粉末冶金原理简介.ppt

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1粉末冶金原理粉末冶金原理郭圣达郭圣达E-mail:

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江西理工大学江西理工大学工程研究院工程研究院参考书目u1.黄培云主编：

粉末冶金原理，冶金工业出版社u2.王盘鑫主编：

粉末冶金学，冶金工业出版社23目录u一、粉末的制备技术u二、粉末的性能及其测定u三、粉末成形u四、烧结u五、粉末冶金材料和制品u六、粉末冶金的安全知识u七、粉末制备、成形、烧结新技术4绪论11.粉末冶金粉末冶金是一种利用制取到的金属粉末，或金属粉末与非金是一种利用制取到的金属粉末，或金属粉末与非金属粉末的混合物作为原料，经过粉末成形和烧结制造金属材料、属粉末的混合物作为原料，经过粉末成形和烧结制造金属材料、复合材料以及各类型制品的工艺过程。

粉末冶金法与生产陶瓷有复合材料以及各类型制品的工艺过程。

粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此也叫金属陶瓷法。

相似的地方，因此也叫金属陶瓷法。

2.2.粉末冶金的发展粉末冶金的发展粉末冶金方法起源于公元前三千多年。

埃及人制造铁的第一方粉末冶金方法起源于公元前三千多年。

埃及人制造铁的第一方法实质上采用的就是粉末冶金方法。

法实质上采用的就是粉末冶金方法。

3.3.现代粉末冶金技术的发展中共有三个重要标志：

现代粉末冶金技术的发展中共有三个重要标志：

11）克服了难熔金属（如钨、钼等）熔铸过程中产生的困难。

）克服了难熔金属（如钨、钼等）熔铸过程中产生的困难。

19091909年制造电灯钨丝，推动了粉末冶金的发展；年制造电灯钨丝，推动了粉末冶金的发展；19231923年粉末冶金硬质年粉末冶金硬质合金的出现被誉为机械加工中的工业革命。

合金的出现被誉为机械加工中的工业革命。

5绪论u22）2020世纪三十年代世纪三十年代成功制取多孔含油轴承；继而粉末冶成功制取多孔含油轴承；继而粉末冶金铁基机械零件的发展，充分发挥了粉末冶金制品少切削金铁基机械零件的发展，充分发挥了粉末冶金制品少切削甚至无切削的优点。

甚至无切削的优点。

u33）向更高级的新材料、新工艺发展。

）向更高级的新材料、新工艺发展。

四十四十年代，出现金年代，出现金属陶瓷、弥散强化等材料，属陶瓷、弥散强化等材料，六十六十年代末至年代末至七十七十年代初，粉年代初，粉末高速钢、粉末高温合金相继出现；还有利用粉末冶金锻末高速钢、粉末高温合金相继出现；还有利用粉末冶金锻造及热等静压等技术已能制造高强度的零件。

以硬质合金造及热等静压等技术已能制造高强度的零件。

以硬质合金来说，新型硬质合金已经逐步替代传统合金，如梯度结构来说，新型硬质合金已经逐步替代传统合金，如梯度结构硬质合金、超细硬质合金、超细/纳米晶、双晶结构、粗晶结构硬质合金纳米晶、双晶结构、粗晶结构硬质合金等。

等。

6绪论u粉末冶金工艺的基本工序粉末冶金工艺的基本工序u11、原料粉末的制备原料粉末的制备。

现有的制粉方法大体可分为两类：

。

现有的制粉方法大体可分为两类：

机械法和物理化学法。

其中机械法又可分为：

机械粉碎和机械法和物理化学法。

其中机械法又可分为：

机械粉碎和雾化法；物理化学法又分为：

电化腐蚀法、还原法、化合雾化法；物理化学法又分为：

电化腐蚀法、还原法、化合法、还原法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。

化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。

其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。

其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。

u22、将将粉末压制成型为所需形状的坯块粉末压制成型为所需形状的坯块。

成型的目的是制。

成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度。

得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度。

成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。

加压成型中成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。

加压成型中应用最多的是模压成型，还有挤压成型、爆炸成型等。

应用最多的是模压成型，还有挤压成型、爆炸成型等。

7绪论u33、坯块的烧结坯块的烧结。

烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。

烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。

成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理力学性成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理力学性能。

烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。

对于单元系和能。

烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。

对于单元系和多元系的烧结，若烧结温度比所用的金属及合金的熔点低，多元系的烧结，若烧结温度比所用的金属及合金的熔点低，则称之为固相烧结；若烧结温度一般比其中难熔成分的熔则称之为固相烧结；若烧结温度一般比其中难熔成分的熔点低，而高于易熔成分的熔点，则称为液相烧结。

除普通点低，而高于易熔成分的熔点，则称为液相烧结。

除普通烧结外，还有松装烧结、熔浸法、热压法烧结等特殊的烧烧结外，还有松装烧结、熔浸法、热压法烧结等特殊的烧结工艺。

结工艺。

绪论u44、产品的后序处理产品的后序处理。

烧结后的处理，可以根据产。

烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采取多种方式。

如精整、浸油、机品要求的不同，采取多种方式。

如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。

此外，近年来一些新工艺如加工、热处理及电镀。

此外，近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工，轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工，取得较理想的效果。

取得较理想的效果。

89绪论粉末冶金工艺的优点粉末冶金工艺的优点u11、绝大多数难熔金属及其化合物、氧化物弥散强、绝大多数难熔金属及其化合物、氧化物弥散强化合金、多孔材料、陶瓷材料和硬质合金等只能用粉化合金、多孔材料、陶瓷材料和硬质合金等只能用粉末冶金方法来制造。

末冶金方法来制造。

u22、由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯，、由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯，而不需要或很少需要后续的机械加工，故能大大节约而不需要或很少需要后续的机械加工，故能大大节约金属用量，降低产品成本。

用粉末冶金方法制造产品金属用量，降低产品成本。

用粉末冶金方法制造产品时，金属的损耗只有时，金属的损耗只有1-5%1-5%，而用一般熔铸方法生产时，而用一般熔铸方法生产时，金属的损耗可能会达到金属的损耗可能会达到80%80%。

10u33、由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不、由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不熔化材料，也就不怕混入由坩埚和脱氧剂等带来的熔化材料，也就不怕混入由坩埚和脱氧剂等带来的杂质，而烧结一般在真空和还原气氛中进行，不怕杂质，而烧结一般在真空和还原气氛中进行，不怕氧化，也不会给材料任何污染，故有可能制取高纯氧化，也不会给材料任何污染，故有可能制取高纯度的材料。

度的材料。

u44、粉末冶金能保证材料成分配比的正确性和、粉末冶金能保证材料成分配比的正确性和均匀性。

均匀性。

u55、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品，特别是齿轮等加工费用高的产品，用粉末冶产品，特别是齿轮等加工费用高的产品，用粉末冶金法制造能大大降低生产成本。

金法制造能大大降低生产成本。

11绪论粉末冶金材料和制品的发展方向粉末冶金材料和制品的发展方向11、具有代表性的铁基合金，将向大体积的精密制品，高、具有代表性的铁基合金，将向大体积的精密制品，高质量的结构零部件发展。

质量的结构零部件发展。

22、制造具有均匀显微组织结构的、加工困难而完全致密、制造具有均匀显微组织结构的、加工困难而完全致密的高性能硬质合金。

的高性能硬质合金。

33、用增强致密化过程来制造一般含有混合相组成的特殊、用增强致密化过程来制造一般含有混合相组成的特殊合金。

合金。

44、制造非均匀材料、非晶态、微晶或者亚稳合金。

、制造非均匀材料、非晶态、微晶或者亚稳合金。

55、加工独特的和非一般形态或成分的复合零部件。

、加工独特的和非一般形态或成分的复合零部件。

12一、粉末制备技术一、粉末制备技术u1.在不同状态下制备粉末的方法在不同状态下制备粉末的方法u1.1在固态下制备粉末的方法u1.2在液态下制备粉末的方法u1.3在气态下制备粉末的方法u2.常用的粉末制备方法常用的粉末制备方法u2.1机械粉碎法u2.2雾化法u2.3还原法u2.4气相沉积法u2.5液相沉淀法u2.6电解法u3.本章小结本章小结13一、粉末制备技术一、粉末制备技术1.在不同状态下制备粉末的方法在不同状态下制备粉末的方法1.1在固态下制备粉末的方法在固态下制备粉末的方法

