粉末冶金
粉末冶金
热处理炉
粉末冶金件的显微结构通常不如传统钢件那样均匀，因此在淬火表面以下任何给定距离，烧结钢件的显微硬 度值比传统钢要分散得多。有时候试锥打在马氏体基体中分散的铁素体、残留奥氏体或珠光体的软点上或孔隙上， 测量会有很大的偏差。
Ⅱ-6粉末冶金常见缺陷：
缺陷内容
图片
原因及解决方法
每个烧结炉中第 一个部件发泡
（2）、高速压制技术
原理：高速压制采用液压冲击机,它与传统压制有许多相似之处,但关键是压制速度比传统快500～1000倍, 其压头速度高达2～30m/s,因而适用于大批量生产 特点：压制件密度提高，提高幅度在0.3g/cm3左右；压制件抗拉强度可提高20%～25%；高速压制压坯径向 弹性后效很小, 脱模力较低；高速压制的密度较均匀, 其偏差小于0.01g/cm3
粉末冶金工艺
Ⅰ粉末冶金概述
粉末冶金是一门制造金属粉末，并以金属粉末（有时也添加少量 非金属粉末）为原料，经过混合、成形和烧结，制造材料或制品的技 术。
粉末冶金最突出的优点有两个： (1)能够制造目前使用其他工艺无法制造或难于制造的材料和制 品，如多孔、发汗、减震、隔音等材料和制品，钨、钼、钛等难熔金 属材料和制品，金属-塑料、双金属等复合材料及制品。 (2)能够直接制造出合乎或者接近成品尺寸要求的制品，从而减 少或取消机械加工，其材料利用率可以高达95%以上，它还能在一些 制品中以铁代铜，做到了“省材、节能”。
对于支架、连杆、轴承板、偏心轮以及配种块，一般选用SMF40系列，优点是成形性好，价格低，烧结硬 度低，整形容易，缺点是一般变化率大，非整形的产品尺寸相对不易控制。对于轴套、隔套等定位零件，AMF 和SMF系列均可，视其功能及工作要求选用，对于荷重齿轮、链轮、棘轮选用SMF50系列，其中的镍和钼均可
粉末冶金
举例说明两种粉末冶金材料特点及其应用？
在固态下制 取粉末的方法包括
4.粉末冶金的优点
（3）粉末冶金能生产用普通熔炼法无法 生产的具有特殊性能的材料。
a、能控制制品的孔隙度。例如：多孔含油轴承等 b、能利用金属和金属、金属和非金属的组合效果， 生产各种特殊性能的材料。 c、能生产各种复合材料。例如：金属陶瓷、硬质合 金、弥散强化材料等 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制造。
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粉末冶金与铸造技术比较
粉末冶金优势：
铸造优势：
① 粉末冶金制件表面光洁度高； ① 形状不受限制； ② 制造的尺寸公差很窄，尺寸 ② 适于制造大型零件； 精确； ③ 零件生产批量小时，经济； ③ 合金化与制取复合材料的 ④ 一般说来，工、模具费用低 可能性大 ④ 组织均一（无偏聚、砂眼、 缩孔）、力学性能可靠； ⑤ 在经济上，粉末冶金工艺 能耗小。
德里柱表面上刻的碑文
德里柱最早是耆那教神庙建 筑群，27座神庙之中某间房 屋的一根柱子。 十三世纪初，神庙全部被毁， 并将拆毁后的材料，拿来兴 建宫殿与清真寺。 德里铁柱是剩余的建材，因 此被移到现址。在印度的达 哈、辛哈勒斯、克那拉克都 发现竖有相同技术的古铁柱
德里铁柱少有锈蚀的原因
4.粉末冶金的优点
（1）粉末冶金方法生产的某些材料， 与普通熔炼法相比，性能优越。
