粉末冶金学第一章
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粉末冶金原理1.
• 处于滚动状态时颗粒的微观运动状态
• 零速度区很容易在装料大于50%时出现 • 工程实践规定 • 装料量不大于40%！
混合机理
•
混合方式示意图
• 严格意义上的扩散过程并不存在 • 实际上为微区内的颗粒对流 • 粉末颗粒混合通过对流与剪切作用实现
• 混合均匀度(成分偏差)与时间的关系
• 添加适当数量的研磨体可强化混合效果 • 即强化颗粒的对流与剪切作用
• 快速成形的金属部件
• • • •
主要特点 柔性制造 研发周期短 低成本
第一章 粉末压制 Powder Pressing or Compaction
• • • • • §1 压制前粉末料准备 1 还原退火 reducing and annealing 作用 降低氧碳含量，提高纯度 消除加工硬化，改善粉末压制性能
3 粉末冶金技术的主要特点
What is Powder Metallurgy？ 利用金属粉末或及其与化合物粉末的混合 物为原料，经过成形和烧结操作，制取金 属材料及其复合材料制品或零部件的加工 方法
冶金方法 零件制造技术
• 1）经济性：低成本
• • • • • 材料冶金与零件制造有机地结合在一起 直接制造零部件 A 短流程、低能耗、高材料利用率 B 生产效率高 制造过程高度自动化
• 粉末钝化
• 使细粉末适度变粗，或形成氧化薄膜，防止粉末自 燃
• 退火温度
• 高于回复-再结晶温度，（0.5-0.6）Tm
• 退火气氛 • 还原性气氛（CO,H2），惰性气氛，真空
• 2 合批与混合 blending
and
mixing
• 混合 • 不同成分的粉末借助于外力作用实现颗粒组份间 分布均匀的过程 • 合批 • 同类粉末或粉末混合物的混合 • 消除因粉末在运输过程中产生的偏析或在 • 粉末生产过程中不同批号粉末之间的性能差异 • 获得性能均匀的粉末料
粉末冶金学课件
碳粉与铜粉互不相溶，但将碳粉与铜粉均匀混合后压制烧结成电机用 电刷。 （4）多孔材料
金属粉末中预先混入少量低温下挥发的有机物粉末或易挥发低熔点金 属粉末，控制一定的压制压力、烧结温度、时间，易挥发金属或有机物 挥发形成孔隙。
5.粉末冶金的优缺点
缺点 1.昂贵的粉末 要控制粉末形状、粒度、粒度分布等。 2.昂贵的模具 要承受更大的压力。 3.压机 吨位要足够大。
制备方法：化学法、物理法及机械法 粉末种类：铁粉、不锈钢粉、低碳钢粉、合金粉、铜粉、铝粉、非金 属粉等 粉末形状：光滑形、不规则形
粉末混合 (mixing)
混合：不同种类的金属或合金粉末与非金属粉末混合 自润滑轴承：铜粉和锡粉混合 多孔材料：金属粉和有机物粉混合 硬质合金：金属粉与碳化物粉
合批：将相同种类而粒度不同的粉末混合
雾化法
雾化：将熔融金属或合金直接破碎成细小液滴，然后冷凝成粉末。始于第 二次世界大战生产铁粉。
方法：二流雾化（水流、气流）、离心雾化、真空雾化、超声波雾化等。 流程：金属→熔化→破碎→液滴→冷凝→粉末 原理：熔融金属借助介质（水、气、离心力、真空、超声波能量）的作用 破碎成液滴，然后凝固成粉末。整个过程只要克服液体金属原子间的结合力 就能把液体金属分散成液滴。相比较而言，机械法要克服固体金属原子间的 结合力。因此，从能量消耗来看，雾化法是一种简便且经济的粉末冶金方法。
7.粉末冶金的发展史
硬质合金(cemented carbides)
