粉末冶金基本知識篇

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)粉末冶金基本知識篇緒論粉末冶金（也稱金屬陶瓷法）：制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)制造金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工藝過程。粉末冶金工藝：1）、制取金屬、合金、金屬化合物粉末以及包覆粉末； 2）、將原料粉末通過成形、燒結(jié)以及燒結(jié)后的處理制得成品。大概流程：物料準(zhǔn)備（包括粉末預(yù)先處理（如加工，退火）、粉末分級、混合和干燥等）成形燒結(jié)燒結(jié)后處理（精整、浸油、機(jī)加工、熱處理、粉末冶金的特點(diǎn)：1. 能生產(chǎn)用普通熔煉方法無法生

2、產(chǎn)的具有特殊性能的材料： 能控制制品的孔隙度(多孔材料、多孔含油軸承等)； 能利用金屬和金屬、金屬和非金屬的組合效果，生產(chǎn)各種特殊性能的材料（鎢-銅假合金型的電觸頭材料、金屬和非金屬組成的摩擦材料等）； 能生產(chǎn)各種復(fù)合材料。2.粉末冶金方法生產(chǎn)的某些材料，與普通熔煉法相比，性能優(yōu)越： 高合金粉末冶金材料的性能比熔鑄法生產(chǎn)的好（粉末高速鋼可避免成分的偏析）； 生產(chǎn)難熔金屬材料或制品，一般要依靠粉末冶金法（鎢、鉬、鈮等難熔金屬）。粉末冶金技術(shù)的優(yōu)越性和局限性： 優(yōu)越性：1）、無切削、少切削，能夠大量節(jié)約材料，節(jié)省能源，節(jié)省勞動。普通鑄造合金切削量在30-50%，粉末冶金產(chǎn)品可少于5%。2）、能夠大

3、量能夠制備其他方法不能制備的材料。3）、能夠制備其他方法難以生產(chǎn)的零部件。局限性：1、粉末成本高；2、制品的大小和形狀受到一定限制；3、燒結(jié)零件的韌性較差。常用粉末冶金材料：粉末冶金減摩、多孔、結(jié)構(gòu)、工具模、高溫和電磁材料。第一章：粉末的制取第一節(jié)：概述制粉方法分類：機(jī)械法：由機(jī)械破碎、研磨或氣流研磨方法將大塊材料或粗大顆粒細(xì)化的方法。物理法：采用蒸發(fā)凝聚成粉或液體霧化的方法使材料的聚集狀態(tài)發(fā)生改變，獲得粉末。化學(xué)法：依靠化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，生成新的粉態(tài)物質(zhì)（氣相沉積、還原化合、電化學(xué)發(fā)）。在固態(tài)下制取粉末的方法包括：有機(jī)械粉碎法和電化腐蝕法；還原法；還原-化合法。在氣態(tài)制備粉末的方法包括:蒸氣

4、冷凝法；羥基物熱離解法。在液態(tài)制備粉末的方法有:霧化法；置換法、溶液氫還原法；水溶液電解法；熔鹽電解法。從過程的實(shí)質(zhì)看，現(xiàn)有制粉方法大體上可歸納為兩大類，即機(jī)械法和物理化學(xué)法。機(jī)械法是將原材料機(jī)械地粉碎，而化學(xué)成分基本上不發(fā)生變化；物理化學(xué)法是借助化學(xué)或物理的作用，改變原材料的化學(xué)成分或聚集狀態(tài)而活的粉末。第二節(jié)：還原或還原-化合法還原法：定義:用還原氣體(固體)或活潑金屬將氧化物還原制備粉末的過程。具體包括：氣相還原法和碳還原法。前者分為氣相氫還原（還原劑-氫氣）和氣相金屬熱還原（還原劑-低熔點(diǎn)、低沸點(diǎn)的金屬如Mg、Ca、Na等）；后者舉例：Fe2 O3 Fe3 O 4浮斯體(FeO Fe

5、3O4 ) Fe。當(dāng)然，用固體碳還原還可以制取鎢粉，用氫或分解氨還原可制取鎢、鉬、鐵、銅等，用鈉、鈣、鎂等金屬還原劑可制取鈦、鋯、鈾等。影響碳還原鐵氧化物過程和鐵粉質(zhì)量的因素：1）原料原料中雜質(zhì):原料中雜質(zhì)特別是SiO2的含量超過一定限度后，不僅還原時間延長，并且使還原不完全，鐵粉中含鐵量降低。因此，一般以鐵磷或礦石作原料需要進(jìn)行磁選。 原料粒度:多相反應(yīng)與界面有關(guān)，原料粒度愈細(xì)，界面的面積愈大，因而促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。所以，原料準(zhǔn)備中一般要粉碎。2）固體碳還原劑 固體碳還原劑類型：還原能力：木炭 焦炭 無煙煤 固體碳還原劑用量：一定還原條件下，其用量主要依據(jù)氧化鐵的含氧量來定。適宜的還原劑加入量

6、：86%-90%3）還原工藝條件 還原溫度和還原時間：隨溫度升高，還原時間縮短。 料層厚度：隨著料層厚度的增加，還原時間隨之增長。在料層0.63.6cm范圍，還原時間增長與厚度增厚成直線關(guān)系，這是傳熱阻力增大的緣故。（裝罐層裝法裝罐環(huán)/柱裝法） 還原罐密封程度的影響：保證一定的氣氛（為保證有足夠CO，一般要密封還原罐）。4）添加劑 加入一定的固體碳：碳加入方法：原料鐵鱗或鐵礦石與固體碳混合壓團(tuán)裝入；原料與還原劑分層相間裝入。生產(chǎn)上常采用后者。且加入適量固體碳可起疏松劑和輔助還原劑作用。 返回料的影響：加入一定量飛廢鐵粉，加速還原過程（主要縮短誘導(dǎo)期）。 引入氣體還原劑：引入氣體可使還原過程加速

7、。 堿金屬鹽的影響：引入堿金屬鹽可使還原過程加速（Na2CO3，K2CO3等）。5）海綿鐵的處理：還原退火處理作用：退火軟化作用，提高鐵粉的塑性，改善鐵粉的壓縮性；補(bǔ)充還原作用；脫碳作用，把碳含量降低到0.25-0.05%以下。復(fù)合型粉末：是指用氣體或液體霧化法制成的完全預(yù)合金粉末、部分?jǐn)U散預(yù)合金粉末以及粘附型復(fù)合粉末。補(bǔ)充：1、氣體還原法：可作為還原劑的有氫、分解氨（H2+N2）、轉(zhuǎn)化天然氣（主要成分為H2和CO）、各種煤氣（主要成分是CO）等。此方法制取的鐵粉比用固相法制備的要純。氫還原法制取鐵過程：當(dāng)氫還原氧化鐵時，提高壓力對還原是有利的，相當(dāng)于提高溫度來提高還原速度。或者說，當(dāng)采用高壓

8、還原時，還原溫度可以大大降低，還原所得的鐵粉不會粘結(jié)成塊。值得注意的是，在低溫下所得的鐵粉有自燃性，為防止氧化，要在常壓下在保護(hù)氣氛中加熱到600800，使鐵粉被鈍化而失去自燃性。氫鐵法特點(diǎn)：1）、采用較低的還原溫度和較高壓力；2）、可利用粉礦；3）、所得的鐵粉很純，適合生產(chǎn)粉末冶金鐵基零件；4）、所用的氫是將轉(zhuǎn)化天然氣中的CO轉(zhuǎn)化成CO2除去后的轉(zhuǎn)化氫；5）、還原后的氣體帶出一部分固體顆粒，由還原反應(yīng)器頂部引入旋風(fēng)收塵器內(nèi)，大于325目的顆粒返回還原反應(yīng)器。氫還原法制取鎢過程：一般用分段還原法制取。 影響鎢粉粒度和純度的因素：原料（WO3粒度、含水量、雜質(zhì)）；氫氣（濕度、流量和通氫方向）；還