粉末冶金技术通常粉末冶金零件表面光洁、尺寸 精确，与铸造相比，可以最大限度地减少合金成 分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。 生产难熔金属材料或制品，一般要依靠粉末冶金 法。例如：钨、钼等。
粉末冶金知识大全
粉末冶金知识大全简介粉末冶金是一种重要的制备材料的方法，它通过将金属或非金属加工成粉末，再通过压制和烧结等工艺将粉末粒子紧密结合形成所需的材料。
本文将介绍粉末冶金的基本原理、工艺流程和应用领域。
1. 粉末制备粉末冶金的第一步是制备粉末。
常见的粉末制备方法包括：•原子熔化法：通过将金属或合金加热到高温，使其熔化后迅速冷却，冷却过程中形成的微细颗粒即为粉末。
•机械研磨法：将金属块或合金块放入球磨机中与球磨介质一起磨碎，经过一定时间后得到所需的粉末。
•物理气相法：通过高温蒸发和凝聚，使金属或合金从气相转变为粉末。
常见的物理气相制备方法有气体凝聚法、物理溅射法等。
2. 粉末冶金工艺粉末冶金包括压制、烧结和后处理等多个工艺步骤。
2.1 压制压制是将制备好的粉末以一定的压力塑造成所需形状的过程。
常见的压制方法有：•静态压制：即将粉末放置在模具中，施加垂直于模具方向的压力，使粉末颗粒之间发生塑性变形，形成一定形状的绿体。
•动态压制：即通过提供一个快速冲击力，使粉末颗粒互相碰撞并发生变形，形成一定形状的绿体。
2.2 烧结烧结是将压制好的绿体在一定温度下进行加热，使粉末颗粒之间发生扩散和结合，形成致密的材料。
常见的烧结方法有：•常压烧结：将绿体放在电炉或气炉中进行加热，使粉末颗粒熔结或固相扩散结合。
•热等静压烧结：在加热的同时施加一定的压力，用于加强绿体的结合。
2.3 后处理烧结完成后，还需要进行一些后处理步骤以提高材料的性能。
常见的后处理方法有：•热处理：通过控制温度和时间，在一定的条件下改变材料的组织结构，提高其硬度、强度等性能。
•表面处理：在材料表面形成覆盖层、涂层或改变表面形貌，以提高耐磨、耐腐蚀等性能。
3. 应用领域粉末冶金在许多领域都有着广泛的应用。
3.1 金属制品粉末冶金可以制备各种金属制品，如汽车零部件、工具等。
由于独特的结构和物理性能，粉末冶金制品具有优异的耐磨、抗拉伸和耐腐蚀等特点。
3.2 陶瓷制品通过粉末冶金技术可以制备出高纯度、高强度的陶瓷制品，如陶瓷刀具、陶瓷齿轮等。
粉末冶金手册
粉末冶金手册粉末冶金是一种将金属或非金属粉末通过压制、烧结等工艺加工成成型品的制造工艺。
粉末冶金具有高效、低成本、可成型性好、材料利用率高等优势，因此在航空航天、汽车工业、电子行业等领域得到广泛应用。
本手册将介绍粉末冶金的基本原理、工艺流程、材料选择、设备介绍等内容。
一、粉末冶金的基本原理粉末冶金的基本原理是将金属或非金属物质经过粉碎或原料特殊制备得到的粉末，经过压制成型或注射成型，再经过高温烧结得到所需产品。
这种工艺利用了粉末颗粒之间的相互扭曲和扩散，从而实现了物质的成型。
同时，由于粉末冶金是一种非液态冶金工艺，不需要溶解和凝固过程，避免了材料在液态下的气体、夹杂物等问题，因此可以获得更高的材料纯度和均匀性。
二、粉末冶金的工艺流程粉末冶金的一般工艺流程分为原料制备、混合、成型、烧结和后处理等步骤。
1.原料制备：原料制备阶段主要包括选料和粉末制备。
选料是指根据成品的要求选择合适的原料，如金属、合金、陶瓷或复合材料等。
