粉末冶金——粉末制备
第二章粉末制备
粉末粒度/μm 颗粒形状 聚集状况 表观密度% 冷却速度/K· s -1 偏析程度 氧化物/10
-6
气雾化
100 球形 有一些 55 10
4
水雾化
150 不规则 很少 35 10
5
轻微 120
可忽略 3000
流体压力/MPa
流体速度/m· s 雾化效率
-1
3
100 低
14
100 中等
2）影响二流雾化性能的因素
从制备过程的实质来分：机械破碎法、物 理化学法
固态
粉末
1、金属（合金）→金属粉末：机械粉碎，电化腐蚀 2、金属氧化物（盐类）→金属粉末：还原法 3、金属＋非金属化合物 →金属化合物粉末：还原－化合法
金属氧化物＋非金属化合物
3 常用的粉末制备方法 3、1 机械粉碎法
碾碎 碾碎机 双辊滚碎机
机 械 粉 碎 法
雾化粉末性能的表征 a.粉末的粒度：平均粒度、粒度分布、可用粉 末收得率 b.粉末形状：松装密度、流动性、压坯密度、 比表面积 c.粉末纯度和结构：化学成分、氧化度、均匀 性、颗粒微观组织结构
A.雾化介质
空气 气体 雾化介质 影响 液体 水 惰性 气体 油
对氧化不严重或再进行还原处理的合 金。（铜、铁、碳钢） 对易氧化的金属粉末制备，含锰、硅、 钒、钛、锆的合金或镍基、钴超合金 能较好地控制颗粒形状和表面氧化 对含有易被还原的氧化物金属合金， 铁、低碳钢、合金钢（由于金属冷却 速度快粉末表面烟花大大减少）
3.2.2离心雾化
离心雾化法—利用机械旋转离心力将金属液流 击碎成细液滴，然后冷却凝结成 粉末 离心雾化法分类：旋转圆盘、旋转坩埚、旋转 电极、旋转网
1）旋转圆盘法
粉末冶金的名词解释
粉末冶金的名词解释粉末冶金是一种先进的金属加工技术，它是通过将金属或非金属材料粉末进行成型和烧结而制造出零件或产品的过程。
相较于传统的金属加工方法，粉末冶金具有独特的优势和应用领域。
本文将对粉末冶金进行解释，并讨论其在不同领域的应用。
一、粉末冶金的工艺过程粉末冶金的工艺过程主要包括粉末制备、成型和烧结三个阶段。
粉末制备是将金属或非金属材料通过不同的方法制备成粉末。
常见的方法包括机械破碎、球磨、水热法和煅烧等。
通过这些方法可以控制粉末的颗粒大小和形状，以满足不同材料和应用的需求。
成型是将制备好的粉末放入模具中，通过力的作用进行成型。
成型方法常见的有压力成型、注射成型和挤压成型等。
通过成型，粉末可以被固化成具有初步形状的零件。
烧结是将成型后的零件进行高温处理，使粉末颗粒之间发生结合并形成固体。
这个过程中，粉末颗粒会扩散，表面能降低，从而使其相互连接，形成具有一定强度和密度的零件。
二、粉末冶金的优势粉末冶金相较于传统的金属加工方法，具有以下优势：1. 原材料利用率高。
粉末冶金可以直接利用原材料制备成粉末，大大减少了废料的产生。
同时，可以使用廉价原材料和废料来制备粉末，降低成本。
2. 零件成型精度高。
粉末冶金可以通过模具成型，在模具的作用下零件形状和尺寸可以精确控制，成型精度高。
3. 可以制造复杂形状和孔隙材料。
由于粉末可以在模具中充分填充，而且可以通过加工制造出复杂形状和孔隙材料。
4. 可以制造具有特殊性能的材料。
通过控制粉末的成分和制备过程，可以制造出具有特殊性能的材料，如陶瓷材料、合金材料等。
三、粉末冶金的应用领域粉末冶金广泛应用于各个领域，以下是几个常见的应用领域：1. 汽车工业。
粉末冶金用于制造汽车零部件，如发动机活塞、齿轮和制动系统等。
由于粉末冶金可以制造出高强度、低摩擦系数和高耐磨性的材料，适用于汽车工业的要求。
2. 电子工业。
粉末冶金用于制造电子器件和元器件，如继电器、电容器和磁体等。
粉末冶金可以制造出具有特殊性能的材料，满足微电子技术的要求。
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。