9、原工藝條件（溫度、推舟速度、舟中料層厚度）以及添加劑。 注意：粗顆粒鎢粉通常采用一階段直接還原法（1200）制?。恢?、細(xì)顆粒一般采用兩階段還原法。2、金屬熱還原法：主要應(yīng)用于制取稀有金屬，特別適用于生產(chǎn)無碳金屬。還原化合法：生產(chǎn)難熔金屬化合物的方法：1、用碳（或喊碳?xì)怏w）、硼、硅、氮與難熔金屬直接化合；2、用碳，碳化硼、硅、氮與難熔金屬氧化物作用而得碳化物、硼化物、硅化物和氮化物。第三節(jié)：氣相沉積法物理氣相沉積法：用物理方法（蒸發(fā)、濺射等），使鍍膜材料汽化在基體表面，沉積成覆蓋層的方法?；瘜W(xué)氣相沉積法：兩種或兩種以上的氣態(tài)原材料導(dǎo)入到一個反應(yīng)室內(nèi)，然后他們相互之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一種新材料，

10、沉積到晶片表面上。氣相沉積法用在粉末冶金中的有以下幾種：金屬蒸氣冷凝：主要用于制取具有大蒸氣壓的金屬（鋅、鎘等）粉末，這些金屬的特點(diǎn)是具有較低的熔點(diǎn)和較高的揮發(fā)性；羰基物熱離解：離解金屬羰基化合物而制取粉末。不過，金屬羰基化合物揮發(fā)時有不同程度的毒性，生產(chǎn)上應(yīng)采取防毒措施；氣相還原法：包括氣相氫還原和氣相金屬熱還原。前者主要是還原金屬氯化物，制得粉末、合金粉和包覆粉末，一般是很細(xì)的或超細(xì)的；化學(xué)氣相沉積（CVD）：是從氣態(tài)金屬鹵化物（主要是氯化物）還原化合沉積制取難熔化合物粉末和各種涂層（包括碳化物、硼化物、硅化物和氯化物等）的方法。第四節(jié)：液相沉積法定義：在溶液狀態(tài)下將不同化學(xué)成分的物質(zhì)混合

11、，在混合液中加入適當(dāng)?shù)某恋韯┲苽淝膀?qū)體沉淀物再將沉淀物進(jìn)行干燥或煅燒，從而制得相應(yīng)的粉體顆粒。液相沉淀法在粉末冶金中的應(yīng)用有以下幾種： 1）、金屬置換法：制取銅粉、鉛粉、銀粉等。用一種金屬從水溶液中取代出另一種金屬的過程叫做置換。影響置換過程和粉末質(zhì)量的因素有：金屬沉淀劑、被沉淀金屬等。 2）、溶液氣體還原法：主要是溶液氫還原法，可以制取銅粉、鎳粉、鈷粉，也可以制取合金粉（如鎳-鈷合金粉）和各種包覆粉（如Ni/Al等）。3）、共沉淀法制取復(fù)合粉 ：共沉淀法是指在溶液中含有兩種或多種陽離子，它們以均相存在于溶液中，加入沉淀劑，經(jīng)沉淀反應(yīng)后，可得到各種成分的均一的沉淀。共沉淀法是制備含有兩種或兩種

12、以上金屬元素的復(fù)合氧化物超細(xì)粉體的重要方法。共沉淀制取復(fù)合粉的方案：1.使基體金屬和彌散相金屬的鹽或氫氧化物在某種溶液中同時均勻析出，后經(jīng)干燥、分解、還原以得基體金屬和彌散相的復(fù)合粉；2.將彌散相制得最終粒度，后懸浮在含基體金屬的水溶液中作為沉淀結(jié)晶核心，待基體金屬以某種化合物沉淀后，經(jīng)干燥和還原就可得以彌散相為核心，基體金屬包覆在外的包覆粉。第五節(jié)：電解法電解制粉可以分為：水溶液電解、有機(jī)電解質(zhì)電解、熔鹽電解和液體金屬陰極電解。其中用的較多的是水溶液電解和熔鹽電解。水溶液電解法：可以生產(chǎn)銅、鐵、鎳、銀等。從粉末特性來看，電解法有一個提純過程，因而所得粉末較純；同時，由于電解結(jié)晶粉末形狀一般為

13、樹枝狀，壓制性（包括壓縮性和成形性）較好；電解還可以控制粉末粒度，因而可以生產(chǎn)超細(xì)粉末。水溶液電解基本原理電化學(xué)原理電解：在直流電作用下，在電極上產(chǎn)生氧化與還原的過程。在陽極上失去電子，氧化反應(yīng)，成為正離子；在陰極上金屬正離子獲得電子，還原成為金屬原子。電解時，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能作用與原電池相反。第六節(jié)：霧化法1. 霧化法霧化法屬于機(jī)械制粉法，是直接擊碎液體金屬或合金而制得粉末的方法。又稱噴霧法?？捎糜谥迫°U、錫、鋁、銅、鎳、鐵、鋅等金屬粉末，也可制取合金粉末。液體金屬的擊碎包括制粒法和霧化法：1.制粒法（讓熔化金屬通過小孔或篩網(wǎng)自動注入空氣或水中，冷卻凝固后得到金屬粉末，粒度較粗）-低熔點(diǎn)金屬

14、制?。ㄣU、錫、鋅等）；2.霧化法 二流霧化法，分氣體霧化和水霧化； 離心霧化，分旋轉(zhuǎn)圓盤霧化、旋轉(zhuǎn)電極霧化、旋轉(zhuǎn)坩堝霧化； 其他霧化法，如真空霧化、油霧化等比較原理：二流霧化法是利用高速氣流或高壓水擊碎金屬液流的，而機(jī)械粉碎法是借機(jī)械作用破壞固體金屬原子間的結(jié)合，所以霧化法只要克服液體金屬原子間的鍵合力就能使之分散成粉末，因而，霧化過程所消耗的外力比機(jī)械粉碎法小得多。 根據(jù)霧化介質(zhì)對金屬液流作用的方式不同，霧化就有多種形式：平行噴射、垂直噴射和互成角度的噴射（V型、錐形和旋渦環(huán)形噴射）。其中互成角度的噴射最有意義。霧化機(jī)理分析：有物理機(jī)械作用和物理化學(xué)變化（具體分析見P95）。影響霧化粉末性能

15、的因素：（1）霧化介質(zhì)1）霧化介質(zhì)類別：氣體：空氣和惰性氣體等。空氣-霧化過程氧化不嚴(yán)重或霧化后經(jīng)還原處理可脫氧的金屬（如銅、鐵和碳鋼等）。惰性氣體減少金屬液的氧化和氣體溶解。 液體：水2）氣體或水的壓力的影響：氣體壓力愈高，所得粉末愈細(xì)。（2）金屬液流1）金屬液的表面張力和粘度：在其他條件不變時，金屬液的表面張力愈大，粉末成球形的愈多，粉末粒度也較粗；相反，金屬液的表面張力小時，液滴易變形，所得粉末多呈不規(guī)則形狀，粒度也減小。減小金屬的粘度，促進(jìn)液滴球化。2）金屬液過熱溫度：在霧化壓力和噴嘴相同時，金屬液過熱溫度愈高，細(xì)粉末產(chǎn)出率愈高，愈容易得球形粉末。3）金屬液流股直徑：當(dāng)霧化壓力與其他工

