第二章 粉末壓制成形原理

1、第二章第二章 粉末壓制成形原理粉末壓制成形原理Principles of Powder Compaction（Pressing）程繼貴程繼貴 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院School of Materials Science and Engineering本章內(nèi)容2.1 概述概述2.2 壓制過(guò)程中力的分析壓制過(guò)程中力的分析2.3 壓制壓力與壓坯密度的關(guān)系壓制壓力與壓坯密度的關(guān)系2.4 粉末壓坯密度的分布粉末壓坯密度的分布2.5 粉末壓坯的強(qiáng)度粉末壓坯的強(qiáng)度2.6 影響壓制過(guò)程的因素影響壓制過(guò)程的因素School of Materials Science and EngineeringM

2、aking Powder-Metallurgy PartsSchool of Materials Science and Engineering一、基本概念一、基本概念 成形（成形（Forming）的定義：）的定義： 將粉末將粉末密實(shí)密實(shí)（densifydensify）成具有一定形狀、尺）成具有一定形狀、尺寸、孔隙度和強(qiáng)度的坯體（寸、孔隙度和強(qiáng)度的坯體（green compacts）的工）的工藝過(guò)程。藝過(guò)程。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述ConsolidationSchool of Materials Science and Engineering 成形的重要性成形的重要性 1 1）是重要性僅次于燒結(jié)

3、的一個(gè)基本的粉末冶金工藝過(guò)程。）是重要性僅次于燒結(jié)的一個(gè)基本的粉末冶金工藝過(guò)程。 2 2）比其他工序更）比其他工序更限制限制和和決定決定粉末冶金整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。粉末冶金整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。 a a）成形方法的合理與否直接決定其能否順利進(jìn)行。）成形方法的合理與否直接決定其能否順利進(jìn)行。 b b）影響隨后各工序（包括輔助工序）及最終產(chǎn)品質(zhì)量。）影響隨后各工序（包括輔助工序）及最終產(chǎn)品質(zhì)量。 c c）影響生產(chǎn)的自動(dòng)化、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本。）影響生產(chǎn)的自動(dòng)化、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本。School of Materials Science and Engineering 成形方法的一般分類成形方法的一般分類冷法冷法石膏

4、模石膏模常壓冷法注漿常壓冷法注漿加壓冷法注漿加壓冷法注漿抽真空冷法注漿抽真空冷法注漿等靜壓成形等靜壓成形 isostatic（hydrostatic） pressing粉末壓制成形（鋼模壓制）粉末壓制成形（鋼模壓制）compacting，briquetting，pressing 普通成形普通成形注漿成形法注漿成形法熱法（熱壓注法）：鋼模熱法（熱壓注法）：鋼模粉末連續(xù)成形粉末連續(xù)成形粉末軋制粉末軋制粉末擠壓（可塑成形）粉末擠壓（可塑成形）噴射成形噴射成形熱成形及高能率成形熱成形及高能率成形 成形燒結(jié)同時(shí)進(jìn)行成形燒結(jié)同時(shí)進(jìn)行特殊成形特殊成形School of Materials Science a

5、nd Engineering 按按成形過(guò)程中有無(wú)壓力：成形過(guò)程中有無(wú)壓力： 有壓（壓力）成形、無(wú)壓成形有壓（壓力）成形、無(wú)壓成形 按成形過(guò)程中粉末的溫度：按成形過(guò)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(guò)程的連續(xù)性：按成形過(guò)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School of Materials Science and Engineering 模壓成形是最重要、應(yīng)用最廣的成形方法！

6、 本章有關(guān)成形原理的討論以模壓成形為基礎(chǔ)！School of Materials Science and Engineering成形壓模的基本結(jié)構(gòu)成形壓模的基本結(jié)構(gòu)上模沖上模沖下模沖下模沖陰模陰模粉末粉末 Loose powder is compacted and densified into a shape, known as green compact Most compacting is done with mechanical presses and rigid tools Hydraulic and pneumatic presses are also used 模壓成形模壓成形是將

7、金屬粉末或粉末混合料裝入是將金屬粉末或粉末混合料裝入鋼制壓模（陰模）中，通過(guò)模沖對(duì)粉末加壓，卸鋼制壓模（陰模）中，通過(guò)模沖對(duì)粉末加壓，卸壓后，壓坯從陰模內(nèi)脫出，完成成形過(guò)程。壓后，壓坯從陰模內(nèi)脫出，完成成形過(guò)程。模壓成形模壓成形，pressing模壓成形的主要功用是：模壓成形的主要功用是： 將粉末成形成所要求的形狀；將粉末成形成所要求的形狀； 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(dāng)?shù)膹?qiáng)度以便于搬運(yùn)。賦予壓坯以適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度以便于搬運(yùn)。School of Materials Science and E

8、ngineering模壓成形模壓成形PMPM產(chǎn)品實(shí)例產(chǎn)品實(shí)例電動(dòng)工具零件電動(dòng)工具零件School of Materials Science and Engineering模壓成形模壓成形PMPM產(chǎn)品實(shí)例產(chǎn)品實(shí)例汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用粉末燒結(jié)鋼零件汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用粉末燒結(jié)鋼零件School of Materials Science and Engineering模壓成形模壓成形PM產(chǎn)品實(shí)例產(chǎn)品實(shí)例汽車變速箱粉末燒結(jié)鋼零件汽車變速箱粉末燒結(jié)鋼零件School of Materials Science and Engineering二、金屬粉末壓制過(guò)程中發(fā)生的現(xiàn)象圖圖12-4 粉末壓制示意圖粉末壓制示意圖 1 陰

9、模陰模 Die 2上模沖上模沖 Top（upper） punch 3下模沖下模沖 Bottom（lower）punch 4 粉末粉末 PowderSchool of Materials Science and Engineering鋼模鋼模壓制壓制粉末粉末的的基本基本過(guò)程過(guò)程粉末混合料粉末混合料稱量、裝模稱量、裝模壓制壓制卸壓卸壓脫模脫模粉末壓坯粉末壓坯Powder mixWeighting，filling CompactingcompactsSchool of Materials Science and Engineering粉末壓制過(guò)程中發(fā)生的現(xiàn)象粉末壓制過(guò)程中發(fā)生的現(xiàn)象1. 1. 壓制后

