粉末冶金工藝

粉末冶金工藝第1頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四粉末冶金工藝過程粉末冶金材料是指不經熔煉和鑄造，直接用幾種金屬粉末或金屬粉末與非金屬粉末，通過配制、壓制成型，燒結和后處理等制成的材料。粉末冶金是金屬冶金工藝與陶瓷燒結工藝的結合，它通常要經過以下幾個工藝過程：第2頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四一、粉料制備與壓制成型常用機械粉碎、霧化、物理化學法制取粉末。制取的粉末經過篩分與混合，混料均勻并加入適當?shù)脑鏊軇龠M行壓制成型，粉粒間的原子通過固相擴散和機械咬合作用，使制件結合為具有一定強度的整體。壓力越大則制件密度越大，強度相應增加。有時為減小壓力合增加制件密度，也可采用熱等靜壓成型的方法。第3頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四二、燒結

將壓制成型的制件放置在采用還原性氣氛的閉式爐中進行燒結，燒結溫度約為基體金屬熔點的2/3～3/4倍。由于高溫下不同種類原子的擴散，粉末表面氧化物的被還原以及變形粉末的再結晶，使粉末顆粒相互結合，提高了粉末冶金制品的強度，并獲得與一般合金相似的組織。經燒結后的制件中，仍然存在一些微小的孔隙，屬于多孔性材料。第4頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四

三、后處理一般情況下，燒結好的制件能夠達到所需性能，可直接使用。但有時還需進行必要的后處理。如精壓處理，可提高制件的密度和尺寸形狀精度；對鐵基粉末冶金制件進行淬火、表面淬火等處理可改善其機械性能；為達到潤滑或耐蝕目的而進行浸油或浸漬其它液態(tài)潤滑劑；將低熔點金屬滲入制件孔隙中去的熔滲處理，可提高制件的強度、硬度、可塑性或沖擊韌性等。第5頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四粉末冶金是制取金屬粉末，及采用成形和燒結工藝將金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）制成材料和制品的工藝技術。它是冶金和材料科學的一個分支學科。粉末冶金制品的應用范圍十分廣泛，從普通機械制造到精密儀器；從五金工具到大型機械；從電子工業(yè)到電機制造；從民用工業(yè)到軍事工業(yè)；從一般技術到尖端高技術，均能見到粉末冶金工藝的身影。第6頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四粉末冶金發(fā)展歷史粉末冶金方法起源于公元前三千多年。制造鐵的第一個方法實質上采用的就是粉末冶金方法。而現(xiàn)代粉末冶金技術的發(fā)展中共有三個重要標志：第7頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四1、克服了難熔金屬熔鑄過程中產生的困難。1909年制造電燈鎢絲，推動了粉末冶金的發(fā)展；1923年粉末冶金硬質合金的出現(xiàn)被譽為機械加工中的革命。2、三十年代成功制取多孔含油軸承；繼而粉末冶金鐵基機械零件的發(fā)展，充分發(fā)揮了粉末冶金少切削甚至無切削的優(yōu)點。3、向更高級的新材料、新工藝發(fā)展。四十年代，出現(xiàn)金屬陶瓷、彌散強化等材料，六十年代末至七十年代初，粉末高速鋼、粉末高溫合金相繼出現(xiàn)；利用粉末冶金鍛造及熱等靜壓已能制造高強度的零件。第8頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四粉末冶金工藝的優(yōu)點1、絕大多數(shù)難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法來制造。2、由于粉末冶金方法能壓制成最終尺寸的壓坯，而不需要或很少需要隨后的機械加工，故能大大節(jié)約金屬，降低產品成本。用粉末冶金方法制造產品時，金屬的損耗只有1-5%，而用一般熔鑄方法生產時，金屬的損耗可能會達到80%。第9頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四3、由于粉末冶金工藝在材料生產過程中并不熔化材料，也就不怕混入由坩堝和脫氧劑等帶來的雜質，而燒結一般在真空和還原氣氛中進行，不怕氧化，也不會給材料任何污染，故有可能制取高純度的材料。4、粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。5、粉末冶金適宜于生產同一形狀而數(shù)量多的產品，特別是齒輪等加工費用高的產品，用粉末冶金法制造能大大降低生產成本。第10頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四粉末冶金工藝的基本工序

1、原料粉末的制備。現(xiàn)有的制粉方法大體可分為兩類：機械法和物理化學法。而機械法可分為：機械粉碎及霧化法；物理化學法又分為：電化腐蝕法、還原法、化合法、還原-化合法、氣相沉積法、液相沉積法以及電解法。其中應用最為廣泛的是還原法、霧化法和電解法。第11頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四2、粉末成型為所需形狀的坯塊。成型的目的是制得一定形狀和尺寸的壓坯，并使其具有一定的密度和強度。成型的方法基本上分為加壓成型和無壓成型。加壓成型中應用最多的是模壓成型。第12頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四3、坯塊的燒結。燒結是粉末冶金工藝中的關鍵性工序。成型后的壓坯通過燒結使其得到所要求的最終物理機械性能。燒結又分為單元系燒結和多元系燒結。對于單元系和多元系的固相燒結，燒結溫度比所用的金屬及合金的熔點低；對于多元系的液相燒結，燒結溫度一般比其中難熔成分的熔點低，而高于易熔成分的熔點。除普通燒結外，還有松裝燒結、熔浸法、熱壓法等特殊的燒結工藝。第13頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四4、產品的后序處理。燒結后的處理，可以根據產品要求的不同，采取多種方式。如精整、浸油、機加工、熱處理及電鍍。此外，近年來一些新工藝如軋制、鍛造也應用于粉末冶金材料燒結后的加工，取得較理想的效果。第14頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四粉末冶金材料和制品的今后發(fā)展方向1、有代表性的鐵基合金，將向大體積的精密制品，高質量的結構零部件發(fā)展。2、制造具有均勻顯微組織結構的、加工困難而完全致密的高性能合金。第15頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四3、用增強致密化過程