16、藝參數(shù)不變時，金屬液流股直徑愈細(xì)，所得細(xì)粉末也愈多。（3）其他工藝因素1）噴射參數(shù)：金屬液流長度、噴射長度、噴射頂角等對不同的體系，適當(dāng)?shù)膰娚漤斀且话愣纪ㄟ^試驗(yàn)確定。2）聚粉裝置參數(shù)的影響：液滴飛行路程較長，有利于形成球形顆粒，粉末也較粗。氣霧化和水霧化的區(qū)別：粉末形狀：氣霧化容易獲得球形粉末。水霧化獲得粉末表面張力較小的呈土豆?fàn)罨虿灰?guī)則形狀，只有那些表面張力較大的合金，例如鎳基合金，才能得到球形合金粉末?；瘜W(xué)成分：不論是采用水霧化還是采用氣霧化，制作出的合金粉末的化學(xué)成份不會因?yàn)橹谱鞣椒ǖ牟煌a(chǎn)生差異。金相組織：采用氣霧化制作的合金粉末，合金的過冷度要比采用水霧化制作的小許多，所以相同的化

17、學(xué)成份，采用不同的霧化方法制出的合金粉末的金相組織會不一樣。另外，對于水霧化而言，由于金屬液滴冷卻速度快，粉末表面氧化大大減少，可以用于制取鐵、低碳鋼等。但目前還不適用于活性很大的金屬或合金、超合金等。且，由水霧化制取鐵粉和合金鋼粉工藝中發(fā)現(xiàn)：由于水比氣體的粘度大且冷卻能力強(qiáng)，水霧化法特別適用于熔點(diǎn)較高的金屬與合金以及制造壓縮性好的不規(guī)則形狀粉末。2.離心霧化法 利用機(jī)械旋轉(zhuǎn)的離心力將金屬液流擊碎成細(xì)的液滴，然后冷卻凝結(jié)成粉末。3.快速冷凝技術(shù)（RST）主要特點(diǎn)：（1）急冷可大幅度地減小合金成分的偏析；（2）急冷可增加合金的固溶能力；（3）急冷可消除相偏聚和形成非平衡相；（4）某些有害相可能由

18、于急冷而受到抑制甚至消除；（5）由于晶粒細(xì)化達(dá)微晶程度，在適當(dāng)應(yīng)變速度下可能出現(xiàn)超塑性等。第七節(jié)：機(jī)械粉碎法定義：利用機(jī)械力將金屬或其它材料破碎制取末的方法。是靠壓碎、擊碎和磨削等作用，將塊狀金屬或合金機(jī)械地粉碎成粉末的方法。機(jī)械粉碎法的四種基本形式：壓碎、擊碎、磨碎和剪切。注意：雖然所有的金屬和合金都可以被機(jī)械地粉碎，但實(shí)踐證明，機(jī)械研磨比較適用于脆性材料。研磨塑性金屬和合金制取粉末的有旋渦研磨、冷氣流粉碎。球磨的基本規(guī)律：幾種研磨機(jī)中用得 最多的是球磨機(jī)，而滾動球磨機(jī)又是最基本的。它是最簡單的方法，最簡單的設(shè)備，最有效有方法之一。僅需要球、材料（干、濕）和球磨筒。 球磨粉碎物料的作用（壓碎

19、、擊碎和磨削）主要取決于球和物料的運(yùn)動狀態(tài)，而球和物料的運(yùn)動又取決于球磨筒的轉(zhuǎn)速。球和物料的運(yùn)動有三種基本情況：瀉落、拋落和臨界轉(zhuǎn)速。影響球磨的因素：（P114116）a、球料比：一般在球體裝填系數(shù)0.4-0.5時，裝球量應(yīng)以填滿球間的空隙稍掩蓋住球體表面為原則；b、球體直徑（大?。哼x擇范圍：d1mm -致密體或常說的固體；0.1m -1mm -粉末體或簡稱粉末；0.1m -膠體。一、粉末顆粒與粉末體：粉末顆粒： 晶?；蚨嗑Ь酆象w粉末體：簡稱粉末，是由大量的粉末顆粒組成的一種分散體系，其中的顆粒彼此可以分離，或者說，粉末是由大量的顆粒及顆粒之間的空隙所構(gòu)成的集合體。粉末顆粒表現(xiàn)出流體性質(zhì)，粉

20、末越細(xì)，流動性質(zhì)越明顯。二、粉末顆粒：1.顆粒聚集狀態(tài) 粉末聚集狀態(tài)：二次顆粒、團(tuán)粒和絮凝體。 單顆粒：粉末中能分開并獨(dú)立存在的最小實(shí)體稱為單顆粒。 二次顆粒：單顆粒以某種方式聚集就構(gòu)成二次顆粒，其中的原始顆粒就稱為一次顆粒。 團(tuán)粒：由單顆?；蚨晤w粒依靠范德華引力的作用下結(jié)合而成的粉末顆粒，易于分散。 絮凝體：用溶膠凝膠方法制備的粉末，在粉末懸濁液中，由單顆粒或二次顆粒結(jié)合成的更松軟的聚集顆粒。注：一次顆粒往往不能單獨(dú)存在而聚集在一起，聚集力主要是物理作用力，而非強(qiáng)化學(xué)健結(jié)合。一次顆粒之間形成一定的粘結(jié)面，在二次顆粒內(nèi)存在一些微細(xì)的空隙。一次顆?；騿晤w粒可能是單晶顆粒，而更普遍情況下是多晶顆

21、粒，但晶粒間不存在空隙。一次顆粒粒度測定, 惰性氣體表面吸附方法BET二次顆粒粒度測定, x-ray, optical microscope, TEM, SEM2.顆粒結(jié)晶構(gòu)造和表面狀態(tài)1）顆粒結(jié)晶構(gòu)造 顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與顆粒的外部結(jié)構(gòu)比較， 顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。 多晶顆粒通常的粉末只能制得多晶顆粒，用RST快速冷凝技術(shù)可制備單晶顆?；驕?zhǔn)晶、非晶粉末顆粒。 缺陷：表面缺陷，加工硬化，內(nèi)空隙?；?，雜質(zhì)，裂紋、亞結(jié)構(gòu)、第二相、合金元素，吸附物。2）顆粒表面狀態(tài)： 內(nèi)表面、外表面， 內(nèi)表面遠(yuǎn)比外表面復(fù)雜、豐富。 外表面：顆粒表面所有宏觀的凸起和凹進(jìn)的部分以及寬度大于深度的裂隙。 內(nèi)表面：深度超過

22、寬度的裂隙、微縫以及與顆粒外表面相通的孔隙、空腔等的壁面，不包括封閉在顆粒內(nèi)的潛孔。三、粉末性能粉末性能分類：（1）單顆粒性能（質(zhì)）由材質(zhì)決定：點(diǎn)陣類型、理論密度、熔點(diǎn)、電磁性能由制粉方法決定：粒度、形狀、有效密度（2）粉末體性能（質(zhì)）：單顆粒性能+粒度組成、平均粒度、比表面、振實(shí)密度、松裝密度、流動性、壓制性能（3）粉末孔隙特性：總孔隙、顆粒間孔隙、顆粒內(nèi)孔隙、孔隙的開閉性、孔隙大小、形狀等。最常見的性能分類體系：化學(xué)性能（成分）、物理性能、工藝性能。1.化學(xué)成分：化學(xué)性質(zhì)主要指粉末的化學(xué)組成包括主要金屬的含量和雜質(zhì)的含量。 主要成分（如鐵粉中的Fe）含量對粉末性能有決定影響； 化學(xué)組成還包

23、括雜質(zhì)的種類和含量對粉末性能也有重要影響。粉末中的雜質(zhì)主要指：1.與主要金屬結(jié)合，形成固溶體或化合物的金屬或非金屬成分:Fe-C， Fe-Ni，W-Mo等。2.從原料和粉末生產(chǎn)過程中帶進(jìn)的機(jī)械夾雜:主要為非金屬類機(jī)械夾雜物： Si、Al氧化物、硅酸鹽等。3.粉末表面吸附水，氧，空氣。4.制粉過程中帶進(jìn)的雜質(zhì)：電解、霧化、氣體還原粉末中的C、N、H、O等。針對不同成分，有多種分析方法：傳統(tǒng)的化學(xué)滴定法、燃燒法、溶解法、熒光分析法、能譜分析法等。粉末氧含量測定： 氫損值（P125）（可被H還原氧含量測定）：用氫還原，計算粉末還原前后的重量變化。 適用于工業(yè)鐵、銅、鎢、鎳、鈷等粉末。氫損值=（A-B