时间：20世纪20年代，1925年获得专利 特征：硬度高、耐磨损，作为切割工具、模具或轧辊等 材料：金属碳化物（TiC、TaC、WC）、金属粘结剂 生产方法： WC粉+Co粉→混合→→烧结→硬质合金 烧结温度：1400 ℃； 烧结气氛：氢气 微观结构：粘结剂基体中弥散着碳化物颗粒
金属粉末中预先混入少量低温下挥发的有机物粉末或易挥发低熔点金 属粉末，控制一定的压制压力、烧结温度、时间，易挥发金属或有机物 挥发形成孔隙。
5.粉末冶金的优缺点
缺点 1.昂贵的粉末 要控制粉末形状、粒度、粒度分布等。 2.昂贵的模具 要承受更大的压力。 3.压机 吨位要足够大。
制备方法：化学法、物理法及机械法 粉末种类：铁粉、不锈钢粉、低碳钢粉、合金粉、铜粉、铝粉、非金 属粉等 粉末形状：光滑形、不规则形
粉末混合 (mixing)
混合：不同种类的金属或合金粉末与非金属粉末混合 自润滑轴承：铜粉和锡粉混合 多孔材料：金属粉和有机物粉混合 硬质合金：金属粉与碳化物粉
合批：将相同种类而粒度不同的粉末混合
雾化法
雾化：将熔融金属或合金直接破碎成细小液滴，然后冷凝成粉末。始于第 二次世界大战生产铁粉。
方法：二流雾化（水流、气流）、离心雾化、真空雾化、超声波雾化等。 流程：金属→熔化→破碎→液滴→冷凝→粉末 原理：熔融金属借助介质（水、气、离心力、真空、超声波能量）的作用 破碎成液滴，然后凝固成粉末。整个过程只要克服液体金属原子间的结合力 就能把液体金属分散成液滴。相比较而言，机械法要克服固体金属原子间的 结合力。因此，从能量消耗来看，雾化法是一种简便且经济的粉末冶金方法。
7.粉末冶金的发展史
硬质合金(cemented carbides)
时间：20世纪20年代，1925年获得专利 特征：硬度高、耐磨损，作为切割工具、模具或轧辊等 材料：金属碳化物（TiC、TaC、WC）、金属粘结剂 生产方法： WC粉+Co粉→混合→→烧结→硬质合金 烧结温度：1400 ℃； 烧结气氛：氢气 微观结构：粘结剂基体中弥散着碳化物颗粒
粉末冶金学复习资料
第一章粉末的制取一．粉末制取的方法：机械粉碎法、雾化法、还原法、气相沉积法、液相沉积法、电解法、水热法、纳米及超细粉末的制备技术二．机械粉碎法●固态金属的机械粉碎既可以是一种独立的制粉方法，又可以是其他方法的补充。
●机械粉碎是靠压碎、击碎和磨削等作用，将块状金属、合金或化合物机械地粉碎为粉末的。
●物料最终的粉碎程度：粗碎、细碎✓压碎：碾碎、辊轧、鄂式破碎✓击碎：锤磨✓击碎和磨削多方面作用：球磨、棒磨等机械研磨比较适用于脆性材料，涡旋研磨、冷气流粉碎多用于制取塑性金属或合金的粉末。
1.机械研磨法●研磨的任务(作用)包括：减小或增大粉末粒度；合金化；固态混料；改善、转变或改变材料的性能等。
●研磨后的金属粉末会有加工硬化、形状不规则以及出现流动性变坏和团块等特征。
（1）研磨规律●研磨是粉末冶金工艺中耗时最长、生产效率最低的一个工序。
研磨过程中作用在颗粒材料上的力：冲击、磨耗、剪切以及压缩✓冲击：是一个颗粒体被另一个颗粒体瞬时撞击，这时，两个颗粒体可能都在运动，或者一个颗粒体是静止的。
✓磨耗：由于两物体间的摩擦作用产生磨损碎屑或颗粒。
（较脆弱材料和耐磨性极低的材料）✓剪切：用切断法将颗粒断裂成单个颗粒，而同时产生很少的细屑。
压缩：缓慢施加压力于颗粒体上，压碎或挤压颗粒材料。
(2)影响球磨的因素●决定因素：装料比、球磨筒尺寸、球磨机转速、研磨时间、球磨体与被研磨物料的比例、研磨介质、球体直径等。
