粉末冶金
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粉末冶金知识大全简介粉末冶金是一种重要的制备材料的方法,它通过将金属或非金属加工成粉末,再通过压制和烧结等工艺将粉末粒子紧密结合形成所需的材料。
本文将介绍粉末冶金的基本原理、工艺流程和应用领域。
1. 粉末制备粉末冶金的第一步是制备粉末。
常见的粉末制备方法包括:•原子熔化法:通过将金属或合金加热到高温,使其熔化后迅速冷却,冷却过程中形成的微细颗粒即为粉末。
•机械研磨法:将金属块或合金块放入球磨机中与球磨介质一起磨碎,经过一定时间后得到所需的粉末。
•物理气相法:通过高温蒸发和凝聚,使金属或合金从气相转变为粉末。
常见的物理气相制备方法有气体凝聚法、物理溅射法等。
2. 粉末冶金工艺粉末冶金包括压制、烧结和后处理等多个工艺步骤。
2.1 压制压制是将制备好的粉末以一定的压力塑造成所需形状的过程。
常见的压制方法有:•静态压制:即将粉末放置在模具中,施加垂直于模具方向的压力,使粉末颗粒之间发生塑性变形,形成一定形状的绿体。
•动态压制:即通过提供一个快速冲击力,使粉末颗粒互相碰撞并发生变形,形成一定形状的绿体。
2.2 烧结烧结是将压制好的绿体在一定温度下进行加热,使粉末颗粒之间发生扩散和结合,形成致密的材料。
常见的烧结方法有:•常压烧结:将绿体放在电炉或气炉中进行加热,使粉末颗粒熔结或固相扩散结合。
•热等静压烧结:在加热的同时施加一定的压力,用于加强绿体的结合。
2.3 后处理烧结完成后,还需要进行一些后处理步骤以提高材料的性能。
常见的后处理方法有:•热处理:通过控制温度和时间,在一定的条件下改变材料的组织结构,提高其硬度、强度等性能。
•表面处理:在材料表面形成覆盖层、涂层或改变表面形貌,以提高耐磨、耐腐蚀等性能。
3. 应用领域粉末冶金在许多领域都有着广泛的应用。
3.1 金属制品粉末冶金可以制备各种金属制品,如汽车零部件、工具等。
由于独特的结构和物理性能,粉末冶金制品具有优异的耐磨、抗拉伸和耐腐蚀等特点。
3.2 陶瓷制品通过粉末冶金技术可以制备出高纯度、高强度的陶瓷制品,如陶瓷刀具、陶瓷齿轮等。
粉末冶金手册粉末冶金是一种将金属或非金属粉末通过压制、烧结等工艺加工成成型品的制造工艺。
粉末冶金具有高效、低成本、可成型性好、材料利用率高等优势,因此在航空航天、汽车工业、电子行业等领域得到广泛应用。
本手册将介绍粉末冶金的基本原理、工艺流程、材料选择、设备介绍等内容。
一、粉末冶金的基本原理粉末冶金的基本原理是将金属或非金属物质经过粉碎或原料特殊制备得到的粉末,经过压制成型或注射成型,再经过高温烧结得到所需产品。
这种工艺利用了粉末颗粒之间的相互扭曲和扩散,从而实现了物质的成型。
同时,由于粉末冶金是一种非液态冶金工艺,不需要溶解和凝固过程,避免了材料在液态下的气体、夹杂物等问题,因此可以获得更高的材料纯度和均匀性。
二、粉末冶金的工艺流程粉末冶金的一般工艺流程分为原料制备、混合、成型、烧结和后处理等步骤。
1.原料制备:原料制备阶段主要包括选料和粉末制备。
选料是指根据成品的要求选择合适的原料,如金属、合金、陶瓷或复合材料等。
粉末制备可以通过粉碎、化学方法、电化学方法等得到所需粉末。
2.混合:将所选的原料粉末按照一定比例进行混合。
混合的目的是使各种材料的粒子均匀分散,以获得更高的均匀性。
3.成型:将混合好的粉末通过压制成型,可以使用冷压、热压或注射成型等方法。
成型一般可以分为干压成型和液相成型两种方式。