24、）/（A-C）x 100% A粉末（5克）加燒舟的質(zhì)量；B氫氣中煅燒后殘留物加燒舟的質(zhì)量；C燒舟的質(zhì)量注：對金屬粉末中可被氫還原的氧化物的氧含量的估算：1.SiO2、CaO、Al2O3不被氫還原：實(shí)際氧含量高于測得氧含量2.粉末有脫碳、脫硫反應(yīng)及金屬揮發(fā)：實(shí)際氧含量低于測得氧含量 酸不溶物法原理：粉末試樣用某種無機(jī)酸（銅用硝酸，鐵用鹽酸）溶解，將不溶物沉淀和過濾出來，在980下煅燒1h后稱重，再按下列公式計算酸不溶物含量：鐵粉鹽酸不溶物=A/B100% 式中A-鹽酸不溶物的克數(shù)；B-粉末試樣的克數(shù)。 銅粉硝酸不溶物=（A-B）/C100% 式中A-硝酸不溶物的克數(shù)；B-相當(dāng)于錫氧化物的克數(shù)；C

25、-粉末試樣的克數(shù)。2.物理性能：顆粒形狀及結(jié)構(gòu)、顆粒大小及粒度組成、比表面積、顆粒密度、顆粒硬度、熔點(diǎn)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)性質(zhì)等。（1）顆粒形狀：主要由制粉方法和制粉決定，同時也與物質(zhì)的分子或原子排列的結(jié)晶幾何學(xué)因素有關(guān)。某些特定形狀的粉末只能通過特定的方法生產(chǎn)：球形粉末-霧化法、多孔粉末-還原法、樹枝狀粉末-電解法、片狀粉末-研磨法顆粒形狀對粉末的工藝性能以及壓坯和燒結(jié)體強(qiáng)度有顯著影響。（2）顆粒密度 真密度: 顆粒質(zhì)量除去開孔和閉孔的顆粒體積去除得的商值，粉末材料理論密度D1 。 有效密度（比重瓶密度）：包含閉孔隙在內(nèi)的密度D2 似密度（表觀密度）: 包含開、閉孔隙在內(nèi)的粉末密度D3D

26、1= m/（V-V孔）= m/（V-V開-V閉） D2= m/（V-V開） D3= m/ VV顆?？傮w積； V孔孔隙體積；V開、V閉開、閉孔體積D3D2D1（3）顯微硬度 不同方法生產(chǎn)同一種金屬的粉末，顯微硬度是不同。粉末純度越高，硬度越低，粉末退火降低加工硬化程度、減少氧、碳等雜質(zhì)含量后，硬度降低。 硬度對粉末的壓制性能有重要影響，模壓成形時對模具的壽命影響顯著。3.工藝性能：松裝密度、振實(shí)密度、流動性、壓縮性與成型性。主要取決于粉末的生產(chǎn)方法和粉末的處理工藝（球磨、退火、加潤滑劑、制粒等）。（1）松裝密度和振實(shí)密度松裝密度：粉末在規(guī)定條件下自然充填容器時，單位體積內(nèi)自由松裝粉末體的質(zhì)量g/

27、cm3。 測量方法: 流量法，粉末自由落下影響因素: a. 粒度: 粒度小，松裝密度?。籦. 顆粒形狀：形狀復(fù)雜， 松裝密度小，松裝密度從大到小排列：球形粉類球形不規(guī)則形樹枝形c. 表面粗糙度d. 粒度分布：細(xì)粉比例增加，松裝密度減小;粗粉中加入適量的細(xì)粉，松裝密度增大。振實(shí)密度：粉末裝于振動容器，規(guī)定條件下，經(jīng)過振動敲打后測得的粉末密度。振動使粉末顆粒堆積緊密，但粉末體內(nèi)仍存在大量的孔隙?？紫扼w積與粉末體的表觀體積之比的百分?jǐn)?shù)稱為孔隙度（）?？紫墩駥?shí)密度與粉末體中的孔隙：粉末體中的孔隙包括顆粒之間的空隙和顆粒內(nèi)更小的空隙。1/理 松裝密度，理材料的理論密度或顆粒真密度。/理稱為粉末體的相對密

28、度，用d 表示，其倒數(shù)，1/d稱為相對體積?？紫抖扰c相對密度和相對體積的關(guān)系為：1d 和11/由大小相同的規(guī)則球形顆粒組成的粉末的孔隙度：0.476，最松散的堆積 0.259，最緊密的堆積如果顆粒的大小不等，較小的顆粒填充到大顆粒的間隙中，孔隙度將降低；顆粒形狀影響孔隙度，形狀越復(fù)雜，孔隙度越大；（2）流動性：一定量粉末(50g) 流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)漏斗所需的時間：s/50 g意義：反映壓制時粉末充填模腔的能力影響因素:1.顆粒間的摩擦、形狀復(fù)雜，表面粗糙，流動性差、理論密度增加，流動性增加、粒度組成：細(xì)粉增加，流動性變差。測定方法：標(biāo)準(zhǔn)漏斗測量流速、粉末自然堆積角（安息角）試驗(yàn)測定流動性。2.流動性與

29、粉末密度有關(guān)：如果粉末的相對密度不變，顆粒密度越高，流動性越好；顆粒密度不變，相對密度增大會使流動性提高; 3.同松裝密度一樣，流動性受顆粒間粘附作用的影響：顆粒表面吸附水分、氣體, 加入成形劑減低粉末的流動性。流動性直接影響壓制過程自動裝粉和壓件密度的均勻性：是自動壓制工藝中必須考慮的重要工藝性能。（3） 壓制性和成形性壓制性是壓縮性和成形性的總稱。壓縮性：粉末在壓制過程中被壓緊的能力。表示方法是：一定壓制條件下粉末壓坯的密度（在規(guī)定的模具和潤滑條件下加以測定，用在一定的單位壓制壓力（500MPa）下粉末所達(dá)到的壓坯密度表示）意義: 壓坯密度對最終燒結(jié)密度有重要影響，進(jìn)而影響燒結(jié)體性能。影響

30、壓縮性因素:a 顆粒塑性，顯微硬度；b 合金元素或非金屬夾雜時，會降低粉末的壓縮性；c 顆粒形貌：不規(guī)則的顆粒壓縮性差；d 密度減少時（空隙增加）壓縮性差。凡是影響粉末密度的因素都對壓縮性有影響。成形性：壓制后，粉末壓坯保持形狀的能力。用壓坯強(qiáng)度表示。意義: 壓坯加工能力，加工形狀復(fù)雜零件的可能性影響因素： 顆粒之間的嚙合與間隙：不規(guī)則顆粒，顆粒間連接力強(qiáng), 成形性好；顆粒越小，成型性越好。成形性和壓縮性矛盾：成形性好的粉末壓縮性差，壓縮性好的粉末成形性差。第二節(jié) 粉末粒度及其測定一、粒度和粒度組成1、基本概念粒度：以mm或m的表示的顆粒的大小稱顆粒直徑，簡稱粒徑或粒度。粒度分布：由于組成粉末

