粉末冶金工艺综述-(2)

粉末冶金工艺综述王王秀飞秀飞20122012-08---0808----2008202020定义•粉末冶金是一种制取金属粉末，以及采用压制成形和烧结工艺将金属粉末（或者金属粉末和非金属粉末的混合物）制成制品的工艺技术。定义•粉末冶金基本工序：原 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 准备——混合——压制成形——烧结——处理•原料粉末的制取和准备—混粉•将金属粉末制成所需形状的坯块—压制成形•将坯块在主组元熔点一下的温度进行烧结，使制品具有最终的物理、化学和力学性能。•根据制品的结构、精度与性能要求，后续工艺还有精整、机加工、、热处理和表面处理热处理和表面处理等。一一、、、粉末冶金概况粉末冶金概况粉末冶金概况•早在公元前3000年，埃及人就已经使用铁粉；而近代粉末冶金技术从爱迪生研制钨灯丝开始。•现代粉末冶金的三个标志：(1)克服了难熔金属在熔铸过程中的困难;(2)粉末冶金少切削、无切削的特点（含油轴承）;(3)新材料、新工艺发展。粉末冶金概况•近年来，通过不断引进国外先进技术与自主开发创新相结合，中国粉末冶金产业和技术都呈现出高速发展的态势，每年全国粉末冶金行业的产值以35%的速度递增。•全球制造业中，汽车行业、机械制造、金属行业、航空航天、仪器仪表、五金工具、 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 机械、电子家电及高科技产业等迅猛发展，为粉末冶金行业带来了不可多得的发展机遇和巨大的市场空间。另外，粉末冶金产业被中国列入优先发展和鼓励外商投资项目，发展前景广阔。粉末冶金概况•我国粉末冶金行业已经经过了近10年的高速发展，但与国外的同行业仍存在以下几方面的差距：(1)企业多，规模小，经济效益与国外企业相差很大。(2)产品交叉，企业相互压价，竞争异常激烈。(3)多数企业缺乏技术支持，研发能力落后，产品档次低，难以与国外竞争。(4)再投入缺乏与困扰。(5)工艺装备、配套设施落后。(6)产品出口少，贸易渠道不畅。粉末冶金概况•粉末冶金的特点：•1）成本低。与铸造相比，精密度和成本是优势；铸造的偏析、机加工量大等用粉末冶金可以避免；•2）有些独特的性能或者微观组织只能由粉末冶金方法来实现；如多孔材料、陶瓷、和硬质合金等。•3）用其他工艺难以制备，如活性金属、难熔金属等。粉末冶金概况•缺点：•粉末冶金方法的经济效果只有在大规模生产时才能表现出来。因为粉末成形所需要的模具制作加工比较困难，而且较为昂贵。•粉末成本较高，制品的形状和大小受到一定的限制；•烧结件的韧性较差。二二、、、粉末制取粉末制取粉末的制取•粉末冶金从制粉开始。粉末可以是纯金属，也可以是非金属，还可以是化合物和合金。•制取粉末的方法，取决于材料的特殊性能及制取方法的成本。粉末的制取•金属粉末的制取方法分为：机械法和物理化学法。•机械法是将原料机械地粉碎而化学成分基本上不发生变化的工艺过程。•物理化学法是借助化学的或者物理的作用，改变原料的化学成分或者聚集状态而获得粉末的工艺过程。粉末的制取——机械粉碎法•是靠压碎、击碎和磨削等作用，将块状金属、合金或者化合物机械地粉碎成粉末的。依据物料的粉碎程度，可以分为粗碎和细碎。•以压碎为主要作用的有碾碎、辊压以及颚式破碎等；以击碎为主的有锤磨；属于击碎和磨削的有球磨和棒磨等。粉末的制取——雾化法•将液体金属或者合金直接破碎成细小的液滴(其大小一般小于150µm)而成为粉末。任何能形成液体的材料都可以用雾化法制取粉末；•借助高压水或者气流的称为水雾化(气雾化)；•离心力破碎液流的称为离心雾化；•真空雾化——在真空中雾化；•超声波雾化——利用超声波能量实现液流破碎。