粉末冶金铁基结构材料力学性能
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粉末冶金铁基零件的烧结_硬化处理_韩凤麟
粉末冶金铁基零件的烧结硬化处理烧结硬化钢粉末冶金材料性能12烧结硬化与常规的粉末冶金热处理的生产流程比较化处理能得到和烧结硬化常规烧结热处理预混合粉预混合粉压制压制烧结烧结快速冷却回火奥氏体化与淬火回火最小值a标准值b材料代号最小强度拉伸性能弹性常数横向断裂mpa压缩屈服强度01mpa硬度疲劳极限90存活cm3mpa极限mpa极限mpa屈服强度02mpa伸长率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
高性能粉末冶金材料
粉末制备工艺流程： 包括原料选择、制 备方法选择、工艺 参数控制等
粉末冶金材料制备工艺简 介
压制成型工艺原理
压制成型工艺流程
压制成型工艺优缺点
烧结原理：粉末冶金材料通过加热 和加压的方式，使粉末颗粒间发生 物理化学变化，形成致密的结构
烧结工艺参数：包括温度、压力、 时间等，这些参数对材料的性能和 结构有重要影响
高性能粉末冶金材 料性能特点
高强度：粉末冶金材料具有优异的力学性能，能够承受高负荷和应力，具有较高的抗拉强度和 抗压强度。
单击此处输入你的智能图形项正文，文字是您思想的提炼，请尽量言简意赅的阐述观点。单击此处输入你的智能图形项正文
硬度：粉末冶金材料具有较高的硬度，能够抵抗磨损和划痕，保持长期稳定的使用性能。 以 上内容仅供参考，您可以根据需要进一步补充和完善。
医疗器械领域：粉末冶金零件用于制造人工关节、牙科种植体和手术器械等，具有生物相容性 和耐磨性。
高性能粉末冶金材 料发展趋势与挑战
粉末冶金材料 制备技术不断 创新，提高材 料性能与质量
粉末冶金材料 在新能源汽车、 航空航天等领 域的应用不断
拓展
粉末冶金材料 在3D打印、增 材制造等领域 的应用前景广
以上内容仅供参考，您可以根据需要进一步补充和完善。
01 高 导 电 性 ： 高 性 能 粉 末 冶 金 材 料 具 有 优 异 的 导 电 性 能 ， 能 够 有 效 地 传 递 电 流 ， 减 少 电 阻 ， 提 高 导 电 效 率 。
单击此处输入你的正文，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点；根据需要可酌情增减文字
添加标题
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烧结设备：包括真空烧结炉、气氛 烧结炉等，根据材料特性和制备要 求选择合适的设备
Fe_2O_3对粉末冶金铁基合金组织和力学性能的影响
ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌ ｌ ｙ ｃ ｅ ｓ ｂ ｉ ｕ ｌ ｒ ｍ ３ Ｐ ｎ ８ Ｐ ５ Ｐ ｎ ４ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｌ ｓｉ ｒ ａ ｅｏ ｖ ｏ ｓ ｆｏ ８ ４ Ｍ ａ ａ ｄ ６ ２ Ｍ ａ ｔ １ ２ ７ Ｍ ａ ａ ｄ １ １ ４ ＭＰａｒ ｓ ｅ ｔ ｅｙ ａ ｏ ｍ ａｏ ｎ ｙ ｏ ｅｐ ｃｉ ｌ ｔ ｏ ｖ ｒ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｆ ｒ ａ ｄ ｎ ｅ Ｏ３ ｂ ｔｔ ｅ ｔ ｔｌｅｏ ｇ ｔ ｎ ｄ ｃ ｅ ｓ ｓ ｆｏ １ ％ ｔ ． ％ ． ｅ ｉ ｒ ｖ ｍ ｅ ｔｏ ｃ ａ ｉ ａ ｅ ｅａ ｕ ｅ ａｔ ｄ ｉ ｇ Ｆ ２ ， ｕ ｈ ｏ ａ ｌ ｎ ａ ｉ ｅ ｒ ａ ｅ ｍ ３ ｅ ｏ ｒ ｏ６５ Ｔｈ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ｆｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｐ ｏ ｅ ｉ ｓｏ ｅ Ｏ３ａ ｄ ｔ ｎ ｉ ｎ ｂ ｓ ｄ ａｌ ｙ ｏ ｓ ｏｔ ｅｒ ｆ ｒ ｅ ｎ ｆ ａ ｉｌ ｓ ｎ ｅｒ ｆ ｅ ｎ ｆ ｒ ｉ ｓ ｒ ｐ ｒ ｅ ｆＦ ２ ｄ ｉ ｏ ｏ — ａ ｅ ｌ ｗｅ ｅ ｏ ｃ ｍｅ ｔ ｐ ｒ ｃ ｅ ｄ ｔ ｅ ｎ ｍｅ ｔ ｇ ａｎ ． ｔ ｉ ｒ ｏ ｔｈ ｏ ｔ ａ ｈ ｉ ｏ
金力学性 能提 高的丰要 原因。 关键词 ：铁基 合金 ；Ｆ ２ ；第 相 ：冉结晶 ｅ０３
中图分类号 ：Ｔ １ ５１ Ｆ２． ３
文献标识码 ：Ａ
Байду номын сангаас
文章编号 ：１７ —２ ４２ １）— １．７ ６ ３０ ２ （０ １４６ ００
Ｅｆｅ ｔｏ ２ ｄ ｉｉ ｎ ｏ ｉ ｒ ｓ ｒ ｔ ｅ ａ ｆｃ ｆ Ｆｅ ０３ａ ｄ ｔｏ ｎ ｍ ｃ ｏ ｔ ｕｃ ｕｒ ｎｄ ｍ ｅ ｈａ ｃ ｌ ｏ ｒ ｉ ｓｏ ｗｄｅ ｅ ａ ｌ ｒ ｉ ａ ｒ ｎ ｂ ｓ ｄ ａ ｌ ｙ ｃ ｎｉ ａ ｐｒ ｐｅ ｔｅ ｆ ｐｏ ｒ ｍ ｔ ｌｕ ｇ ｃ ｌ ｏ ・ ａ ｅ ｌ ｉ ｏ
金力学性 能提 高的丰要 原因。 关键词 ：铁基 合金 ；Ｆ ２ ；第 相 ：冉结晶 ｅ０３
中图分类号 ：Ｔ １ ５１ Ｆ２． ３
文献标识码 ：Ａ