10、粉末體的孔隙度降低，壓坯相對(duì)密度明顯高于壓制后粉末體的孔隙度降低，壓坯相對(duì)密度明顯高于粉末體的相對(duì)密度。粉末體的相對(duì)密度。 壓制使粉末體堆積高度降低，一般壓縮量超過(guò)壓制使粉末體堆積高度降低，一般壓縮量超過(guò)50%2. 2. 軸向壓力（正壓力）施加于粉末體，粉末體在某種程軸向壓力（正壓力）施加于粉末體，粉末體在某種程度上表現(xiàn)出類似流體的行為，向陰模模壁施加作用力，度上表現(xiàn)出類似流體的行為，向陰模模壁施加作用力，其反作用力其反作用力側(cè)壓力側(cè)壓力產(chǎn)生。產(chǎn)生。 但是粉末體非流體，側(cè)壓力小于正壓力！但是粉末體非流體，側(cè)壓力小于正壓力！School of Materials Science and Engi

11、neering3. 3. 隨粉末體密實(shí)，壓坯密度增加，壓坯強(qiáng)度也增加。隨粉末體密實(shí)，壓坯密度增加，壓坯強(qiáng)度也增加。 Q: 壓坯強(qiáng)度是如何形成的？（后述）壓坯強(qiáng)度是如何形成的？（后述）4. 4. 由于粉末顆粒之間摩擦，壓力傳遞不均勻，壓坯中不同部由于粉末顆粒之間摩擦，壓力傳遞不均勻，壓坯中不同部位密度存在不均勻。位密度存在不均勻。 壓坯密度不均勻?qū)号髂酥廉a(chǎn)品性能有十分重要的影響。壓坯密度不均勻?qū)号髂酥廉a(chǎn)品性能有十分重要的影響。5. 5. 卸壓脫模后，壓坯尺寸發(fā)生膨脹卸壓脫模后，壓坯尺寸發(fā)生膨脹產(chǎn)生產(chǎn)生彈性后效彈性后效 彈性后效彈性后效是壓坯發(fā)生變形、開(kāi)裂的最主要原因之一。是壓坯發(fā)生變形、開(kāi)裂

12、的最主要原因之一。School of Materials Science and Engineering三、 粉末體在壓制過(guò)程中的變形（一）（一） 粉末體受壓力后的變形特點(diǎn)（與致密材料受力變形粉末體受壓力后的變形特點(diǎn)（與致密材料受力變形比較）比較）1. 致密材料受力變形遵從質(zhì)量不變和體積不變，粉末體壓制致密材料受力變形遵從質(zhì)量不變和體積不變，粉末體壓制變形僅服從質(zhì)量不變。變形僅服從質(zhì)量不變。 粉末體變形較致密材料復(fù)雜。粉末體變形較致密材料復(fù)雜。2.2.致密材料受力變形時(shí)，僅通過(guò)固體質(zhì)點(diǎn)本身變形，粉末體致密材料受力變形時(shí)，僅通過(guò)固體質(zhì)點(diǎn)本身變形，粉末體變形包括粉末顆粒的變形，還包括顆粒之間孔隙形

13、態(tài)的改變形包括粉末顆粒的變形，還包括顆粒之間孔隙形態(tài)的改變，即顆粒發(fā)生位移。變，即顆粒發(fā)生位移。 ！粉末體的變形是廣義變形：顆粒位移粉末體的變形是廣義變形：顆粒位移 + 顆粒變形顆粒變形School of Materials Science and Engineering3. 3. 致密材料變形時(shí)，各微觀區(qū)域的變形規(guī)律與宏觀變致密材料變形時(shí)，各微觀區(qū)域的變形規(guī)律與宏觀變形規(guī)律基本一致，粉末體變形時(shí)，各顆粒的變形基形規(guī)律基本一致，粉末體變形時(shí)，各顆粒的變形基本獨(dú)立，不同顆粒變形程度可能存在較大差異。本獨(dú)立，不同顆粒變形程度可能存在較大差異。 4. 4. 粉末體受力變形時(shí)，局部區(qū)域的實(shí)際應(yīng)力遠(yuǎn)高于

14、粉末體受力變形時(shí)，局部區(qū)域的實(shí)際應(yīng)力遠(yuǎn)高于粉末體受到的表觀應(yīng)力（表觀壓制壓力）。粉末體受到的表觀應(yīng)力（表觀壓制壓力）。局部區(qū)域的高應(yīng)力可能超過(guò)粉末顆粒的強(qiáng)度極限。局部區(qū)域的高應(yīng)力可能超過(guò)粉末顆粒的強(qiáng)度極限。5. 5. 粉末體受力壓制，顆粒之間的接觸面積隨壓制壓力粉末體受力壓制，顆粒之間的接觸面積隨壓制壓力增大而增大，兩者間存在一定的定量關(guān)系。增大而增大，兩者間存在一定的定量關(guān)系。School of Materials Science and Engineering（二）（二） 粉末體在壓制過(guò)程中的變形動(dòng)力（變形內(nèi)因）粉末體在壓制過(guò)程中的變形動(dòng)力（變形內(nèi)因）1. 粉末體的多孔性粉末體的多孔性 粉

15、末體中的孔隙包括：粉末體中的孔隙包括： 拱橋效應(yīng)現(xiàn)象（圖）：拱橋效應(yīng)現(xiàn)象（圖）：粉末在松裝堆集時(shí)，由于表面不規(guī)粉末在松裝堆集時(shí)，由于表面不規(guī)則，彼此之間有摩擦，顆粒相互搭架而形成拱橋孔則，彼此之間有摩擦，顆粒相互搭架而形成拱橋孔拱橋效應(yīng)產(chǎn)生的孔隙尺寸可能遠(yuǎn)大于粉末顆粒尺寸。拱橋效應(yīng)產(chǎn)生的孔隙尺寸可能遠(yuǎn)大于粉末顆粒尺寸。 實(shí)例：實(shí)例：Fe 理論密度理論密度 7.8 g/cm3 ，松裝密度一般為松裝密度一般為2-3g/cm3； W 理論密度理論密度 19.3 g/cm3 ，中顆粒，中顆粒W粉松裝密度粉松裝密度3-4g/cm3， 細(xì)顆粒細(xì)顆粒W粉松裝密度粉松裝密度3 3g/cm3。 ？估算其孔隙率。

16、？估算其孔隙率。一次孔隙（顆粒內(nèi)部孔隙）一次孔隙（顆粒內(nèi)部孔隙）二次孔隙（顆粒之間孔隙）二次孔隙（顆粒之間孔隙）拱橋效應(yīng)產(chǎn)生的孔隙拱橋效應(yīng)產(chǎn)生的孔隙School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering粉末體高的孔隙率使其受力后易于發(fā)生重排粉末體高的孔隙率使其受力后易于發(fā)生重排School of Materials Science and Engineering2. 2. 粉末顆粒良好的彈塑性粉末顆粒良好的彈塑性 制粉過(guò)程中，粉末一般都經(jīng)過(guò)專門處理制粉過(guò)程中，粉末一般都經(jīng)過(guò)專門

