粉末冶金
粉末冶金基础知识（三篇）
粉末冶金基础知识（一）粉末的化学成分及性能尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（m）或纳米（nm）。
1.粉末的化学成分常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。
2.粉末的物理性能⑴粒度及粒度分布粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。
实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。
实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。
⑵颗粒形状即粉末颗粒的外观几何形状。
常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。
⑶比表面积即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。
比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。
3.粉末的工艺性能粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。
⑴填充特性指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程度。
常以松装密度或堆积密度表示。
粉末的填充特性与颗粒的大小、形状及表面性质有关。
⑵流动性指粉末的流动能力，常用50克粉末从标准漏斗流出所需的时间表示。
流动性受颗粒粘附作用的影响。
⑶压缩性表示粉末在压制过程中被压紧的能力，用规定的单位压力下所达到的压坯密度表示，在标准模具中,规定的润滑条件下测定。
影响粉末压缩性的因素有颗粒的塑性或显微硬度，塑性金属粉末比硬、脆材料的压缩性好；颗粒的形状和结构也影响粉末的压缩性。
⑷成形性指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力，用粉末能够成形的最小单位压制压力表示，或用压坯的强度来衡量。
成形性受颗粒形状和结构的影响。
（二）粉末冶金的机理1.压制的机理压制就是在外力作用下，将模具或其它容器中的粉末紧密压实成预定形状和尺寸压坯的工艺过程。
钢模冷压成形过程如图7.1.2所示。
粉末装入阴模,通过上下模冲对其施压。
在压缩过程中，随着粉末的移动和变形，较大的空隙被填充，颗粒表面的氧化膜破碎，颗粒间接触面积增大，使原子间产生吸引力且颗粒间的机械楔合作用增强，从而形成具有一定密度和强度的压坯。
粉末冶金
Ⅱ-3-4烧结气氛： 烧结气氛的作用是控制压坯与环境之间的化学反应和清除润滑剂的分解产物，具体说有三个方面：（1） 防止或减少周围环境对烧结产品的有害反应，如氧化、脱碳等，从而保证烧结顺利进行和产品质量稳定。（2） 排除有害杂质，如吸附气体、表面氧化物或内部夹杂。净化后通常可提高烧结的动力，加快烧结速度，而且 能改善烧结制品的性能。（3）维持或改变烧结材料中的有用成分，这些成分常常能与烧结金属生成合金或活 化烧结过程，例如烧结钢的碳控制、渗氮和预氧化烧结等。 烧结气氛类型： 氧化气氛 还原气氛 包括纯氧、空气和水蒸气。可用于贵金属的烧结、氧化物弥散 强化材料的内氧化烧结、铁或铜基零件的预氧化活化烧结。 对大多数金属能起还原作用的气体，如纯氢、分解氨、煤气、 碳氢化物的转化气H2、CO，使用最广泛
粉末冶金的缺点：粉末成本高，形状尺寸受到一定限制，成型模具较贵，一般要生产量在5000-10000个/批才经 济，烧结零件韧性相对差。
Ⅱ粉末冶金一般工艺： 制粉