粉末冶金工艺过程
粉末冶金工艺过程粉末冶金工艺是一种高科技的金属成形技术，在有些特殊的条件下，粉末冶金技术可以得到可靠的金属部件。
一、粉末冶金工艺流程：1、晶料粉末制备：将晶料磨成粉之后，采用机械、电烧、化学或催化反应制备粉末物料，运用特殊工艺可得到可湿性的粉末材料。
2、制备表面活性剂：通过机械分散或化学合成得到表面活性剂，可以有效地促进粉末粒子间的亲和作用。
3、粉体团聚：将团聚剂和粉末物料添加到适当的容器中，加热或搅拌使物料粒子间形成聚集体，改变物料粒子结构形成粉体团聚体。
4、烧结：将粉体团聚体放入容器中，通过加热或压缩烧结成金属部件，冷却后可得到比较稳定的形态。
二、粉末冶金工艺优势：1、重量轻：由于原材料粒子细小，重量较轻，可以制造出体积小、重量轻的零件。
2、抗腐蚀性能强：采用粉末冶金工艺，用高纯度的洁净物质作为原材料，因此产品抗腐蚀性能好。
3、降低产品成本：因为粉末冶金工艺可以在很短的时间内完成工艺，从而可以降低产品成本。
4、灵活性强：粉末冶金工艺有一定的非结晶结构，可以为用户提供很多不同形状和功能的部件。
三、粉末冶金工艺的应用：1、汽车类：在汽车的制造中，可以用粉末冶金工艺制造汽车零部件，也可以制造高强度、轻量的结构件，以满足现代汽车的性能需求。
2、航空航天类：在航空航天领域，粉末冶金技术可以用于制造发动机、燃烧室和其他部件，以满足不断变化的性能要求。
3、电子信息类：粉末冶金技术可用于制造高精度、高密度的零部件，以满足电子信息产品的性能和稳定性需求。
4、聚合物类：在聚合物类，我们可以根据不同的应用需求，利用粉末冶金工艺，高效地制造复杂的高分子结构。
总结：粉末冶金工艺是一种高科技的金属成形技术，其具有重量轻、抗腐蚀性能强、降低产品成本、灵活性强等优势；应用于汽车、航空航天、电子信息、聚合物等领域，是一种被广泛使用的金属成形技术。
粉末冶金工艺的基本工序(三篇)
粉末冶金工艺的基本工序1、原料粉末的制备。
现有的制粉方法大体可分为两类：机械法和物理化学法。
而机械法可分为：机械粉碎及雾化法;物理化学法又分为：电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-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。
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机械性能。
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、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工，取得较理想的效果。
粉末冶金工艺的基本工序（二）粉末冶金是一种利用粉末作为原料，通过压制、成型、烧结等工艺制备制品的工艺方法。
它具有高效率、高精度和可靠性好等特点，广泛应用于各个领域，包括汽车、航空航天、电子等。
粉末冶金工艺的基本工序包括粉末选料、混合、成型、烧结等。
首先是粉末选料。
粉末冶金工艺中所用的粉末要求颗粒细小、纯度高、形状均匀。
常见的粉末材料包括金属、陶瓷和合金等。
粉末选料的过程中需要考虑到材料的物理化学性质，并进行相应的测试和分析。
接下来是粉末的混合。
混合是将不同种类的粉末按一定比例混合在一起，以获得所需的材料性能。
混合可以通过机械混合、化学方法和物理方法等进行。
在混合过程中，需要控制混合时间和混合速度，以保证混合的均匀性。
然后是成型。
成型是将混合好的粉末放入模具中进行压制或注塑成型。
粉末冶金制备工艺
粉末冶金制备工艺粉末冶金制备工艺是一种将金属粉末和其他无机化合物转化为物理结构和力学性能的制备工艺。