31、的無數(shù)顆粒一般粒徑不同。具有不同粒徑的顆粒占全部粉末的百分含量稱粉末的粒度組成，又稱粒度分布。粒度對單顆粒而言，而粒度組成則指整個粉末體。但是通常說的粉末粒度包含有粉末平均粒度的意義，也就是粉末的某種統(tǒng)計性平均粒徑（對粉末體也可稱粒度，但是指平均粒度）。粉末的粒度和粒度組成直接影響其工藝性能。2、粒徑基準(zhǔn)用直徑表示的顆粒大小稱粒徑。規(guī)則粉末顆粒可以直接用球的直徑或投影圓的直徑來表示粒徑最簡單和最精確。 近球形、等軸狀顆粒，用最大長度方向的尺寸代表粒徑，誤差也不大。大多數(shù)粉末顆粒，形狀不對稱，僅用一維幾何尺寸不能精確表示顆粒真實(shí)的大小，最好用長、寬、高三維尺寸的某種平均值來度量，稱為幾何學(xué)粒徑。

32、幾種粒徑基準(zhǔn)：（1）幾何學(xué)粒徑dg：用顯微鏡按投影幾何學(xué)原理測得的粒徑稱投影徑。二軸平均徑：12 (l+b) 三軸平均徑：13 (l+b+t)加和（調(diào)和）平均徑：3（1/l）+(1/b)+(1/t)幾何平均徑：（2lb+2bt+2tl）1/2/6 體積平均徑：3lbt/(lb+bt+tl)（2）當(dāng)量粒徑de：用沉降法、離心法或水力學(xué)法等測得的粉末粒徑。（斯托克斯徑物理意義：與被測粉末具有相同沉降速度且服從斯特克斯定律的同質(zhì)球形粒子的直徑）包括：體積當(dāng)量徑（d球=(6V/ )1/3）和面積當(dāng)量徑（d圓=（4/）s1/2圓）。（3）比表面粒徑dsP：利用吸附法、透過法和潤濕熱法測定粉末的比表面，再

33、換算成具有相同比表面值的均勻球形顆粒的直徑，稱為比表面積徑。 （4）衍射粒徑dsc：對于粒度接近電磁波波長的粉末，基于光與電磁波(如X光等) 的衍射現(xiàn)象所測得的粒徑稱為衍射粒徑。3、粒度分布基準(zhǔn)：（1）個數(shù)基準(zhǔn)分布：以每一粒徑間隔內(nèi)的顆粒粉占全部顆?？倲?shù)中的個數(shù)表示，又稱頻度分布；（2）長度基準(zhǔn)分布：以每一粒徑間隔內(nèi)的顆?？傞L度占全部顆粒的長度總和中的多少表示；（3）面積基準(zhǔn)分布：以每一粒徑間隔內(nèi)的顆?？偙砻娣e占全部顆粒的表面積總和中的多少表示；（4）質(zhì)量基準(zhǔn)分布: 以每一粒徑間隔內(nèi)的顆粒總質(zhì)量占全部顆粒的質(zhì)量總和中的多少表示。粒度分布基本概念：頻度: 第i 級粉末顆粒數(shù)與總顆粒數(shù)之比100%

34、；第i 級粉末重量數(shù)與總重量數(shù)之比100%；第i 級粉末體積數(shù)與總體積數(shù)之比100%。相對頻度：單位尺寸(微米)上的頻度數(shù)粒度分布曲線：以顆粒數(shù)或顆粒頻度對平均粒徑所作的粒度分布曲線稱為頻度分布曲線，曲線峰值所對應(yīng)的粒徑稱為多數(shù)徑累積分布曲線：將各種粒級粉末個數(shù)或百分?jǐn)?shù)逐一相加累積并做圖，可以得到累積分布曲線，分布曲線對應(yīng)處稱為中位徑，當(dāng)考慮累積分布曲線中粒徑小于某個粒度的粉末占總體粉末的百分率時，這種累計為負(fù)累積.也可知道大于某個粒級的粉末占總粉末的百分率，稱正累積分布曲線。4、平均粒度：由符合統(tǒng)計規(guī)律的粒度組成計算的平均粒徑統(tǒng)稱平均粒徑。包括算術(shù)平均徑、長度平均徑、體積平均徑、面積及比面積

35、平均徑等。粒度測定原理粒度測定主要方法一覽表粒徑基準(zhǔn)方法名稱測量范圍m粒度分布基準(zhǔn)幾何學(xué)粒徑篩分析光學(xué)顯微鏡電子顯微鏡405000.2100.01質(zhì)量分布個數(shù)分布同上當(dāng)量粒徑重力沉降離心沉降501.0100.05質(zhì)量分布同上比表面粒徑氣體吸附氣體透過200.001500.2比表面積平均徑同上光衍射粒徑光衍射X光衍射100.0010.050.0001體積分布體積分布篩分析法：標(biāo)準(zhǔn)篩, 在一英寸距離上有的網(wǎng)目數(shù)：m=25.4/(a+d) a金屬網(wǎng)絲直徑；d網(wǎng)孔直徑顯微鏡法：采用顯微鏡觀察顆粒，在刻度尺上量出顆粒直徑，測5001000粒，用算術(shù)平均值法計算。3、沉降分析：是根據(jù)物質(zhì)顆粒在介質(zhì)中的沉降

36、速率來測定顆粒大小的一種方法。有液體沉降和氣體沉降之分。沉降分級原理：在具有一定粘度的粉末懸濁液內(nèi)，大小不等的顆粒自由沉降時，其速度是不同的，粗顆粒沉降快。如果大小不同的顆粒從同一起點(diǎn)高度同時沉降，經(jīng)過一定距離（或時間）后，就能將粉末按粒度的差別分開，這就是最簡單的沉降分級原理。 沉降顆粒受三種力的作用：顆粒的重力介質(zhì)浮力介質(zhì)由于粘性對顆粒的阻力。4、光散射法：顆粒越大，產(chǎn)生的散射光的角就越?。活w粒越小，產(chǎn)生的散射光的角就越大。5、光遮法； 6、電阻法； 7、淘析法（風(fēng)選和水力分級）。沉降法優(yōu)點(diǎn)：粉末取樣較多，代表性好，結(jié)果的統(tǒng)計性和再現(xiàn)性提高；可選擇不同的裝置，能適應(yīng)較寬的粒度范圍（50-

37、0.01 m）；第三節(jié) 粉末的比表面及其測定粉末克比表面Sw：1g質(zhì)量的粉末所具有的總表面積質(zhì)量比表面（m2/g 或cm2/g）體積比表面Sv：致密體的比表面。（m2/cm2）測定方法：吸附法（BET）測量比表面積，測量一次顆粒 透過法（Fsss）氣體透過法測外比表面，測二次顆粒粒徑（50-0.1m）氣體吸附法：測量吸附在固體表面上氣體單分子層的質(zhì)量或體積，再由氣體分子的橫截面積計算1g物質(zhì)的總表面積，即得克比表面。分為物理吸附和化學(xué)吸附。前者是范德華力的作用，后者是化學(xué)鍵力起作用。 測試方法：靜態(tài)法、動態(tài)法。透過法：分氣體透過法和液體透過法（只適用于粗粉末或孔隙較大的多孔性固體）。第三章 成

38、形普通模壓成形：將金屬粉末或混合料裝在鋼制壓模內(nèi)通過模沖對粉末加壓，卸壓后，壓坯從陰模內(nèi)壓出。第一節(jié) 成形前的原料預(yù)處理（一）預(yù)處理包括：粉末退火，篩分，混合，制粒，加潤滑劑等。（二）預(yù)處理的作用：1、退火：還原氧化物，消除雜質(zhì)，提高純度；消除加工硬化，穩(wěn)定粉末的晶體結(jié)構(gòu)；鈍化金屬，防止自燃（使細(xì)粉末適度變粗，或形成氧化薄膜）。一般用還原氣氛，有時也可用惰性氣氛或真空。2、混合：將兩種或兩種以上不同成分的粉末混合均勻。分為機(jī)械法和化學(xué)法。有時需將成分相同而粒度不同的粉末進(jìn)行混合，稱為合批。（1）機(jī)械法：各種混合機(jī)將粉末或混合料機(jī)械地?fù)胶暇鶆蚨话l(fā)生化學(xué)反應(yīng)。a.干混法：鐵基及其它粉末冶金零件的

