粉末冶金的烧结技术
粉末冶金铁基零件的烧结_硬化处理_韩凤麟
粉末冶金的工艺流程
粉末冶金的工艺流程
粉末冶金是一种先进的制造工艺，广泛应用于航空航天、汽车、电子、医疗器械等领域。
下面将介绍粉末冶金的工艺流程。
首先，粉末冶金的第一步是原料的选择和准备。
一般来说，原料可以是金属粉末、陶瓷粉末或复合材料粉末。
这些粉末通常会经过筛分、混合和球磨等处理，以保证粉末的均匀性和细度。
第二步是将粉末装入模具，并进行压制。
压制可以使用静压或动态压力机进行。
压制后的粉末坯体通常会具备一定的机械性能，但密度较低。
第三步是烧结。
烧结是通过高温处理来提高粉末坯体的密度和机械性能。
烧结温度会根据原料的特性和所需产品的性能来确定。
烧结过程中，粉末颗粒之间会发生结合作用，形成具有一定强度和密度的实体。
烧结后的产品可以直接使用，也可以进行后续加工和表面处理。
例如，可以使用加热处理来进一步提高产品的硬度和强度。
还可以进行机械加工、研磨抛光、电镀和涂层等工艺，以改善产品的表面光洁度和功能性。
粉末冶金还可以进行复合材料的制备。
通过掺入不同种类的粉末，可以制备出具有特定性能和功能的材料。
例如，可以制备金属和陶瓷或金属和塑料的复合材料，以满足不同的工程需求。
总的来说，粉末冶金工艺流程包括原料选择和准备、装模和压
制、烧结以及后续加工和表面处理。
粉末冶金在制备精密零件和复杂结构件方面具有很高的灵活性和精度，同时还能节约原材料和能源。
随着科技的不断发展，粉末冶金技术也在不断提升，为各个行业的产品提供了更多的可能性和创新空间。
液相烧结的基本条件
液相烧结的基本条件一、液相烧结技术的原理液相烧结是一种常用的粉末冶金加工方法，通过加入适量的液相助熔剂，使粉末颗粒在高温下熔结成块状。
液相烧结的基本原理是：当热量作用于粉末堆体时，液相助熔剂在高温下熔化，填充在粉末颗粒之间，形成润湿层。
在润湿层的作用下，粉末颗粒之间发生了扩散和熔结，最终形成致密的块状产物。
二、液相烧结技术的应用液相烧结技术广泛应用于金属、陶瓷和复合材料等领域。
在金属材料方面，液相烧结可以用于制备高性能的工具钢、高速钢、不锈钢等。
在陶瓷材料方面，液相烧结可以制备高纯度的氧化铝、碳化硅、氮化硅等材料。
在复合材料方面，液相烧结可以用于制备金属基复合材料、陶瓷基复合材料等。
三、液相烧结技术的操作条件1. 温度：液相烧结的温度是影响烧结过程的重要参数。
温度过高会导致颗粒过度生长，烧结过程难以控制；温度过低则会影响烧结体的致密性。
不同材料的烧结温度有所差异，需要根据具体材料进行调控。
2. 压力：适当的压力可以促进粉末颗粒之间的扩散和熔结，提高烧结体的致密性。
压力过大可能导致烧结体变形或产生裂纹，压力过小则会影响烧结效果。
压力的选择应根据具体材料和烧结工艺进行调整。
3. 时间：烧结时间是影响烧结过程的重要因素。
时间过短会导致烧结体致密性不高，时间过长可能使烧结体结构粗化。
烧结时间的选择应综合考虑材料的烧结性能和工艺要求。
4. 液相助熔剂：液相助熔剂是液相烧结过程中的关键因素，它可以降低烧结温度，促进粉末颗粒的熔结。
常用的液相助熔剂有金属、氧化物、硼化物等。
液相助熔剂的选择应根据具体材料的烧结要求进行调整。
四、液相烧结技术的优缺点液相烧结技术具有以下优点：烧结体致密性高，性能稳定；可以制备复杂形状的零件；适用于高温材料和难熔材料。
然而，液相烧结技术也存在一些缺点：烧结过程中易产生气孔、裂纹等缺陷；烧结温度高，能耗较大；烧结过程中易产生气体污染。
总结液相烧结技术是一种重要的粉末冶金加工方法，具有广泛的应用前景。
粉末冶金烧结温度
粉末冶金烧结温度引言：粉末冶金是利用粉末为原料制备金属制品的一种现代制造技术，其重要的工艺环节是烧结过程。
烧结温度的选择直接关系到烧结制品的性能。
热稳定性、脆性、强度、耐磨性等重要性能指标，均与烧结温度密切相关。
因此，准确控制烧结温度，是保证制品质量的关键因素。
一、影响烧结质量的关键因素1.烧结温度：在烧结过程中，粉末颗粒之间发生固相扩散，新相形成的速率与温度呈指数关系。
过低或过高的烧结温度将造成烧结制品的孔隙率变高或变低，降低制品的密实度、强度和韧性。