17、處理 還原、退火還原、退火 消除加工硬化、表面雜質(zhì)等消除加工硬化、表面雜質(zhì)等3. 3. 粉末體較高的比表面積粉末體較高的比表面積 主要作為燒結(jié)動(dòng)力，對(duì)壓制也有影響。主要作為燒結(jié)動(dòng)力，對(duì)壓制也有影響。實(shí)例：幾種商品粉末的比表面積（實(shí)例：幾種商品粉末的比表面積（cm2/g）：）： 還原還原Fe粉（粉（79%-325目）：目）：5160 還原還原Fe粉（粉（1%-325目）：目）： 516 電解電解Fe粉（粉（-200目）：目）：400 羰基羰基Fe粉（粉（7m）：）：3460 還原還原W粉（粉（0.6m）：）：5000 School of Materials Science and Enginee

18、ring（三）（三） 粉末體在壓制過(guò)程中的（位移）變形規(guī)律粉末體在壓制過(guò)程中的（位移）變形規(guī)律1. 較低壓力下首先發(fā)生位移，位移形式多樣較低壓力下首先發(fā)生位移，位移形式多樣 壓制時(shí)粉末位移的形式壓制時(shí)粉末位移的形式（a）顆粒接近；（）顆粒接近；（b）顆粒分離；（）顆粒分離；（c）顆粒相對(duì)滑動(dòng)；）顆粒相對(duì)滑動(dòng)； （d）顆粒相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；（）顆粒相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；（e）顆粒因粉碎產(chǎn)生移動(dòng)）顆粒因粉碎產(chǎn)生移動(dòng)School of Materials Science and Engineering影響壓制時(shí)粉末位移的因素影響壓制時(shí)粉末位移的因素 顆粒間可用于相互填充的空間（孔隙）顆粒間可用于相互填充的空間（孔隙）

19、粉末顆粒間摩擦粉末顆粒間摩擦 顆粒表面粗糙度顆粒表面粗糙度 潤(rùn)滑條件潤(rùn)滑條件 顆粒的顯微硬度顆粒的顯微硬度 顆粒形狀顆粒形狀 加壓速度加壓速度School of Materials Science and Engineering2. 粉末顆粒的變形粉末顆粒的變形 彈性變形彈性變形 顆粒所受實(shí)際應(yīng)力超過(guò)其彈性極限，發(fā)生彈性變形。顆粒所受實(shí)際應(yīng)力超過(guò)其彈性極限，發(fā)生彈性變形。 塑性變形塑性變形 顆粒所受實(shí)際應(yīng)力超過(guò)其屈服極限，發(fā)生塑性變形。顆粒所受實(shí)際應(yīng)力超過(guò)其屈服極限，發(fā)生塑性變形。 脆性斷裂脆性斷裂 顆粒所受實(shí)際應(yīng)力超過(guò)其強(qiáng)度極限，發(fā)生脆性斷裂。顆粒所受實(shí)際應(yīng)力超過(guò)其強(qiáng)度極限，發(fā)生脆性斷裂。

20、粉末的位移和變形，促使了壓坯密度和強(qiáng)度的增高粉末的位移和變形，促使了壓坯密度和強(qiáng)度的增高School of Materials Science and Engineering3. 實(shí)際粉末位移變形的復(fù)雜性實(shí)際粉末位移變形的復(fù)雜性 粉末的位移和變形與粉末本身性能有關(guān)；粉末的位移和變形與粉末本身性能有關(guān)； 不同粉末位移、變形規(guī)律不同不同粉末位移、變形規(guī)律不同 粉末受力后，首先發(fā)生顆粒位移，位移方式多種多樣；粉末受力后，首先發(fā)生顆粒位移，位移方式多種多樣； 粉末顆粒位移至一定程度，發(fā)生顆粒變形，變形方式多樣；粉末顆粒位移至一定程度，發(fā)生顆粒變形，變形方式多樣； 位移和變形不能截然分開(kāi)，有重疊；位移和

21、變形不能截然分開(kāi)，有重疊； 位移總是伴隨著變形而發(fā)生位移總是伴隨著變形而發(fā)生 粉末變形必然產(chǎn)生加工硬化粉末變形必然產(chǎn)生加工硬化 模壓成形不能得到完全致密壓坯模壓成形不能得到完全致密壓坯 School of Materials Science and Engineering 壓制過(guò)程中粉末運(yùn)動(dòng)示意圖壓制過(guò)程中粉末運(yùn)動(dòng)示意圖a）松裝粉末；）松裝粉末； b）拱橋破壞顆粒位移；）拱橋破壞顆粒位移； c）、）、d）顆粒變形；）顆粒變形； e）壓制成形后）壓制成形后 a） b） c） d） e）School of Materials Science and Engineering第二節(jié)第二節(jié) 壓制過(guò)程中力

22、的分析壓制過(guò)程中力的分析單向壓制各種力的示意圖單向壓制各種力的示意圖一、正壓力、凈壓力、壓力損失一、正壓力、凈壓力、壓力損失 ( ( 壓制壓力的分配）壓制壓力的分配） 正壓力正壓力: p，P（單位壓制壓力、總壓力）（單位壓制壓力、總壓力） 凈壓力（有效壓力）：凈壓力（有效壓力）：p，P1 壓力損失：壓力損失：p，P2克服內(nèi)外摩擦力，克服內(nèi)外摩擦力， P = P1 + P2 p = p-p，School of Materials Science and Engineering Blended powders are pressed into shapes in dies. Pressure di

23、stribution:School of Materials Science and Engineering園柱型壓模中取小立方體壓坯為分析對(duì)象（徑向受力均園柱型壓模中取小立方體壓坯為分析對(duì)象（徑向受力均勻），勻），假定：假定： 陰模不發(fā)生變形陰模不發(fā)生變形 不考慮粉末體的塑性變形不考慮粉末體的塑性變形二、模壓成形時(shí)的側(cè)壓力二、模壓成形時(shí)的側(cè)壓力 定義：定義：壓制過(guò)程中由垂直壓力所引起的模壁施加于壓坯壓制過(guò)程中由垂直壓力所引起的模壁施加于壓坯 的側(cè)面壓力稱為側(cè)壓力的側(cè)面壓力稱為側(cè)壓力（一）側(cè)壓力與壓制壓力的關(guān)系（一）側(cè)壓力與壓制壓力的關(guān)系School of Materials Science

