粉末冶金基础知识
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第六章粉末冶金6.1 金属粉末的特性6.2 粉末制备技术6.3 粉末冶金成形技术第一节金属粉末的特性粉末冶金概述粉末的化学成分、物理及工艺性能什么是粉末冶金?粉末冶金是制取金属粉末,并用金属粉末(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技术。
与陶瓷生产相似,均属于粉末成形烧结技术。
粉末冶金主要工艺过程包括:粉末制备、成形、烧结、后处理四部分。
粉末冶金生产工艺流程图能实现少切削或无切削加工,具备显著的高效、节能、省材、优质、精密、少污染等一系列优点。
常用来制造其他工艺无法制造或难以制造的材料和制品,如硬质合金、多孔材料、减摩材料、结构材料、难熔金属材料、摩擦材料、磁性材料、金属陶瓷等。
粉末冶金制品粉末冶金特点及应用有缘学习更多+谓ygd3076考证资料或关注桃报:奉献教育(店铺)粉末不锈钢粉末 粉末体,简称粉末,通常是指尺寸小于1mm 的离散颗粒的集合体。
或者说,是由大量的颗粒及颗粒之间的空隙所构成的集合体。
显微镜下的粉末☐粉末的化学成分☐粉末的物理性能☐粉末的工艺性能粉末的化学成分指主要金属的含量、杂质和气体的含量。
粉末中的杂质主要包括四类:①能与主要金属结合,形成固溶体或化合物的金属或非金属成分;②从原料或粉末生产过程中带入的机械夹杂;③制粉工艺带进的杂质;④粉末表面吸附的氧、水蒸气和其他气体等。
杂质和表面吸附物会降低粉末的压制性能和颗粒活性,对粉末成形和烧结不利。
一般杂质和气体的含量不能超过1%~2%。
颗粒的形状粒度和粒度组成比表面积颗粒密度显微硬度等粉末的物理性能切削运动 有球状、棒状、片状、树枝状、多面体状、不规则状、粒状、海绵状等。
生产方法不同,颗粒形状也有所不同。
颗粒形状对粉末的工艺性能以及压坯和烧结体的强度有显著影响。
形状颗粒形状 粉末的物理性能有缘学习更多+谓ygd3076考证资料或关注桃报:奉献教育(店铺)粉末粒度,又称粒径,是指粉末颗粒的大小。
粉末冶金培训资料粉末冶金是一种先进的加工技术,其特点是利用粉末材料直接制造成零件或制品。
由于其制造过程不需要熔化和冷凝,因此可以实现高纯度和均匀性的材料制备,从而提高材料的性能和品质。
粉末冶金的应用领域包括汽车、航空航天、电子、机械等多个行业,具有广阔的市场前景。
为了能够更好地掌握粉末冶金技术,培训资料的准备至关重要。
首先,了解粉末冶金的基本概念和原理是非常必要的。
粉末冶金是一种通过粉末材料的压制和烧结来制造零件或制品的方法。
其核心原理是将金属或非金属粉末按一定比例混合,并通过冷压或热压的方式将其压制成形,然后在高温下进行烧结,使粉末颗粒间发生结合,最终形成致密的零件或制品。
在整个过程中,粉末冶金不需要熔化金属,因此可以保持材料的高纯度。
其次,对于粉末冶金材料的性能和特点进行深入了解也是必不可少的。
粉末冶金制造的零件或制品具有高纯度、均匀性好、尺寸复杂等特点。
与传统的金属加工方法相比,粉末冶金可以制造出更复杂的形状,同时还可以用于制备高性能的金属材料,如高温合金、硬质合金等。
此外,由于粉末冶金不需要进行熔融处理,所以可以节约能源和原材料,有利于环境保护。
对于粉末冶金加工过程的基本流程和设备,需要详细了解。
粉末冶金加工过程主要包括粉末制备、粉末混合、成型和烧结等几个环节。
首先是粉末制备,根据材料的要求选择合适的方法进行制备,如球磨法、气相法、电化学法等。
然后是粉末混合,将不同的粉末按照一定的比例混合均匀,通常采用干法或湿法进行。
接下来是成型,通过冷压或热压的方式将粉末压制成形,常用的成型方法有压铸、注射成形、压制等。
最后是烧结,将压制成形的粉末在高温下进行加热处理,使粉末颗粒结合成致密的零件或制品。
在粉末冶金过程中,需要注意一些关键因素和技术细节。
首先是粉末的选择和处理,不同的粉末材料有不同的性质和特点,因此需要根据零件或制品的要求选择合适的粉末,并对其进行必要的处理,如除杂、粒度控制等。
其次是成型的工艺参数控制,这包括压力、温度、保压时间等方面,对于不同的粉末材料和形状复杂度,需要进行合理的参数选择和控制。
粉末冶金工艺基本知识粉末冶金成形粉末冶金工艺及材料粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法,既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料,又可制造各种精密的机械零件,省工省料。
