粉末冶金原理概述

1. 粉末冶金：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、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。

2. 二次颗粒：单颗粒以某种方式聚集就构成二次颗粒

3. 松装密度：粉末在规定条件下自然充填容器时，单位体积内自由松装粉末体的质量g/cm3。

4. 孔隙率：孔隙体积与粉末体的表观体积之比的百分数称为孔隙度（θ）。

5. 中位径：将各种粒级粉末个数或百分数逐一相加累积并做图，可以得到累积分布曲线，分布曲线对应５０％处称为中位径

弹性后效：在压制过程中，粉末由于受力而发生弹性变形和塑性变形，压坯内存在着很大的内应力，当外力停止作用后，压坯便出现膨胀现象

6. 合批：将成分相同而粒度不同的粉末进行混合，称为合批

7. 烧结机构：研究烧结过程中各种可能的物质迁移方式及速率。

8. 热压：热压又称为加压烧结，是把粉末装在模腔内，在加压的同时使粉末加热到正常烧结温度或更低一些的温度，经过较短时间烧结成致密而均匀的制品。

9. 活化烧结：是指采用化学或物理的措施，使烧结温度降低、烧结过程加快，或使烧结体的密度和其它性能得到提高的方法。

10. 单颗粒：粉末中能分开并独立存在的最小实体称为单颗粒。

11. 振实密度：粉末装于振动容器，规定条件下，经振动敲打后测得的粉末密度。

12. 粒度：以mm或μm的表示的颗粒的大小称颗粒直径，简称粒径或粒度。

13. 混合：将两种或两种以上不同成分的粉末混合均匀。分为机械法和化学法。

14. 搭桥：粉末在松装堆集时，由于表面不规则，彼此之间有摩擦，颗粒相互搭架而形成拱桥孔洞的现象。

15. 快速冷凝技术的特点：（1）急冷可大幅度地减小合金成分的偏析；（2）急冷可增加合金的固溶能力；（3）急冷可消除相偏聚和形成非平衡相；（4）某些有害相可能由于急冷而受到抑制甚至消除；（5）由于晶粒细化达微晶程度，在适当应变速度下可能出现超塑性等。

装球量：球磨筒内磨球的数量。

球料比：磨球与磨料的质量比

电流效率：一定电量电解出的产物的实际质量与通过同样电量理论上应电解出的产物质量之比，用公式表示为ηi=M/（qIt)×100%

粒度分布：指不同粒径的的颗粒在粉末总质量中所占的百分数，可以用某种统计分布曲线或统计分布函数描述。

松装密度：粉末在规定条件下自然填充容器时，单位体积内粉末的质量，单位为g/cm3。

振实密度：在规定条件下，粉末受敲打或振动填充规定容器时单位体积的粉末质量。

单颗粒：晶粒或多晶粒聚集，粉末中能分开并独立存在的最小实体。

一次颗粒：最先形成的不可以独立存在的颗粒，它只有聚集成二次颗粒时才能独立存在。

二次颗粒：由两个以上的一次颗粒结合而又不易分离的能独立存在的聚集颗粒称为二次颗粒。

压缩性: 粉末被压紧的能力

成形性: 粉末压制后，压坯保持既定形状的能力

净压力：

单元系烧结：纯金属、固定化学成分的化合物和均匀固溶体的粉末烧结体系，是一种简单形式的固相烧结。

多元系固相烧结：由两种以上组元（元素、化合物、合金、固溶体）在固相线以下烧结的过程。

气氛的碳势：某一含碳量的材料在某种气氛烧结时既不渗碳也不脱碳，以材料中碳含量表示气氛中的碳势。

活化烧结：系指能降低烧结活化能，是体系的烧结在较低的温度下以较快的速度进行，烧结体性能得以提高的烧结方法。

氢损值：金属粉末的试样在纯氢气中煅烧足够长时间，粉末中的氧被还原成了水蒸气，某些元素与氢气生成挥发性的化合物，与挥发性金属一同排除，测的试样粉末的相对质量损失，称为氢损。

液相烧结：烧结温度高于烧结体系低熔组分的熔点或共晶温度的多元系烧结过程，即烧结过程中出现液相的粉末烧结过程统称为液相烧结。

机械合金化是指金属或合金粉末在高能球磨机中通过粉末颗粒与磨球之间长时间激烈地冲击、碰撞，使粉末颗粒反复产生冷焊、断裂，导致粉末颗粒中原子扩散，从而获得合金化粉末的一种粉末制备技术。