粉末制备可以通过粉碎、化学方法、电化学方法等得到所需粉末。
2.混合：将所选的原料粉末按照一定比例进行混合。
混合的目的是使各种材料的粒子均匀分散，以获得更高的均匀性。
3.成型：将混合好的粉末通过压制成型，可以使用冷压、热压或注射成型等方法。
成型一般可以分为干压成型和液相成型两种方式。
4.烧结：成型件通过高温烧结，使粉末颗粒之间发生结合，形成致密的材料。
烧结温度和时间根据材料种类、成型件形状等因素确定。
5.后处理：烧结后的材料可以进行表面处理、热处理、加工等工艺。
目的是使产品达到所需的性能和尺寸要求。
三、粉末冶金的材料选择粉末冶金可以应用于各种金属和非金属材料的制备，包括纯金属、合金、陶瓷、塑料等。
在选择材料时需要考虑材料的物理性质、化学性质、应用环境等因素。
例如，对于需要高强度和耐磨性的零件可以选择使用金属粉末冶金制备的合金材料；对于需要绝缘性能和耐高温的零件可以选择使用陶瓷粉末冶金制备的材料。
粉末冶金是什么
粉末冶金是什么?粉末冶金（Powder Metallurgy)是制取金属粉末，及采用成形和烧结工艺将金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）制成材料和制品的工艺技术。
它是冶金和材料科学的一个重要分支学科。
粉末冶金有历史2500年前块炼铁锻造法制造铁器20世纪初制取难熔金属。
1909年制造电灯钨丝，推动了粉末冶金的发展；1923年粉末冶金硬质合金的出现被誉为机械加工中的革命。
30年代成功制取含油轴承。
粉末冶金铁基机械零件的发展，充分发挥了粉末冶金少切削甚至无切削的优点。
40年代金属陶瓷、弥散强化等材料60年代粉末冶金高速钢，粉末高温合金应用80年代~ 汽车领域应用迅速发展粉末冶金的特点节材，节能低环境污染较好的尺寸精度较好的表面状态接近最终形状降低产品制造成本产品一致性好特殊的多合金组织多孔性组织复杂的形状适合大批量生产经济性节能：粉末成形所需压力远低于锻造、辊轧等传统制程；烧结温度又低于主成分熔点。
故耗费之能源远低于铸造、机械加工等其它制程。
省材：粉末冶金法的材料利用率高达95%以上，远高于其它制程。
例如机械加工法的材料利用率平均仅有40∼50%之间。
省时：在自动化生产在线，成形一个生胚的时间可低至0.5秒；而每一成品所耗费的平均烧结时间亦可低至数秒钟。
其时间成本远低于其它制程。
精度：粉末冶金产品的尺寸精度极高，在一般用途中，几乎无须后续加工性质上某些具有独特性质或显微组织的产品，除粉末冶金制程外，无法以其它制程获得。
例如：多孔材料：过滤器、含油轴承、透气钢等复合材料：弥散强化或纤维强化复合材料合金系统：大部分合金系统均有固溶限，超过此一限度，其铸造组织会产生共晶、共析、或金属间化合物等偏析现象，形成不均匀的组织结构；而某些元素间即使在熔融状态下也不互溶，故不可能以铸造法制造。
粉末冶金法的特性却使其可轻易调配出任意比例且组织均匀的合金材质(因其制程中未达熔点)。
特殊性上有些材料虽可能以其它方法制作，在实作上却有相当的困难度，例如：高熔点金属：钨(3380℃)、钼(2615℃)、陶瓷等高熔点材料很难熔化铸造。
粉末冶金成形
通过烧结过程中的物质迁移和相变，使烧结体内部孔隙减小或消失， 提高其密度和性能。
致密化程度
与烧结温度、时间、气氛等因素有关，需根据产品要求进行控制。
03 粉末冶金成形的关键技术
粉末注射成形技术