但其模具和金属粉末成本较高,批量小或制品尺寸过大时不宜采用。
粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比,具有以下特点:1.粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的,因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。
2.提高材料性能。
用特殊方法制取的细小金属或合金粉末,凝固速度极快、晶粒细小均匀,保证了材料的组织均匀,性能稳定,以及良好的冷、热加工性能,且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制,可提高强化相含量,从而发展新的材料体系。
3.利用各种成形工艺,可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件,大量减少机加工量。
提高材料利用率,降低成本。
粉末冶金的品种繁多,主要有:钨等难熔金属及合金制品;用Co、Ni等作粘结剂的碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)等硬质合金,用于制造切削刀具和耐磨刀具中的钻头、车刀、铣刀,还可制造模具等;Cu合金、不锈钢及Ni等多孔材料,用于制造烧结含油轴承、烧结金属过滤器及纺织环等。
随着粉末冶金生产技术的发展,粉末冶金及其制品将在更加广泛的应用。
1 粉末冶金基础知识⒈1 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(μm)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。
图描绘了由若干一次颗粒聚集成二次颗粒的情形。
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。
粉末冶金复习重点1.粉末冶金的定义:粉末冶金是制取金属粉末,以及采用成形和烧结工艺将金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)制成制品的工艺技术。
也称金属陶瓷法。
P12.金属粉末的制备方法分为机械法和物理化学法;雾化法为另一类制取粉末的方法。
P63.雾化法的定义:是将液体金属或合金直接破碎成为细小的液滴,其大小一般小于150um,而成为粉末。
P164.二流雾化的定义:借助高压水流或气流的冲击来破碎液流,也称水雾化或气雾化。
P165.影响二流雾化法性能的因素:雾化介质,金属液流的特性,雾化装置的结构特征等。
P246.还原法:20分计算题,P33页。
7.气相沉积法的方式:(1)金属蒸气冷凝:主要用于制取具有大的蒸气压的金属(如锌、镉等)粉末。
由于这些金属的特点是具有较低的熔点和较高的挥发性。
如果将这些金属蒸气在冷却面上冷凝下来,便可形成很细的球形粉末;(2)羰基物热离解;(3)气相还原,包括气相氢还原和气相金属热还原;(4)化学气相沉积。
P45、468.液相沉淀法制取复合粉末的方案:(1)使基体金属和弥散金属盐或氢氧化物的某种溶液中同时析出达到均与分布,然后经过干燥、分解、还原过程以得到基体金属和弥散相的复合粉末;(2)将弥散相制成最终粒度,然后悬浮在含基体金属的水溶液中作为沉淀结晶。
P49、509.粉末体:简称粉末,室友大量颗粒之间的空隙所构成的集合体。
P57 10.粉末中能分开并独立存在的最小实体称为单颗粒;单颗粒以某种形式集聚就构成二次颗粒;其中的原始颗粒就称为一次颗粒。
P5711.氢损测定:是将金属粉末的试样在纯氢气流中煅烧足够长的时间,粉末中的氧被还原生成水蒸气,某些元素与氢生成挥发性化合物,与挥发性金属一同排除,测得试样粉末的质量损失称为氢损。
P62%100⨯--=CA B A 氢损值 式中 A ——粉末试样加烧舟的质量B ——氢中煅烧后残留物加烧舟的质量C ——烧舟质量12.酸不溶物法:粉末试样用某种无机酸溶解,将不溶物沉淀并过滤出来,煅烧后称重,再按下式计算酸不溶物含量。
