粉末冶金课程设计

课程设计报告

院（部、中心） 材料科学与工程

姓 名 学 号

专 业 材料科学与工程 班 级

同组人员

课程名称 材料工艺与设备

设计题目名称 粉末冶金课程设计

起止时间

成 绩

指导教师签名

xxxxxxxxxxxx学院教务处制

目录

一、前言............................................................ 1

1．1 粉末冶金技术的含义 ......................................... 1

1．2 粉末冶金技术的主要作用 ..................................... 1

1．3 粉末冶金技术的发展趋势 ..................................... 2

二、课程设计的目的和内容............................................ 4

2.1 课程设计的目的 .............................................. 4

2.2 课程设计的内容 .............................................. 4

三、课程设计的方法及步骤............................................ 5

3.1 课程设计的方法 .............................................. 5

3.2 课程设计的步骤 .............................................. 6

四、模具的设计与绘制................................................ 7

4.1模具的设计................................................... 7

4.2 模具的测绘 .................................................. 7

4.3 根据模具图绘制制品图 ........................................ 8

五、原料粉末的制备.................................................. 8

5.1 金属粉末的制取 .............................................. 8

5.2 Cu、Sn、W三种金属粉末的性能参数............................. 9

5.3 金属粉末的配比 ............................................. 10

5.4 机械合金化相关参数的设定 ................................... 11

5.5 机械合金化的设备 ........................................... 11

5.6 机械合金化的过程 ........................................... 12

六、成型工艺....................................................... 13

6.1成型的目的和意义............................................ 13

6.2粉末压制的特点.............................................. 14

6.3成型剂和润滑剂的选择及作用.................................. 14

6.4设备及特点和参数............................................ 14

6.5成型过程应注意的事项........................................ 16

七、烧结........................................................... 17

7.1烧结温度的确定.............................................. 18

7.2保温时间的确定.............................................. 19

7.3烧结曲线中各段温度及时间的确定.............................. 20

7.4烧结气氛的选择.............................................. 21

7.5氩气流量的确定.............................................. 21

7.6烧结制品缺陷分析............................................ 22

7.7烧结设备.................................................... 23

八、制品的后处理和性能测定......................................... 23

8.1制品的后处理................................................ 23

8.2制品的特征及缺陷分析........................................ 24

8.3性能测试.................................................... 25

九、小结........................................................... 27

十、参 考 文 献.................................................... 28

1 一、前言

粉末冶金作为一种独特的零件制造技术, 因其制品少、无切削,成本低,效率高,越来越受到设计和制造人员的重视。特别是近几十年来, 汽车工业的飞速发展, 带动了铁基粉末冶金行业的快速发展。同时，由于一些新技术的兴起, 如机械合金化、粉末注射成形、温压成形、喷射成形、微波烧结、放电等离子烧结、自蔓延高温合成、烧结硬化等, 使得粉末冶金材料和技术得到了各国的普遍重视,

其应用也越来越广泛。

1．1 粉末冶金技术的含义

粉末冶金的方法其实由来已久。人类早期采用机械粉碎法制得金、银、铜和青铜的粉末，用作陶器等的装饰涂料。18 世纪下半叶和19 世纪上半叶，俄、英、西班牙等国曾以工场规模制取海绵铂粒，经过热压、锻和模压、烧结等工艺制造钱币和贵重器物。1890 年，美国的库利吉发明用粉末冶金方法制造灯泡用钨丝，奠定了现代粉末冶金的基础。到1910 年左右，人们已经用粉末冶金法制造了钨钼制品、硬质合金、青铜含油轴承、多孔过滤器、集电刷等，逐步形成了整套粉末冶金技术。20 世纪30 年代，旋涡研磨铁粉和碳还原铁粉问世后，用粉末冶金法制造铁基机械零件获得了很快的发展。第二次世界大战后，粉末冶金技术发展迅速，新的生产工艺和技术装备、新的材料和制品不断出现，开拓出一些能制造特殊材料的领域，成为现代工业中的重要组成部分。

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。

1．2 粉末冶金技术的主要作用

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

2 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。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。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。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、高性能结构陶瓷和功能陶瓷材料等。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。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。

1．3 粉末冶金技术的发展趋势

随着汽车和飞机零件以及切削和成形工具的发展，粉末冶金的强度和质量都得到了改善和提高。汽车制造业是粉末冶金件的最大用户，1996 年它占有美国粉末治金件的最大市场份额达69%。发展粉末冶金需要制取新技术、新工艺及其过程理论。

1．3．1 向全致密化发展

粉末冶金的重点是超细粉末和纳米粉的制备技术，快速冷凝制备非晶、准晶和微晶粉末技术，机械合金化技术，自蔓延高温合成技术，粉末粒度、结构、形貌、成分控制技术。总的趋势是向超细、超纯、粉末特性可控方向发展。建立以“净近形成形”技术为中心的各种新型固结技术及其过程模过程理论，如粉末注射成形、挤压成形、喷射成形、温压成形、粉末锻造等。建立以“全致密化”为主要目标的新型固结技术及其过程模拟技术。

1．3．2 向高性能化、集成化和低成本等方向发展

粉末冶金新的成形技术层出不穷，如：粉末注射成形、温压成形、流动温压成形、喷射成形、高速压制成形等新技术不断涌现。近目前, 粉末冶金技术正向着高致密化、高性能化、集成化和低成本等方向发展。有代表性的铁基合金，将向大体积的精密制品，高质量的结构零部件发展；制造具有均匀显微组织结构的、加工困难而完全致密的高性能合金；用增强致密化过程来制造一般含有混合相组