粉末的制取——还原法•用还原剂还原金属氧化物及盐类来制取粉末的一种方法。还原剂可以是固态、气态或者液体；粉末性能•固态物按分散程度分成致密体、粉末体和胶体，即在1mm以上的为致密体，0.1µm以下的一般称为胶体粉剂，介于二者之间的称为粉末体(简称粉末)。•粉末——由大连颗粒及颗粒之间的孔隙所构成的集合体。•单颗粒——粉末中能分开并独立存在的最小实体•复合颗粒——单颗粒以某种形式聚集起来。粉末性能•物理性能——颗粒形状与结构、粒度和粒度分布、比表面积、颗粒密度、显微硬度以及光电磁和热学等性质；•工艺性能——松装密度、振实密度、流动性、压缩性和成形性•化学性能——粉末中成分的含量、各种杂志的含量、金属粉末的化学分析。粉末性能•几何性能最基本的是粉末的粒度和形状。•(1)粒度。影响粉末的加工成形、烧结时收缩和产品的最终性能。某些粉末冶金制品的性能几乎和粒度直接相关。例如，过滤材料的过滤精度在经验上可由原始粉末颗粒的平均粒度除以10求得；硬质合金产品的性能与WC相的晶粒有很大关系，要得到较细晶粒度的硬质合金，惟有采用较细粒度的WC原料才有可能。粉末性能•生产实践中使用的粉末，其粒度范围从几百个纳米到几百个微米。粒度越小，活性越大，表面就越容易氧化和吸水。当小到几百个纳米时，粉末的储存和输运很不容易，而且当小到一定程度时量子效应开始起作用，其物理性能会发生巨大变化，如铁磁性粉会变成超顺磁性粉，熔点也随着粒度减小而降低。粉末性能•(2)粉末的颗粒形状。它取决于制粉方法，如电解法制得的粉末，颗粒呈树枝状；还原法制得的铁粉颗粒呈海绵片状；气体雾化法制得的基本上是球状粉。此外，有些粉末呈卵状、盘状、针状、洋葱头状等。粉末颗粒的形状会影响到粉末的流动性和松装密度，由于颗粒间机械啮合，不规则粉的压坯强度也大，特别是树枝状粉其压制坯强度最大。但对于多孔材料，采用球状粉最好。粉末性能•力学特性：•粉末的力学性能即粉末的工艺性能，它是粉末冶金成形工艺中的重要工艺参数。粉末的松装密度是压制时用容积法称量的依据；粉末的流动性决定着粉末对压模的充填速度和压机的生产能力；粉末的压缩性决定压制过程的难易和施加压力的高低；而粉末的成形性则决定坯的强度。粉末性能•化学性能•主要取决于原材料的化学纯度及制粉方法。较高的氧含量会降低压制性能、压坯强度和烧结制品的力学性能，因此粉末冶金大部分技术条件中对此都有一定 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 。例如，粉末的允许氧含量为0.2%～1.5%，这相当于氧化物含量为1%～10%。粉末性能•原料系——铁系、铜系、铁铜系和不锈钢系。•合金元素——在铁基中加入铜会使产品烧结后有所膨胀，强度增加；•加入碳，烧结品的强度、硬度有明显提高；•加入镍，可使产品强度提高、塑性提高、硬度降低；的加入，提高耐磨性。•MoS2筛分•筛分的目的在于把颗粒大小不同的原始粉末进行分级。•通常用 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 筛网制成的筛子或振动筛来筛分，而对于钨钼等难熔金属的细粉或超细粉末则使用空气分级的方法。筛分——粒度分布筛分——粒度分布三三、、、粉末混合粉末混合混合•混合一般是指将两种或两种以上不同成分的粉末混合均匀的过程。•混合有机械法和化学法两种。其中用得最广泛的是机械法，即用各种混合机如球磨机、型混合器、锥形混合器、酒桶式混合器和螺旋混合器等将粉末或混合料机械地掺和均匀而不发生化学反应。混合混合•机械法混料又可分为干混和湿混。湿混时使用的液体介质常为酒精、汽油、丙酮、水等。•化学法混料是将金属或化合物粉末与添加金属的盐溶液均匀混合，或者是各组元全部以某种盐的溶液形式混合，然后经沉淀、干燥、还原等处理而得到均匀分布的混合物。