39、生產(chǎn)b.濕磨法：硬質(zhì)合金或含易氧化組份合金的生產(chǎn)。一般采用工業(yè)酒精作為研磨介質(zhì)。影響均勻程度的因素：混合組元的顆粒大小和形狀、組元的比重、混合時所用介質(zhì)的特性、混合設(shè)備的種類、混合工藝（裝料量、球料比、時間、轉(zhuǎn)速等）。（2）化學(xué)法混料：將金屬或化合物粉末與添加金屬的鹽溶液均勻混合，或者是各組元全部以某種鹽的溶液形式混合，然后經(jīng)沉淀、干燥、還原等處理而得到均勻分布的混合物。注：混合較前者更為均勻,可以實(shí)現(xiàn)原子級混合。3、篩分：篩分的目的在于把顆粒大小不勻的原始粉末進(jìn)行分級，使粉末能夠按照粒度分成大小范圍更窄的若干等級。通常用標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)制成的篩子或振動篩來篩分，而對于鎢鉬等難熔金屬的細(xì)粉或超細(xì)粉末則

40、用空氣分級的方法。4、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性。 原理：借助于聚合物的粘結(jié)作用將若干細(xì)小顆粒形成團(tuán)粒。常用的制粒任務(wù)的設(shè)備有圓筒制粒機(jī)、圓盤制粒機(jī)和擦篩機(jī)等，有時也用振動篩來制粒。5、加成形劑和潤滑劑成形劑：成形劑是為了提高壓坯強(qiáng)度或?yàn)榱朔乐狗勰┗旌狭想x析而添加的物質(zhì)，在燒結(jié)前或燒結(jié)時該物質(zhì)被除掉，有時也叫粘結(jié)劑，如硬脂酸鋅、合成橡膠、石蠟等。成形劑在混料過程中以干粉末或溶液狀態(tài)的形式加入，在某些場合（如硬質(zhì)合金生產(chǎn)）也以溶液狀態(tài)加。（P169） 潤滑劑：潤滑劑是為了降低壓形時粉末顆粒與模壁和模沖間摩擦、改善壓坯的密度分布、減少壓模磨損和有利于脫模，如

41、石墨粉、硫磺粉、橡膠、硬脂酸、石蠟等。選擇成形劑、潤滑劑的基本條件：（1）有較好的粘結(jié)性和潤滑性，在混合粉末中易均勻分散，且不發(fā)生化學(xué)變化；（2）軟化點(diǎn)較高，混合時不易因溫度升高而熔化；（3）混合粉末中不致于因添加這些物質(zhì)而使其松裝密度和流動性明顯變差，對燒結(jié)體特性也不能產(chǎn)生不利影響；（4）加熱時，從壓坯中易呈氣體排出，且這種氣體不影響發(fā)熱元件、耐火材料的壽命。第二節(jié) 金屬粉末壓制過程壓制的主要功能：（1）將粉末成形為所要求的形狀；（2）賦予坯體以精確的幾何形狀與尺寸，應(yīng)考慮燒結(jié)時的尺寸變化；（3）賦予坯體要求的孔隙度和孔隙類型；（4）賦予坯體以適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，以便搬運(yùn)。工序組成：稱粉、裝粉、壓制

42、、保壓及脫模。壓制方式：a)單向壓制b)雙向壓制c)浮動壓制（一）彈性后效：在壓制過程中，粉末由于受力而發(fā)生彈性變形和塑性變形，壓坯內(nèi)存在著很大的內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)外力停止作用后，壓坯便出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象（二）壓坯密度與影響因素的關(guān)系：a.隨壓制壓力的增高而增大； b.隨粉末的粒度或松裝密度的增大而增大； c.顆粒的強(qiáng)度和硬度降低，有利于提高壓坯密度； d.降低壓制速度，提高壓坯密度。（三）搭橋：粉末在松裝堆集時，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洞的現(xiàn)象。（四）壓坯強(qiáng)度：壓坯反抗外力作用保持其幾何形狀和尺寸不變的能力，是反映粉末質(zhì)量優(yōu)劣的重要標(biāo)志之一。表征壓坯抵抗破壞的能力，即顆粒間

43、的粘結(jié)強(qiáng)度。粉末顆粒間聯(lián)結(jié)力：（1）顆粒間的機(jī)械嚙合力；（2）顆粒表面原子間的引力。對于任何金屬粉末來說，壓制時粉末顆粒之間的機(jī)械嚙合力是使壓坯具有強(qiáng)度的主要聯(lián)結(jié)力。第三節(jié) 壓制壓力與壓坯密度關(guān)系的關(guān)系（一）壓制理論：粉末壓制理論研究粉末壓制成形過程中顆粒移動和變形的規(guī)律，討論并定量描述壓坯密度和壓制壓力的關(guān)系。包括：1.巴爾申壓制理論；2.川北公夫壓制理論；3.艾西-沙皮羅-柯諾皮斯基壓制理論；4.黃培云壓制理論。1.巴爾申壓制理論：適用于硬脆粉或中等硬度粉末的壓制，對于塑性較好的粉末如鉛、錫粉則出現(xiàn)偏差。且較適用于中等壓力范圍，較高或較低壓力時均會出現(xiàn)偏差。2.川北公夫壓制理論：川北公式形

44、式簡單，沒有采用對數(shù)關(guān)系。對低壓力范圍和軟粉末適應(yīng)較好。3.艾西-沙皮羅-柯諾皮斯基壓制理論：在中壓及高壓范圍內(nèi)應(yīng)用較好，在很低的壓力下出現(xiàn)偏差，適用于大多數(shù)粉末的壓制。4.黃培云壓制理論：既適合于硬粉也適合于軟粉，適用于粉末壓制成形，也適用于粉末冷等靜壓成形。（二）黃培云壓制理論的優(yōu)勢：黃培云的雙對數(shù)方程既適合于硬粉也適合于軟粉，適用于粉末壓制成形，也適用于粉末冷等靜壓成形。用回歸分析方法整理銅、錫、鎢、鉬、碳化鎢粉末的模壓成形和冷等靜壓成形實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，與巴爾申、柯諾皮斯基和川北公夫的壓制公式相比，黃培云雙對數(shù)壓制方程的直線關(guān)系符合最好，其回歸直 線的相關(guān)系數(shù)R最接近于1。巴爾申方程用于硬

45、粉末比軟粉末效果好；川北公夫方程在壓制壓力不太大時優(yōu)越性顯著； 艾西-沙皮羅-柯諾皮斯基方程適用于一般粉末； 黃培云的雙對數(shù)方程對軟粉末或硬粉末都適用。第四節(jié) 壓制過程中力的分析一、應(yīng)力和應(yīng)力分布凈壓力（P1）：使粉末產(chǎn)生位移、變形、克服粉末的內(nèi)摩擦。壓力損失（P2）：克服粉末顆粒與模壁之間外摩擦的力。壓制時所用的總壓力為： P= P1 + P2 所以，壓模內(nèi)各部分的應(yīng)力是不相等的。由于存在著壓力損失，上部應(yīng)力比底部應(yīng)力大；在接近模沖的上部同一斷面，邊緣的應(yīng)力比中心部位大；而在遠(yuǎn)離模沖的底部，中心部位的應(yīng)力比邊緣應(yīng)力大。二、側(cè)壓力和模壁摩擦力（了解P196圖3-18的應(yīng)力分布）側(cè)壓力：壓制過程