Ⅱ-1粉末的制备技术：
物料准备
成形
烧结
后处理
粉末冶金常用的材料标准主要有两种：SMF系列和MPIF系列，SMF系列为日本标准，常用的有 SMF5030,5040,4030,4040，MPIF标准为美国标准，常用的有FC0205，FD0202，不锈钢粉:304及316（Mo含 量较高）。 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
在烧结中由于收缩或膨胀，因此 对晶粒度、相结构、 烧结产品的密度、孔隙度和孔隙 相的分布、合金成分 连通状态会发生变化。相对密度 的分布以及孔隙度、 和孔隙度表征粉末冶金零件密度 孔隙大小和孔隙形状 的高低。作为自润滑的粉末冶金 含油轴承还有连通孔隙的要求
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。
粉末冶金解释
粉末冶金解释
粉末冶金是一种制造高性能材料和部件的工艺，它使用金属粉末或金属化合物粉末作为原材料。
通过一系列复杂的工艺步骤，这些粉末被加工成具有所需显微结构和性能的制品。
粉末冶金的主要步骤包括以下几个：
1. 粉末制备：首先需要将金属或金属化合物制成粉末。
制备方法包括化学法、物理法和机械法等。
其中，化学法包括化学还原、电解和气相沉积等；物理法包括球磨、粉碎和筛分等；机械法包括研磨和筛分等。
2. 粉末成型：将制备好的金属粉末装入模具中，再通过压制成形、挤压成形、热压成形等多种方法，使其形成具有一定形状和尺寸的坯体。
3. 烧结：在高温下，将坯体加热并保温，使其中的粉末颗粒紧密结合，形成具有较高强度的整体。
烧结可以通过真空烧结、气氛烧结和热压烧结等多种方法进行。
4. 制品加工：烧结后的制品需要进行进一步的加工，如加工成各种零部件、工具、模具等。
加工方法包括切削加工、压力加工和磨削加工等。
粉末冶金的优势在于可以制造高性能材料和复杂形状的部件，如高强度、高硬度、高耐磨性和高韧性等材料。
同时，粉末冶金还可以减少材料浪费，降低生产成本，对环境影响较小。
粉末冶金的广泛应用领域包括航空航天、汽车、电子、机械制造等多个领域。
随着科技的不断进步，粉末冶金技术也在不断创新和发展，为材料科学和工程领域带来了巨大的发展潜力和机遇。
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。
粉末冶金概念
粉末冶金概念一、什么是粉末冶金粉末冶金是一种通过粉末冶金工艺制备金属制品的方法。
它将金属粉末进行混合、压制和烧结等一系列工艺，最终制得具有一定形状和性能的金属制品。
粉末冶金通常包括粉末的制备、粉末混合、压制、烧结等过程。
二、粉末冶金的制备过程粉末冶金的制备过程主要包括原料制备、粉末的制备和形状成型。
2.1 原料制备原料制备过程是粉末冶金的第一步。
原料通常是金属或非金属的块材料，通过一系列的物理和化学方法，使其转化为适合制备粉末的形态。
2.2 粉末的制备在粉末制备过程中，通常采用机械化方法将块材料加工成颗粒状物料。
常见的粉末制备方法有研磨、球磨和气流研磨等。
2.3 形状成型形状成型是指将粉末加工成具有一定形状的工件。
常见的形状成型方法有压制、注塑和挤压等。
在形状成型的过程中，可以通过加入不同的添加剂和改变工艺参数，来调控工件的性能。
三、粉末冶金的优势和应用领域粉末冶金具有以下的优势：1.单一制备能力：粉末冶金可以制备纯净度高、化学成分准确的金属制品。
2.可混合性：粉末冶金可以将不同成分的粉末进行混合，制备出具有特殊性能的材料。
3.无损制造：粉末冶金通过压制和烧结等过程，可以制备出具有复杂形状和良好性能的工件，且不需要进行二次加工。
4.可持续发展：粉末冶金过程中产生的废料可以进行回收再利用。