定义
粉末注射成形是一种将金属粉末与有机粘结 剂混合，通过注射机注入模具中成形，然后 脱脂和烧结的工艺。
能源领域
粉末冶金技术在风力发电、核能等领 域中用于制造高性能的零部件。
粉末冶金成形的优缺点
材料利用率高，减少材料 浪费；
可生产出形状复杂、精度 高的制品；
优点
01
03 02
粉末冶金成形的优缺点
01
可通过控制成分和工艺参数制备高性能材料；
02
适用于大规模生产。
缺点
03
粉末冶金成形的优缺点
生产过程中易产生粉尘污染； 制品内部可能存在孔隙和缺陷； 部分材料制备成本较高。
等静压成形技术
定义
等静压成形技术是一种利用液体介质传递压力，使金属粉末在各 个方向上均匀受压而成形的工艺。
优点
可生产高精度、高密度、高性能的产品，适用于大规模生产。
应用领域
广泛应用于陶瓷、粉末冶金等领域。
04 粉末冶金成形的材料性能
材料力学性能
硬度
抗拉强度
粉末冶金制品的硬度通常较高，可达到 HRC60以上，这主要得益于其致密的结构 和合金元素的固溶强化作用。
粉末冶金制品具有较高的抗拉强度，通常 在1000MPa以上，这与其致密的结构和晶 粒细化有关。
疲劳性能
韧性
由于其良好的力学性能，粉末冶金制品在 循环载荷下表现出良好的疲劳性能。
粉末冶金制品的韧性与其成分、显微组织 和热处理状态有关，通过合理的工艺控制 可以提高其韧性。
粉末冶金概论PPT课件
机械合金化制备的合金粉末具有优异的综合性能，如高硬度、良好的耐磨性和耐腐 蚀性等，广泛应用于航空航天、汽车、能源等领域。
化学共沉淀法
化学共沉淀法是一种制备金属或金属氧化物粉末的常用方法。
电子工业
粉末冶金材料可用于制造电子元件和 集成电路的封装外壳、散热器等。
国防工业
粉末冶金技术对于国防工业至关重要， 用于制造高性能的武器装备和军事器 材。
05
04
航空航天
粉末冶金材料具有高强度、轻量化的 特点，在航空航天领域中广泛应用于 制造飞机和火箭的结构件。
粉末冶金的发展历程
20世纪初
粉末冶金技术开始发展，主要用于制造含油轴承 和硬质合金。
粉末冶金在新能源领域的应用 主要包括风能、太阳能等领域
。
粉末冶金零件如粉末冶金轴承 、粉末冶金齿轮等在风力发电 机组中广泛应用，提高了风能
利用率。
粉末冶金材料在太阳能光伏电 池的制造过程中也发挥了重要 作用，提高了光电转换效率。
随着新能源技术的不断发展， 粉末冶金在高效储能、绿色能 源转换等方面的应用将具有广 阔前景。
在喷雾干燥法中，首先将原料溶液或悬浮液送入雾化器， 在雾化器中经压力或旋转作用形成细小液滴，然后在热空 气中迅速蒸发干燥，得到固体粉末。
喷雾干燥法制备的粉末具有粒度均匀、形状规则、流动性 好等优点，广泛应用于陶瓷、涂料、医药等领域。
热分解法
1
热分解法是一种通过加热分解含有目标产物的化 合物来制备金属或非金属粉末的方法。
05 粉末冶金材料
硬质合金
硬质合金是由硬质相和粘结剂 组成的粉末冶金材料，具有高 硬度、高耐磨性和良好的化学 稳定性。
什么是粉末冶金
1.什么是粉末冶金。
答:粉末冶金是一种制取金属粉末，以及采用成型和烧结工艺将金属粉末（或金属粉末和非金属粉末的混合物）制成制品的工艺技术。
2.粉末冶金的工艺及优点。
答:粉末冶金工艺的基本工序是：(1)原料粉末的制取和准备（粉末可以是纯金属或它的合金、非金属、金属与非金属的化合物以及其他各种化合物）；（2）将金属粉末制成所需形状的坯块；（3）将坯块在物料主要组元熔点以下的温度进行烧结，使制品具有最终的物理、化学和力学性能。