使用粉末冶金技术可以制备分散性好、密度大、形状精确和成形性能优越的复合材料件。
粉末冶金制备工艺是一种新型的材料制备技术，从传统的模具冶金工艺到今天的微细粉末冶金技术，经历了整整一个世纪的发展，可以说是一门科学技术的综合。
粉末冶金制备工艺以原料-表面活性剂-干烧-热处理-制备为程序，从原材料中提取金属粉末，经过表面活性剂处理，然后在一定温度条件下通过干烧过程进行炉烧，最后通过热处理工艺制备成品。
粉末冶金制备工艺不仅能够实现金属粉末到成品的转化，而且能够合成新的材料，从而有效改变材料的性能，这是由于在粉末冶金制备工艺中，硅渣的结构可以被重新组织，形成合成材料。
粉末冶金制备工艺可以制备出具有高性能和复杂形状的工件，在航空航天领域、汽车制造领域、机械制造领域、能源领域以及其他制造领域得到广泛应用，为制造业及其他领域的创新发展起到了重要作用。
粉末冶金制备工艺理论虽然已经完善，但仍存在不足。
因此，建立粉末冶金材料的分类体系，研究可编程造型工艺，开发新型粉末冶金材料，并为粉末冶金制备工艺的工业化过程提供技术保障，是当前应努力的方向。
粉末冶金制备工艺的研究和应用，为新材料的创新发展提供了技术支持，为解决国家和社会经济发展中面临的技术难题提供了技术可能性，为社会及经济发展提供了有效和有益的支持。
粉末冶金制备工艺的不断发展，在国家科技技术和工业制造工艺方面有着重大而深远的影响。
从长远来看，在我国粉末冶金制备工艺的研究和实现中，应践行可持续发展的经济发展理念，落实“节约资源、绿色发展”的科学发展观，以提高节能效果、节约能源、降低污染，实现可持续发展。
同时，在研究和实践中，要提高科技技能水平，开发适应经济发展和社会需求的复合材料，不断推动粉末冶金制备工艺的发展，为国家和社会的可持续发展进程做出积极的贡献。
粉末冶金的工艺流程-粉末的配制
粉末冶金成形前，要对粉末进行预处理及配制。预处理包括：退火、筛分、 制粒等。 退火
粉末的预先退火可使残留氧化物进一步还原、降低碳和其它杂质的含量，提 高粉末的纯度，消除粉末的加工硬化等。用还原法、机械研磨法、电解法、雾化 法以及羰基离解法所制得的粉末都要经退火处理。此外，为防止某些超细金属粉 末的自燃，需要将其表面钝化，也要作退火处理。经过退火后的粉末，压制性得 到改善，压坯的弹性后效相应减小。 筛分
将两种或两种以上不同成分的粉末均匀混合的过程。有时需将成分相同而粒 度不同的粉末进行混合，称为合批。混合质量不仅影响成形过程和压坯质量，而 且会严重影响烧结过程的进行和最终制品的质量。 混合有机械法和化学法两种方法
（1）机械法常用的混料机有球磨机、V 型混合器、锥形混合器、洒桶式混合 器、螺旋混合器等。机械法混料又可分为干混和湿混。铁基等制品生产中广泛采 用干混，制备硬质合金混合料则经常使用湿混。湿混时常用的液体介质为酒精、 汽油、丙酮等。为了保证湿混过程能顺利进行，对湿混介质的要求是：不与物料 发生化学反应，沸点低易挥发，无毒性，来源广泛，成本低等。湿混介质的加入Байду номын сангаас量必须适当，否则不利于研磨和高效率的混合。
把颗粒大小不匀的原始粉末进行分级，使粉末能够按照粒度分成大小范围更 窄的若干等级。通常用标准筛网制成的筛子或振动筛来进行粉末的筛分。 制粒
将小颗粒的粉末制成大颗粒或团粒的工序，常用来改善粉末的流动性。在硬 质合金生产中，为了便于自动成形，使粉末能顺利充填模腔就必须先进行制粒。 能承担制粒任务的设备有滚筒制粒机、圆盘制粒机和振动筛等。 混合
此外，生产粉末冶金过滤材料时，在提高制品强度的同时，为了保证制品有 连通的孔隙，可加入充填剂。能起充填作用的物质有碳酸钠等，它们既可以防止 形成闭孔隙，还会加剧扩散过程，从而提高制品的强度。充填剂常常以盐的水溶 液方式加入。