与机械法相比较，化学法能使物料中的各组元分布得更加均匀，从而更有利于烧结的均匀化。混合•化学混合法的缺点是操作较麻烦，劳动条件较差。•机械混合的均匀程度取决于下列因素：混合组元的颗粒大小和形状、组元的比重、混合时所用介质的特性、混合设备的种类和混合工艺（装料量、球料比、时间和转速等）。在生产实践中，混合工艺参数大都是用实验方法来选定的。混合•在粉末冶金中，不仅要生产金属粉末的混合物，而且还常常要生产含有非金属组元（例如石墨、氧化物、硅等）的混合物。•在压形前，粉末混合料中常常要添加一些改善压制过程的物质——成形剂或者添加在烧结中能造成一定孔隙的物质——造孔剂。混合•为了降低压形时粉末颗粒与模壁和模冲间摩擦、改善压坯的密度分布、减少压模磨损和有利于脱模，常加入一种添加物润滑剂，如石墨粉、硫磺粉等。•成形剂是为了提高压坯强度或为了防止粉末混合料离析而添加的物质，在烧结前或烧结时该物质被除掉，有时也叫粘结剂，如硬脂酸锌、合成橡胶、石蜡等。混合•混合料的 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 一般采用“碳硫分析仪”检测混合料的均匀程度。混合•影响混合均匀度的因素：①装粉量。对各类型的混料机，都有一最佳的装粉量。小于或大于这个最佳值时，粉末混合的均匀度都不好。因此，在生产实践中，对所选用的混料机及原辅材料应作装粉量工艺试验，摸索出一个最佳装粉量。②粉末特性。当粉末颗粒、密度相差很大时，则重力的作用可能大于摩擦力，从而较轻的粉末颗粒会产生偏析。当原材料(铁粉等)粒度和粒度分布基本相同，但颗粒形状不同时，混合方法也可能不同。在实际生产中应摸索出适合生产的原材料粉末的特性要求或粒度配比，以达到所需要的混合粉松装密度。混合•影响混合均匀度的因素：③回转速度。回转速度是对混合均匀度影响很大的因素之一。回转速度大时，混料时间可以缩短。对于各种整体式混料机和粉末都有一最佳回转速度。大于此速度时，由于离心力太大，粉末将附着在混料机内壁上，随同混料机一起回转，从而使混合均匀度降低。一般悄况下，铁、铜基结构零件生产用的混料机转速不宜过大。④混合时间。混合时间也是对混合均匀度影响很大的因素之一。一般情况下，混合时间不宜过长。过长的混合时间，可能导致混合均匀度恶化。混料机在不同速度下回转时，转速增大，混料时间应减少。混合⑤混合粉的出料。从混料机中如何取出混合粉，这也是一个值得注意的问题口如出料不当(被风吹等)，就可能产生偏析。试验表明，有时混合粉的偏析不是由混合方法产生的，面是由于出料方法不对面造成的。因此，粉末混合后的出料方法亦应引起高度重视。四四、、、压制成形压制成形压制成形•将松散的粉末加工成具有一定尺寸、形状以及一定密度和强度的坯块的过程。压制成形—压制工艺的选择•1）产品的材质、几何形状和尺寸精度及产品的使用工况；•2）混合料的性能。压制时混合粉的松装密度是计算装填高度的主要参数；压缩性是确定压力的主要参考•3）根据压坯的形状、尺寸及所用混合粉，计算所需的压制压力和脱模力；同时应了解设备的各项参数；压制成形—压制工艺的选择•4）对压制成形的模具（模架）结构及工作原理应全面了解。装料高度的调节方法，设备运行速度的确定；•5）根据压坯的几何尺寸、形状和位置精度要求，配备相应的测量器具。压制成形工艺•①产品名称、产品图样及代号，所使用的混合粉的编号；•②压坯的截面积(cm2),所需的压制压力(kN)，使用的成形设备;•③压坯的压制密度(g/cm3)，对异形复杂压坯还应规定各部位的密度要求;•④压坯允许的质量(g);压制成形工艺•⑤绘制压坯图，并根据模具尺寸及混合粉性能计算压坯尺寸，标明形位公差及表面粗糙度要求等;•⑥需用的成形模具(架)、测量器具的代号等;•⑦其他技术要求，如压坯不允许有掉边缺角、夹杂物、粘附物等缺陷，压坯应轻拿轻放，不允许碰伤，排放在规定的周转盘内等等。