最新中南大学粉末冶金原理课本重点

粉末冶金的原理粉末冶金是一种利用金属及其合金的可塑性和高活性的特点，通过粉末的制备、成型和烧结等工艺，制造出具有特定形状和性能的金属制品的方法。

粉末冶金的基本原理是将金属原料熔化后急速凝固形成细小的颗粒，再经过后续的粉末处理工艺，最终使颗粒状金属粉末具有特定的物理、化学和结构性能。

具体的工艺流程包括原料的选择和处理、粉末的制备、成型和烧结。

原料的选择和处理是粉末冶金的关键步骤之一。

适当选择合适的金属粉末原料是保证成品性能的关键。

通常，金属原料的选择要考虑其物理性质、化学性质及可塑性等因素。

为提高冶金反应的活性和金属粉末的可塑性，常常需要对原料进行预处理，如氧化还原处理、合金化处理等。

粉末的制备是将金属原料加工成颗粒状金属粉末的过程。

目前常用的粉末制备方法主要有气雾化法、溶剂法、机械研磨法等。

其中，气雾化法是一种常见的制备方法，它通过高压气流将金属熔化后迅速喷雾成粉末。

这样可以得到细小均匀的金属颗粒。

成型是将金属粉末按照所需形状装入一定模具中，并施加一定压力，使金属粉末紧密结合成形状固定的坯体。

常用的成型方法包括压制成型、注塑成型、挤压成型等。

通过成型，可以得到具有所需形状的零部件或半成品。

最后，经过成型的金属粉末坯体还需要进行烧结，即在一定温度下对金属粉末进行加热处理，使其颗粒之间发生结晶和扩散，相互融合并形成坚固的金属材料。

烧结可以通过自发热烧结、辅助烧结等方法来实现。

烧结过程中，金属粉末之间的氧化物和杂质也会在高温下被还原和挥发。

通过以上的处理工艺，粉末冶金可以制备出具有复杂形状、高强度、良好磨损性能和耐磨性能的金属制品。

由于粉末冶金具有成本低、能耗少、无需后加工等优势，因此在汽车、航空航天、工具等领域得到广泛应用。

粉末冶金知识点总结一、粉末冶金基础知识1. 粉末冶金的概念粉末冶金是一种利用金属或非金属粉末作为原料，通过压实和烧结等方式制备零部件的工艺。

它充分发挥了粉末的特性，即可压性、可成形性、可烧结性和可溶性等，使得粉末冶金工艺具有高效率、低成本、无废料和生产精度高等优点。

2. 粉末材料的选择在粉末冶金过程中，选择合适的粉末材料对于制备高质量的产品至关重要。

一般来说，粉末材料应具有以下特点：细小的颗粒大小、均匀的颗粒分布、高的纯度和良好的流动性。

3. 粉末冶金的工艺粉末冶金工艺通常包括原料的混合、成型、烧结和后处理等步骤。

在这个过程中，需要注意粉末的混合比例、成型方式、烧结温度和时间等参数的控制，以确保制备出符合要求的成品。

4. 粉末冶金的应用粉末冶金技术已广泛应用于汽车、航空航天、医疗器械、电子设备等领域，制备出的产品具有优异的性能和精密的形状，可以满足各种特殊需求。