（1）从固态金属与合金中制取金属与合金粉末的方法有）从固态金属与合金中制取金属与合金粉末的方法有机械粉碎法和电化学腐蚀法；机械粉碎法和电化学腐蚀法；

（2）从固态金属氧化物及盐类制取金属与合金粉末的有）从固态金属氧化物及盐类制取金属与合金粉末的有还原法；还原法；（3）从金属和非金属粉末、金属氧化物和非金属粉末制）从金属和非金属粉末、金属氧化物和非金属粉末制取金属化合物粉末的有还原化合法。

取金属化合物粉末的有还原化合法。

14一、粉末制备技术一、粉末制备技术1.2在液态下制备粉末的方法在液态下制备粉末的方法

（1）从液态金属与合金中制取金属与合金粉末从液态金属与合金中制取金属与合金粉末的有雾化法；的有雾化法；

（2）从金属盐溶液置换和还原制取金属、合金）从金属盐溶液置换和还原制取金属、合金以及包覆粉末的有置换法、溶液氢还原法；以及包覆粉末的有置换法、溶液氢还原法；从金属熔盐中沉淀制取金属粉末的有熔盐沉淀从金属熔盐中沉淀制取金属粉末的有熔盐沉淀法；法；从辅助金属浴中析出制取金属化合物粉末的有从辅助金属浴中析出制取金属化合物粉末的有金属浴法；金属浴法；（3）从金属盐溶液电解制取金属与合金粉末的）从金属盐溶液电解制取金属与合金粉末的有水溶液电解法；有水溶液电解法；从金属熔盐电解制取金属和金属化合物粉末的从金属熔盐电解制取金属和金属化合物粉末的有熔盐电解法。

有熔盐电解法。

15一、粉末制备技术一、粉末制备技术1.3在气态下制备粉末的方法在气态下制备粉末的方法

（1）从金属蒸气中冷凝制取金属粉末的有蒸）从金属蒸气中冷凝制取金属粉末的有蒸气冷凝法；气冷凝法；

（2）从气态金属羰基物中离解制取金属、合从气态金属羰基物中离解制取金属、合金粉末以及包覆粉末的有羰基物热离解法；金粉末以及包覆粉末的有羰基物热离解法；（3）从气态金属卤化物中气相还原制取金属、）从气态金属卤化物中气相还原制取金属、合金粉末以及金属、合金涂层的有气相氢还原法；合金粉末以及金属、合金涂层的有气相氢还原法；从气态金属卤化物中沉积制取金属化合物从气态金属卤化物中沉积制取金属化合物粉末以及涂层的有化学气相沉积法。

粉末以及涂层的有化学气相沉积法。

16一、粉末制备技术一、粉末制备技术从实质过程看，现有制粉方法大体可归纳为从实质过程看，现有制粉方法大体可归纳为两大类，即两大类，即机械法机械法和和物理化学法物理化学法。

u1.1.机械法：

机械法：

是将原材料机械地粉碎，而化学成是将原材料机械地粉碎，而化学成分基本上不发生变化；分基本上不发生变化；u2.2.物理化学法物理化学法是借助化学的或物理的作用，改是借助化学的或物理的作用，改变原材料的化学成分或聚集状态而获得粉末的方法。

变原材料的化学成分或聚集状态而获得粉末的方法。

粉末的具体生产方法很多，从目前国内外生产粉末的具体生产方法很多，从目前国内外生产的工业规模而言，应用最广泛的有的工业规模而言，应用最广泛的有还原法、雾化法还原法、雾化法和电解法和电解法三种；而气相沉淀法和液相沉淀法在特殊三种；而气相沉淀法和液相沉淀法在特殊应用时亦很重要。

应用时亦很重要。

表表1-1为制取粉末的一些方法。

为制取粉末的一些方法。

17一、粉末制备技术一、粉末制备技术表表1-1粉末生产方法粉末生产方法18一、粉末制备技术一、粉末制备技术续表续表1-119一、粉末制备技术一、粉末制备技术2.常用的粉末制备方法常用的粉末制备方法2.1机械粉碎法机械粉碎法机械粉碎是靠机械粉碎是靠压碎压碎、击碎击碎和和磨削磨削等作用，将块等作用，将块状金属、合金或化合物机械地粉碎成粉末的。

状金属、合金或化合物机械地粉碎成粉末的。

固态金属的机械粉碎既是一