24、and Engineering推導(dǎo)推導(dǎo)圖1-2 壓坯受力示意圖P側(cè)側(cè)壓強(qiáng)MPa泊松比1側(cè)壓系數(shù)，p單位壓力MPaSchool of Materials Science and Engineeringppp1側(cè)p側(cè)側(cè) 單位側(cè)壓力（單位側(cè)壓力（MPa）；）；p 單位壓制壓力（單位壓制壓力（MPa）；）； = /（1- ）側(cè)壓系數(shù)；側(cè)壓系數(shù)；泊桑比泊桑比 （二）側(cè)壓系數(shù)（二）側(cè)壓系數(shù) 定義：定義： = /（1- ）= p側(cè)側(cè) /p ：?jiǎn)挝粋?cè)壓力與單位正壓力之比：?jiǎn)挝粋?cè)壓力與單位正壓力之比 影響因素影響因素泊桑比泊桑比材料本性（下表）材料本性（下表） 壓制壓力（壓坯密度）壓制壓力（壓坯密度）Schoo

25、l of Materials Science and Engineering材料材料WFeSnCuAuPb0.170.280.330.350.420.440.200.390.490.540.720.79表表 不同材料的不同材料的泊桑比和側(cè)壓系數(shù)泊桑比和側(cè)壓系數(shù)School of Materials Science and Engineering注意幾個(gè)問(wèn)題：注意幾個(gè)問(wèn)題： 公式計(jì)算的側(cè)壓力是平均值，沿高度不同位置側(cè)壓力公式計(jì)算的側(cè)壓力是平均值，沿高度不同位置側(cè)壓力不等不等 粉末體非流體，粉末體非流體， p側(cè)側(cè)總小于總小于p 研究側(cè)壓力具有重要意義研究側(cè)壓力具有重要意義 估算摩擦力、壓力損失估算

26、摩擦力、壓力損失 模具設(shè)計(jì)的需要模具設(shè)計(jì)的需要 解釋壓制過(guò)程中的一些現(xiàn)象解釋壓制過(guò)程中的一些現(xiàn)象School of Materials Science and Engineering三、外摩擦力、壓力損失三、外摩擦力、壓力損失（一）外摩擦力（一）外摩擦力 定義：定義：粉末顆粒與陰模（芯棒）之間的摩擦力。粉末顆粒與陰模（芯棒）之間的摩擦力。 對(duì)比：內(nèi)摩擦力對(duì)比：內(nèi)摩擦力粉末顆粒之間的摩擦力粉末顆粒之間的摩擦力 外摩擦力外摩擦力與壓制壓力的關(guān)系與壓制壓力的關(guān)系式中，式中，f 摩摩 單位外摩擦力（單位外摩擦力（MPa）；）；粉末與模壁的摩擦系數(shù)。粉末與模壁的摩擦系數(shù)。ppf側(cè)摩School of M

27、aterials Science and EngineeringF F摩摩= =P P側(cè)側(cè)S S側(cè)側(cè)F摩總的外摩擦力P側(cè)側(cè)壓力粉末與模壁的摩擦系數(shù)S粉末與模壁的接觸面積（二）壓力損失（二）壓力損失 定義：定義：用于克服外摩擦力而消耗的壓制（正）壓力。用于克服外摩擦力而消耗的壓制（正）壓力。 與壓制壓力的關(guān)系（與壓制壓力的關(guān)系（推導(dǎo)推導(dǎo)）式中，式中，p/ 模底受到的壓力（模底受到的壓力（N）；）；H為壓坯高度（為壓坯高度（mm）；）；D為壓坯直徑（為壓坯直徑（mm）考慮到消耗在彈性變形上的應(yīng)力，則：考慮到消耗在彈性變形上的應(yīng)力，則： p1 考慮彈性變形后模底受到的壓力考慮彈性變形后模底受到的壓力

28、)4exp(DHPp)8exp(1DHPpSchool of Materials Science and EngineeringP P1 1P P1 1School of Materials Science and Engineering 04422dxDdppDpDxxxxxxkp04DdxkpdpxxDkdxpdpxx4Dkxxepp/40Balancing the vertical forces: which simplifies to introduce k (interparticle friction)orIntegrating and using boundary conditi

29、ons:04xxDdpdxdx0 0School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering 壓力損失壓力損失 P = P2 = P-P1 壓力損失是造成壓坯密度壓力損失是造成壓坯密度分布不均勻的根本原因；應(yīng)分布不均勻的根本原因；應(yīng)盡量減少；盡量減少； 特定情況下可以利用外摩特定情況下可以利用外摩 擦力擦力 影響壓力損失的因素影響壓力損失的因素 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù) School of Materials Science and Engineering)8exp(1DHPpP P1

30、1 側(cè)壓系數(shù)側(cè)壓系數(shù)壓坯尺寸壓坯尺寸 H/D 對(duì)壓力損失（摩擦力）對(duì)壓力損失（摩擦力）有明顯影響有明顯影響School of Materials Science and Engineering注意：注意：對(duì)于一定的粉末來(lái)說(shuō)，并不是任何高度，任何截對(duì)于一定的粉末來(lái)說(shuō)，并不是任何高度，任何截面的零件都可以壓制。面的零件都可以壓制。 尺寸越大，則與模壁不發(fā)生接觸的粉末顆粒數(shù)越多，消耗尺寸越大，則與模壁不發(fā)生接觸的粉末顆粒數(shù)越多，消耗的壓力損失便相應(yīng)減小，因而所需的總壓制壓力和單位壓制的壓力損失便相應(yīng)減小，因而所需的總壓制壓力和單位壓制壓力也會(huì)相應(yīng)地減少。壓力也會(huì)相應(yīng)地減少。School of Mat

31、erials Science and Engineering四、脫模壓力四、脫模壓力 定義：定義：壓制壓力卸除后，壓制壓力卸除后，使壓坯由模中脫出所需的壓力使壓坯由模中脫出所需的壓力 稱為脫模壓力稱為脫模壓力。 脫模壓力與壓制壓力、粉末性能、壓坯密度和尺寸、壓脫模壓力與壓制壓力、粉末性能、壓坯密度和尺寸、壓模和潤(rùn)滑劑等有關(guān)。模和潤(rùn)滑劑等有關(guān)。 p脫脫 = p側(cè)剩側(cè)剩 （單位脫模壓力）（單位脫模壓力） P脫脫 = p側(cè)剩側(cè)剩S側(cè)側(cè)（總脫模壓力）（總脫模壓力） 鐵粉的脫模壓力與壓制壓力鐵粉的脫模壓力與壓制壓力P的關(guān)系如下：的關(guān)系如下： P脫脫0.13 P 硬質(zhì)合金物料在大多數(shù)情況下：硬質(zhì)合金物料在