2.烧结时间：烧结时间过短，固相扩散不充分，烧结制品的孔隙率变高，制品密实度、强度和韧性降低。
烧结时间过长，会使部分金属颗粒在高温条件下熔化，导致制品孔隙率升高，制品性能变差。
3.烧结气氛：对于某些金属，如钨、钼等，烧结气氛对制品性能具有至关重要的作用，一定的气氛有助于降低制品的孔隙率，提高制品的密实度、强度和韧性。
二、合理选择烧结温度1.选择适当的烧结温度：根据制品材料的性质，选择适当的烧结温度是提高制品密实度、强度和韧性的关键步骤。
一般认为，烧结温度应该控制在制品材料熔点的70% ~ 80%。
2.影响烧结温度的因素：影响烧结温度的因素很多，如制品材料的物理性质、单位体积体积、烧结时间、烧结气氛、热传递方式等。
在进行烧结过程中，应综合考虑以上因素，确定一个最佳的烧结温度，以调整制品性能。
3.合理的烧结温度范围：对于不同材质的制品，其合理的烧结温度范围也会有一定的变化。
比如说对于钨制品来说，其最佳的烧结温度应控制在2200℃左右。
而对于铁制品来说，其最佳烧结温度范围为1250℃~ 1350℃。
三、烧结温度与制品性能关系1.孔隙率：随着烧结温度的升高，金属颗粒之间更加紧密，制品的孔隙率逐渐减小。
在一定范围内，孔隙率和烧结温度呈反比例关系。
当烧结温度超过某一临界值时，金属颗粒开始熔化，制品孔隙率增加。
2.力学性能：烧结温度的高低对制品的力学性能影响很大。
振荡压力烧结
振荡压力烧结一、什么是振荡压力烧结？振荡压力烧结（Oscillation Pressure Sintering，OPS）是一种粉末冶金技术，通过在粉末烧结过程中施加机械振动来改善材料的性能。
其主要原理是通过机械振动使得粉末颗粒之间发生相对位移和碰撞，从而促进了颗粒之间的扩散和结合。
同时，振荡压力烧结还可以降低烧结温度和时间，提高材料的致密度和强度。
二、振荡压力烧结的工艺流程1.粉末制备：首先需要将所需的原材料进行混合，并通过球磨等方法制备成均匀细小的粉末。
2.模具设计：根据所需产品的形状和尺寸设计相应的模具。
3.装料：将混合好的粉末装入模具中，并进行压实。
4.振动：在加热过程中施加机械振动，促进颗粒之间的扩散和结合。
5.升温：将模具放入高温炉中进行升温处理。
6.保温：在达到所需温度后，保持一定时间进行保温处理。
7.冷却：将模具从高温炉中取出，进行自然冷却。
8.取出成品：将模具拆卸，取出成品。
三、振荡压力烧结的优点1.提高材料的致密度和强度：通过机械振动促进颗粒之间的扩散和结合，可以使得材料的致密度和强度得到提高。
2.降低烧结温度和时间：由于机械振动可以促进颗粒之间的扩散和结合，因此可以降低烧结温度和时间，节约能源和生产成本。
3.改善材料性能：由于机械振动可以改善颗粒之间的接触形态和界面状态，从而改善了材料的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性等方面的性能。
4.适用范围广：振荡压力烧结适用于各种金属、陶瓷、复合材料等不同类型的材料制备。
四、振荡压力烧结存在的问题1.设备成本较高：振荡压力烧结设备的成本相对较高，需要投入大量资金进行购置和维护。
2.操作难度较大：振荡压力烧结需要对设备进行精密控制，操作难度较大，需要专业技术人员进行操作。
3.生产周期较长：由于振荡压力烧结需要进行多道工序和复杂的操作流程，因此生产周期较长，不适用于快速生产。
4.材料选择有限：由于振荡压力烧结需要在高温下进行加工，因此只适用于耐高温的材料制备。
粉末冶金技术
粉末冶金技术粉末冶金技术是一种重要的金属加工方法，它是将金属粉末经过混合、成型和烧结等工艺制成制品的工艺方法。
相比传统的熔炼和锻造工艺，粉末冶金技术具有许多优点，如能够制备出具有复杂形状的零件、材料性能均匀、精确控制产品尺寸和性能等。
本文将从粉末冶金技术的历史发展、工艺流程、应用领域等方面进行介绍。
粉末冶金技术的历史可以追溯至早在公元前3000年左右，早期人们已经开始使用粉末冶金技术来制作金属工艺品。
然而，直到20世纪初，粉末冶金技术才得到广泛应用，并在战争期间得到了飞速发展。
战后，在石油、汽车、航空航天等领域的需求推动下，粉末冶金技术得到了进一步的发展壮大。