●球磨筒尺寸的影响：球筒直径D与长度L之比D/L：D/L>3 硬而脆的材料D/L<3 塑性材料2.介质的影响：物料除可以在空气介质中干磨外，还可以在液体介质中进行湿磨。
✓液体介质：水、酒精、汽油、丙酮等。
✓湿磨的特点：①可减少金属的氧化；②防止金属颗粒的再聚集长大；③减少物料的成分偏析；④防止粉末飞扬，改善劳动环境；⑤湿磨会增加辅助工序，如过滤、干燥等。
3.球体大小对物料的粉碎有很大的影响。
一般是把大小不同的球配合使用。
粉末冶金学
产品性能不同
P.M可生产特殊性能产品，例：高熔点金属、多孔材料、摩擦材料、
磁性或电性能材料；
F.M只能生产普通产品。
4.粉末冶金与熔化冶金的区别
生产工艺不同
P.M工艺
a.传统方法：金属→化学法、物理法、机械法→不同形状、粒度的粉 末→混合→压制→烧结→制品→后处理
b. 先进技术：热固结——压制和烧结同时进行（热压、热挤压、热等
e.旋涡环形喷射：压缩气体从切想方向进入喷嘴内腔，然后以高速喷
出形成一封闭的锥体，金属流在锥底被击碎。
第一章粉末的制取
图2-5二流雾化形式
第一章粉末的制取
图2-7V形水喷射形式
第一章粉末的制取
(2)二流雾化喷嘴
作用：使雾化介质获得高能量、高速度，稳定雾化效率和雾化过程。
图2-6二流雾化喷嘴结构 α—气流与金属流间的交角；A—喷口与金属流轴间的距离； D—喷射宽度；P——漏嘴突出喷嘴部分
7.粉末冶金的发展史
锻压铂（wrought platinum)
熔点：1772℃ 时间：1750~1850年 生产方法：自然铂→清洗干净→压制成形→烧结→热锻→ 锻压铂 生产国家：西班牙、英国、前苏联 发展状况：随着科技的发展，合适的炉子和耐火材料出现。 P.M生产锻压铂的工艺消失，现在采用F.M法。
5.粉末冶金的优缺点
缺点 1.昂贵的粉末 要控制粉末形状、粒度、粒度分布等。 2.昂贵的模具 要承受更大的压力。 3.压机 吨位要足够大。
6.粉末的应用
直接应用 颜料、油墨、试剂、炸药、燃料、食品添加剂； 结构件
烧结铁基零件、不锈钢零件，烧结铜、铝及其合金零件
特殊材料及制品
多孔、磁性、超导材料，自润滑轴承，金属陶瓷，电极，
粉末冶金 -第一章 绪论
第一章 绪 论
20世纪80年代至今，金属与金属、金属与非金属组合生产特 殊性能材料与应用进一步深入，原有工艺进一步改善，自动 控制设备出现，计算机技术应用。金属粉末注射成形“第五 代金属成形方法”、“21世纪的成形技术”。
第一章 绪 论
金属陶瓷（ceramet）
金属陶瓷是以金属氧化物（如Al2O3、ZrO2等）或金属碳化物 （如TiC、WC、TaC、NbC等）为主要成分，再加入适量的金属 粉末（如Co、Cr、Ni、Mo等）通过粉末冶金方法制成，具有金属 某些性质的陶瓷。
第一章 绪 论
粉末冶金 Powder Metallurgy( P/M） Powder: A substance consisting of ground, pulverized, or otherwise finely dispersed solid particles. Metallurgy: The science that deals with Procedures used in extracting metals from their ores, purifying and alloying metals, and creating useful objects from metals.