Байду номын сангаас
文章编号 ：１７ —２ ４２ １）— １．７ ６ ３０ ２ （０ １４６ ００
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铁基粉末冶金制品介绍
氧含量控制仪
露点控制仪
氨分解炉
流量计
气氛净化装置
注：烧结气氛不但要控制各段气流量，同时要控制气体内的含氧量以及露 点温度（当温度下降到足以使气氛中的水蒸汽达到完全饱和（凝结成雾状） 时的温度）
四、混料、成形、烧结、整形和后加工详解
烧结质量控制要点：
洛氏硬度计
硬度 ： 监控设备-布氏硬度计
弹量： 烧结后产品部分尺寸会
成形：
成形的目的：制得具有一定形状、尺寸、密度和强度的压坯
上料方式：自动螺旋上料
整仓吊装上料
注：螺旋上料会使混好的混合粉在上料后 出现偏析
自动螺旋上料
整仓吊装上料
成形方式：模压成形是最基本的成形方法。
成形技术要求关键点：产品密度分布均匀性、
脱模完整性；
密度分布均匀性监控是将生坯各部分解 开后，用密度计进行检测，各分体密度之间的差
能的作用。混合料各种成分严禁偏析！
辅料主要对碳、硫进行检验，
检验设备为碳硫分析仪
2、松装密度：混合料松装密度低，会影响 压制的 填充量，从而使产品整体密度低；
碳硫分析仪
3、混合料流速： 流速低不一致，从而使产品局
部差异大，烧结变量大。
霍尔流速计
四、混料、成形、烧结、整形和后加工详解
阀线深度不能与精整时阀线的深度要求有公差重叠！ 出模延时 成形的过程特性：
成形压力
成形压力
压制速度
保压时间
脱模力
注：机械式自动成形机保压时间由出模延时
来保证，脱模力通过调整润滑剂的含量和提
压制速度
高成形模具使用位置的光洁度来改善。
四、混料、成形、烧结、整形和后加工详解
烧结：
就是将粉末压坯在低于其主 要成分熔点的温度下进行加热保 温，然后以一定的方式和速度进 行冷却，从而获得所需要的强度 和各种物理机械性能的一种过程
粉末冶金力学性能和增强机理研究
粉末冶金力学性能和增强机理研究I. 综述粉末冶金是一种材料制备技术，通过将固体粉末与液体或气体混合后加热至高温状态，然后冷却和压制成所需形状的材料。
由于其独特的制备工艺和优异的力学性能，粉末冶金材料在航空航天、汽车制造、电子器件等领域得到了广泛应用。
本文旨在综述粉末冶金材料的力学性能和增强机理研究进展，为进一步探索其在各个领域的应用提供理论基础和技术支持。
首先我们介绍了粉末冶金材料的力学性能特点，与传统金属材料相比，粉末冶金材料具有高强度、高硬度、高韧性和优良的耐磨损性等优点。
这些优异的力学性能使得粉末冶金材料在许多领域具有广泛的应用前景，如高速列车轮轨材料、航空发动机叶片材料等。
其次我们探讨了粉末冶金材料的增强机理，增强是指通过改变材料的微观结构来提高其力学性能的过程。
常见的增强机制包括晶粒细化、相变、位错滑移等。
其中晶粒细化是提高粉末冶金材料强度和韧性的重要途径之一。
通过控制加热温度和时间等因素，可以实现晶粒的细化，从而提高材料的力学性能。
相变是指在一定条件下，材料由一种相转化为另一种相的过程。
相变过程中会释放出大量的潜热，从而提高材料的强度和硬度。
位错滑移是指晶体中原子或分子沿晶格方向发生移动的现象，通过合理设计合金元素含量和分布等方式，可以有效地调控位错滑移行为，从而改善材料的力学性能。
我们总结了当前国内外关于粉末冶金力学性能和增强机理的研究现状和发展趋势。
随着科学技术的不断进步和人们对高性能材料的不断追求，粉末冶金材料的研究将会越来越深入和广泛。
未来研究方向主要包括：优化粉末冶金制备工艺以提高材料性能；探索新的增强机制以拓展材料的适用范围；开发新型粉末冶金材料以满足不同领域的需求等。
粉末冶金技术的发展历程和应用领域粉末冶金(Powder Metallurgy,PM)是一种将金属粉末与有机或无机载体相结合，通过加热、压制、烧结等工艺过程制备出具有特殊性能的材料的方法。
自19世纪末期发明以来，粉末冶金技术经历了一个漫长的发展过程，从最初的简单粉末混合到现代的多相材料制备，其应用领域也不断拓展，涵盖了航空航天、汽车、电子、能源等多个重要领域。
粉末冶金美国MPIF标准35
也可用拉伸或抗弯试样来测定材料的验收强度。试样和零件应是同一批材料，和零件自身的密度 相同，并和生产的零件是一同进行烧结与热处理的。当零件的尺寸比试样大得多时，这种方法不大可 靠。若选用抗弯试样作为鉴定对象时，生产方和用户必须对最小强度值取得一致意见，因为测定的横 向断裂强度值可能小于表中所列的标准值。
最小值
对于烧结状态的粉末冶金结构材料，是用屈服强度值(MPa)(0.2％残余变形法)来表示最小值。 对于热处理(淬火与回火 )状态的粉末冶金结构材料，采用的是以极限抗拉强度 (Ma)表示最小值。 当粉末冶金材料进行热处理时，抗拉强度与硬度皆增高；可是，材料的失效不一定总是能达到 0.2％残 余变形时的屈服点。但是，对于热处理状态的材料，其极限抗拉强度近似等于屈服强度。(见热处理与 烧结硬化)。 关于软磁材料是用矫顽磁场的最大值 Oe×10 来表示的。 为制定本标准，采用的拉伸性能，都是用为鉴定粉末冶金材料的性能专用制备的拉伸试样测定的。 由大批量生产的零件用切削加工制备的试样和用为鉴定粉末冶金材料专门制备的个别试样测定的拉伸 性能值可能不同。(关于拉伸试验试样更详细的情况见 MPIF 标准 l0)。
