形的方法。工程陶瓷坯料的壓制成形工程陶瓷坯料的壓制成形 高壓容器高壓容器粉料粉料加壓橡皮袋加壓橡皮袋氣體介質(zhì)氣體介質(zhì)成形橡膠模成形橡膠模高壓容器高壓容器粉料粉料液體介質(zhì)