第一章 绪论
行业
用途
化工 涂料、油漆、催化剂、原料处理
食品 粮食加工、调味料、保健食品、食品添加剂
颜料 偶氮颜料、氧化铁系列颜料、氧化铬系列
能源 煤粉燃烧、固体火箭推进剂、水煤浆
电子 电子浆料、集成电路基片、电子涂料、荧光粉
建材 水泥、建筑陶瓷生产、复合材料、木粉
精细陶瓷 梯度材料、金属与陶瓷复合材料、颗粒表面改性
金属矿石的粉碎研磨、非金属矿深加工、低品位矿物利用
粉末冶金原理第1章 粉末的制取
• 球的不同状态，对物料的粉碎作用不同： 若需研磨较细的物料时，应选择转速使球体滚动； 若物料较粗、性脆，需要冲击时，选转速使球体发生抛落。
注意，由于推导临界转速时作了一些假设，公式不很精确。 影响球磨的因素较复杂，在选择实际球磨转速时，还需综合考 虑其他因素，具体分析才能确定。
机械研磨法—影响球磨的因素
还原法—固体碳还原法
3Fe2O3 CO 2Fe3O4 CO2
H298 62.999 (kJ)
Fe3O4 CO 3FeO CO2 FeO CO Fe CO2
H298 22.395 (kJ) H298 13.605 (kJ)
Kp pco2 pco
pco pco2 1(atm)
• 气态下制备粉末：
（1）从金属蒸气冷凝制取金属粉末的蒸气冷凝法； （2）从气态金属羰基物离解制取金属、合金以及包覆粉末的羰基物热离解法； （3）从气态金属卤化物气相还原制取金属、合金粉末以及金属、合金涂层的气相还原法； （4）从气态金属卤化物沉积制取金属化合物粉末及涂层的化学气相沉积法。
•机械法：将原材料机械地粉碎，而化学成分基本上不发生变化；
教学的重点：滚动球磨机研磨规律和影响球磨的因素。 雾化法、还原法的原理及应用
②凝胶——沉淀法：在金属盐溶液中加入有机化合物（作为胶 凝剂）使两者在碱中共沉淀，生成由有机化合物构成的凝胶中 分散金属氢氧化物那样的复合体。
流程中，碱分解 主要是将钨矿物分解， 使钨以可溶性的Na2WO4 形态进入溶液，而与 大量伴生元素如钙、 铁、锰等分离，离子 交换或镁盐净化-萃取 的任务主要是净化除 硅、磷、砷，同时将 钨从Na2WO4形态转化成 （ NH4 ） 2WO4 形 态 ， 氢 还原则是将钨由氧化 物形态转化成金属钨 粉。
粉末冶金学(全套课件325P)
粉末冶金的特点(续2)
1）高合金粉末冶金材料的性能比熔 铸法生产的好。 2）生产难熔金属材料或制品，一般 要依靠粉末冶金法，如钨、钼等 难熔金属。
粉末冶金的不足之处： 粉末成本高 粉末冶金制品的大小和形状受到一定的限制 烧结零件的韧性较差 但是，随着粉末冶金技术的发展，这些问 题正在逐步解决中，例如，等静压成形技术已 能压制较大的和异形的制品；粉末冶金锻造技 术已能使粉末冶金材料的韧性大大提高等等。
0-7 粉末冶金专家—黄培云1
粉末冶金专家—黄培云2 技术职称 : 教授 院 士 : 中国工程院院士 出生日期 : 1917-08-23 出生地点 : 福建 福州 专业领域 : 金属材料 ; 粉末冶金 外 语 : 英语 ; 德语 ; 俄语 ; 日语 通讯地址 : 湖南省长沙市中南工业大学 工作单位: 中南工业大学 职 务: 学术顾问
学和力学性能。
0-3 粉末冶金发展历史 公元3000年前,埃及人已经使用铁粉 公元300年，印度德里铁柱是用大约 6.5t 还原铁粉制成的。 19世纪初，为制铂，粉冶重焕青春 20世纪初，粉末冶金制取W 20世纪40年代，欧洲开始生产Fe粉 汽车工业推动了现代粉末冶金技术的进步 新材料新工艺—金属陶瓷、弥散强化材料、 高速钢、超合金
粉末冶金专家 学 历: —黄培云3
时 间: 1934-1938 学 校: 清华大学 所获学位: 学士 国 别: 中国 时 间: 1941-1945 学 校: 麻省理工学院 所获学位: 科学博士 国 别: 美国
粉末冶金专家—黄培云4
我国粉末冶金学科的主要创始人之一。
创立了著名的粉末压制理论和烧结理论。研制成 功多种用于核、航天、航空、电子等领域的粉末冶 金材料。
粉末冶金专家—黄培云7
粉末冶金原理（I）知识整理
粉末冶金原理（Ⅰ）第一章导论1粉末冶金技术的发展史History of powder metallurgy粉末冶金是采用金属粉末（或非金属粉末混合物）为原料，经成形和烧结操作制造金属材料、复合材料及其零部件的加工方法。