32、大多數(shù)情況下： P脫脫0.3 PSchool of Materials Science and Engineering 粉末性能粉末性能 塑性塑性 形狀形狀 粗細(xì)粗細(xì)潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑劑模具質(zhì)量模具質(zhì)量壓制壓力壓制壓力 P P脫 p側(cè)余S側(cè) 粉末對(duì)陰模壁的靜摩擦系數(shù)p側(cè)余殘余側(cè)壓強(qiáng)（MPa）S側(cè)壓坯與陰模接觸的側(cè)面積（cm2）School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering五、彈性內(nèi)應(yīng)力與后效五、彈性內(nèi)應(yīng)力與后效 （SpringbackSpringback） 彈性內(nèi)應(yīng)力：粉末體受

33、壓后內(nèi)部產(chǎn)生的變形抗力（阻力）彈性內(nèi)應(yīng)力：粉末體受壓后內(nèi)部產(chǎn)生的變形抗力（阻力） 彈性后效：彈性后效：當(dāng)壓力去除，把壓坯從壓模中脫出，由于彈性內(nèi)當(dāng)壓力去除，把壓坯從壓模中脫出，由于彈性內(nèi)應(yīng)力的松弛作用，粉末壓坯會(huì)發(fā)生彈性膨脹，稱為應(yīng)力的松弛作用，粉末壓坯會(huì)發(fā)生彈性膨脹，稱為彈性后效。彈性后效。 計(jì)算：計(jì)算： = = L/L 0 x 100% =（ L-L0）/L0 x100%高度或直徑方向彈性后效；高度或直徑方向彈性后效； LoL 卸壓前后壓坯直徑（高度）卸壓前后壓坯直徑（高度）School of Materials Science and EngineeringSchool of Mater

34、ials Science and Engineering 影響彈性后效的因素影響彈性后效的因素 粉末性能粉末性能 粉末成形性差，難成形，需高的壓制壓力，增加彈性后效粉末成形性差，難成形，需高的壓制壓力，增加彈性后效 霧化鐵粉霧化鐵粉 還原鐵粉還原鐵粉 電解鐵粉電解鐵粉 細(xì)粉彈性后效高于粗粉：細(xì)粉彈性后效高于粗粉：細(xì)粉細(xì)粉 粗粉粗粉 壓制壓力壓制壓力 P P較低時(shí)，較低時(shí)，P P增加，增加， 增加；增加； P P較大時(shí)，較大時(shí)，P P增加，增加，減??；減??； 一定范圍內(nèi)，一定范圍內(nèi)，P P對(duì)對(duì)影響不大（影響不大（p202圖圖2-25）School of Materials Science and

35、 EngineeringP（MPa）無(wú)潤(rùn)滑無(wú)潤(rùn)滑加凡士林加凡士林油酸苯溶液油酸苯溶液2501.15%1.10%0.25%4001.20%1.10%0.30% 潤(rùn)滑條件（潤(rùn)滑條件（CuCu粉壓制）粉壓制）School of Materials Science and Engineering注意注意 : 彈性后效各向異性彈性后效各向異性（徑向彈性后效（徑向彈性后效 軸向彈性后效）軸向彈性后效） 彈性后效是設(shè)計(jì)模具的重要參數(shù)之一彈性后效是設(shè)計(jì)模具的重要參數(shù)之一 彈性后效是壓坯產(chǎn)生變形、開(kāi)裂的主要原因之一彈性后效是壓坯產(chǎn)生變形、開(kāi)裂的主要原因之一School of Materials Science

36、and Engineering一、壓坯密度隨壓制壓力的變化規(guī)律（定性描述）一、壓坯密度隨壓制壓力的變化規(guī)律（定性描述）（一）理想的壓制曲線（一）理想的壓制曲線第第階段：階段：顆粒位移，填充孔隙顆粒位移，填充孔隙 壓力增加，密度快速增加壓力增加，密度快速增加 滑動(dòng)階段滑動(dòng)階段第第階段：階段：壓力續(xù)增加，壓力續(xù)增加， 壓坯密度增加不明顯壓坯密度增加不明顯 平衡階段平衡階段第第階段：階段：壓力超過(guò)一定值，壓力超過(guò)一定值， 壓力升高，壓坯密度繼續(xù)增加壓力升高，壓坯密度繼續(xù)增加 顆粒變形階段顆粒變形階段第三節(jié)第三節(jié) 壓制壓力與壓坯密度的關(guān)系壓制壓力與壓坯密度的關(guān)系School of Materials

37、Science and Engineering粗顆粒、軟顆粒、粗顆粒、軟顆粒、低成形速度低成形速度細(xì)顆粒、硬顆粒、細(xì)顆粒、硬顆粒、高成形速度高成形速度p（二）實(shí)際粉末的壓制曲線（二）實(shí)際粉末的壓制曲線1.1.基本規(guī)律（圖）基本規(guī)律（圖）2. 2. 實(shí)際粉末壓制時(shí)，三個(gè)階段實(shí)際粉末壓制時(shí)，三個(gè)階段相互重疊，不可截然分開(kāi)：相互重疊，不可截然分開(kāi)： 位移階段有變形，位移階段有變形， 變形階段有位移變形階段有位移3. 3. 粉末性質(zhì)不同，某一階段的粉末性質(zhì)不同，某一階段的 特征可能不明顯或特別突出。特征可能不明顯或特別突出。Q:Q:實(shí)際壓制壓力如何選擇？實(shí)際壓制壓力如何選擇？ School of Ma

38、terials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering相對(duì)密度%壓制壓力/102MPa圖 壓坯的相對(duì)密度與壓制壓力的關(guān)系1-銀粉 2-渦旋鐵粉 3-銅粉 4-還原鐵粉 5-鎳粉 6-鉬粉 School of Materials Science and Engineering（一）巴爾申方程（一）巴爾申方程 1.1.基本假設(shè)基本假設(shè) 1 1）將粉末體視為彈性體）將粉末體視為彈性體 2 2）不考慮粉末的加工硬化）不考慮粉末的加工硬化 3 3）不考慮摩擦力的影響）不考慮摩擦力的影響 4 4）不考慮壓制時(shí)間的