优点：（1）制取难溶金属、化合物、假合金、多孔材料（2）节约金属，降低产品成本（3）可制取高纯度材料（4）能保证材料成分的配比的正确性和均匀性3.机械研磨法的研磨规律。
答：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。
它取决于料和球的运动状态。
当球磨机圆筒转动时，球体的运动可能有以下四种情况：A滑动B滚动C自由下落D临界转速。
其中临界转速是当转速达到一定速度时，球体受离心力的作用，一直紧贴在转筒壁上，以致不能跌落，物料不能被粉碎，这种情况下的速度称为临界转速。
4.影响球磨的因素。
答：A 球磨筒转速Ni=（0.7-0.75）N临抛落Ni=0.6N临滚动Ni<0.6N临滑动B 装球量球少：滑动——效率低速度固定时{球多：球层干扰——效率低装填系数：把球体体积与球磨筒容积之比称为装填系数。
（0.4~0.5为宜）C 球料比料应以填满球体间的空隙，掩盖表面为宜D 球的大小球太小：冲击力低球太大：冲击次数低应大小配合使用E 研磨介质：干磨和湿磨F 物料的性质G 研磨时间大于100h 无效果5.什么是机械合金化、阐述机械合金化的机理过程。
答：机械合金化是将金属和金属粉末在高温球磨机中通过粉末颗粒和球磨之间的长时间的激烈冲击，碰撞，使粉末颗粒反复产生冷焊、断裂，促进粉末中原子的扩散从而获得合金化粉末的一种制备法。
机理过程：转子搅动球体产生相当大的加速度并传给物料，因而对物料有较强烈的研磨作用。
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压制成形
• 第I阶段：滑动阶段
上模冲
• 第 Ⅱ阶段：压缩阻力阶 段 • 第Ⅲ阶段：加工硬化阶 段
密 度
阴模 粉末
下模冲
压力
视频
压坯密度与成形压力的关系
模压成形基本现象
粉末与模壁之间 粉末层与模冲端面之间 粉末颗粒之间
上模冲
摩擦
粉末
阴模
下模冲
弹性后效 压坯脱出压模后发生的膨胀的现象。
单向压制成形
1000个零件的 相对成本
机械 加工 1.0 1.0 粉末 冶金 0.50 0.50
油泵齿轮 钛制坚固 螺母
粉末冶金特点：
2、能生产具有某些独特性能或显微组织的材料，以及制取高纯 度的材料。例如，多孔材料、氧化物弥散强化合金、硬质合 金等。
3、能制造其它工艺方法难以制造的材料。如活性金属、高熔点
金属制品等。 4、模具费用大，粉末成本较高，制品的大小和形状受到限制， 烧结件的抗冲击性较差等。
不 合 理
合 理
侧孔
退刀槽
油槽
4、沿压制方向的截面积有变化时，只能沿压制方向 逐渐缩小，而不能逐渐增大
不合理
合理
5、各壁的交接处应采用圆角和倒角
不合理合理7、简化模具 Nhomakorabea构，便于脱模
不合理
合理
分级 是将粉末原料按粒度大小进行分级处理。
混合 指将两种或两种以上的不同成分的粉末混合均匀的过程。 制粒 是将小颗粒粉末制成大颗粒或团粒，以改善粉末的流 动性，便于充型。 视频 加润滑剂、成型剂（石蜡、合成橡胶、硬脂酸等）
粉末成形工艺
粉末冶金成形是将松散的粉末体加工成具有一 定尺寸、形状，以及一定密度和强度的坯块。 压制成形 等静压成形 方法 轧制成形 挤压成形 粉末锻造
物理化学法