46、中由垂直壓力所引起的模壁施加于壓坯的側(cè)面壓力。側(cè)壓力在壓制過程中的變化是很復(fù)雜的。注意：側(cè)壓力始終小于壓制壓力，其大小受粉末體各種性能及壓制工藝的影響。在沒有潤滑劑的情況下，外摩擦的壓力損失可達(dá)60-90%，這是引起壓塊密度沿高度分布不均勻的根本原因。一般情況下，外摩擦的壓力損失應(yīng)當(dāng)取決于：（影響因素）壓坯、原料與壓模材料之間的摩擦系數(shù)，壓坯與壓模材料間粘結(jié)的傾向，模壁加工的質(zhì)量，潤滑劑的情況，粉末壓坯高度，壓模的直徑等。為了減少因摩擦出現(xiàn)的壓力損失，采取的措施有：添加潤滑劑；提高模具光潔度和硬度；改進(jìn)成形方式如采用雙面壓制等。三、脫模壓力：使壓坯由模中脫出所需的壓力。影響因素：壓制壓力、粉末

47、性能、壓坯密度和尺寸、壓模和潤滑劑。四、彈性后效：在壓制過程中，當(dāng)除去壓制壓力并把壓坯壓出壓模后，由于內(nèi)應(yīng)力的作用，壓坯發(fā)生彈性膨脹。彈性膨脹現(xiàn)象的原因：由彈性內(nèi)應(yīng)力引起。第五節(jié)：壓坯密度的分布影響壓坯密度的因素：壓坯的高度和直徑；模壁的光潔度。為了改善壓坯密度的不均勻性，一般采取以下措施：1）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；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)計時盡量降低高徑比。第六節(jié)：影響壓制過程的因素一、粉末性能對壓制過程的影響1.粉末的物理性能的影響（1）金屬粉末本身的硬度和可塑性：軟金屬粉末比硬金屬粉末易于壓制，軟金屬粉末在壓縮時變形大，粉

48、末之間的接觸面積增加，壓坯密度易于提高，塑性差的硬金屬粉末在壓制時則必須利用成形劑，否則很容易產(chǎn)生裂紋等壓制缺陷。（2）金屬粉末的摩擦性能：壓制硬金屬粉末時壓模的壽命短，壓制硬質(zhì)合金粉末比壓制鐵制品消耗更多的壓模，為了保證得到合格壓坯和降低壓模損耗，在壓制時通常要添加潤滑劑或成形劑。2.粉末純度（化學(xué)成分）的影響純度越高越容易壓制。雜質(zhì)多以氧化物形態(tài)存在，而金屬氧化物粉末多是硬而脆的，且存在于金屬粉末表面，壓制時使得粉末的壓制阻力增加，壓制性能變壞，并且使壓坯的彈性后效增加，如果不使用潤滑劑或成形劑來改善其壓制性，結(jié)果必然降低壓坯密度和強(qiáng)度。為了保證獲得合格的壓坯，一般要求粉末的含氧量在規(guī)定范

49、圍內(nèi)。如：壓形前粉末進(jìn)行還原退火處理，進(jìn)行真空退火也可以得到很好的效果。3.粉末粒度及粒度組成的影響粉末越細(xì)，流動性越差，在充填狹窄而深長的模腔時越困難，越容易形成搭橋。實(shí)踐表明，非單一粒度組成的粉末壓制性較好，因?yàn)檫@時小顆粒容易填充到大顆粒之間的孔隙去，壓坯密度和強(qiáng)度增加，彈性后效減少，易于得到高密度的合格壓坯。4.粉末形狀的影響生產(chǎn)中所使用的粉末多是不規(guī)則形狀的，為了改善粉末混合料的流動性，往往需要進(jìn)行制粒處理。粉末的形狀對壓制性能也有影響，不規(guī)則形狀的粉末在壓制過程中其接觸面積比規(guī)則形狀粉末大，壓坯強(qiáng)度高，所以成形性好。5.粉末松裝密度的影響：實(shí)際中，合適的松裝密度視具體情況確定。二、潤

50、滑劑和成形劑對壓制過程的影響壓制過程減少摩擦的方法：1）采用高光潔度的模具或用硬質(zhì)合金模代替鋼模；2）使用成形劑或潤滑劑。成形劑改善粉末成形性能，增加壓坯的強(qiáng)度。潤滑劑降低粉末顆粒與模壁和模沖間摩擦，改善密度分布，減少壓模磨損和有利于脫模。1.潤滑劑和成形劑的種類及選擇原則粉末冶金用的潤滑劑或成形劑一般應(yīng)滿足下列要求：（1）具有適當(dāng)?shù)恼承院土己玫臐櫥郧乙子诤头勰┝暇鶆蚧旌?。?）與粉末物料不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，預(yù)燒或燒結(jié)時易于排除且不殘留有害雜質(zhì)，所放出的氣體對操作人員、爐子的發(fā)熱元件和筑爐材料等沒有損害作用。（3）對混合后的粉末松裝密度和流動性影響不大，除特殊情況（如擠壓等），其軟化點(diǎn)應(yīng)當(dāng)高，以

51、防止由于混料過程中溫度升高而熔化。（4）燒結(jié)后對產(chǎn)品性能和外觀等沒有不良影響。2.潤滑劑和成形劑的用量及效果潤滑劑和成形劑的加入量與粉末種類及粒度大小、壓制壓力和摩擦表面值有關(guān)，也與它們本身的材質(zhì)有關(guān)。細(xì)粉末所需的添加量比粗粉末的多。潤滑粉末的潤滑劑不足之處：（1）降低了粉末本身的流動性；（2）潤滑劑本身需占據(jù)一定的體積，實(shí)際上使得壓坯密度減少，不利于制取高密度制品；（3）壓制過程中金屬粉末互相之間的接觸程度因潤滑劑的阻隔而降低，從而降低某些粉末壓坯的強(qiáng)度；（4）潤滑劑或成形劑必須在燒結(jié)前或燒結(jié)中除去，因而可能損傷燒結(jié)體外觀；（5）某些潤滑劑容易和金屬粉末起作用，降低產(chǎn)品的物理機(jī)械性能。三、壓

52、制方式對壓制過程的影響1.加壓方式的影響加壓方式：單向壓制、雙向壓制及多向壓制和組合模沖等。為了減少壓坯密度，可采用雙向壓制及多向壓制（等靜壓制）或者改變模壓結(jié)構(gòu)等。對于形狀復(fù)雜的（帶有臺階的）零件，壓形時為了使各處的密度分布均勻，可采用組合模沖。而某些難熔金屬化合物的壓制操作，有時為了保證密度要求，還采用換向壓制的辦法。2.加壓保持時間的影響保壓的原因：1）使壓力傳遞得充分，有利于壓坯中個部分的密度分布；2）使粉末體孔隙中的空氣有足夠的時間通過模壁和模沖或者模沖和芯棒之間的縫隙逸出；3）給粉末之間的機(jī)械嚙合和變形以時間，有利于應(yīng)變弛豫的進(jìn)行。3.振動壓制的影響機(jī)械、電磁、氣動、超聲振動等對T

53、iCWC等硬而脆的粉末效果比CuAlCoFe等軟粉末好；粉末粒度較粗時振動壓制效果比粒度較細(xì)時顯著。振動也有自身的缺點(diǎn)：噪音大，對操作者身體有害等。4.磁場壓制的影響在普通模壓的基礎(chǔ)上加上一個外磁場，利用粉末的磁各向異性，使能夠自由旋轉(zhuǎn)的顆粒的易磁化方向旋轉(zhuǎn)到與外加磁場一致，這就在材料中產(chǎn)生一種與單晶體磁狀態(tài)幾乎相同的組織，相當(dāng)于使每一個易磁化軸平行于磁場方向。例題：壓制時壓力的分布狀況怎樣？產(chǎn)生壓力降的原因是什么？壓坯中產(chǎn)生壓力分布不均勻的原因有哪些？第四章：特殊成形按成形工作原理和特點(diǎn)將特殊成形分為等靜壓成形、連續(xù)成形、無壓成形、注射成形、高能成形等。第一節(jié)：等靜壓成形一、等靜壓制的基本原