压制成形操作①操作工根据作业指令，领取压制工序卡。对于简单形状(如轴套类)的压坯，应到模具借用库领取相关的模具主要零件(阴模、芯棒、上下模冲等)及检测器具(如塞规、测同轴度的校芯等)。对复杂形状的压坯，应会同校模工(或工段长)根据模具总装图，领取相关模具零件，进行校模。②校模前应先把需用的模架、模具零件清理干净。压制成形操作•③装配后，模具(架)、相对运动的模具零件之间应能灵活运动，不能有滞阻等现象。固定模具零件时，应采用对角逐步拧紧螺钉的方法，以使模具连接处受力均匀。•④调整模具(架)的装粉、压制、脱模等位置，检查是否符合模具(架〕总装图要求。压制成形操作⑤将模具(架)平稳移入压机中并固定，装上送粉靴。对有辅助气缸装置的模具(架)，还应接通气源。⑥清除干净送料斗及送粉靴中原残余混合粉。并保持设备周围环境整洁。压制成形—加压方式•单向压制——适合伤残较薄的产品以减少密度的不均匀。•双向压制——上下一起加压，可以使的密度均匀；•浮动压制——模具有弹簧，当上模加压后，模具浮动，下模相对加压。压制成形压制成形•1）滑动阶段——粉末颗粒发生位移，填充孔隙，压坯密度增加较快；•2）平缓阶段——粉体出现压缩阻力，而粉末的变形还没有开始；•3）粉末变形阶段——压力超过粉末颗粒的临界应力，粉末颗粒开始变形，密度继续增大。压制成形压制成形•影响压制的因素：1）模具的影响，2）润滑剂的影响；3）压制参数的影响——加压速度，保压时间-送粉机构压制成形•压制废品：分层；裂纹；掉边掉角；密度不均匀；其他废品——毛刺大；同轴度超差等五五、、、烧结烧结(加压烧结)烧结•烧结过程对产品的性能起决定性的作用；•粉末烧结后，烧结体的强度增加，首先是颗粒间的联结强度增大，即联结面上原子间的引力增大。在粉末或粉末压坯内，颗粒间接触面上能达到原子引力作用范围的原子数目有限。但是在高温下，由于原子振动的振幅加大，发生扩散，接触面上才有更多的原子进入原子作用力的范围，形成粘结面，并且随着粘结面的扩大，烧结体的强度也增加。烧结•粘结阶段•烧结初期，颗粒间的原始接触点或面转变成晶体结合，即通过成核、结晶长大等原子过程形成烧结颈。烧结•烧结颈长大阶段•原子向颗粒结合面的大量迁移使烧结颈扩大，颗粒间距离缩小，形成连续的孔隙网络；同时由于晶粒长大，晶界越过孔隙移动，而被晶界扫过的地方，孔隙大量消失。烧结体收缩，密度和强度增加是这个阶段的主要特征。烧结•闭孔隙球化和缩小阶段•当烧结体密度达到以后，多数孔隙被完全分隔，闭孔数量大为增加，孔隙形状趋近球形并不断缩小。•等温烧结三个阶段的相对长短主要由烧结温度决定：温度低，可能仅出现第一阶段；在生产条件下，至少应保证第二阶段接近完成；温度愈高，出现第二甚至第三阶段就愈早。在连续烧结时，第一阶段可能在升温过程中就完成。烧结气氛•可以防止或者减少周围环境对烧结体的有害反应，如氧化、脱碳；可以排除有害杂质，还可以维持或者改变烧结材料中的有用成分。•主要是氢气、氮气、分解氨气体、氦气；•或者是真空环境；烧结•还原性气氛——含有氢、一氧化碳，对大多数金属在高温下均有还原性；•可控碳势气氛——控制好烧结气氛中的碳势；•真空烧结——主要用于活性金属和难熔金属以及硬质合金、磁性材料和不锈钢的烧结。烧结设备•烧结炉分为：间隙式烧结炉和连续式烧结炉；钟罩式和真空式是间隙式；烧结废品•1）破坏加热规程产生的废品；•2）破坏烧结气氛；•3）与压制过程有关的烧结废品。六六、、、粉末冶金产品的性能检测粉末冶金产品的性能检测性能检测•外观：几何尺寸；表面状态；•理化性能：硬度；压缩强度；密度；•摩擦性能：按试验大纲测试。谢谢参加！