机械法
将原材料机械地粉碎而化学成分基本上不发生变 化的工艺过程。
机械研磨 机械研磨：适用于脆性材料。 涡旋研磨：适用塑性金属或合金。 水雾化 气雾化 超声雾化 离心雾化
雾化法
水雾化
气雾化
超声雾化
离心雾化
物理化学法
还原法：用还原剂还原金属氧化物及盐类来制取金属 粉末。 电解法：是从金属盐水溶液或熔盐电解沉积金属粉末。 金属蒸气冷凝法：用于具有较低的熔点和较高的挥发 性的金属。如Zn，Gd等。
粉末冶金应用：
1. 机械零件； 2．各种工、模具； 3．各种特殊用途的材料或元件。
粉末冶金设备
粉 末 冶 金 工 艺 流 程
视频
粉末制造
压制成形 烧结
后处理
粉末冶金工艺过程
1.制备粉末原料 2.粉末的预处理 3.粉末成形工艺 4.烧结 5.后处理
制备粉末原料 机械法
研磨法
雾化法
制取方法
还原法 电解法 气相法
粉末冶金成形是一种制取金属粉末，以及采用成形和烧结工
艺将金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）制成制品的
工艺技术。
粉末冶金发展史
1、克服了难熔金属（如钨、钼等）熔铸过程中的困难，如电灯 钨丝和硬质合金的出现； 2、多孔含油轴承的研制成功，粉末冶金机械零件的发展, 少、无切削的特点；
3、从第二次世界大战后到现在，粉末冶金作为独立工业部门;
粉末冶金特点：
1、生产的零件少切屑或无切屑，精度高。
粉末冶金与机械制造经济效益对比
1吨零件的 金属消耗量/t
机械 加工 1.80~ 1.90 1.85~ 1.95 粉末 冶金 1.05~ 1.10 1.10~ 1.12 相对劳动量 机械 加工 1.0 1.0 粉末 冶金 0.30 0.50
零件名称
化学置换法： 热离解法：
生产铁粉工艺流程
1-还原剂 2-铁矿石 3-烘干 4-5 粉碎、分级 6-磁选 7-装桶 8-还原炉 9-开箱 10-粗碎 11-储存 12-磁选 13-粉碎 14-分级 15-退火 16、17-包装
粉末的预处理
退火 在一定气氛中于适当温度对原料粉末进行加热处理。
目的： •还原氧化物； •降低碳和其他杂质含量； •消除加工硬化，提高压缩性。
轧制成形
金属粉末从供料漏斗中流入 两个轧辊之间的缝隙，形成 具有一定强度的带状或板状 坯材。
挤压成形
将具有塑性的粉末或坯料放入挤压机内，在外力的作用 下，通过压模嘴挤成一定形状的坯体 。
粉末锻造
烧结
烧结是将粉末或压坯在低于主要组份熔点的温度下的加 热处理，借颗粒间的连接以提高强度的热处理工艺。
镍粉压坯密度分布
垂直方向：上方密度大于下方； 最大密度：上方边缘； 最小密度：下方边缘；
双向压制成形
垂直方向密度分布
不同加压方式下的压坯密度
单向加压
双向同时加压
双向先后加压
四向加压
两个台面压坯的密度分布
一个下模冲
两个下模冲
等静压成形
借助于高压泵的作用把流体 介质（气体或液体）压入 钢质密封容器内，流体的静 压力直接作用在弹性模套内 的粉末上。
视频
粘结阶段 烧结过程
烧结颈长大阶段
孔隙球化和缩小阶段
后处理
硬 1、复压 质 合 2、浸渍 金 生 3、熔渗 产 4、热处理 工 艺 5、表面处理 流 程
成品
粉末冶金制品的结构工艺性
1、采用简单、对称的形状
不合理
合理
2、壁厚不能过薄，并尽量使壁厚均匀
不合理
不合理
合理
合理
3、避免侧壁上的径向孔和径向槽