二、粉末材料的制备方法1. 机械合金化机械合金化是一种通过机械设备将原料混合并形成均匀的粉末混合物的方法。

常见的机械合金化设备包括球磨机、混合机和搅拌机等。

这种方法对原料的颗粒大小和形状要求不高，适用于制备一些普通的粉末材料。

2. 化学还原法化学还原法是一种利用化学反应生成的气体来分解金属或合金化合物，产生金属粉末的方法。

这种方法可以制备出颗粒细小、形状均匀的金属粉末，适用于制备高质量的粉末材料。

3. 气相沉积法气相沉积法是一种通过将金属原子或分子从气体中沉积到基底上形成薄膜或粉末的方法。

这种方法可以制备出极细的金属粉末，适用于制备一些用于电子器件等特殊应用场合的粉末材料。

4. 电化学法电化学法是一种利用电化学反应来制备金属粉末的方法。

这种方法制备的金属粉末质量较高，但工艺复杂，适用于制备一些对粉末质量要求较高的粉末材料。

5. 液态金属雾化法液态金属雾化法是一种通过气流将液态金属喷雾成细小颗粒的方法。

这种方法可以制备出颗粒细小、形状均匀的金属粉末，适用于制备高质量的粉末材料。

粉末冶金重点整理名词解释：1，熔解析出：溶解和析出阶段。

如果固相在液相中可以溶解，那么在液相出现后，特别是细小的粉末和粗大的颗粒的凸起及棱角局部会在液相中溶解消失。

由于细小的粉末颗粒在液相中的溶解度要比粗颗粒大，因此在细小颗粒溶解的同时，也会在粗颗粒外表上有析出的颗粒。

2，蒸发凝聚：外表层原子向空间蒸发，借蒸汽压差通过气相向颈部空间扩散，沉积在颈部。

3，密度等高线：密度一样的区域连在一起形成的类似等高线的线分布4，比外表：粉末比外表定义为1g 质量的粉末所具有的总外表积，用m2/g 表示；致密固体的比外表用m2/cm3 为单位，称容积比外表。

粉末比外表是粉末的平均粒度、颗粒形状和颗粒密度的函数。

5，二流雾化：借助高压水流或气流的冲击来破碎液流，称为水雾化或气雾化．也称二流雾化。

6，临界转速:当转速达一定的速度时，球体受离心力的作用，一直紧贴在圆筒壁上，以致不能跌落，物料就不能被粉碎。

这种情况下的转速称为临界转速。

7,松装密度:松装密度是粉末试样自然地充满规定的容器时，单位容积的粉末质量。

8,标准筛:标准筛，采用SUS304〔0Cr18ni9〕不锈钢拉伸抛光而成,壁厚0.6毫米,外表光可鉴人，整体成型巩固耐用,没有磁性,筛网与筛框通过锡焊固定,不会松弛。

9,粒度分布:由于组成粉末的无数颗粒一般粒径不同，故又用具有不同粒径的颗粒占全部粉末的百分含量表示粉末的粒度组成，又称粒度分布.10,二次颗粒:单颗粒如果以某种形式聚集11,真密度:粉末质量与除去开孔和闭孔体积的粉末体积的比值，是材料的理论密度12,相对密度: 压坯密度与真密度的比。