粉末冶金在许多领域都有广泛的应用，包括：1.汽车工业：粉末冶金可以制备出高强度、高耐磨的汽车零部件，如发动机曲轴和齿轮等。
2.电子工业：粉末冶金可以制备出具有高热导率和高耐腐蚀性能的电子散热器和接触材料等。
3.医疗器械：粉末冶金可以制备出无毒、无菌的医疗器械，如人工关节和牙科种植体等。
4.能源领域：粉末冶金可以制备出高温合金和热电材料等，用于核能、航天和新能源等领域。
四、粉末冶金的未来趋势粉末冶金作为一种高效、环保的金属制造技术，具有广阔的发展前景。
未来，粉末冶金可能会在以下几个方面实现进一步的发展：1.新材料的研发：随着科学技术的不断进步，新材料的研发成为粉末冶金的一个重要方向。
粉末冶金知识点总结
粉末冶金知识点总结一、粉末冶金基础知识1. 粉末冶金的概念粉末冶金是一种利用金属或非金属粉末作为原料，通过压实和烧结等方式制备零部件的工艺。
它充分发挥了粉末的特性，即可压性、可成形性、可烧结性和可溶性等，使得粉末冶金工艺具有高效率、低成本、无废料和生产精度高等优点。
2. 粉末材料的选择在粉末冶金过程中，选择合适的粉末材料对于制备高质量的产品至关重要。
一般来说，粉末材料应具有以下特点：细小的颗粒大小、均匀的颗粒分布、高的纯度和良好的流动性。
3. 粉末冶金的工艺粉末冶金工艺通常包括原料的混合、成型、烧结和后处理等步骤。
在这个过程中，需要注意粉末的混合比例、成型方式、烧结温度和时间等参数的控制，以确保制备出符合要求的成品。
4. 粉末冶金的应用粉末冶金技术已广泛应用于汽车、航空航天、医疗器械、电子设备等领域，制备出的产品具有优异的性能和精密的形状，可以满足各种特殊需求。
二、粉末材料的制备方法1. 机械合金化机械合金化是一种通过机械设备将原料混合并形成均匀的粉末混合物的方法。
常见的机械合金化设备包括球磨机、混合机和搅拌机等。
这种方法对原料的颗粒大小和形状要求不高，适用于制备一些普通的粉末材料。
2. 化学还原法化学还原法是一种利用化学反应生成的气体来分解金属或合金化合物，产生金属粉末的方法。
这种方法可以制备出颗粒细小、形状均匀的金属粉末，适用于制备高质量的粉末材料。
3. 气相沉积法气相沉积法是一种通过将金属原子或分子从气体中沉积到基底上形成薄膜或粉末的方法。
这种方法可以制备出极细的金属粉末，适用于制备一些用于电子器件等特殊应用场合的粉末材料。
4. 电化学法电化学法是一种利用电化学反应来制备金属粉末的方法。
这种方法制备的金属粉末质量较高，但工艺复杂，适用于制备一些对粉末质量要求较高的粉末材料。
5. 液态金属雾化法液态金属雾化法是一种通过气流将液态金属喷雾成细小颗粒的方法。
这种方法可以制备出颗粒细小、形状均匀的金属粉末，适用于制备高质量的粉末材料。
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。
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由轧制法生产的带材厚度受轧辊直径的限制，一
般不超过10mm,宽度也受到轧辊宽度的限制。轧制
成形只能制取形状较简单的板带及直径与厚度比
值很大的衬套。
粉末轧制成形
谢谢大家！
温压成形工艺的生产成本比现行热、冷机械加工工艺低50 ％～80％，生产效率提高10～30倍。
温压成形
温压成形因其成本低、密度高、模具寿命长、效率高、工艺 简单、易精密成形和可完全连续化、自动化等一系列优点而 受到关注，被认为是20世纪90年代粉末冶金零件致密化技术 的一项重大突破，被誉为“开创粉末冶金零件应用新纪元的
充孔隙，使粉末体的体积减小，粉末颗粒迅速达到最紧密的
堆积。Leabharlann 模压成形模压成形工装设备简单、成本低，但由于压力分布不 均匀，会使压坯各个部分的密度分布不均匀而影响制品 零件的性能，适用于简单零件、小尺寸零件的成形。但 普通模压成形仍然是粉末冶金行业中最常见的一种工艺 方法，通常经历称粉、装粉、压制、保压、脱模等工序 。