铁与碳钢--------------------------------------------------------------------------11 铁—铜合金和铜钢------------------------------------------------------------------13 铁一镍合金和镍钢------------------------------------------------------------------15 预合金化钢(即以前的低合金钢)------------------------------------------------------17 混合低合金钢----------------------------------------------------------------------19 烧结硬化钢------------------------------------------------------------------------21 扩散合金化钢----------------------------------------------------------------------23 渗铜铁和渗铜钢--------------------------------------------------------------------25 不锈钢-300 系列合金--------------------------------------------------------------- 27 不锈钢-400 系列合金--------------------------------------------------------------- 29 铜和铜合金------------------------------------------------------------------------31 软磁合金--------------------------------------------------------------------------33 工程技术资料--------------------------------------------------------------------------35 淬透性----------------------------------------------------------------------------36 轴向疲劳--------------------------------------------------------------------------37 滚动接触疲劳(RCF)-----------------------------------------------------------------38 切削性----------------------------------------------------------------------------39 热膨胀系数(CTE)-------------------------------------------------------------------40 断裂韧度--------------------------------------------------------------------------40 耐蚀性----------------------------------------------------------------------------41 铁基粉末冶金材料水蒸气氧化--------------------------------------------------------42 确定粉末冶金零件的准则------------------------------------------------------------44
最小值
对于烧结状态的粉末冶金结构材料，是用屈服强度值(MPa)(0.2％残余变形法)来表示最小值。 对于热处理(淬火与回火 )状态的粉末冶金结构材料，采用的是以极限抗拉强度 (Ma)表示最小值。 当粉末冶金材料进行热处理时，抗拉强度与硬度皆增高；可是，材料的失效不一定总是能达到 0.2％残 余变形时的屈服点。但是，对于热处理状态的材料，其极限抗拉强度近似等于屈服强度。(见热处理与 烧结硬化)。 关于软磁材料是用矫顽磁场的最大值 Oe×10 来表示的。 为制定本标准，采用的拉伸性能，都是用为鉴定粉末冶金材料的性能专用制备的拉伸试样测定的。 由大批量生产的零件用切削加工制备的试样和用为鉴定粉末冶金材料专门制备的个别试样测定的拉伸 性能值可能不同。(关于拉伸试验试样更详细的情况见 MPIF 标准 l0)。