13, 压坯密度:压坯密度是压坯单位体积实际质量的平均值，用g/cm3表示。

14,团粒:由单颗粒或二次颗粒依靠范德华的作用下结合而成的粉末颗粒，易于分散.15,粉末压制性: 压制性是压缩性和成形性的总称。

压缩性就是金属粉末在规定的压制条件下被压紧的能力。

成形性是指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力。

粉末冶金知识讲义简介粉末冶金是一种通过将金属或陶瓷的粉末加工成所需的产品的方法。

它在各种工业领域中都有广泛的应用，包括汽车制造、航空航天、电子设备等。

本篇讲义将介绍粉末冶金的基本原理、工艺流程以及应用领域。

希望通过本讲义的学习，读者能够对粉末冶金有更深入的了解。

粉末冶金的基本原理粉末冶金是利用金属或陶瓷的粉末制备材料的一种冶金方法。

它的基本原理是通过将粉末状的金属或陶瓷原料压制成形，在高温下进行烧结或热处理，使其形成致密的材料。

粉末冶金的主要原理包括：1.粉末制备：金属或陶瓷原料首先需要经过研磨和筛分等工艺步骤，制备成具有一定粒径和形状的粉末。

2.粉末成形：粉末通过压制工艺成形，常见的成形方法包括压制成型、注射成型和挤压成型等。

3.烧结或热处理：压制成形的粉末被置于高温下，经过烧结或热处理，使其形成致密的材料。

4.后续加工：经过烧结或热处理后的材料需要进行后续加工，例如机加工、表面处理等，以满足产品的具体要求。

粉末冶金的工艺流程粉末冶金的工艺流程包括粉末制备、成形、烧结或热处理以及后续加工等步骤。

具体工艺流程如下：粉末制备粉末制备是粉末冶金的第一步，它决定了最终材料的粒度和形状。

常见的粉末制备方法包括：•研磨：将金属块或陶瓷块通过研磨设备研磨成粉末状。

•气相沉积：通过将金属或陶瓷元素在高温下蒸发，然后在室温下与气体反应产生粉末。

•溶液法：通过将金属或陶瓷溶解在溶剂中，然后通过蒸发溶剂得到粉末。

成形成形是粉末冶金的第二步，它将粉末状的原料转化为所需的形状。

常见的成形方法包括：•压制成型：将粉末状原料放入模具中，通过压力将其固化成形。

•注射成型：将粉末与粘结剂混合后注射到模具中，通过固化将其成形。

•挤压成型：在高温下将粉末状原料通过挤压工艺转化为所需的形状。

烧结或热处理烧结或热处理是粉末冶金的关键步骤，它将成形后的粉末进行高温处理，使其结合成致密的材料。

常见的烧结或热处理方法包括：•烧结：将成形后的粉末置于高温下，使其颗粒之间发生结合，形成致密的材料。

1.粉末冶金定义：由粉末制备、粉末成形、高温烧结以及加工热处理等重要过程组成的材料制备和生产的工程技术。

2.工艺过程：粉末的制备、粉末的加工成形、粉末的烧结以及烧结后处理四个工序。

3.特点：能耗低、材料利用率高以及低成本等优点；与普通熔炼方法相比，有如下特点：1）粉末冶金能生产用普通熔炼无法生产的具有特殊性能的材料。

a.能控制制品的孔隙度b.能利用金属和金属、金属和非金属的组合效果，生产具有各种特殊性能的材料c.能生产各种复合材料2）粉末冶金生产的材料，与普通熔炼相比，性能优越。

a.高合金元素含量粉末冶金材料的性能比熔炼法生产的合金材料要好。

b.粉末冶金法还可用来生产难熔金属材料或制品。

c.在制造机械零件方面，粉末冶金法是一种少切削或无切削的新工艺，可以大大减少机加工量，节约金属材料，提高劳动生产率。

缺点：粉末冶金法成本高，制品的大小和形状受到一定的限制，烧结零件的韧性较差。

第二章．粉体制备的原理与技术1.粉体制备是粉末冶金的第一个重要步骤。

2.方法：1）在固态下制备粉末的方法：机械粉碎法和电化学腐蚀法、还原法、还原-化合法、高温反应合成法2）在液态下制备粉末的方法：雾化法、置换法、溶液氢还原法、水溶液电解法、熔盐电解法3）在气态下：蒸汽冷凝法、热离解法、气相氢还原法、化学气相沉积法3.机械粉碎是靠压碎、碰撞、击碎和磨削等作用，将粗颗粒金属或合金机械的粉碎成粉末的过程。

4.球磨的三种情况：1）球磨机转速慢时，球和物料沿筒体上升至坡度角，然后滚下，称为泻落。

此时物料粉碎主要靠球的磨擦作用2）球磨转速较高时，球在离心力作用下，随着筒体上升至比第一种情况更高的高度，然后在重力作用下掉下来，称为抛落。

这时物料不仅靠球与球之间的磨擦作用，主要靠球落下时的冲击作用被粉碎，其效果最好3）继续增加球磨机的转速，当离心力超过球体的重力时，紧靠球磨筒内衬板的球不脱离筒壁而与筒体一起回转，此时物料的粉碎作用停止。

这种转速称为临界转速。

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。

粉末冶金原理知识要点(总11页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除1粉末冶金的特点：粉末冶金在技术上和经济上具有一系列的特点。

从制取材料方面来看，粉末冶金方法能生产具有特殊性能的结构材料、功能材料和复合材料。

(1)粉末冶金方法能生产普通熔炼法无法生产的具有特殊性能的材料：1)能控制制品的孔隙度；2)能利用金属和金属、金属和非金属的组合效果，生产各种特殊性能的材料；3)能生产各种复合材料；(2)粉末冶金方法生产的某些材料，与普通熔炼法相比，性能优越：1)高合金粉末冶金材料的性能比熔铸法生产的好；2)生产难熔金属材料和制品，一般要依靠粉末冶金法；从制造机械零件方面来看，粉末冶金法制造的机械零件时一种少切削、无切削的新工艺，可以大量减少机加工量，节约金属材料，提高劳动生产率。