39、影響）不考慮壓制時(shí)間的影響 5 5）不考慮粉末流動(dòng)性的影響）不考慮粉末流動(dòng)性的影響二、壓制方程二、壓制方程壓坯密度與壓制壓力關(guān)系的定量描述壓坯密度與壓制壓力關(guān)系的定量描述School of Materials Science and Engineering2. 2. 方程推導(dǎo)方程推導(dǎo)任意一點(diǎn)的變形與壓力間的任意一點(diǎn)的變形與壓力間的關(guān)系關(guān)系： 應(yīng)力無(wú)限小的增量正比于應(yīng)變無(wú)限小的增量應(yīng)力無(wú)限小的增量正比于應(yīng)變無(wú)限小的增量: : d/d=k =P/A -對(duì)應(yīng)于壓縮量；對(duì)應(yīng)于壓縮量；A-A-顆粒間有效接觸面積顆粒間有效接觸面積積分、變換并取對(duì)數(shù)后得積分、變換并取對(duì)數(shù)后得: : lgPmax-lg P

40、= L(-1) lgP與與(-1)成線性關(guān)系成線性關(guān)系L=L=壓制因子壓制因子,=,=壓坯的相對(duì)體積（壓坯的相對(duì)體積（ =V=V粉粉/V/V顆粒顆粒，=+1+1）3.3.適應(yīng)性適應(yīng)性硬質(zhì)粉末或中等硬度粉末在中壓范圍內(nèi)壓坯密度的定量描述硬質(zhì)粉末或中等硬度粉末在中壓范圍內(nèi)壓坯密度的定量描述School of Materials Science and Engineering巴爾申方程在高壓與低壓情形下出現(xiàn)偏差的原因巴爾申方程在高壓與低壓情形下出現(xiàn)偏差的原因低壓低壓 粉末顆粒以位移方式填充孔隙空間為主粉末顆粒以位移方式填充孔隙空間為主 粉末體的實(shí)際壓縮模量高于計(jì)算值（即理論值），產(chǎn)粉末體的實(shí)際壓縮模

41、量高于計(jì)算值（即理論值），產(chǎn)生偏高現(xiàn)象生偏高現(xiàn)象高壓高壓 粉末產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象和摩擦力的貢獻(xiàn)大，導(dǎo)致實(shí)際粉末產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象和摩擦力的貢獻(xiàn)大，導(dǎo)致實(shí)際值低于計(jì)算值值低于計(jì)算值School of Materials Science and Engineering（二）川北方程（二）川北方程1.1.基本假設(shè)基本假設(shè) 1) 粉末層內(nèi)所有各點(diǎn)的單位壓力相等。粉末層內(nèi)所有各點(diǎn)的單位壓力相等。 2) 粉末層內(nèi)各點(diǎn)的壓力是外力和粉末內(nèi)固有的內(nèi)壓力之和，內(nèi)粉末層內(nèi)各點(diǎn)的壓力是外力和粉末內(nèi)固有的內(nèi)壓力之和，內(nèi)壓力與粉末的聚集力或吸附力有關(guān)，與粉末屈服值有密切關(guān)壓力與粉末的聚集力或吸附力有關(guān)，與粉末屈服值有密切關(guān)

42、系。系。 3) 粉末層各斷面上的外壓力與該斷面上粉末的實(shí)際斷面積受的粉末層各斷面上的外壓力與該斷面上粉末的實(shí)際斷面積受的壓力總和保持平衡。外壓如增加，粉末體便壓縮壓力總和保持平衡。外壓如增加，粉末體便壓縮. 4) 每個(gè)粉末顆粒僅能承受它所固有的屈服極限的能力。每個(gè)粉末顆粒僅能承受它所固有的屈服極限的能力。 5) 粉末壓縮時(shí)的各個(gè)顆粒位移的幾率和它鄰接的孔隙大小成比粉末壓縮時(shí)的各個(gè)顆粒位移的幾率和它鄰接的孔隙大小成比例。例。School of Materials Science and Engineering2.2.方程推導(dǎo)方程推導(dǎo) C = （Vo V）/Vo = ab P/（1 + bP） 1

43、/C = 1/ab 1/P + 1/a C 粉末體體積減少率粉末體體積減少率 V、Vo 壓力為壓力為P、0時(shí)的粉末體積時(shí)的粉末體積 a、b 常數(shù)常數(shù) 1/C 與與1/P成線性關(guān)系成線性關(guān)系3.3.適應(yīng)性適應(yīng)性: : 壓力不大時(shí)準(zhǔn)確性較好壓力不大時(shí)準(zhǔn)確性較好School of Materials Science and Engineering（三）艾（三）艾- -沙沙- -柯方程柯方程 沉積巖和粘土在壓力下孔隙率與壓力關(guān)系：沉積巖和粘土在壓力下孔隙率與壓力關(guān)系：= o e-BP ； ln（ / o）= - BPo = （VoV）/ Vo = （VV）/V Vo、V、V壓力為壓力為0、P和和 時(shí)的

44、粉末體積時(shí)的粉末體積ln（ / 0）與）與P成線性關(guān)系成線性關(guān)系適應(yīng)性：一般粉（尤非金屬粉末）適應(yīng)性：一般粉（尤非金屬粉末）School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering已介紹的三個(gè)壓制方程：已介紹的三個(gè)壓制方程： 1. lgP max- lg P = L (-1) L=壓制因子壓制因子,=壓坯的相對(duì)體積（壓坯的相對(duì)體積（ =V粉粉/V顆粒，顆粒，=+1） lgP與與(-1)成線性關(guān)系成線性關(guān)系 2. 1/C = 1/ab 1/P + 1/a C 粉末體體積減少率，粉末

45、體體積減少率， V、Vo 壓力為壓力為P、0時(shí)的粉末體積時(shí)的粉末體積 a、b 常數(shù)常數(shù) 1/C 與與1/P成線性關(guān)系成線性關(guān)系 3. ln（ / o）= - BP o = （VoV）/ Vo ； = （VV）/V ，Vo、V、V壓力為壓力為0、P和和 時(shí)時(shí)的粉末體積的粉末體積 ln（ / 0）與）與P成線性關(guān)系成線性關(guān)系（四）黃培云壓制理論（方程）（四）黃培云壓制理論（方程）School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering黃培云先生分析了以前的眾多壓制方程，認(rèn)為由于其黃培