铁与碳钢--------------------------------------------------------------------------11 铁—铜合金和铜钢------------------------------------------------------------------13 铁一镍合金和镍钢------------------------------------------------------------------15 预合金化钢(即以前的低合金钢)------------------------------------------------------17 混合低合金钢----------------------------------------------------------------------19 烧结硬化钢------------------------------------------------------------------------21 扩散合金化钢----------------------------------------------------------------------23 渗铜铁和渗铜钢--------------------------------------------------------------------25 不锈钢-300 系列合金--------------------------------------------------------------- 27 不锈钢-400 系列合金--------------------------------------------------------------- 29 铜和铜合金------------------------------------------------------------------------31 软磁合金--------------------------------------------------------------------------33 工程技术资料--------------------------------------------------------------------------35 淬透性----------------------------------------------------------------------------36 轴向疲劳--------------------------------------------------------------------------37 滚动接触疲劳(RCF)-----------------------------------------------------------------38 切削性----------------------------------------------------------------------------39 热膨胀系数(CTE)-------------------------------------------------------------------40 断裂韧度--------------------------------------------------------------------------40 耐蚀性----------------------------------------------------------------------------41 铁基粉末冶金材料水蒸气氧化--------------------------------------------------------42 确定粉末冶金零件的准则------------------------------------------------------------44
钼对铁基粉末冶金自润滑材料力学及摩擦学性能的影响
丁 存 光 ， 学 全 ， 红 印 ， 光 玉 柳 李 丁
（ 铁研究总院， 京 钢 北 １ ０８ ） ０ ０ １
摘 要 ： 文 研 究 了钼 合 金 元 素 对 铁 基 粉 末 冶金 自润 滑 材 料 力 学及 摩 擦 学 性 能 的 影 响 ， 究 结 本 研
果表 明 ： 基 自润 滑材 料添加 钼合金 元素 ， 铁 可在 材料 中形成 钼 的硬 质 点 ， 所形 成 的硬 质 点 虽然
ＥＦＦＥＣＴ Ｆ Ｍ Ｏ ＩＹＢＤＥＮ Ｕ Ｍ Ｎ ＥＣ Ｈ Ａ Ｎ Ｉ Ｏ Ｏ Ｍ ＣＡ Ｌ Ａ Ｎ Ｄ ＲＩ Ｔ ＢＯＩＯＧ Ｉ ＣＡ Ｉ
Ｐ Ｒ０Ｐ ＥＲＴＩ Ｓ ＯＦ Ｉ Ｅ ＲＯ — ＢＡＳ ／ Ｓ Ｆ ＬＵＢＲＩ Ｅ Ｐ Ｍ ＥＬ — ＣＡＴＩ ＮＧ ＡＴＥＲＩ Ｍ ＡＬＳ
会 降 低 材 料 的 力 学 性 能 ， 材 料 的 摩 擦 学性 能 将 得 到 大 幅 度 提 高和 改 善 。 但
关 键 词 ： 基 粉 末 冶 金 自润 滑 材 料 ； ； 学及 摩 擦 学 性 能 铁 钼 力 中图分类号 ： ＴＦ１ ５ ２ 文 献标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ６ ５ ３ ２ １ ） ３ ０ ２ — ０ １ ０ —６ ４ （ ０ ０ ０ ０ ６ ５
第 ２ Ｏ卷 第 ３ 期
２１ Ｏ Ｏ年 ６月
粉 末 冶 金
１ －业
Ｖｏｌ ２ Ｎｏ ｜Ｏ ．３
Ｐ Ｗ ＤＥＲ ＥＴ ＬＬＵＲＧＹ Ｎ ＤＵＳ Ｏ Ｍ Ａ Ｉ ＴＲＹ
Ｊ ｎ ２ １ ｕ． ０ｏ
钼 对 铁 基 粉 末 冶 金 自润 滑 材 料 力 学 及 摩 擦 学 性 能 的 影 响
