粉末冶金技术

粉末冶金技术 摘要: 粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作 为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技 术。粉末冶金工艺的第一步是制取原料粉末，第二步是将原料粉末通过成形、烧 结以及烧结后处理制得成品。典型的粉末冶金产品生产工艺路线如图11-1所示。 粉末冶金的工艺发展已远远超过此范畴而日趋多样化，已成为解决新材料问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的 钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。 粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和 制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。 粉末冶金技术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。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、 高温超导材料、新型金属材料(如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐 蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等)具有重要的作用。 关键词:粉末冶金 基本工序 发展历史 相关技术 发展方向 Powder metallurgical technology Powder metallurgy is making metal powder or with metal powder (or metal powder and nonmetal powder mixture) as raw material, through forming and sintering, manufacturing metal materials, composite materials and various types of products of the technology. The first step of powder metallurgy industry is making raw materials powder, the second step is to material powder through the pressing, sintering and sintering post-processing of finished products. Powder metallurgy process development has far more than the category and becoming more diverse, has become the key problems to solve new materials, in the development of new material plays a very important role. Powder metallurgy has a unique chemical composition and mechanical, physical properties, and the performance is to use the traditional casting method can not get. Using the powder metallurgical technology can be made directly Keywords:Powder metallurgy Basic processes Development history Related technical Development direction 粉末冶金工艺的基本工序是: 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 1 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。 粉末冶金工艺的优点: 1、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。 2、由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯，而不需要或很少需要随后的机械加工，故能大大节约金属，降低产品成本。用粉末冶金方法制造产品时，金 -5%，而用一般熔铸方法生产时，金属的损耗可能会达到80%。 属的损耗只有1 3、由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不熔化材料，也就不怕混入由坩埚和脱氧剂等带来的杂质，而烧结一般在真空和还原气氛中进行，不怕氧化，也不会给材料任何污染，故有可能制取高纯度的材料。 