46、云先生分析了以前的眾多壓制方程，認(rèn)為由于其推導(dǎo)過(guò)程中作了許多假定，或是從特定的研究對(duì)象出發(fā)，因推導(dǎo)過(guò)程中作了許多假定，或是從特定的研究對(duì)象出發(fā)，因此方程的適用性受到一定限制。此方程的適用性受到一定限制。 以前壓制方程的不足：以前壓制方程的不足： 1. 對(duì)摩擦力考慮不夠；對(duì)摩擦力考慮不夠； 2. 把粉末體作為理想的彈性體處理；把粉末體作為理想的彈性體處理； 3. 未考慮壓制時(shí)間（對(duì)壓制過(guò)程中應(yīng)力、應(yīng)變變化）的影響未考慮壓制時(shí)間（對(duì)壓制過(guò)程中應(yīng)力、應(yīng)變變化）的影響 未考慮弛豫問(wèn)題；未考慮弛豫問(wèn)題； 4. 未考慮壓制時(shí)粉末體的加工硬化問(wèn)題；未考慮壓制時(shí)粉末體的加工硬化問(wèn)題； 5. 未考慮壓制時(shí)粉末的

47、大程度變形（應(yīng)變）問(wèn)題。未考慮壓制時(shí)粉末的大程度變形（應(yīng)變）問(wèn)題。 弛豫現(xiàn)象：弛豫現(xiàn)象：物質(zhì)系統(tǒng)由非平衡態(tài)自發(fā)地趨于平衡狀態(tài)的物質(zhì)系統(tǒng)由非平衡態(tài)自發(fā)地趨于平衡狀態(tài)的過(guò)程；過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間稱為過(guò)程；過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間稱為“弛豫時(shí)間弛豫時(shí)間”。黃培云壓制理論（方程）黃培云壓制理論（方程）理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)1. 壓坯密度壓坯密度是外壓的函數(shù)：是外壓的函數(shù)：=kf(P)2. 常用力學(xué)模型常用力學(xué)模型 理想彈性體理想彈性體-虎克體（虎克體（H體）：體）：=M 理想液體理想液體-牛頓體（牛頓體（N體）：體）：=d/dt 線彈性線彈性-塑性體塑性體-Maxwell體（體（M體）體）（彈性和粘滯性物體（彈性和粘滯

48、性物體（應(yīng)力弛豫）（應(yīng)力弛豫） 線彈性體線彈性體-（應(yīng)變弛豫）（應(yīng)變弛豫）Kelvin固體（固體（K體）體） School of Materials Science and Engineering黃培云公式黃培云公式( (壓制方程壓制方程) )的推導(dǎo)的推導(dǎo)（1） 用用彈性和粘滯性固體（彈性和粘滯性固體（Maxwell體）體）來(lái)描述粉末體來(lái)描述粉末體 對(duì)于理想彈性體對(duì)于理想彈性體(H體體)，應(yīng)力，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系虎克定律：虎克定律：=M d/dt = Md/dt 用用M體體（同時(shí)具有彈性和（同時(shí)具有彈性和粘滯性的固體）粘滯性的固體）代替代替H體（考慮體（考慮應(yīng)力弛豫應(yīng)力弛豫）：）： d/d

49、t = Md/dt /t恒應(yīng)變：恒應(yīng)變：d/dt= 0， 有有 =0 exp（-t/ 1 ） （1） 1 應(yīng)力弛豫時(shí)間應(yīng)力弛豫時(shí)間 （1）式考慮了粉末壓制時(shí)的應(yīng)力弛豫）式考慮了粉末壓制時(shí)的應(yīng)力弛豫 用M固體描述粉末體，比H體更接近實(shí)際School of Materials Science and Engineering（2） 類似地，也可以用類似地，也可以用Kelvin固體固體（K體，同時(shí)具有彈性體，同時(shí)具有彈性和和應(yīng)變弛豫性質(zhì)的固體應(yīng)變弛豫性質(zhì)的固體）來(lái)描述粉末體：）來(lái)描述粉末體： = M+d/dt = M(+2d/dt) （2） 沾滯系數(shù)：沾滯系數(shù)：=M2 ；2 應(yīng)變弛豫時(shí)間應(yīng)變弛豫時(shí)間

50、（2）式考慮了粉末壓制時(shí)的應(yīng)變弛豫）式考慮了粉末壓制時(shí)的應(yīng)變弛豫 用用K固體描述粉末體，比固體描述粉末體，比H體更接近實(shí)際體更接近實(shí)際School of Materials Science and Engineering（3）用）用標(biāo)準(zhǔn)線性固體（標(biāo)準(zhǔn)線性固體（SLS體）體）來(lái)描述粉末體來(lái)描述粉末體 （SLSSLS體體同時(shí)有應(yīng)力和應(yīng)變弛豫的固體）同時(shí)有應(yīng)力和應(yīng)變弛豫的固體）+1d/dt=M(+2d/dt) （3）1 1應(yīng)力弛豫時(shí)間；應(yīng)力弛豫時(shí)間；2 2應(yīng)變弛豫時(shí)間應(yīng)變弛豫時(shí)間 用SLS描述粉末體，比M、K固體更接近實(shí)際，即（3）式比（1）、（2）式更接近實(shí)際但（但（3 3）式仍有不足：）式仍有不

51、足： 粉末體充分弛豫后應(yīng)力應(yīng)變非線性（非線性彈滯體）粉末體充分弛豫后應(yīng)力應(yīng)變非線性（非線性彈滯體）, ,且變形程度大且變形程度大School of Materials Science and Engineering（4）用）用標(biāo)準(zhǔn)非線性固體（標(biāo)準(zhǔn)非線性固體（SNLS體）體）來(lái)描述粉末體來(lái)描述粉末體(+1d/dt)n = M(+2d/dt) n2數(shù)學(xué)變換得：數(shù)學(xué)變換得： on =M 或或 o = (M)1/n （4）（4）式為考慮了粉末體的非線性彈滯性（加工硬化）后的關(guān)系式，比（3）式更準(zhǔn)確School of Materials Science and Engineering 大程度應(yīng)變的處理大

52、程度應(yīng)變的處理自然應(yīng)變：自然應(yīng)變： = LLo dL/L=ln(L/Lo)對(duì)粉末體，其壓制時(shí)的體積改變實(shí)際上是孔隙體積改變對(duì)粉末體，其壓制時(shí)的體積改變實(shí)際上是孔隙體積改變 定義：定義：= ln (Vo/V/) Vo/、V/ 粉末原始和受壓粉末原始和受壓P后的孔隙體積后的孔隙體積 （注意，是（注意，是 = ln(V/Vo/) ，此處是為了保證，此處是為了保證1） = ln (Vo-Vm )/(V-Vm) = ln (m-o) / (m-)o Vo、V、Vm 壓力為壓力為0、P、時(shí)粉末的體積時(shí)粉末的體積 o、m壓力為壓力為0、P、時(shí)粉末的密度時(shí)粉末的密度School of Materials Sc