Ｋｅ ｒ ｓ ｉｏ — ａ ｅＰ Ｍ ｅｆｌ ｂ ｉａｉ ｇｍａ ｅ ｉｌ ； ｌ ｂ ｅ ｕ ； ｃ ａ ｉａ ｎ ｒｂ ｌｇｃ ｌ ｙｗｏｄ ：ｒ ｎ ｂ ｓ ／ ｓｌ—ｕ ｒｃ ｔ ｔｒａｓ ｍｏｙ ｄ ｎ ｍ ｍｅ ｈ ｎｃ ｌ ｄ ｔｉｏｏ ｉａ ｎ ａ
（ 铁研究总院， 京 钢 北 １ ０８ ） ０ ０ １
摘 要 ： 文 研 究 了钼 合 金 元 素 对 铁 基 粉 末 冶金 自润 滑 材 料 力 学及 摩 擦 学 性 能 的 影 响 ， 究 结 本 研
果表 明 ： 基 自润 滑材 料添加 钼合金 元素 ， 铁 可在 材料 中形成 钼 的硬 质 点 ， 所形 成 的硬 质 点 虽然
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会 降 低 材 料 的 力 学 性 能 ， 材 料 的 摩 擦 学性 能 将 得 到 大 幅 度 提 高和 改 善 。 但
关 键 词 ： 基 粉 末 冶 金 自润 滑 材 料 ； ； 学及 摩 擦 学 性 能 铁 钼 力 中图分类号 ： ＴＦ１ ５ ２ 文 献标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ６ ５ ３ ２ １ ） ３ ０ ２ — ０ １ ０ —６ ４ （ ０ ０ ０ ０ ６ ５
第 ２ Ｏ卷 第 ３ 期
２１ Ｏ Ｏ年 ６月
粉 末 冶 金
１ －业
Ｖｏｌ ２ Ｎｏ ｜Ｏ ．３
Ｐ Ｗ ＤＥＲ ＥＴ ＬＬＵＲＧＹ Ｎ ＤＵＳ Ｏ Ｍ Ａ Ｉ ＴＲＹ
Ｊ ｎ ２ １ ｕ． ０ｏ
钼 对 铁 基 粉 末 冶 金 自润 滑 材 料 力 学 及 摩 擦 学 性 能 的 影 响
Ｋｅ ｒ ｓ ｉｏ — ａ ｅＰ Ｍ ｅｆｌ ｂ ｉａｉ ｇｍａ ｅ ｉｌ ； ｌ ｂ ｅ ｕ ； ｃ ａ ｉａ ｎ ｒｂ ｌｇｃ ｌ ｙｗｏｄ ：ｒ ｎ ｂ ｓ ／ ｓｌ—ｕ ｒｃ ｔ ｔｒａｓ ｍｏｙ ｄ ｎ ｍ ｍｅ ｈ ｎｃ ｌ ｄ ｔｉｏｏ ｉａ ｎ ａ
铁基合金粉末冶金
铁基合金粉末冶金铁基合金粉末冶金是一种先进的制备技术，通过将金属粉末与添加剂混合、压制和烧结等工艺步骤，制备出具有特定性能的铁基合金制品。
这种制备方法相比传统的熔炼方法具有许多优势，被广泛应用于航空航天、汽车、机械等领域。
铁基合金是一种以铁为基础金属的合金，具有优异的力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能。
然而，传统的熔炼方法在制备铁基合金时存在一些问题，比如合金元素的挥发、成分不均匀等。
而铁基合金粉末冶金技术则能够有效解决这些问题。
铁基合金粉末冶金的制备过程主要分为原料制备、粉末混合、压制和烧结等步骤。
首先，根据所需的合金成分，选取适当比例的金属粉末和添加剂。
然后，将金属粉末和添加剂进行混合，通过机械混合或化学方法使其充分均匀地分布在一起。
接下来，将混合后的粉末放入模具中进行压制。
压制过程中，通过施加适当的压力使金属粉末颗粒之间发生变形和结合，形成一定的坯体。
压制后的坯体具有一定的强度和形状，可以进行进一步的加工和成型。
将压制后的坯体进行烧结。
烧结是指在一定的温度下，使金属粉末颗粒之间发生扩散反应，形成致密的金属结构。
这个过程中，金属粉末颗粒会发生颗粒间的结合和晶粒的长大，从而形成具有特定性能的铁基合金制品。
铁基合金粉末冶金技术具有许多优势。
首先，由于是在固态条件下制备，可以避免合金元素的挥发和氧化等问题，使得最终制品的成分更加均匀。
其次，粉末冶金技术可以制备出具有复杂形状和细小尺寸的制品，满足不同领域的需求。
此外，粉末冶金技术还可以利用废料和回收材料进行再利用，减少资源浪费。
铁基合金粉末冶金技术在实际应用中有着广泛的应用。
在航空航天领域，粉末冶金技术可以制备出轻质、高强度的零部件，提高飞机的性能和燃油利用率。
在汽车领域，粉末冶金技术可以制备出高强度、耐磨的发动机零部件，提高汽车的可靠性和耐久性。
在机械领域，粉末冶金技术可以制备出高精度的齿轮和轴承等零部件，提高机械设备的工作效率和寿命。
尽管铁基合金粉末冶金技术具有许多优势，但也存在一些挑战。
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粉末冶金的品种繁多，主要有：钨等难熔金属及合金制品；用 Co、Ni 等作粘结剂的碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC) 等硬质合金，用于制造切削刀具和耐磨刀具中的钻头、车刀、铣刀，还可制造模具等；Cu 合金、不锈钢及 Ni 等多孔材料，用于制 造烧结含油轴承、烧结金属过滤器及纺织环等。随着粉末冶金生产技术的发展，粉末冶金及其制品将在更加广泛的应用。
