粉末冶金期末复习

第二章1.概念●粉末（粉末体）：粒度小于1000 µm的颗粒的集合体（包括固体颗粒与颗粒间的孔隙）●粉末颗粒：组成粉末的固体微粒●一次颗粒（单颗粒）：制粉过程中最先制成的能够独立存在并相互分开的颗粒●二次颗粒：二个或二个以上的一次颗粒聚集而成的有一定结合强度的颗粒聚集体●团粒：单颗粒或二次颗粒靠范德华引力粘结而成的聚合体。

造粒的产物2.比表面积：Sw （m2/g）指单位质量粉末具有的表面积体积比表面：Sv （m2/cm3）指单位体积粉末具有的表面积气体透过法测外比表面（测二次颗粒）BET吸附法测量比表面积（测量一次颗粒）3.粉末颗粒密度真密度: 粉末材料理论密度D1 D1= m/（V-V孔）= m/（V-V开-V闭）有效密度（比重瓶密度）：包含闭孔隙在内的密度D2 D2= m/（V-V开）似密度（表观密度）: 包含开、闭孔隙在内的粉末密度D3 D3= m/ V（V—颗粒总体积；V孔—孔隙体积；V开、V闭—开、闭孔体积）D3<D2<D14.工艺性能（1）松装密度：粉末在自然充填容器时，单位体积内自由松装粉末体的质量（g/cm3）影响粉末松装密度的因素：a.粒度：粒度小，松装密度小b.颗粒形状：形状复杂，松装密度小，松装密度从大到小排列：球形粉＞类球形＞不规则形＞树枝形c.表面粗糙度d.粒度分布：细粉比例增加，松装密度减小; 粗粉中加入适量的细粉，松装密度增大; （2）振实密度：粉末装于容器内，在规定条件下，经过振动敲打后测得的粉末密度（3）流动性（俗称流速）：一定量粉末(50g) 流经标准漏斗所需的时间影响因素：粉末体和颗粒的性质，粉末密度，颗粒间粘附作用。

（4）压缩性：粉末被压紧的能力影响因素：颗粒塑性，显微硬度，粉末密度，杂质含量。

（5）成形性：压制后，粉末压坯保持形状的能力。

用压坯强度表示影响因素：颗粒之间的啮合与间隙一般来说，成形性好的粉末压缩性差，压缩性好的粉末成形性差，必须综合考虑压缩性和成形性5.粒度粒径（粒度）：以mm或μm的表示的颗粒的大小称颗粒直径粒度分布：由于组成粉末的无数颗粒一般粒径不同。

具有不同粒径的颗粒占全部粉末的百分含量称粉末的粒度组成粒径基准（1）几何学粒径d g（2）当量粒径d ea.体积当量径测出粉末体积, 能够换算出粉末的颗粒粒径；b.面积当量径（3）比表面粒径d sp球表面积：S= πd2，体积：V=(π/6)d3，体积比表面Sv=S/V=6/d。

d=dsp=6/Sv（4）衍射粒径d sc频度分布曲线频度：第i 级粉末颗粒数与总颗粒数之比100%（或者是质量，体积）ｆｉ＝（nｉ／Ｎ）ｘ１００％相对频度：ｆｉ＝ｆｉ／ｕ累积分布曲线：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，由小于某级的颗粒数占全部颗粒的百分含量对平均作图,由小到大是负量积分布曲线(如图)平均粒度：思考题第一章：1.（1）固体碳还原时, 何谓还原终点, 如何控制? （2）固体碳还原生产铁粉时, 还原退火的目的和方法?2. 水溶液电解法制备金属粉末的成粉条件是什么? 影响电解铜粉粒度的因素有哪些?3. 气体雾化过程的机制是什么?影响雾化粉末粒度、成分的因素有哪些？4.为什么不能采用H2还原氧化铝制备Al粉？第二章：1.使用200g粉末测量粒度（Ni粉），测得平均粒度为120μm，估算在这一粉体样品中大约有多少颗粉末（Ni（ρ）=8.9g/cm3）2. 对于边长为3μm的立方形颗粒：a. 它的当量球形表面直径是多少？b. 它的当量球形体积直径是多少？6. 10克+325-270目铁粉，大约有多少个粉末颗粒，表面积有多大，铁理论密度为7.86 g/cm3。