4.烧结:成型件通过高温烧结,使粉末颗粒之间发生结合,形成致密的材料。
烧结温度和时间根据材料种类、成型件形状等因素确定。
5.后处理:烧结后的材料可以进行表面处理、热处理、加工等工艺。
目的是使产品达到所需的性能和尺寸要求。
三、粉末冶金的材料选择粉末冶金可以应用于各种金属和非金属材料的制备,包括纯金属、合金、陶瓷、塑料等。
在选择材料时需要考虑材料的物理性质、化学性质、应用环境等因素。
例如,对于需要高强度和耐磨性的零件可以选择使用金属粉末冶金制备的合金材料;对于需要绝缘性能和耐高温的零件可以选择使用陶瓷粉末冶金制备的材料。
粉末冶金是什么?粉末冶金(Powder Metallurgy)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。
它是冶金和材料科学的一个重要分支学科。
粉末冶金有历史2500年前块炼铁锻造法制造铁器20世纪初制取难熔金属。
1909年制造电灯钨丝,推动了粉末冶金的发展;1923年粉末冶金硬质合金的出现被誉为机械加工中的革命。
30年代成功制取含油轴承。
粉末冶金铁基机械零件的发展,充分发挥了粉末冶金少切削甚至无切削的优点。
40年代金属陶瓷、弥散强化等材料60年代粉末冶金高速钢,粉末高温合金应用80年代~ 汽车领域应用迅速发展粉末冶金的特点节材,节能低环境污染较好的尺寸精度较好的表面状态接近最终形状降低产品制造成本产品一致性好特殊的多合金组织多孔性组织复杂的形状适合大批量生产经济性节能:粉末成形所需压力远低于锻造、辊轧等传统制程;烧结温度又低于主成分熔点。
故耗费之能源远低于铸造、机械加工等其它制程。
省材:粉末冶金法的材料利用率高达95%以上,远高于其它制程。
例如机械加工法的材料利用率平均仅有40∼50%之间。
省时:在自动化生产在线,成形一个生胚的时间可低至0.5秒;而每一成品所耗费的平均烧结时间亦可低至数秒钟。
其时间成本远低于其它制程。
精度:粉末冶金产品的尺寸精度极高,在一般用途中,几乎无须后续加工性质上某些具有独特性质或显微组织的产品,除粉末冶金制程外,无法以其它制程获得。
例如:多孔材料:过滤器、含油轴承、透气钢等复合材料:弥散强化或纤维强化复合材料合金系统:大部分合金系统均有固溶限,超过此一限度,其铸造组织会产生共晶、共析、或金属间化合物等偏析现象,形成不均匀的组织结构;而某些元素间即使在熔融状态下也不互溶,故不可能以铸造法制造。
粉末冶金法的特性却使其可轻易调配出任意比例且组织均匀的合金材质(因其制程中未达熔点)。
特殊性上有些材料虽可能以其它方法制作,在实作上却有相当的困难度,例如:高熔点金属:钨(3380℃)、钼(2615℃)、陶瓷等高熔点材料很难熔化铸造。
1.什么是粉末冶金。
答:粉末冶金是一种制取金属粉末,以及采用成型和烧结工艺将金属粉末(或金属粉末和非金属粉末的混合物)制成制品的工艺技术。
2.粉末冶金的工艺及优点。
答:粉末冶金工艺的基本工序是:(1)原料粉末的制取和准备(粉末可以是纯金属或它的合金、非金属、金属与非金属的化合物以及其他各种化合物);(2)将金属粉末制成所需形状的坯块;(3)将坯块在物料主要组元熔点以下的温度进行烧结,使制品具有最终的物理、化学和力学性能。
优点:(1)制取难溶金属、化合物、假合金、多孔材料(2)节约金属,降低产品成本(3)可制取高纯度材料(4)能保证材料成分的配比的正确性和均匀性3.机械研磨法的研磨规律。
答:在研磨时,有四种力作用于颗粒材料上:冲击、磨耗、剪切以及压缩。
它取决于料和球的运动状态。