1 粉末冶金基础知识 ⒈1 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(μm)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。图 7.1.1 描绘了由若干一次颗 粒聚集成二次颗粒的情形。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。 1.2 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。 2.等静压制 压力直接作用在粉末体或弹性模套上，使粉末体在同一时间内各个方向上均衡受压而获得密度分布均匀和强度较高的压坯的过 程。按其特性分为冷等静压制和热等静压制两大类。 ⑴冷等静压制 即在室温下等静压制，液体为压力传递媒介。将粉末体装入弹性模具内，置于钢体密封容器内，用高压泵将液体压入容器，利 用液体均匀传递压力的特性，使弹性模具内的粉末体均匀受压。因此，冷等静压制压坯密度高，较均匀，力学性能较好，尺寸大且 形状复杂，已用于棒材、管材和大型制品的生产。 ⑵热等静压制 把粉末压坯或装入特制容器内的粉末体置入热等静压机高压容器中，施以高温和高压，使这些粉末体被压制和烧结成致密的零 件或材料的过程。在高温下的等静压制，可以激活扩散和蠕变现象的发生，促进粉末的原子扩散和再结晶及以极缓慢的速率进行塑 性变形，气体为压力传递媒介。粉末体在等静压高压容器内同一时间经受高温和高压的联合作用，强化了压制与烧结过程，制品的 压制压力和烧结温度均低于冷等静压制，制品的致密度和强度高，且均匀一致，晶粒细小，力学性能高，消除了材料内部颗粒间的 缺陷和孔隙，形状和尺寸不受限制。但热等静压机价格高，投资大。热等静压制已用于粉末高速钢、难熔金属、高温合金和金属陶 瓷等制品的生产。 3.粉末轧制 将粉末通过漏斗喂入一对旋转轧辊之间使其压实成连续带坯的方法。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、长度连续、强度适宜的板带坯料。这些坯体经预烧结、烧结，再轧制加工及热处理等工序，就可制成具有一定 孔隙度的、致密的粉末冶金板带材。粉末轧制制品的密度比较高，制品的长度原则上不受限制，轧制制品的厚度和宽度会受到轧辊 的限制；成材率高为 80%～90%，熔铸轧制的仅为 60%或更低。粉末轧制适用于生产多孔材料、摩擦材料、复合材料和硬质合金 等的板材及带材。 4.粉浆浇注 是金属粉末在不施加外力的情况下成形的，即将粉末加水或其它液体及悬浮剂调制成粉浆，再注入石膏模内，利用石膏模吸取 水分使之干燥后成形。常用的悬浮剂有聚乙烯醇、甘油、藻肮酸钠等，作用是防止成形颗粒聚集，改善润湿条件。为保证形成稳定
和耐磨零件如链轮、齿轮、锁紧螺母等
烧
结
淬
强度与硬度高，耐磨性好，适用于受力较大
FTG70Cu3-35 6.5 350 0.5 107800 100
550 55
铜
火
和耐磨零件如链轮、齿轮、锁紧螺母等
钢
烧
结 FTG70Cu3-50 6.8 500 0.5 122500 110 淬 650 60 强度与硬度高，耐磨性好，适用于受力较大
-
碳
钢
强度较高，适用于轻载结构件，如隔套、接
-
头、调节螺母、传动小齿轮等
烧
结
淬
强度较高，适用于轻载结构件，如隔套、接
中 FTG60-20 6.5 200 1.5 88200 70
450 45
火
头、调节螺母、传动小齿轮等
碳
钢
烧
结
淬
强度较高，适用于轻载结构件，如隔套、接
中 FTG60-25 6.0 250 2.0 98000 100
烧
塑性、韧性、焊接性与导磁性较好，适用于
结 FTG10-15 6.8 150 5.0 88200 50 -
-
- 受力极小，要求翻铆或焊接及要求导磁的零
铁
件，如垫片、磁筒、极靴等
烧
塑性、韧性、焊接性与导磁性较好，适用于
结 FTG10-20 7.0 200 7.0 98000 60 -
-
- 受力极小，要求翻铆或焊接及要求导磁的零
粉末冶金铁基结构材料力学性能
烧结状态 体
热处理状态
类
牌号
积抗伸
表处
表
别
质拉
弹性模 现 理 抗拉强 现
长
量强
量 硬方 度 硬
率
度
度法
度
应用
烧
塑性、韧性、焊接性与导磁性较好，适用于
结 FTG10-10 6.3 100 3.0 78400 40 -
-
- 受力极小，要求翻铆或焊接及要求导磁的零
铁
件，如垫片、磁筒、极靴等
铜
火
和耐磨零件如链轮、齿轮、锁紧螺母等
钢
烧 结 铜 FTG60Cu3Mo-40 6.5 400 0.5 112700 铝 钢
淬
强度与硬度高，耐磨性、淬透性及热稳定性
550 55 好，适用于受力大和耐磨零件，如滚子、活
火
塞环、锁紧块、齿轮等
烧 结 铜 FTG60Cu3Mo-55 6.8 550 0.5 127400 铝 钢
⑤粉末冶金工模具材料。包括 硬质合金 、粉末冶金高速钢等。后者组织均匀，晶粒细小，没有偏析，比熔铸高速钢韧性和耐磨 性好，热处理变形小，使用寿命长。可用于制造切削刀具、模具和零件的坯件。
⑥粉末冶金电磁材料。包括电工材料和磁性材料。电工材料中，用作电能头材料的有金、银、铂等贵金属的粉末冶金材料和以银、 铜为基体添加钨、镍、铁、碳化钨、石墨等制成的粉末冶金材料；用作电极的有钨铜、钨镍铜等粉末冶金材料；用作电刷的有金属 -石墨粉末冶金材料；用作电热合金和热电偶的有钼、钽、钨等粉末冶金材料。磁性材料分为软磁材料和硬磁材料。软磁材料有磁 性粉末、磁粉芯、软磁铁氧体、矩磁铁氧体、压磁铁氧体、微波铁氧体、正铁氧体和粉末硅钢等；硬磁材料有硬磁铁氧体、稀土钴 硬磁、 磁记录材料 、微粉硬磁、磁性塑料等。用于制造各种转换、传递、储存能量和信息的磁性器件。
（400） 50 要求番铆或焊接及要求渗碳淬火零件，如端
淬
碳
火
盖、滑块、底座等