粉末冶金产品与工艺流程概述

粉末冶金是用金属粉末（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过程。粉末冶金工艺一般都是如下步骤：制粉、成形、烧结、后处理。

制粉主要可以归纳为两大类：机械法和物理化学法。机械法是将原材料机械粉碎，不改变其化学成分；物理化学法是借助化学或物理的作用，改变原材料的化学成分或聚集状态而获得粉末。粉末的生产方法有很多，从工业规模上来说，应用最广泛的是还原法、雾化法和电解法。在制得的粉末里加入其他添加剂，混合均匀，便制成了需要的粉末。

制粉之后先要进行粉末的预处理，其包括：粉末退火、筛分、混合、制粒、加润滑剂等。再之后就是成形与烧结。成形和烧结有很多种方法，通过不同种方法的组合就形成了很多种工艺。

⑴．粉末→热压→粉末冶金成品：粉末加压烧结，在加压的同时使粉末加热到正常烧结温度或更低一些，经过较短时间烧结成致密而均匀的制品。

⑵．粉末→松装烧结→粉末冶金成品：金属粉末不经成形而松散(或振实)装在耐高温的模具内直接进行的粉末烧结。松装烧结主要用来制取透过性大、净化精度要求不很高的多孔材料。

⑶．粉末→粉浆浇注→烧结→粉末冶金成品：将粉末与水（或其他液体如甘油、酒精）制成一定浓度的均匀无聚集颗粒的悬浮粉浆，注入具有所需形状的石膏模中，待石膏模将粉浆中液体吸干后，取出注件后小心去除多余料再进行干燥。最后经过烧结制得成品。

⑷．粉末→压制→烧结→浸透→粉末冶金成品：金属粉末在压模中经过一定的压力压制成形后烧结，再经过熔浸又称浸透，让坯块内孔隙为金属液填充制得致密材料。这样的工艺一般又叫做溶浸烧结，为了提高多孔毛坯的强度等性能，在高温下把多孔毛坯与能润湿它的固态表面的液体金属或合金相接触，由于毛细管作用力，液态金属会充填毛坯中的孔隙。这种工艺适合于制造钨银、钨铜、铁铜等合金材料或制品。

⑸．粉末→压制→烧结→热处理→粉末冶金成品：粉末在经过压制和烧结之后通过热处理来改善金属材料的物理性能已达到产品需求。（热处理是将材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的组织结构,来控制其性能的一种综合工艺过程。

粉末制备习题

* 粉末冶金产品在汽车工业中有许多用途，请列举三种汽车用粉末冶金产品。

* 有什么方法可以取代粉末冶金技术制备钨灯丝，为什么电熔断器中不采用钨灯丝材料。

* 粉末冶金一度称为金属陶瓷( Metal ceiamics) ， 是什么工序类似于陶瓷产品制备。

* 粉末冶金与陶瓷的主要差别是什么？这些差别是如何影响过程的。

* 粉末冶金的定义是什么？

* 粉末冶金的工程含义是什么？

* 减少加工成本是粉末冶金产品过程的重要方面，要求减少模具结构误差，以确保产品尺寸精度与性能，在什么步骤上有利于减少产品加工成本（净静成形技术）

* 金属基复合材料，如 SiC 纤维强化铝合金，是粉末冶金应用的领域，你能说明复合材料制备方法吗？

* 在水雾化制粉时，怎样获得球形颗粒。

* 雾化青铜粉末经气流研磨成碟状。

①如何测试该碟状粉末的粒度。

②改变碟状粉末厚度的方法。

③哪些工艺参数有助于获得碟状粉末。

* 用气体雾化制备合金粉末，雾化融液金属温度略高于液相线，对于粒径为100μm的颗粒，固化时间为0.04s，估算在同样条件下10μm粒径粉末颗粒的固化时间。

* 采用水平雾化时，发现所得粉末颗粒太小，不适合后续的工序，建议改变三个过程参数以增大粒径。

* 在气体雾化时，如果颗粒尺寸随融体粘度增加而增大，粒度对颗粒形状会有何种作用？高的过热温度会有利于形成球形颗粒吗？

* 离心雾化粉末通常有双峰形粒度分布曲线，讨论产生这种结果的原因。

* 分别用水雾化，气体雾化和还原方法制备Cμ粉（理论密度=8.9g/cm3），测试指数如下：

性能 A B C

平均粒度μm 48 25 40

松装密度g/cm3 2.8 1.7 4.4 振实密度g/cm3 3.3 2.4 4.7