粉末冶金既是一项新型材料加工技术，又是一项古老的技术。
.早在五千年前就出现了粉末冶金技术雏形，古埃及人用此法制造铁器件；.1700年前，印度人采用类似方法制造了重达6.5T的“DELI柱”（含硅Fe合金，耐蚀性好）。
.19世纪初，由于化学实验用铂（如坩埚）的需要，俄罗斯人、英国人采用粉末压制、烧结和热锻的方法制造致密铂，成为现代粉末冶金技术的基础。
.20世纪初，现代粉末冶金的发展起因于爱迪生的长寿命白炽灯丝的需要。
钨灯丝的生产标志着粉末冶金技术的迅速发展。
.1923年硬质合金的出现导致机加工的革命。
.20世纪30年代铜基含油轴承的制造成功，并在汽车、纺织、航空、食品等工业部门的广泛应用。
随后，铁基粉末冶金零部件的生产，发挥了粉末冶金以低的制造成本生产高性能零部件的技术优点。
.20世纪40年代，二战期间，促使人们开发研制高级的新材料（高温材料），如金属陶瓷、弥散强化合金作为飞机发动机的关键零部件。
.战后，迫使人们开发研制更高性能的新材料，如粉末高速钢、粉末超合金、高强度铁基粉末冶金零部件(热锻)。
大大扩大了粉末冶金零部件及其材料的应用领域。
.粉末冶金在新材料的研制开发过程中发挥其独特的技术优势。
2粉末冶金工艺粉末冶金技术的大致工艺过程如下：原料粉末+添加剂（合金元素粉末、润滑剂、成形剂）↓成形（模压、CIP、粉浆浇注、轧制、挤压、温压、注射成形等）↓烧结（加压烧结、热压、HIP等）↓粉末冶金材料或粉末冶金零部件—后续处理Fig.1-1 Typical Processing flowchart for Powder Metallurgy Technique 3粉末冶金技术的特点.低的生产成本：能耗小，生产率高，材料利用率高，设备投资少。
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学
表1-1为制取粉末的一些方法。
粉 末 冶 金 学
粉 末 冶 金 学
1.2 机械粉碎法
固态金属的机械粉碎既是一种独立的制粉方法，又常常作为某些制粉 方法的补充工序。 末
粉
冶 机械粉碎是靠压碎、击碎和磨削等作用，将块状金属、合金或化合物 金 机械地粉碎成粉末的。
依据物料粉碎的最终程度，可以分为粗碎和细碎两类。以压碎为主要 作用的有碾压、锟轧以及颚式破碎等；以击碎为主的有锤磨；属于击 碎和磨削等多方面作用的机械粉碎有球磨、棒磨等。 实践表明，机械研磨比较适用于脆性材料。塑性金属或合金制取粉末 多采用涡旋研磨、冷气流粉碎等方法。
粉 末 冶 金 学
粉 末 冶 金 学
（2）影响球磨的因素 球磨机中的研磨过程取决于众多因素：装料量、球磨筒尺寸、球磨机转速、 研磨时间、球体与被研磨物料的比例、研磨介质以及球体直径等。 实践证明：圆筒转速n＝0.7-0.75n临界时，球体发生抛落； n＝0.6n临界时，球 体滚动； n 〈 0.6n临界时，球以滑动为主。
1.3 在气态下制备粉末的方法 （1）从金属蒸气冷凝制取金属粉末的蒸气冷凝法；
粉 末 金
（2) 从气态金属羰基物离解制取金属、合金粉末以及包覆粉末的羰基 冶 物热离解法； （3）从气态金属卤化物气相还原制取金属、合金粉末以及金属、合 学 金涂层的气相氢还原法；从气态金属卤化物沉积制取金属化合物粉末 以及涂层的化学气相沉积法。
粉 末 冶 金
在一定范围内，增加装球量能提高研磨效率。但如果把球体体积与球筒容积 之比称为装填系数，则一般球磨机的装填系数取0.4～0.5为宜。随转速的提 学 高，装填系数可略为增大。 在研磨过程中要注意球体与物料的比例。一般在球体装填系数为0.4～0.5时， 装料量应以填满球体的空隙，稍掩盖住球体表面为原则。可取装料量为球磨 筒容积的20％ 。 球体的大小对物料的粉碎有很大的影响。实践中，球磨铁粉一般选用10～ 20mm的钢球；球磨硬质合金混合料时，则选用5～10mm大小的硬质合金球。
绪论
粉末冶金材料和制品的发展方向
1、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。