4、粉末冶金法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。 5、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品，特别是齿轮等加工费用高的产品，用粉末冶金法制造能大大降低生产成本。 粉末冶金工艺的缺点: 1、在没有批量的情况下要考虑 零件的大小. 2、模具费用相对来说要高出铸造模具. 一、粉末冶金的发展史: 粉末冶金虽然是人类历史上最早制得如铁、青铜等金属材料的技术，但随着19世纪冶金炉技术的发展，采用熔炼方法能够大批量地生产钢铁和有色金属，而使粉末冶金工艺逐渐被熔铸技术所取代，并在相当长一段时间内，这一传统工艺慢慢被人们所淡漠而停滞不前。一直到了20世纪，用粉末冶金工艺制成了白炽灯钨丝，才使粉末冶金这一古老技术重新受到重视，并且在整个20世纪获得了快速的发展。 我们把1909,1910年用粉末冶金工艺制得白炽灯钨丝作为现代粉末冶金技术发展的标志。现代粉末冶金技术发展经历了三个重要历史阶段。 第一阶段:采用粉末冶金技术，能够生产出用熔铸方法等其他技术无法制得的各类材料和制品。即粉末冶金是惟一可以制取这些材料和制品的技术方法，如由钨矿石制取纯钨粉、钨粉成形为棒条，通过烧结、锤锻和拉丝，奠定了现代粉末冶金一个相当完整的工艺技术过程。白炽灯钨丝作为电光源的新材料，给人类长夜带来了光明，是一个划时代的进步。随后许多难熔金属材料钨、钼、钽、铌等无不都是以粉末冶金为惟一的工艺方法，使粉末冶金这一传统的古老技术获得了新生，并且在20世纪20年代，这一独特的工艺技术成功地制造了硬质合金。用粉末冶金工艺制作的硬质合金刀具，比工具钢制作的切削刀具，切削速度和刀具寿命等提高了数倍甚至数十倍，也使一些难加工的材料可以进行加工。所以，硬质合金的出现，被誉为机械加工业的一次革命。正是由于用粉末冶金制得了难熔 金属和硬质合金等一系列熔铸方法难于制备的高熔点、高硬度等许多新型材料，从而奠定了它在材料领域中的地位。 第二阶段:在20世纪二三十年代，用粉末冶金工艺成功制得多孔含油轴承。首先是青铜基含油轴承，不久又采用廉价铁粉制成铁基含油轴承，并且很快在汽车工业、纺织工业等领域广泛应用。随后随着铁粉质量不断提高，成形和烧结技术不断完善， 2 进一步开发出高密度、高强度、形状复杂、精度又高的各类粉末冶金结构零件，使粉末冶金技术成为高效节能、节材、无切削和少切削的新型加工工艺，成为整个粉末冶金技术领域中产量最大、应用面最广的一个产业部门。如今，在国际粉末冶金发展的年度报告中，由于硬质合金和难熔金属材料等许多材料分别以专用名词冠名和评估，所以在粉末冶金年度报告中，常将铁、铜基等机械零件的快速发展作为粉末冶金发展的主要评估对象，并在许多粉末冶金 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 手册、名词术语词典等著作中也常常以铁铜基等机械零件作为主要内容加以论述。 第三阶段:20世纪五六十年代以后，粉末冶金技术被化工、冶金、材料、机械等学科的科技工作者和生产企业关注和重视，学科之间互相渗透，开发出如粉末高速钢、粉末超合金、金属陶瓷、弥散强化材料、纤维增强材料等新材料，以及注射成形、粉末锻造、等静压制、温压技术等新工艺。随着现代技术经济对各类新材料、新产品的需求，粉末冶金技术还将向更高水平、更广阔的领域拓展。 二、粉末冶金应用举例 金属粉末多孔材料 金属粉末多孔材料的应用非常广泛，如轻质结构材料、高温过滤装置、分离膜等。目前最大的市场可能是柴油发动机的烟尘过滤装置。德国的Fraunhofer研究所开发了一种金属空心球制备技术，在聚合物基体上涂覆金属粉末料浆，然后通过脱涂聚合物基体和粘结剂，最后烧结成各种具有空心结构的金属球体。球体的直径可丛1mm至8mm。所制备的钢空心球的密度仅0.3g/cm3。 硬质合金 纳米晶和梯度结构是硬质合金的两个重点方向。纳米晶材料方面包括晶粒长大控制和纳米粉末制备。梯度结构合金方面包括工艺与结构的关系。将纳米晶和梯度结构结合起来可能是一个很好的方向，能够在更微观层次上实现性能的可调。硬质合金的硬度高，可加工性差，因此采用注射成形制备复杂形状中小型零件是发展趋势，但是其商用化仍然受技术成熟度的控制。硬质合金其他方面的工作包括天家稀土及合金元素、断裂韧性和可靠性表征等。 粉末轻金属合金 汽车轻量化为铝、镁、钛等轻金属材料提供了广阔的应用前景。粉末铝合金在汽车上可应用的部位非常多，但Al-Si合金由于高比强度、高比刚度、低热膨胀系数和耐磨性好，有可能率先在油泵齿轮方面大规模应用。从工业化角度来看，对粉末冶金铝合金制备过程的优化研究更为重要。铝合金的另一个研究热点是复合材料，包括传统的Al/SiC，Al/C，Al/BN，Al/Ti(C，N)以及新出现的纳米碳管增强铝合金。高强粉末铝合金与快速凝固技术密切相关。通过成分设计，在纯铝基体中加入金属间化合物行成组元，可以制备高强度、高韧性、高热稳定性 兼顾的铝合金。该材料的室温强度大于600Mpa，延伸率超过10%，在400?还有很好的热稳定，疲劳极限是锻造铝合金的2倍。 镁合金的密度更小，其应用前景可能更好，但目前仍处于研究状态。采用快速凝固方法也是制备高性能粉末镁合金的重要手段。目前该技术在安全性方面已经没有太大的问题，所制备出的材料性能也远远高于铸造合金。 