钢
烧
渗
结
塑性、韧性、焊接性较好，适用于受力较小，
碳
低 FTG30-20 6.8 20 3.0 88200 70
450 55 要求番铆或焊接及要求渗碳淬火零件，如端
碳
淬
盖、滑块、底座等
火
钢
烧
结
淬
中
FTG60-15
6.2 150 1.0 83300 60 火
2.提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末，凝固速度极快、晶粒细小均匀，保证了材料的组织均匀，性能稳定， 以及良好的冷、热加工性能，且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制，可提高强化相含量，从而发展新的材料体系。
3.利用各种成形工艺，可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件，大量减少机加工量。提高材料利用率， 降低成本。
炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。但其模具和金属粉末成本较高，批量小或制品尺寸过大时 不宜采用。粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比，具有以下特点：
1.粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的，因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料 等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。
⑦粉末冶金高温材料。包括粉末冶金高温合金、难熔金属和合金、 金属陶瓷 、弥散强化和纤维强化材料等。用于制造高温下使 用的涡轮盘、喷嘴、叶片及其他耐高温零部件。
粉末冶金工艺及材料
粉末冶金工艺及材料 粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法，既可制取用普通熔
火
不大和耐磨零件，如挡套、推力垫、刀杆等
碳
钢
烧
结
淬
强度与硬度较高，耐磨性较好，适用于受力
1 粉末冶金基础知识 ⒈1 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(μm)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。图 7.1.1 描绘了由若干一次颗 粒聚集成二次颗粒的情形。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。 1.2 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。 2.等静压制 压力直接作用在粉末体或弹性模套上，使粉末体在同一时间内各个方向上均衡受压而获得密度分布均匀和强度较高的压坯的过 程。按其特性分为冷等静压制和热等静压制两大类。 ⑴冷等静压制 即在室温下等静压制，液体为压力传递媒介。将粉末体装入弹性模具内，置于钢体密封容器内，用高压泵将液体压入容器，利 用液体均匀传递压力的特性，使弹性模具内的粉末体均匀受压。因此，冷等静压制压坯密度高，较均匀，力学性能较好，尺寸大且 形状复杂，已用于棒材、管材和大型制品的生产。 ⑵热等静压制 把粉末压坯或装入特制容器内的粉末体置入热等静压机高压容器中，施以高温和高压，使这些粉末体被压制和烧结成致密的零 件或材料的过程。在高温下的等静压制，可以激活扩散和蠕变现象的发生，促进粉末的原子扩散和再结晶及以极缓慢的速率进行塑 性变形，气体为压力传递媒介。粉末体在等静压高压容器内同一时间经受高温和高压的联合作用，强化了压制与烧结过程，制品的 压制压力和烧结温度均低于冷等静压制，制品的致密度和强度高，且均匀一致，晶粒细小，力学性能高，消除了材料内部颗粒间的 缺陷和孔隙，形状和尺寸不受限制。但热等静压机价格高，投资大。热等静压制已用于粉末高速钢、难熔金属、高温合金和金属陶 瓷等制品的生产。 3.粉末轧制 将粉末通过漏斗喂入一对旋转轧辊之间使其压实成连续带坯的方法。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、长度连续、强度适宜的板带坯料。这些坯体经预烧结、烧结，再轧制加工及热处理等工序，就可制成具有一定 孔隙度的、致密的粉末冶金板带材。粉末轧制制品的密度比较高，制品的长度原则上不受限制，轧制制品的厚度和宽度会受到轧辊 的限制；成材率高为 80%～90%，熔铸轧制的仅为 60%或更低。粉末轧制适用于生产多孔材料、摩擦材料、复合材料和硬质合金 等的板材及带材。 4.粉浆浇注 是金属粉末在不施加外力的情况下成形的，即将粉末加水或其它液体及悬浮剂调制成粉浆，再注入石膏模内，利用石膏模吸取 水分使之干燥后成形。常用的悬浮剂有聚乙烯醇、甘油、藻肮酸钠等，作用是防止成形颗粒聚集，改善润湿条件。为保证形成稳定
和耐磨零件如链轮、齿轮、锁紧螺母等
烧
结
淬
强度与硬度高，耐磨性好，适用于受力较大
FTG70Cu3-35 6.5 350 0.5 107800 100
550 55
铜
火
和耐磨零件如链轮、齿轮、锁紧螺母等
钢
烧