粉末冶金材料概述
粉末冶金材料概述引言粉末冶金材料是一类通过粉末冶金工艺制备的新型材料。
粉末冶金是指通过粉末冶金工艺将金属或非金属粉末压制成型，经过烧结或其他处理方法得到所需材料的一种制备方法。
粉末冶金材料因其独特的结构和性能，在许多工业和科研领域受到广泛关注。
本文将对粉末冶金材料进行概述，包括其制备方法、特点和应用领域等方面。
粉末冶金材料的制备方法粉末冶金材料的制备方法主要包括粉末制备、成型和烧结等步骤。
粉末制备粉末制备是粉末冶金材料制备的第一步。
粉末制备方法有很多种，包括物理方法和化学方法两大类。
物理方法主要包括气雾法、机械法、电解法和溅射法等。
其中，气雾法是指通过气体或喷雾器产生粉末颗粒，例如高温气雾法和超声气雾法。
机械法是指通过机械力使原料产生破碎、研磨或合金化的方法，常见的机械法有球磨法和挤压法等。
电解法是指通过电解原理将金属溶液电解析出粉末。
溅射法是将金属或合金靶材置于真空或较低压力下，在被轰击时产生粉末颗粒。
化学方法主要包括沉积法和还原法等。
沉积法是将金属盐溶液注入电化学池中，通过电解原理在电极上析出粉末。
还原法是指通过还原反应将金属离子还原成金属粉末。
成型是将粉末加工成所需形状的步骤。
常见的成型方法有压制、注射成型和挤压等。
压制是将粉末放入模具中，在一定压力下使其成型。
注射成型是将粉末与有机绑定剂混合，通过注射机将混合物喷射到模具中，经过固化后得到成型件。
挤压是将粉末放入带有孔的金属筒子中，在压力下挤出形状。
烧结是粉末冶金材料制备的最后一步，通过加热使粉末颗粒之间的结合力增强，形成致密的材料。
烧结温度和时间根据材料的要求进行选择，一般在金属的熔点以下，同时需要保证烧结后的材料具有所需的物理和化学性质。
粉末冶金材料的特点粉末冶金材料具有许多独特的特点，使其在许多领域具有广泛的应用前景。
高纯度由于粉末冶金材料可以通过粉末制备方法获得，因此可以获得高纯度的材料。
在制备过程中，可以通过选择合适的原料和控制工艺参数，减少杂质的含量，从而获得高纯度的材料。
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转鼓试验机
4 纳米粉末制备
物理法 ●机械法 ●物理气相沉积(PVD) ●喷雾干燥法 化学法 ●化学沉淀法 ●水解法 ●溶胶-凝胶法 ●化学气相沉积法(CVD)
机械法 ●高能球磨
《行星式高能球磨机工作原理研究》 矿冶工程 Vol.17 №4 December 1997
高能球磨优缺点
优点： 可得到纯元素、合金或复合材料 的纳米粉末、操作简单、成本低。 缺点： 纯度低、颗粒尺寸分布不均。
激光粒度分析仪原理
激光粒度分析仪检测结果
图像分析仪
●
松装密度 振实密度
●
松装密度测试仪
（3）工艺性能 ●流动性 50克粉末从标 准的流速漏斗流 出所需的时间
●
压缩性 金属粉末在一定压制条
件下,被压紧的能力。 以压制后压坯的密度来 表征。
●成形性
粉末被压之后,压坯保持既定 形状的能力。 以压坯的抗弯强度或以转鼓 失重表征。
铜离子浓度
5—15g/L 150—175g/L 25--60℃ 430—550A/m2 700—1100A/m2 1.0—1.5V
阳极电流密度 阴极电流密度 槽电压
电解过程主要参数
℃
电解制铜粉工艺
3粉末性能
（1）颗粒形状
（2）粒度,密度
●筛分法测量粒度,计量单位:目
目=每英寸长度上的网孔数 m=
第六章粉末冶金
梁 吉
一 粉末制备与特性
1.什么是粉末冶金 粉末冶金是制取金属粉 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。
2000年亚洲粉末冶金零件应用市场分布(%)
粉末冶金的特点
●生产普通熔炼法不能或很