钛合金在汽车上的应用主要是成本问题，而粉末钛合金的主要障碍在于高性能低成本钛粉。英国QinetiQLtd开发了一种店脱氧技术(EDO)，可批量生产钛粉。该技术与传统的以海绵钛为原料的氢化脱氢过程完全不同。它是一种类似于熔盐电解的方法，以TiO2为阴极，石墨为阳极，在电解过程中TiO2的阳极迁移，并消耗阳极的炭形成CO，在阴极得到钛粉。钛粉的氧含量 3 在0.035%~0.4%之间。采用这一技术还可方便地制备各种钛合金粉末。由于对气氛和杂质的敏感性，粉末钛合金的烧结也是工艺难点，通常与要热等静压或后续热加工。通过添加共晶形成组元和稀土元素能够明显改善粉末钛合金的烧结致密度，其力学性能也能达到锻造钛合金水平。这一系列工作将大大推动钛合金在汽车机关键部件上的应用。 三、粉末冶金相关技术 1、粉末注射成型 粉末注射成形仍然是当前研究的热点之一。粉末注射成形的材料已经从早期的铁基、硬质合金、陶瓷等对杂质含量不敏感，性能要求不是非常苛刻的体系，发展到了镍基高温合金、钛合金和铌材料。材料应用领域也从结构材料向功能材料发展、如热沉材料、磁性材料和形状记忆合金。材料结构也从单一均匀结构向复合结构发展。金属工注射成形技术可实现多种不同成分的粉末同时成形，因而能够得到具有三明治形式的复合结构。例如将316L不锈纲和17-4PH合金复合，能够实现力学性能的连续可调。粉末注射成形的一个重要发展方向与与微系统技术密切相关。在与微系统技术密切相关。在与微系统相关的领域中，如电子信息、微化学、医疗器械等，器件不断小型化，功能更加复合化。而粉末注射成形技术提供了实现的可能。微注射成形技术是对传统注射成形技术的改进。它是针对零件尺寸结构小到1um所开发的成形技术，基本工艺与传统注射成形一致，但原料粉末粒度更小。采用微注射成形技术已经开发出了表面微结构精度10um的微流体装置，尺寸为350um~900um的不锈钢零件;实现了不同材料成分、复合结构的共烧结或共连接，获得了磁性/非磁性、导体/非导体微型复合零件。 2、粉末制备技术 粉末雾化一直是高性能粉末的制备技术。热气流雾化技术能够延长金属液滴在液相状态的时间，使粉末可以经过二次破碎(雾化)，因而大大提高了雾化的效率，所得到的粉末粒度更为细小。ASL公司的研究结果表明，若将气体温度提高到330?。制备相同粒度粉末所需的气体消耗量减少30%，其经济 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 和工程化问题研究说明该技术是完全可行的。粉末雾化方面的技术有很大的改进。例如，采用一种新型自由裸体式气体雾化，能够得到更细的工具钢粉末，颗粒中碳化物的分布更均匀、缺陷更少。美国赫格拉斯公司将先进的炼钢技术用于粉末生产中，融合了电弧炼炉(EAF)技术、氩氧脱碳技术(ADO)、高性能雾化技术和氢退 火技术，大大改善了粉末质量、粉末压坯密度和强度得到了提高。在活性粉末雾化方面，为了减少熔炼过程熔体与坩埚的反应，德国开发了电极感应熔炼气雾化(EIGA)技术，可制备高活性的钛、锆以及TiAl金属间化合物粉末。机械合金化仍然是研究的热门，但大多数是实验室工作。值得一提的是德国Zoz公司才用自己开发的高能球磨设备研磨电弧熔炼炉的炉渣，然后经过湿法冶金回收金属，这一技术既改善了环境，有开拓了巨大的市场。 3、粉末烧结理论与技术 微波烧结作为一种新的快速烧结技术，已经完全适用于金属粉末材料，如粉末钢、硬质合金、有色金属等。微波烧结的工业化也许指日可待因为不管是设备和技术的成熟度，还是批量化生产能力都没有太大问题而主要障碍是生产商的接受程度和风险度。 放电等离子烧结(SPS)的研究也不少，材料体系也从陶瓷扩展到了金属材料，特别是一些超细晶材料，如铝合金、镁合金和自润滑铁基材料等。但是由于其单件生产的特点，该方法恐怕只能用来作一些基础研究。 4 喷射沉积在制备大型、细晶材料方面非常有优势。该技术最初主要生产铝合金和铝硅合金。随着熔炼技术的提高，喷射沉积已可用来制备工具钢和高温合金。 马德国不来梅大学报导采用喷射沉积制备出了单件质量超过100公斤， 刘文胜运柱... 矿冶工程 黄伯云 易健宏 上海金属 【2】现代粉末冶金材料和技术发展现状(一) 【3】现代粉末冶金材料和技术发展现状(二) 黄伯云 易健宏 上海金属 【4】粉末金属学 M.IO.巴利新著 【5】世界粉末冶金的发展现状 刘咏 黄伯云... 中国有色金属 2006 【6】粉末冶金结构零件材料 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 美国MPIF标准35 【7】金属手册(第九版第七卷)粉末冶金 美国金属学会 主编 【8】 SkogIund P.High-deisity PM components by high velocity compaction(HOganas AB，HOganas ,Sweden，2002 【9】 SIMCHI A(Effects of lubrication procedure 011 theconsolidation，sintering and microstructural 5 features of 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