总之，粉末冶金法既是一种能生产具有特殊性能材料的技术，又是一种制造廉价优质机械零件的工艺。

2粉末冶金的工艺过程（1）生产粉末。

粉末的生产过程包括粉末的制取、粉料的混合等步骤。

为改善粉末的成型性和可塑性通常加入汽油、橡胶或石蜡等增塑剂。

（2）压制成型。

粉末在500~600MPa压力下，压成所需形状。

（3）烧结。

在保护气氛的高温炉或真空炉中进行。

烧结不同于金属熔化，烧结时至少有一种元素仍处于固态。

烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程，成为具有一定孔隙度的冶金产品。

（4）后处理。

一般情况下，烧结好的制件可直接使用。

但对于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件还要进行烧结后处理。

后处理包括精压、滚压、挤压、淬火、表面淬火、浸油、及熔渗等。

现代粉末冶金的主要工艺过程生产粉末制坯烧结3、粉末冶金发展中的三个重要标志：第一是克服了难熔金属（如钨、钼等）熔铸过程中产生的困难第二是本世纪30年代用粉末冶金方法制取多孔含油轴承取得成功第三是向更高级的新材料新工艺发展。

第一篇冶金熔体第一章冶金熔体概述1.0 概念∙许多高温冶金过程都是在熔融的反应介质中进行的——如炼钢、铝电解、粗铜的火法精炼等∙在很多冶炼过程中，产物或中间产品为熔融状态物质——如高炉炼铁、硫化铜精矿的造锍熔炼、铅烧结块的鼓风炉熔炼等∙冶金熔体——在高温冶金过程中处于熔融状态的反应介质或反应产物∙冶金熔体的分类——根据组成熔体的主要成分的不同→金属熔体→熔渣→熔盐非金属熔体→熔锍1.1 金属熔体∙金属熔体——液态的金属和合金如铁水、钢水、粗铜、铝液等∙金属熔体不仅是火法冶金过程的主要产品，而且也是冶炼过程中多相反应的直接参加者。

例如，炼钢中的许多物理过程和化学反应都是在钢液与熔渣之间进行的。

∙金属熔体的物理化学性质对冶炼过程的热力学和动力学都有很重要的影响。

1.2 熔渣一、什么是熔渣？主要由冶金原料中的氧化物或冶金过程中生成的氧化物组成的熔体。

∙熔渣是一种非常复杂的多组分体系如CaO、FeO、MnO、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、Fe2O3∙除氧化物外，炉渣还可能含有少量其它类型的化合物甚至金属如氟化物（如CaF2）、氯化物（如NaCl）、硫化物（如CaS、MnS）、硫酸盐等二、常见冶金炉渣的组成结论：∙冶金炉渣通常由五、六种或更多的氧化物组成。

∙炉渣常含有其他化合物，如氟化物、硫化物等。

∙炉渣中含量最多的氧化物通常只有三种，其总含量可达80%以上。

∙大多数有色冶金炉渣和钢渣的主要氧化物是：FeO、CaO、SiO2∙高炉渣和某些有色冶金炉渣的主要氧化物为：CaO、Al2O3、SiO2三、熔渣组分的来源∙矿石或精矿中的脉石如高炉冶炼：Al2O3、CaO、SiO2等∙为满足冶炼过程需要而加入的熔剂如CaO、SiO2、CaF2等——改善熔渣的物理化学性能∙冶炼过程中金属或化合物（如硫化物）的氧化产物如炼钢：FeO、Fe2O3、MnO、TiO2、P2O5等造锍熔炼：FeO、Fe3O4等。

∙被熔融金属或熔渣侵蚀和冲刷下来的炉衬材料如碱性炉渣炼钢时，MgO主要来自镁砂炉衬∙高炉渣和某些有色冶金炉渣的主要氧化物为：CaO、Al2O3、SiO2四、熔渣的主要作用与分类——不同的熔渣所起的作用是不一样的——根据熔渣在冶炼过程中的作用，可将其分成四类：1、冶炼渣（熔炼渣）∙是在以矿石或精矿为原料、以粗金属或熔锍为冶炼产物的熔炼过程中生成的∙主要作用——汇集炉料（矿石或精矿、燃料、熔剂等）中的全部脉石成分、灰分以及大部分杂质，从而使其与熔融的主要冶炼产物（金属、熔锍等）分离。

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。

热等静压：把粉末压坯或把装入特制容器内的粉末体在等静高压容器内同时施以高温和高压，使粉末体被压制和烧结成致密的零件或材料的过程冷等静压：室温下，利用高压流体静压力直接作用在弹性模套内的粉末体的压制方法1、粉末制备的方法有哪些，各自的特点是什么？1 物理化学法1还原法：碳还原法（铁粉）气体（氢和一氧化碳）还原法（W,Mo,Fe,Ni,Cu,Co及其合金粉末）金属热还原法（Ta,Nb,Ti,Zr,Th,U）→SHS自蔓延高温合成。