难生产的特殊材料及制品 ●制品尺寸精度高 ●生产过程材料不熔化 ●适合大批量生产 ●成本较高，零件尺寸不 大，韧性不足，形状简单
目数 (m) 60 100 150 200 筛孔尺寸 (a/mm) 0.246 0.147 0.104 0.07
25 . 4 a+d
网丝直径 (d/mm) 0.178 0.107 0.066 0.053
●现代粒度分析仪
利用颗粒对 光的散射现象， 即大颗粒产生的 散射角小，小颗 粒产生的散射角 大的原理测量粉 体样品的粒度分 布。
2.粉末制备 (1)机械研磨法(Sb,Cr,Mn)
影响球磨的因素 ●球磨机转速
42.4 V临界= D
r/min
D(m) 球磨机直径 筒体转速（0.7-0.75) V临界
●
装球量
填充系数=球体体积/筒体容积 一般取填充系数0.4-0.5
●
球体与被研磨物比例 球体直径 10-120mm
一般装料量为筒体积的20%
Cu-Al2O3 NANO COMPOSITE POWDER
●化学沉淀法
首先配置含可溶性金属离子的盐溶 液,然后加入过量沉淀剂形成不溶性化 合物沉淀,生成胶体尺寸(1～100nm) 的 颗粒。经分离和干燥可制得纳米粉末。 优点：制得的纳米粉末纯度高、成 分均一可控,且粒度小分布窄。 缺点：是易形成硬团聚。
沉淀法制备纳米氧化镍
化学气相沉积法(CVD) Chemical Vapor Deposition
●
化学气相沉积是利用气体原料在 气相中经化学反应形成薄膜颗粒晶须 等固体材料的工艺过程
Polysilicon: （多晶硅）
Silicon Nitride:
Silicon Dioxide:
CVD法制备碳纳米管
●新型电解法
1.电解槽
2.阴极圆筒
3.喷嘴
4.有机液
5.阳极
6.电解液
新型电解法的装置原理图
铜离子浓度：520g/L 电流密度：0.110A/cm2
铜粉的粒度分布图
作业： 1.金属粉末的制备方法分为哪几 类？简述各类方法的基本原理。 2.何谓粉末的成形性与压缩性？ 如何表征？
(4)难熔化合物粉末制取 ●碳化物 MeO+C →MeC+CO
●硼化物
MeO+B4C+C →MeB+CO MeO+Si →MeSi+SiO(蒸馏) MeO+N2+NH3+C → MeN+CO+H2O+H2
●硅化物
●氮化物
(5)电解法(Cu,Ni,Ag,Sn,Cr,Mn) 法拉第定律 对于同一物质来说，阳极和 阴极上溶解和析出的物质与通过 电解质溶液的电量成正比。
电解过程金属生核可根据下式计算： N = a + blog (i/ C) 其中a 、b 为常数， C为金属离子 浓度， i为电流密度
电解质浓度与电流密度对电解析出物形态的影响
阳极 Cu→ Cu2++2e-
电解液
+ -
直流电机 Cu+2+2e-→ Cu 阴极
电解槽
电解制粉装置
条 硫酸 温度
件
数
量
●
直径5米大型球磨机
大型球磨机
其它,Fe,黄铜
水平气雾化装置
影响雾化粉末性质因素
●雾化介质
水 惰性气体
●金属液流
表面张力 粘度 过热度 液流直径
●雾化装置
D平=C/V.sinΑ
惰性气体
水
离心雾化装置
(3)还原法 ●碳还原法(制铁粉) Fe2O3+C→ Fe3O4+CO Fe3O4+C →FeO+CO FeO+C → Fe+CO ●气体还原法(Fe,Ni,Cu,W) MXOY+H2 →M+ H2O
纳米氧化锌粉末
机械合金化
TEM of TiN Nanoparticles
PVD) Physical Vapor Deposition
●物理气相沉积法(
●喷雾干燥法
喷雾干燥制粉原理
瑞士布奇喷雾干燥器
喷雾干燥Cu-Al2O3纳米粉末制备
1.制备Cu(NO3)2+Al(NO3)3水溶 液，浓度50wt.%. 2.喷雾干燥 3.粉末热处理 4.氧化铜还原.