结 FTG70Cu3-50 6.8 500 0.5 122500 110 淬 650 60 强度与硬度高，耐磨性好，适用于受力较大
-
碳
钢
强度较高，适用于轻载结构件，如隔套、接
-
头、调节螺母、传动小齿轮等
烧
结
淬
强度较高，适用于轻载结构件，如隔套、接
中 FTG60-20 6.5 200 1.5 88200 70
450 45
火
头、调节螺母、传动小齿轮等
碳
钢
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淬
强度较高，适用于轻载结构件，如隔套、接
中 FTG60-25 6.0 250 2.0 98000 100
烧
塑性、韧性、焊接性与导磁性较好，适用于
结 FTG10-15 6.8 150 5.0 88200 50 -
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- 受力极小，要求翻铆或焊接及要求导磁的零
铁
件，如垫片、磁筒、极靴等
烧
塑性、韧性、焊接性与导磁性较好，适用于
结 FTG10-20 7.0 200 7.0 98000 60 -
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- 受力极小，要求翻铆或焊接及要求导磁的零
粉末冶金铁基结构材料力学性能
烧结状态 体
热处理状态
类
牌号
积抗伸
表处
表
别
质拉
弹性模 现 理 抗拉强 现
长
量强
量 硬方 度 硬
率
度
度法
度
应用
烧
塑性、韧性、焊接性与导磁性较好，适用于
结 FTG10-10 6.3 100 3.0 78400 40 -
-
- 受力极小，要求翻铆或焊接及要求导磁的零
铁
件，如垫片、磁筒、极靴等
铜
火
和耐磨零件如链轮、齿轮、锁紧螺母等
钢
烧 结 铜 FTG60Cu3Mo-40 6.5 400 0.5 112700 铝 钢
淬
强度与硬度高，耐磨性、淬透性及热稳定性
550 55 好，适用于受力大和耐磨零件，如滚子、活
火
塞环、锁紧块、齿轮等
烧 结 铜 FTG60Cu3Mo-55 6.8 550 0.5 127400 铝 钢
⑤粉末冶金工模具材料。包括 硬质合金 、粉末冶金高速钢等。后者组织均匀，晶粒细小，没有偏析，比熔铸高速钢韧性和耐磨 性好，热处理变形小，使用寿命长。可用于制造切削刀具、模具和零件的坯件。
⑥粉末冶金电磁材料。包括电工材料和磁性材料。电工材料中，用作电能头材料的有金、银、铂等贵金属的粉末冶金材料和以银、 铜为基体添加钨、镍、铁、碳化钨、石墨等制成的粉末冶金材料；用作电极的有钨铜、钨镍铜等粉末冶金材料；用作电刷的有金属 -石墨粉末冶金材料；用作电热合金和热电偶的有钼、钽、钨等粉末冶金材料。磁性材料分为软磁材料和硬磁材料。软磁材料有磁 性粉末、磁粉芯、软磁铁氧体、矩磁铁氧体、压磁铁氧体、微波铁氧体、正铁氧体和粉末硅钢等；硬磁材料有硬磁铁氧体、稀土钴 硬磁、 磁记录材料 、微粉硬磁、磁性塑料等。用于制造各种转换、传递、储存能量和信息的磁性器件。
（400） 50 要求番铆或焊接及要求渗碳淬火零件，如端
淬
碳
火
盖、滑块、底座等
钢
烧
渗
结
塑性、韧性、焊接性较好，适用于受力较小，
碳
低 FTG30-20 6.8 20 3.0 88200 70
450 55 要求番铆或焊接及要求渗碳淬火零件，如端
碳
淬
盖、滑块、底座等
火
钢
烧
结
淬
中
FTG60-15
6.2 150 1.0 83300 60 火
2.提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末，凝固速度极快、晶粒细小均匀，保证了材料的组织均匀，性能稳定， 以及良好的冷、热加工性能，且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制，可提高强化相含量，从而发展新的材料体系。
3.利用各种成形工艺，可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件，大量减少机加工量。提高材料利用率， 降低成本。
炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。但其模具和金属粉末成本较高，批量小或制品尺寸过大时 不宜采用。粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比，具有以下特点：
1.粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的，因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料 等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。
⑦粉末冶金高温材料。包括粉末冶金高温合金、难熔金属和合金、 金属陶瓷 、弥散强化和纤维强化材料等。用于制造高温下使 用的涡轮盘、喷嘴、叶片及其他耐高温零部件。
粉末冶金工艺及材料
粉末冶金工艺及材料 粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法，既可制取用普通熔
火
不大和耐磨零件，如挡套、推力垫、刀杆等
碳
钢
烧
结
淬
强度与硬度较高，耐磨性较好，适用于受力