可分为等静压成形、金属粉末轧制成
形、粉浆浇注成形、连续成形、无压
成形、注射成形、高能成形等，统称为
特殊成形法。
模压成形
模压成形是指粉料在常温下、在封闭的钢模中、 按规定的压力下(一般为150～600MPa)、在普通机械式压力 机或自动液压机上将粉料制成压坯的方法。当对压模中的粉 末施加压力后，粉末颗粒间将发生相对移动，粉末颗粒将填
一项新型制造技术”。该技术已广泛应用于制造汽车零件和
磁性材料制品，如蜗轮轮毂、复杂形状齿轮、发动机连杆等。
热压成形
热压成形又称为加热烧结，是把粉末装在模腔内， 在加压的同时，使粉末加热到正常烧结温度或更低 一些，经过较短的烧结时间，获得致密而均匀的制 品。热压可将压制和烧结两个工序一并完成，可在 较低压力下迅速获得冷压烧结所达不到的密度，适 用于制造全致密难熔金属及其化合物等材料。大大 降低成形压力和缩短烧结时间，制得密度较高和晶 粒较细的材料或制品。
热压加热方式
1-碳管；2-粉末压坯；3-阴模；4-冲头
轧制成形
轧制成形是将金属粉末通过一个特制的漏斗喂入
转动的轧辊缝中，可轧出具有一定厚度的、长度
连续的、且强度适宜的板带坯料。这些坯料经预
烧结、烧结，又经轧制加工和热处理等工序，可
制成有一定孔隙率的或致密的粉末冶金板带材。
轧制成形
与模压成形相比，粉末轧制法的优点是制品的长
温压成形的工艺流程
温压装置及其温度分布系统示意图
温压成形
温压成形可以显著提高压坯密度的机理一般归于在加热 状态下，粉末的屈服强度降低(如下图)和润滑剂作用增强 。在材料达到同等密度的前提下，温压成形工艺的生产成 本比粉末锻造低75％，比“复压／复烧”低25％，比渗铜
低15％；在零件达到同等力学性能和加工精度的前提下，
粉末成形的传统钢压模成形方法 由于受
压力机的能力和压模的设计水平的影响，
压坯尺寸和形状的重要因素。所以传统的粉
末冶金件的尺寸、质量较小，形状也较简单 。
2. 特殊成形法
随着科学技术的发展，人们对粉末冶金 材料的性能以及制品的形状和尺寸都提出了 更高的要求。研究出了各种非钢模成形方法 。这些成形方法和陶瓷成形工艺大致相似，
粉末冶金
成型技术
混 料
成型
烧结
制粉
粉末成型
将处理过的粉末经过成形工序，得到的具有既 定形状与强度的粉末体，也叫做压坯。粉末成形可 以用普通模压法或用特殊成形法。 普通模压法是将金属粉末或混合粉末装在压模 内，通过压力机使其成形。特殊成形法是指各种非 模压成形法。应用最广的是普通模压法成形。
1、普通模压法
热压成形
热压模可选用高速钢及其他耐热合金，但使用温
度应在800℃以下。当温度更高(1500～2000℃)时， 应采用石墨材料制作模具，但承压能力要降低到 70MPa以下。热压成形加热的方式分为电阻间接加 热式、电阻直接加热式、感应加热式三种。为了 减少空气中氧的危害，真空热压机已得到广泛应 用。
模压法成形是指粉料在常温下在封闭的钢模 中。按规定的压力（一般为150－600MPa），在 普通机械式压力机或自动液压机上将粉末制成压坯 的方法。
成形过程通常分为以下步骤
1）定量装粉
定量装粉的方法分为 质量法和容积法两种。 （2）压制
压制是按一定的压力， 将装在型腔中的粉料，集聚 成达到一定密度、形状和尺 寸要求的压坯工序。在封闭 钢模中冷压成形时，最基本 的压制方式有三种，如图所 示。
模压成形的基本步骤 A-装粉；b-压制；c-脱模
温压成形
温压成形的基本工艺过程是将专用金属或合金粉末与聚合
物润滑剂混合后，采用特制的粉末加热系统、粉末输送系
统和模具加热系统，升温到75～150℃，压制成压坯，再 经预烧、烧结、整形等工序，可获得密度高至7.2～ 7.5g/cm3的铁基粉末冶金件。