当球磨机圆筒转动时,球体的运动可能有以下四种情况:A滑动B滚动C自由下落D临界转速。
其中临界转速是当转速达到一定速度时,球体受离心力的作用,一直紧贴在转筒壁上,以致不能跌落,物料不能被粉碎,这种情况下的速度称为临界转速。
4.影响球磨的因素。
答:A 球磨筒转速Ni=(0.7-0.75)N临抛落Ni=0.6N临滚动Ni<0.6N临滑动B 装球量球少:滑动——效率低速度固定时{球多:球层干扰——效率低装填系数:把球体体积与球磨筒容积之比称为装填系数。
(0.4~0.5为宜)C 球料比料应以填满球体间的空隙,掩盖表面为宜D 球的大小球太小:冲击力低球太大:冲击次数低应大小配合使用E 研磨介质:干磨和湿磨F 物料的性质G 研磨时间大于100h 无效果5.什么是机械合金化、阐述机械合金化的机理过程。
答:机械合金化是将金属和金属粉末在高温球磨机中通过粉末颗粒和球磨之间的长时间的激烈冲击,碰撞,使粉末颗粒反复产生冷焊、断裂,促进粉末中原子的扩散从而获得合金化粉末的一种制备法。
机理过程:转子搅动球体产生相当大的加速度并传给物料,因而对物料有较强烈的研磨作用。
粉末冶金的概念
一、粉末冶金的概念
粉末冶金(Powder Metallurgy;PM)是一种材料加工技术,它将金属粉末作为原料,通过压制、热处理等工艺步骤,加工出特定的功能形状,并可以达到特定性能的加工方法。
通常,粉末冶金工艺的原料以金属为主,但也可以是非金属,如碳素或碳/硅酸盐组成的特殊粉末,或者金属与碳素、碳/硅酸盐混合而成的特殊粉末。
粉末冶金工艺的主要特点是:
1、可以制备出具有复杂形状的零件,复杂的压力型件经常用于此项工艺;
2、材料可以以节约能源的方式加工,常见的工艺步骤是压制和热处理,其中压制过程中并没有使用任何溶剂或润滑剂;
3、可以制备出较低的材料强度,特别是在微型压力零件中,这些零件可以以较低的体积加工出来,而且具有较高的强度;
4、有利于机械性能的增强;
5、可以制备出复合材料,这些材料具有良好的塑性性能以及抗磨损和抗腐蚀性能;
6、可以制备出高熔点的材料,如钨、铌、钛、银等高熔点材料。
此外,粉末冶金工艺还可以通过添加各种金属粉末,碳素粉末,碳素/硅酸盐粉末和其他材料的组合来获得复合材料,这些复合材料可以提高材料的强度,E值和抗磨损性能。
在热处理过程中,粉末冶金工艺也可以提高材料的强度和耐高温性能,以及提升材料的热加工
性能。
总之,粉末冶金工艺是目前非常重要的加工方法,可以获得具有多种功能功能和性能的零件。
名词解释粉末冶金
嘿,你知道粉末冶金吗?这可真是个超有趣的玩意儿!比如说,你
想象一下,把一堆细细的金属粉末,就像沙滩上的沙子一样,通过一
些特别的方法和工艺,让它们变成各种形状、各种用途的东西,是不
是很神奇?
粉末冶金啊,简单来说,就是把金属粉末当成原料来制造各种制品
的一种技术。
就好比你做饭,把各种食材组合起来变成美味的菜肴,
粉末冶金就是把金属粉末组合加工成我们需要的东西。
咱举个例子啊,你看那些汽车上的零件,说不定就有通过粉末冶金
做出来的呢!那些小小的、精致的零件,可都是从粉末一点点变过来
的呀。
粉末冶金可不是随随便便就能做好的哦!它需要一系列的步骤和工艺。
首先得把金属粉末准备好,这就像准备好画画的颜料一样重要。
然后呢,把这些粉末按照一定的方式压制成型,哎呀,就好像捏橡皮
泥一样,把它捏成我们想要的形状。
接着,还得经过高温烧结等过程,让这些粉末真正地融合在一起,变成坚固的整体。
你可能会问啦,那粉末冶金有啥好处呀?嘿,这好处可多了去了!