粉末冶金技术的工艺流程主要包括粉末的制备、混合、成型和烧结等步骤。
首先，原料金属被经过研磨等工艺得到所需的粉末。
然后，将不同种类和粒径的金属粉末混合，并添加适量的添加剂以改变材料的性能。
下一步，通过压制等成型方法将混合得到的金属粉末压制成所需形状的绿体。
最后，将绿体在高温下进行烧结，使金属粉末颗粒之间发生相互扩散和连结，形成致密的金属制品。
粉末冶金技术的应用领域非常广泛。
在汽车工业中，粉末冶金技术被广泛应用于发动机、传动系统、悬挂系统等零部件的制造。
由于粉末冶金技术可以制备出具有复杂形状和高精度需求的零件，因此在航空航天领域也被广泛应用。
此外，粉末冶金技术还可用于制备具有高耐磨性、高温强度和耐腐蚀性能的材料，用于工具、刀具、模具、轴承等领域。
虽然粉末冶金技术具有许多优点，但也存在一些挑战和限制。
首先，粉末冶金技术对原料金属的纯度有较高要求，因此原料的采购和处理工艺比较复杂。
其次，粉末冶金技术的设备和工艺流程较为复杂，对操作人员的技术水平有一定要求。
此外，粉末冶金技术制造出的制品通常会出现一些孔洞和缺陷，需要进一步进行加工和处理。
总的来说，粉末冶金技术作为一种重要的金属加工方法，具有许多优点和广泛的应用领域。
随着工艺和设备的不断改进，粉末冶金技术将会在更多领域发挥重要作用，并为各行业的发展提供更多可能性。
粉末冶金成型技术
粉末冶金成型技术粉末冶金成型技术(PM)是一种新兴的金属加工技术，它使用粉末材料，经过热处理、压实、成形和加工等工艺，最终形成最终产品。
这种技术可以有效地生产复杂结构和高精度零件，被广泛应用于航天航空、汽车制造、电子信息、新材料研发等领域。
粉末冶金技术主要包括热解法(thermal decomposition)、汽化烧结法(vapour deposition sintering)和气相混合法(gas phase mixing)等。
热解法是目前最常用的一种技术，它利用热力学原理将粉末金属转化为熔融的金属液，然后将其冷却固化，最终形成最终产品。
汽化烧结法通过加热粉末材料来达到烧结的效果，最终形成的零件均匀性及结合强度较高，可应用于高强度零件的制造。
气相混合法利用点火系统在真空中燃烧粉末金属材料，使其形成金属熔融物，随后冷却固化即可形成最终零件。
粉末冶金技术具有诸多优势，如质量高、制造成本低、能够生产复杂结构复杂精度零件、有利于环境保护等。
然而由于其复杂性和技术门槛高，其产品形成损耗大，生产效率低，制造过程中不易控制精度等，使得粉末冶金技术的应用受到了一定的限制。
另外，粉末冶金技术的发展还需要更加完善的研究与管理体系。
粉末冶金技术的成功应用，需要良好的研究成果和合理的经济效益，这一技术必须结合全面的工艺改进技术、生产管理和后处理方法进行系统研究，以满足不断增长的市场需求。
综上所述，粉末冶金技术是一种潜在的应用范畴十分广泛的技术，它可广泛应用于复杂结构和精度零件的制造，极大地改变了传统的金属加工技术。
未来，粉末冶金技术将继续发展，在先进制造业及家用电器等领域获得更多的应用，成为一个重要的制造技术。
粉末冶金成型技术是一种新兴技术，它能够有效地生产复杂结构和高精度零件，它的应用范围也会随着新材料和新技术的不断发展而更新更换，并促进经济和生活进步。
未来，粉末冶金技术将迎来更大的发展，在航天航空、汽车制造、新材料研发及家用电器等领域都有广泛的应用前景。
粉末冶金基本工艺
粉末冶金基本工艺
粉末冶金作为一门专业的制造技术，运用的原理是通过原料粉末制造出所需的零件，
通常采用三种基本工艺方法，即热压法、烧结法和混合法等。
热压工艺是粉末冶金原料加工技术中使用最普遍的工艺。
这种工艺将原料粉末以高温
和压力的形式组织在一起，形成所需零件的结构。
这项技术主要用于制造金属零件和复合
材料零件。
但是，由于粉末颗粒小，密度不均，机械性能不好，残留应力比较大，因此，
这种工艺在制造的零件精度和复杂程度方面存在一定的局限性。
烧结工艺则是在加热和压实的条件下，添加熔点低于原料的结合剂，使原料粉末形成
分子键的作用，使原料固结在一起。
由于在烧结工艺中，原料中的晶格位错得到了有效补偿，因此这种工艺常被采用于制造质量要求较高的零件，特别是高精度和复杂结构的零件。