54、理理論根據(jù)：帕斯卡原理關(guān)于液體傳遞壓強(qiáng)的規(guī)律。等靜壓成形按其特性分類：冷等靜壓（液靜壓、水靜壓、油水靜壓）和熱等靜壓（氣體熱等靜壓）。等靜壓制法比一般的鋼模壓制法有下列優(yōu)點(diǎn)：1）能夠壓制具有凹形、空心等復(fù)雜形狀的壓件；2）壓制時，粉末體與彈性模具的相對移動很小，所以摩擦損耗也很??；3）能夠壓制各種金屬粉末及非金屬粉末；4）壓坯強(qiáng)度較高，便于加工和運(yùn)輸；5）模具材料是橡膠和塑料，成本較低廉；6）能在較低的溫度下制得接近完全致密的材料。等靜壓制法存在的缺點(diǎn)：1）對壓坯尺寸精度的控制和壓坯表面的光潔度都比鋼模壓制法低；2）一般地說，生產(chǎn)率仍低于自動鋼模壓制法；3）所用橡膠或塑料模具的使用壽命比金屬模

55、具要短得多。等靜壓制過程：高壓泵把介質(zhì)壓入耐高壓的鋼質(zhì)密封容器；高壓流體的靜壓力作用在彈性模套內(nèi)的粉末上；粉末體在同一時間內(nèi)各個方向均衡受壓。1.壓力分布和摩擦力對壓坯密度分布的影響影響摩擦力的因素：粉末顆粒的特征；壓制裝備的特征；潤滑劑的特征。壓坯的密度分布沿縱斷面是均勻的；壓坯的密度分布沿橫斷面從外往內(nèi)逐漸降低（存在壓力損失）。2.壓制壓力與壓塊密度的關(guān)系：粉末等靜壓力壓制時，壓力與壓坯密度的變化關(guān)系可用黃培云的壓制雙對數(shù)方程來描述。二、冷等靜壓制1.冷等靜壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)及類型：冷等靜壓制按粉料裝模及其受壓形式可分為濕袋模具壓制（濕式等靜壓）和干袋模具壓制（干式等靜壓）。2.冷等靜壓制工藝：

56、模具材料的選擇及模具的制作；粉末料的準(zhǔn)備；裝料和密封抽氣和壓制和脫模。三、熱等靜壓制1.熱等靜壓制原理及應(yīng)用在高溫高壓密封容器中，以高壓氬氣為介質(zhì)，對其中的粉末或待壓實(shí)的燒結(jié)坯料(或零件)施加各向均等靜壓力，形成高致密度坯料(或零件)的方法。 優(yōu)點(diǎn)：集熱壓和等靜壓的優(yōu)點(diǎn)于一身，成形溫度低，產(chǎn)品致密，性能優(yōu)良。缺點(diǎn)：設(shè)備昂貴，生產(chǎn)率低。2.燒結(jié)-熱等靜壓法：是把經(jīng)模壓或冷等靜壓制的坯塊放入熱等靜壓機(jī)高壓容器內(nèi)，分別進(jìn)行脫蠟、燒結(jié)和熱等靜壓制，使工件的相對密度接近100%。這是繼常規(guī)熱等靜壓制技術(shù)的一種先進(jìn)工藝。其特色在于：1）脫蠟和燒結(jié)可在真空狀態(tài)下或在工藝確定的氣體（如氫、氮?dú)浠旌蠚怏w）、甲烷

57、保護(hù)下進(jìn)行。2）壓塊在同一爐體（壓力空器）內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)和熱等靜壓制，壓塊在燒結(jié)后期直接施加高壓，這就避免了降溫冷卻升溫加熱的附加操作，也避免了壓塊移動時可能受到損壞，并保持燒結(jié)與熱等靜壓制時溫度穩(wěn)定。3）燒結(jié)-熱等靜壓過程中的熱等靜壓制階段使產(chǎn)品均勻收縮與致密化。4）燒結(jié)-熱等靜壓工藝方法的目標(biāo)是使產(chǎn)品的相對密度接近100%，要達(dá)到此目標(biāo)必須確立下列參數(shù)：（1）合理的燒結(jié)壓力、溫度及時間參數(shù)；（2）熱等靜壓最大壓力、溫度及時間參數(shù)。3.準(zhǔn)等靜壓工藝：采用一種高溫下具有流體特性的石墨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，這種石墨顆粒受到外力作用時，它的流體特性將作用力均勻傳遞給費(fèi)粉

58、末壓塊而使之成為相對密度接近100%的零件。第二節(jié)：粉末連續(xù)成形特點(diǎn)：粉末體在壓力的作用下，由松散狀態(tài)經(jīng)歷連續(xù)變化成為具有一定密度和強(qiáng)度以及所需尺寸形態(tài)的壓塊，同鋼模壓制比較，所需的成形設(shè)備較少。分類：粉末軋制法、噴射成形法、粉末擠壓法。一、金屬粉末軋制軋制成形：將金屬粉末通過一個特制的漏斗喂入轉(zhuǎn)動的軋輥縫中，可軋出具有一定厚度和連續(xù)長度且有適當(dāng)強(qiáng)度的板帶坯料。1.粉末軋制法的特點(diǎn)和分類與熔鑄軋制法比較，粉末軋制法的優(yōu)點(diǎn)： （1）能夠生產(chǎn)一般軋制法難于或無法生產(chǎn)的板帶材； （2）能夠軋制出成分比較精確的帶材； （3）粉末軋制的板帶材具有各方向同性； （4）工藝過程短，節(jié)約能源； （5）粉末軋制

59、法成材率比熔鑄軋制法高。 （6）不需大型設(shè)備，減少了大量投資。與模壓法比較具有優(yōu)點(diǎn)： 制品的長度原則上不受限制； 制品密度比較均勻； 粉末軋機(jī)的電動機(jī)功率比壓力機(jī)的小。2.粉末軋制原理：粉末軋制的實(shí)質(zhì)是將具有一定軋制性能的金屬粉末裝入到一個特制的漏斗中，并保持給定的料柱高度，當(dāng)軋輥轉(zhuǎn)動時由于粉末與軋輥之間的外摩擦力以及粉末體內(nèi)摩擦力的作用，使粉末連續(xù)不斷地被咬入到變形區(qū)內(nèi)受軋輥的軋壓。軋制時，粉末的運(yùn)動過程可分為三個區(qū)域：區(qū)粉末在重力作用下流動自由區(qū)；區(qū)喂料區(qū)，該區(qū)域內(nèi)的粉末受軋輥的摩擦被咬入輥縫內(nèi)；區(qū)壓軋區(qū)，粉末在軋輥的壓力作用下，由松散狀態(tài)轉(zhuǎn)變成具有一定密度和強(qiáng)度的帶坯。3.金屬粉末軋制工

60、藝：粉末喂料、軋制成形、軋制帶坯的燒結(jié)二、擠壓成形擠壓成形：粉末體或者粉末壓坯在壓力的作用下，通過規(guī)定的壓模嘴擠成坯塊或制品的一種成形方法。冷擠壓：把金屬粉末與一定量的有機(jī)粘結(jié)劑混合在較低的溫度下（40-200）擠壓成坯塊。（用于硬質(zhì)合金與多孔材料）熱擠壓：金屬粉末壓坯或粉末裝入包套內(nèi)加熱在較高溫度下壓擠。（可制取形狀復(fù)雜性能優(yōu)良的制品和材料，也是制取復(fù)雜斷面或凹形的高溫合金材料的方法）粉末擠壓法特點(diǎn)： 能擠壓出壁很薄直徑很小的微型小管； 能擠壓形狀復(fù)雜、物理機(jī)械性能優(yōu)良的致密粉末材料； 在擠壓過程中壓坯橫斷面不變，因此在一定的擠壓速度下制品縱向密度均勻，在合理的控制擠壓比時制品的橫向密度也是