第三章 粉末材料的成形与固结
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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。
粉末材料的主要成型方法
粉末材料的主要成型方法包括:
1. 烧结成型:将粉末材料加压成形后,在高温下进行烧结,使粉末颗粒粘结和合并,形成坚固的固体。
2. 注射成型:将粉末和粘结剂混合后注射到模具中,然后通过加热或固化使粉末颗粒固化成形。
3. 挤出成型:将粉末和粘结剂混合后挤出成型,通过加热或固化使粉末颗粒固化成形。
4. 粉末冶金成型:通过压制、烧结或热压等方式,将粉末材料制成金属产品或零件。
5. 粘结剂成型:将粉末材料与粘结剂混合后进行成型,其中粘结剂的作用是使粉末颗粒粘结在一起。
6. 激光烧结成型:利用激光束将粉末颗粒局部加热,使其熔化和熔接成形。
7. 真空烧结成型:在真空环境中进行烧结成型,可以减少氧化反应和杂质的产生,提高成品质量。
8. 喷雾成型:将粉末材料喷雾成细小颗粒,在加热或加压条件下使其固化成形。