它可以制造出一些用传统方法很难做到的形状和结构,而且还能节省
材料呢,这多棒呀!
还有啊,粉末冶金在很多领域都有大用处呢!像机械制造啦、航空航天啦、医疗器械啦等等。
它就像一个默默奉献的小能手,在背后为各种高科技产品贡献着自己的力量。
我觉得啊,粉末冶金真的是一项超级厉害的技术,它让我们的生活变得更加丰富多彩,让那些看似不可能的东西都变成了现实!你难道不这么认为吗?。
粉末冶金是什么材料
粉末冶金是一种通过粉末冶金工艺制备金属、合金、陶瓷和复合材料的新型材料。
它是将金属或非金属粉末通过压制、烧结等工艺形成所需产品的一种方法。
粉末冶金技术具有高效节能、原料利用率高、可以制备复杂形状和高性能材料等优点,因此在航空航天、汽车、机械制造、电子等领域得到了广泛应用。
粉末冶金材料主要包括金属粉末和非金属粉末两大类。
金属粉末是指通过机械
方法将金属块破碎、研磨而成的细小颗粒,而非金属粉末则是指氧化物、氮化物、碳化物等非金属材料的粉末。
这些粉末经过混合、压制、烧结等工艺,可以制备出具有特定性能的材料。
粉末冶金技术的优势在于可以制备出具有特殊性能的材料。
通过控制粉末的形状、尺寸、分布以及添加其他元素等方法,可以调控材料的力学性能、磁性能、耐磨性、耐腐蚀性等特性。
而且,粉末冶金材料还可以制备出具有多孔结构的材料,应用于过滤、吸附等领域。
粉末冶金材料还具有良好的加工性能。
由于粉末冶金材料的原料是粉末,因此
可以通过压制、注射成形、烧结等工艺制备出复杂形状的零部件,而且还可以减少加工过程中的废料,提高材料的利用率。
此外,粉末冶金材料还具有良好的均匀性。
由于粉末冶金材料是由微小颗粒组
成的,因此可以实现各向同性的材料性能,而且可以实现多种材料的复合,从而得到具有多种性能的复合材料。
总的来说,粉末冶金是一种重要的材料制备技术,它可以制备出具有特殊性能
的材料,并且具有良好的加工性能和均匀性。
随着科学技术的不断发展,相信粉末冶金技术将会在更多的领域得到应用,为人类的发展做出更大的贡献。
2024年粉末冶金基础知识(一)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(m)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。
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。
(二)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。
粉末冶金是制取金属或用金属粉末(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、复合以及各种类型制品的工艺技术。
粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方,因此,一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。
由于粉末冶金技术的优点,它已成为解决新材料问题的钥匙,在新材料的发展中起着举足轻重的作用。
粉末冶金特点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。
(1)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。
(2)可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料,这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。
(3)可以容易地实现多种类型的复合,充分发挥各组元材料各自的特性,是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。
(4)可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品,如新型多孔生物材料,多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。
(5)可以实现净近形成形和自动化批量生产,从而,可以有效地降低生产的资源和能源消耗。
(6)可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料,是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。
我们常见的机加工刀具,五金磨具,很多就是粉末冶金技术制造的。
雾化法制备金属粉末----低氧含量铁粉生产在无氧气氛中进行, 并包含一些石蜡,这些分解为碳与氢。
碳与铁反应, 形成很薄的富碳表面层。
碳含量使颗粒的延性降低, 但提高了表面的烧结活性。
什么是粉末冶金
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
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品。
2
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。
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。