某粉末粒度组成数据如下：0～5μm 5～10μm 10～15μm 15～20μm 20～25μm 25～30μm 37 37 49 72 108 16430～35μm 35～40μm 40～45μm 45～50μm ＞50μm121 93 62 40 19做粒度分布曲线、正累积分布曲线、负累积分布曲线，确立中位径，计算平均粒径。

第三章一、金属粉末压制过程粉末压制过程中发生的现象1.压制后粉末体的孔隙度降低，压坯相对密度明显高于粉末体的相对密度。

2.轴向压力（正压力）施加于粉末体，粉末体在某种程度上表现出类似流体的行为，向阴模模壁施加作用力，其反作用力—侧压力产生。

3. 随粉末体密实，压坯密度增加，压坯强度也增加。

4. 由于粉末颗粒之间摩擦，压力传递不均匀，压坯中不同部位密度存在不均匀。

5. 卸压脱模后，压坯尺寸发生膨胀—产生弹性后效（弹性后效是压坯发生变形、开裂的最主要原因之一。

）粉末体在压制过程中的变形动力（变形内因）1. 粉末体的多孔性粉末体中的孔隙包括：一次孔隙（颗粒内部孔隙），二次孔隙（颗粒之间孔隙），拱桥效应产生的孔隙拱桥效应：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，（拱桥效应产生的孔隙尺寸可能远大于粉末颗粒尺寸。

）2.粉末颗粒良好的弹塑性3.粉末体较高的比表面积粉末体在压制过程中的（位移）变形规律粉末的位移和变形与粉末本身性能有关；(不同粉末位移、变形规律不同）粉末受力后，首先发生颗粒位移，位移方式多种多样；粉末颗粒位移至一定程度，发生颗粒变形，变形方式多样；位移和变形不能截然分开，有重叠；位移总是伴随着变形而发生粉末变形必然产生加工硬化模压成形不能得到完全致密压坯二、致密化与弹性后效致密化：压力作用下松散状态→拱桥效应的破坏（位移→颗粒重排）+颗粒塑性变形→孔隙体积收缩→致密化弹性后效：当压力去除，把压坯从压模中脱出，由于弹性内应力的松弛作用，粉末压坯会发生弹性膨胀影响因素：①粉末性能粉末成形性差，难成形，需高的压制压力，增加弹性后效δ雾化铁粉> δ还原铁粉> δ电解铁粉细粉弹性后效高于粗粉：δ细粉> δ粗粉②压制压力P较低时，P增加，δ增加；P较大时，P增加，δ减小；③润滑条件（Cu粉压制）三、压制过程中力的分析正压力（单位压制压力、总压力）: p ，P 净压力（有效压力）：p ’，P 1压力损失：∆p ，P 2 —克服外摩擦力， P = P 1 + P 2侧压力：压制过程中由垂直压力所引起的模壁施加于压坯的侧面压力—侧压系数； —泊松比 ● 压力损失∆ P = P2 = P-P1 压力损失是造成压坯密度分布不均匀的根本原因；应尽量减少；四、粉末压坯密度的分布不均匀密度分布不均匀现象 密度分布不均匀原因：改善压坯密度分布不均匀性的措施 1. 减小压坯的高径比2. 改善模具内壁光洁度、使用润滑剂3. 合理选择压制方式几种典型压制方式a ）单向压制 b)双向压制 c ）浮动模压制 d ）拉下式（引下式）压制（拉下式压制效果与双向压制相同，也是生产中广泛采用的一种设计！）a ）b ）c ）d ） )8exp(1DHP p μξ-=沿箭头方向密度降低密度变化规律1）单向压制阴模与芯杆不动，上模冲单向加压。