53、ience and Engineering 運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)非線性固體模型，綜合考慮粉末體非線性彈滯運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)非線性固體模型，綜合考慮粉末體非線性彈滯性、加工硬化等得到壓制方程：性、加工硬化等得到壓制方程：=on /M考慮大程度應(yīng)變：考慮大程度應(yīng)變： lg ln (m-o)/(m-)o= n lgP-lgM （5）nn硬化指數(shù)的倒數(shù)硬化指數(shù)的倒數(shù) MM壓制模量壓制模量黃培云壓制方程的最初形式，考慮了粉末壓制過(guò)程中的應(yīng)力應(yīng)變弛豫、加工硬化以及大程度應(yīng)變School of Materials Science and Engineering 考慮量綱，對(duì)原模型進(jìn)行修正：考慮量綱，對(duì)原模型進(jìn)行修正： =（o /

54、M）1/mmlgln(m-o) /(m-)o = lg P- lg M （6） m = 1/n 粉末壓制過(guò)程的非線性指數(shù)，反映硬化趨勢(shì)的大小粉末壓制過(guò)程的非線性指數(shù)，反映硬化趨勢(shì)的大小與晶與晶體結(jié)構(gòu)，粉末形狀、合金化等相關(guān)體結(jié)構(gòu)，粉末形狀、合金化等相關(guān) m m 一般大于一般大于1 1，m m越大，硬化趨勢(shì)大越大，硬化趨勢(shì)大硬化指數(shù)硬化指數(shù) lgln(m-o)/(m-)o與與lgP成線性關(guān)系成線性關(guān)系 雙對(duì)數(shù)方程雙對(duì)數(shù)方程 適應(yīng)性適應(yīng)性: : 對(duì)硬質(zhì)或軟質(zhì)粉末、中、高、低壓力均較為有效對(duì)硬質(zhì)或軟質(zhì)粉末、中、高、低壓力均較為有效School of Materials Science and Eng

55、ineeringSchool of Materials Science and EngineeringMPnomomlglg)(lnlgMPmomomlglg)(lnlg幾個(gè)有代表性的壓制方程幾個(gè)有代表性的壓制方程序號(hào)序號(hào)提出日期提出日期著者著者公式公式注解注解11938巴爾巴爾申申lg Pmax - lg P = L (-1)Pmax相應(yīng)于壓至最緊密狀態(tài)（相應(yīng)于壓至最緊密狀態(tài)（=1）時(shí)的單位壓力時(shí)的單位壓力L壓力因素壓力因素相對(duì)體積相對(duì)體積21930-1948艾艾-沙沙-柯柯 = o e-BP ； ln（ / o）= - BP0 P=0時(shí)的孔隙體積的外推值時(shí)的孔隙體積的外推值壓力為壓力為P時(shí)

56、的孔隙體積時(shí)的孔隙體積B 常數(shù)常數(shù)31956川北川北公夫公夫 C= abP/（1+bP）1/C = 1/ab 1/P + 1/aC粉末體積減少率粉末體積減少率C = （Vo V）/Vo V、Vo 壓力為壓力為P、0時(shí)的粉末體積時(shí)的粉末體積a、b系數(shù)系數(shù)41964 1980 黃培黃培云云m致密金屬密度致密金屬密度0壓坯原始密度壓坯原始密度 壓坯密度壓坯密度P壓制壓強(qiáng)壓制壓強(qiáng)M相當(dāng)于壓制模數(shù)相當(dāng)于壓制模數(shù)n相當(dāng)于硬化指數(shù)的倒數(shù)相當(dāng)于硬化指數(shù)的倒數(shù)m相當(dāng)于硬化指數(shù)相當(dāng)于硬化指數(shù)School of Materials Science and Engineering相同點(diǎn)：相同點(diǎn)：系數(shù)、定量線性關(guān)系系數(shù)

57、、定量線性關(guān)系不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：假定、適應(yīng)性假定、適應(yīng)性如何校驗(yàn)方程的正確性：如何校驗(yàn)方程的正確性：自學(xué)自學(xué)壓制方程的總結(jié)與比較壓制方程的總結(jié)與比較School of Materials Science and Engineering作業(yè)作業(yè) 教材第三章：教材第三章：1 1、5 5、6 6、7 7、1111、1212School of Materials Science and Engineering第四節(jié) 粉末壓坯密度的分布一、模壓成形時(shí)壓坯密度分布的不均勻性（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(guò)上模沖加壓的單向壓制僅通過(guò)上模沖加壓的單向壓制Ni粉壓坯：粉壓坯：H：

58、17.5；D：20；700MPaSchool of Materials Science and Engineering單單向向壓壓制制圖圖3-28 單向壓制鐵粉壓坯密度和硬單向壓制鐵粉壓坯密度和硬度的分布狀況：度的分布狀況： 72mm；粉末為；粉末為3kg和和1kg（上、下圖）；（上、下圖）；550680MPa； 左左 密度密度g/cm3，右，右硬度硬度HB沿箭頭方向密度降低沿箭頭方向密度降低密度變化規(guī)律密度變化規(guī)律 密度分布不均勻的后果：密度分布不均勻的后果： 不能正常實(shí)現(xiàn)成形，如出不能正常實(shí)現(xiàn)成形，如出現(xiàn)分層，斷裂，掉邊角等；現(xiàn)分層，斷裂，掉邊角等； 燒結(jié)收縮不均勻燒結(jié)收縮不均勻, ,導(dǎo)致

59、變形等；導(dǎo)致變形等； 性能不均勻！性能不均勻！School of Materials Science and Engineering絕對(duì)密度差、相對(duì)密度差、平均密度絕對(duì)密度差、相對(duì)密度差、平均密度絕對(duì)密度差：絕對(duì)密度差： dj = dmaxdmin相對(duì)密度差：相對(duì)密度差： d r =（dmaxdmin）/dmax 100%（二）壓坯密度分布不均勻性表示（二）壓坯密度分布不均勻性表示密度差反映了模壓成形的技術(shù)水平密度差反映了模壓成形的技術(shù)水平對(duì)密度差的數(shù)值要求越小，要求壓制水平就越高對(duì)密度差的數(shù)值要求越小，要求壓制水平就越高在可能的情況下，應(yīng)采用盡可能寬松的密度差在可能的情況下，應(yīng)采用盡可能寬松

60、的密度差School of Materials Science and Engineering（三）壓坯密度分布不均勻的產(chǎn)生原因（三）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(cè)壓力側(cè)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(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)壓模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 潤(rùn)滑潤(rùn)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School of Materials Science and Engineering二、改善壓坯密度分布不均勻性的措施（一