2、制造具有均匀显微组织结构的、加工困难而完全致密的 高性能合金。 3、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。
粉 末 冶 金 学
4、制造非均匀材料、非晶态、微晶或者亚稳合金。
5、加工独特的和非一般形态或成分的复合零部件。
末 冶 金 学
（3）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 物粉末的还原－化合法。
1.2 在液态下制备粉末的方法 （1）从液态金属与合金制取金属与合金粉末的雾化法；
粉 末 金 学
（2）从金属盐溶液置换和还原制金属、合金以及包覆粉末的置换法、 溶液氢还原法；从金属熔盐中沉淀制金属粉末的熔盐沉淀法；从辅助 冶 金属浴中析出制金属化合物粉末的金属浴法； （3）从金属盐溶液电解制金属与合金粉末的水溶液电解法；从金属 熔盐电解制金属和金属化合物粉末的熔盐电解法。
绪论
粉 末 冶 金 学
Example
Fig. 4. A schematic (left) of the processing steps used to manufacture titanium alloy foam sandwich panels by gas entrapment (Ashby et al., 2000) and (right) the morphology of a TiAl6V4 sandwich structure (Banhart, 2001).
绪论
粉 末 冶 金 学
一、粉末的制取
1. 1 粉末制取方法概述 1.2 机械粉碎法 1.3 雾化法 1.4 还原法 1.5 气相沉积法 1.6 液相沉淀法 1.7 电解法
粉 末 冶 金 学
1. 1 粉末制取方法概述
粉
1. 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 （1）从固态金属与合金制取金属与合金粉末的有机械粉碎法和电化 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还原法；
2、粉末成型为所需形状的坯块。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。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。
3、坯块的烧结。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 系的固相烧结，烧结温度比所用的金属及合金的熔点低；对于多元系的液相烧结，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。除普通烧结外，还有松装 烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。 4、产品的后序处理。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、机加工、热处理及电镀。此外，近年来一些新工艺如轧制、锻造也Байду номын сангаас用于粉末冶 金材料烧结后的加工，取得较理想的效果。
粉 末 冶 金 学
粉 末 冶 金 学
SLM (Selective laser melting选择性激光熔化 ), 直接成型不锈钢精密零件
绪论
粉末冶金工艺的优点
1、绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法来 粉 制造。 末 2、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随后的 机械加工，故能大大节约金属，降低产品成本。用粉末冶金方法制造产品时， 冶 金属的损耗只有1-5%，而用一般熔铸方法生产时，金属的损耗可能会达到 80%。 金