混合工艺是一种将现有的加工技术有效结合起来的技术。
它采用多种方法，例如热压、烧结，将不同的原料相互结合，以更好的方式将不同的工艺有效结合起来，从而制造出更
优质的零件。
混合工艺不仅可以提高零件的裂纹性能，而且可以达到质量可控，从而使零
件性能更加稳定。
粉末冶金工艺不仅涉及到单一的加工技术，还需要许多其他工艺结合使用，例如原料
粉末改性、烘干、混合、研磨、热处理等工艺，不断提高制造零件的质量，进而满足用户
的要求，实现出精细、高精度、复杂结构零件的制造要求。
粉末冶金原料的有效加工是一项复杂的技术，需要考虑多种技术因素，这样才能有效
的生产出高质量的零件。
只有掌握了关键的基本工艺，才能根据零件的需求更快更有效地
完成生产。
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1.烧结的方法
不同的产品、不同的性能烧结方法不一样。
⑴ 按原料组成不同分类。可以将烧结分为单元系
烧结、多元系固相烧结及多元系液相烧结。
单元系烧结是纯金属（如难熔金属和纯铁软磁材
料）或化合物(Al2O3、B4C、BeO、MoSi2等)熔点以下
的温度进行固相烧结。多元系固相烧结是由两种或两
种以上的组元构成的烧结体系，在其中低熔成分的熔
点温度以下进行的固相烧结。粉末烧结合金多属于这
一类。如Cu-Ni、Fe-Ni、Cu-Au、W-Mo、Ag-Au、Fe-Cu、
W-Ni、Fe-C、Cu-C、Cu-W、Ag-W等。多元系液相烧结
以超过系统中低熔成分熔点的温度进行的烧结。如W-
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Cu-Ni、W-Cu、WC-Co、TiC-Ni、Fe-Cu(Cu>10%、Fe-Ni-
Al、Cu-Pb、Cu-Sn、Fe-Cu(Cu<10%)等
⑵ 按进料方式不同分类。分为为连续烧结和间歇
烧结。
连续烧结
烧结炉具有脱蜡、预烧、烧结、制冷各功能区段，
烧结时烧结材料连续地或平稳、分段地完成各阶段的
烧结。连续烧结生产效率高，适用于大批量生产。常
用的进料方式有推杆式、辊道式和网带传送式等。
间歇烧结
零件置于炉内静止不动，通过控温设备，对烧结
炉进行需要的预热、加热及冷却循环操作，完成烧结
材料的烧结过程。间歇烧结可依据炉内烧结材料的性
能确定合适的烧结制度，但生产效率低，适用于单件、
小批量生产，常用的烧结炉有钟罩式炉、箱式炉等。
除上述分类方法外。按烧结温度下是否有液相分
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为固相烧结和液相烧结；按烧结温度分为中温烧结和
高温烧结（1100～1700℃），按烧结气氛的不同分为空
气烧结，氢气保护烧结（如钼丝炉、不锈钢管和氢气
炉等）和真空烧结。另外还有超高压烧结、活化热压
烧结等新的烧结技术。
2.影响粉末制品烧结质量的因素
影响烧结体性能的因素很多，主要是粉末体的性
状、成形条件和烧结的条件。烧结条件的因素包括加
热速度、烧结温度和时间、冷却速度、烧结气氛及烧
结加压状况等。
⑴ 烧结温度和时间
烧结温度的高低和时间的长短影响到烧结体的孔
隙率、致密度、强度和硬度等。烧结温度过高和时间
过长，将降低产品性能，甚至出现制品过烧缺陷；烧
结温度过低或时间过短，制品会因欠烧而引起性能下
降。
⑵ 烧结气氛
粉末冶金常用的烧结气氛有还原气氛、真空、氢
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气氛等。烧结气氛也直接影响到烧结体的性能。在还
原气氛下烧结防止压坯烧损并可使表面氧化物还原。
如铁基、铜基制品常采用发生炉煤气或分解氨，硬质
合金、不锈钢常采用纯氢。活性金属或难熔金属（如
铍、钛、锆、钽）、含TiC的硬质合金及不锈钢等可采
用真空烧结。真空烧结能避免气氛中的有害成分（H2O、
O2、H2）等的不利影响，还可降低烧结温度（一般可
降低100～150℃）。
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