2）双向压制压制过程中阴模不动、上、下模冲都对粉末体施加压力。

3）浮动阴模压制定义：压制过程中上模冲向粉末加压，下冲不动、阴模不是固定不动，而是通过弹簧或汽缸、油缸等适当支撑。

4）拉下式（强动式、引下式）压制压制开始时，上模冲被压下一定距离，然后与阴模一同下降(阴模被强制拉下)。

(5)摩擦芯杆压制。

压制时，阴模和下模冲固定不动，上模冲强制芯杆一同下移压缩比：粉末松装高度与压坯高度之比。

装填系数：压坯密度与粉末松装密度之比。

思考题5、压制压力、净压力、摩擦压力、侧压力之间的关系怎样？P=P1+P2 总压力=净压力+压力损失P侧=ε P 侧压力小于压制力（ε为侧压系数）P=μ P μ为粉末体与模壁间的摩擦系数P=εμ P6、压制时压力的分布状况怎样？产生压力降的原因是什么？压坯中产生压力分布不均匀的原因有哪些？由于存在压力损失，上部应力比底部应力大；在接近模冲的上部同一断面，边缘的应力比中心部位大；在远离模冲的底部，中心部位的应力比边缘应力大。

由于粉末颗粒之间的摩擦和颗粒与模壁间的外摩擦等，压力不能均匀的全部传递。

外摩擦力引起的压力降是导致压力沿高度分布不均匀的根本原因。

取决于压坯、原料与压模材料之间的摩擦系数，压坯与压模材料间粘结的倾向，模壁加工的质量，润滑剂，粉末压坯高度，压膜的直径等。

而压力在横向的分布不均是由颗粒与颗粒间的内摩擦力造成的。

7、压坯中密度分布不均匀的状况及其产生原因是什么？在与模冲相接触的压坯上层，密度从中心向边缘逐步增大的，顶部的边缘部分最大；在压坯纵向层中，沿着压坯高度从上而下降低。

但是在靠近模壁的层中，轴向压力的降低比压坯中心大得多，以致在压坯底部的边缘密度比中心的密度低，因此下层分布与上层相反。

压力损失是主要原因。

13、影响压制过程的因素数有哪些？⑴粉末性能对压制过程的影响：物理性能（粉末的硬度和可塑性、摩擦性能），粉末纯度，粉末粒度及粒度组成，粉末形状，粉末松装密度⑵润滑剂及成型剂：种类及选择原则、用量及效果⑶压制方式：加压方式、加压保持时间、震动压制的影响、磁场压制的影响。

ⅠⅡ Ⅲ 第四章一、等静压成型定义：粉末装于弹性（柔性）模具（包套）中，以流体为传压介质，各向均匀受压。

分类：冷等静压（CIP ）：常温下进行的等静压 常温下，粉末装于弹性模具中，以液体为传压介质，粉末体各向均匀受压而密实成压坯 热等静压（HIP ）：高温下进行的等静压 高温下，粉末或压坯装于包套中，在高压容器内，以气体为传压介质，使粉末同时承受高温和等静压力作用而获得致密材料或制品.等静压的一般特点：压坯形状、尺寸范围大，尤大尺寸、形状复杂压坯或制品；压坯密度高且均匀 形粉末广，尤难熔金属化合物、陶瓷、高合金钢等 工艺简单，可不加润滑剂 设备：冷等静压机分类：螺纹式、拉杆式、框架式热等静压机分类：螺纹式、框架式HIP 特点：① 压制、烧结同时进行，能消除粉末坯体中的所有孔隙，相对密度可达0.9999 ② 压力作用，使HIP 的烧结温度低于通常的烧结温度 ③ HIP 所需压制压力比CIP 低④ 晶粒细小、组织均匀，无成分偏析 ⑤ 材料综合性能好，是PM 高新技术之一 ⑥ 设备投资大，成本高二、粉末连续成形粉末轧制的基本原理松散粉末需依次经过三个区域才能完成轧制：（三个特征区） Ⅰ区——自由充填区：此区粉末仅受重力和颗粒下移而产生的颗粒间摩擦力作用； Ⅱ区——喂料区：该区域内的粉末受轧辊的摩擦被咬入辊缝内。

Ⅲ区——压轧区：粉末将在轧辊力作用下被轧制成坯粉末，质量不变，体积缩小，密度增加。

要实现轧制，必须使摩擦系数μ与测压系数ζ之和大于咬入角α的正切值 μ+ξ>tg α粉末挤压成形原理粉末挤压适用于截面尺寸较小，形状多样的各种棒材、管材坯体及制品1、粉末在挤压筒内的受力状态① 三向受压缩，一方向变形（向下挤出）。