3、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 学 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，不怕氧化，也不会给材料任何污染，故有可能制取高 纯度的材料。 4、粉末冶金能保证材料成分配比的正确性和均匀性。 5、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，用粉末冶金法制造能大大降低生产成本。
学
1.2.1机械研磨法 研磨的任务包括：减少或增大粉末粒度；合金化；固态混料；改 善、转变或改变材料的性能等。在大多数情况下，研磨的任务是使粉 末的粒度变细。研磨后的金属粉末会有加工硬化，形状不规则以及出 现流动性变坏和团块等特征。 （1）研磨规律 在研磨时，有四种力作用于颗粒材料上：冲击、磨耗、剪切以及 压缩。 在球磨机中球体运动的方式有四种（如图1-1）：滑动、滚动、 自由下落以及在临界转速时球体的运动。 临界转速与圆筒直径D有关，其关系为：
我国粉末冶金行业已经经过了近10年的高速发展，但与国外的同行业 仍存在以下几方面的差距： (1)企业多，规模小，经济效益与国外企业相差很大。 (2)产品交叉，企业相互压价，竞争异常激烈。 (3)多数企业缺乏技术支持，研发能力落后，产品档次低，难以与国外 竞争。 (4)再投入缺乏与困扰。 (5)工艺装备、配套设施落后。 (6)产品出口少，贸易渠道不畅。 随着我国加入WTO以后，以上种种不足和弱点将改善，这是因为加 入WTO后，市场逐渐国际化，粉末冶金市场将得到进一步扩大的机 会；而同时随着国外资金和技术的进入，粉末冶金及相关的技术水平 也必将得到提高和发展。
金 学
粉 末 冶 金 学
雾化过程很复杂，按雾化介质与金属液流相互作用的实质，既有物理 机械作用，又有物理化学变化。高速的气流或水流，既是破碎金属液 粉 的动力，又是金属液流的冷却剂。
末 因此在雾化介质同金属液流之间既有能量交换，又有热量交换。并且， 冶 液态金属的粘度和表面张力在雾化过程和冷却过程中不断发生变化， 以及液态金属与雾化介质的化学作用（氧化、脱碳），使雾化过程变 金
金 学
机械粉碎法是藉机械作用破坏固体金属原子间的结合，雾化法则只要 克服液体金属原子间的结合力就能使之分散成粉末。因而雾化过程所 消耗的外力比机械粉碎化要小得多。从能量消耗来说，雾化法是一种 简便且经济的粉末生产方法。 雾化可以分为二流雾化、离心雾化、真空雾化以及超声波雾化等等。
1.3.1二流雾化 借助高压水流或气流的冲击来破碎液流，称为水雾化或气雾化，也称 粉 二流雾化（图1-6） 。 根据雾化介质（气体、水）对金属液流作用的方式不同，雾化具有 末 多种形式（图1-9）：平行喷射、垂直喷射、V形喷射、锥形喷射以及 冶 漩涡环形喷射。
粉末冶金学
刘和平 材料科学与工程学院
Email: peace666@
目 录 一、粉末的制取 二、粉末的性能及其测定 三、成形 四、烧结 五、粉末冶金材料和制品 六、粉末冶金的安全知识
粉 末 冶 金 学
绪论
1.粉末冶金——是用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物)作 为原料，经过成形和烧结制造金属材料、复合材料以及各类型制品的 粉 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。 末
粉 末 冶 金
2、三十年代成功制取多孔含油轴承；继而粉末冶金铁基机械零件 学 的发展，充分发挥了粉末冶金少切削甚至无切削的优点。
3、向更高级的新材料、新工艺发展。四十年代，出现金属陶瓷、 弥散强化等材料，六十年代末至七十年代初，粉末高速钢、粉末 高温合金相继出现；利用粉末冶金锻造及热等静压已能制造高强 度的零件。
图1-4为机械合金化装置示意图。 机械合金化与滚动球磨的区别在于使球体运动的驱动力不同。
粉 末 冶 金 学
1.3 雾化法
粉
雾化法是一种将液体金属或合金直接破碎成为细小的液滴，其大小一 末 般小于150μｍ，而成为粉末。 雾化法可以用来制取多种金属粉末，也可以制取各种预合金粉末。实 冶 践上，任何能形成液体的材料都可以进行雾化。
（3）强化球磨
粉
球磨粉碎物料是一 个很慢的过程，因此提 高研磨效率、强化球磨 效果很有意义。例如采 用振动球磨和行星球磨 即属于此。图1-3为一种 湿式振动球磨机。
末 冶 金 学