粉末冶金工艺基本知识-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN粉末冶金工艺基本知识粉末冶金成形粉末冶金工艺及材料粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法,既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料,又可制造各种精密的机械零件,省工省料。
但其模具和金属粉末成本较高,批量小或制品尺寸过大时不宜采用。
粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比,具有以下特点:1.粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的,因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。
2.提高材料性能。
用特殊方法制取的细小金属或合金粉末,凝固速度极快、晶粒细小均匀,保证了材料的组织均匀,性能稳定,以及良好的冷、热加工性能,且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制,可提高强化相含量,从而发展新的材料体系。
3.利用各种成形工艺,可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件,大量减少机加工量。
提高材料利用率,降低成本。
粉末冶金的品种繁多,主要有:钨等难熔金属及合金制品;用Co、Ni等作粘结剂的碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)等硬质合金,用于制造切削刀具和耐磨刀具中的钻头、车刀、铣刀,还可制造模具等;Cu合金、不锈钢及Ni等多孔材料,用于制造烧结含油轴承、烧结金属过滤器及纺织环等。
随着粉末冶金生产技术的发展,粉末冶金及其制品将在更加广泛的应用。
1 粉末冶金基础知识⒈1 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(μm)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。
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。
粉末冶金基础知识
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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(μm)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
2.等静压制
压力直接作用在粉末体或弹性模套上,使粉末体在同一时间内各个方向上均衡受压而获得密度分布均匀和强度较高的压坯的过程。
按其特性分为冷等静压制和热等静压制两大类。
⑴冷等静压制
即在室温下等静压制,液体为压力传递媒介。
将粉末体装入弹性模具内,置于钢体密封容器内,用高压泵将液体压入容器,利用液体均匀传递压力的特性,使弹性模具内的粉末体均匀受压。
因此,冷等静压制压坯密度高,较均匀,力学性能较好,尺寸大且形状复杂,已用于棒材、管材和大型制品的生产。
⑵热等静压制
把粉末压坯或装入特制容器内的粉末体置入热等静压机高压容器中,施以高温和高压,使这些粉末体被压制和烧结成致密的零件或材料的过程。
在高温下的等静压制,可以激活扩散和蠕变现象的发生,促进粉末的原子扩散和再结晶及以极缓慢的速率进行塑性变形,气体为压力传递媒介。
粉末体在等静压高压容器内同一时间经受高温和高压的联合作用,强化了压制与烧结过程,制品的压制压力和烧结温度均低于冷等静压制,制品的致密度和强度高,且均匀一致,晶粒细小,力学性能高,消除了材料内部颗粒间的缺陷和孔隙,形状和尺寸不受限制。
但热等静压机价格高,投资大。
热等静压制已用于粉末高速钢、难熔金属、高温合金和金属陶瓷等制品的生产。
3.粉末轧制
将粉末通过漏斗喂入一对旋转轧辊之间使其压实成连续带坯的方法。
将金属粉末通过一个特制的漏斗喂入转动的轧辊缝中,可轧出具有一定厚度、长度连续、强度适宜的板带坯料。
这些坯体经预烧结、烧结,再轧制加工及热处理等工序,就可制成具有一定孔隙度的、致密的粉末冶金板带材。
粉末轧制制品的密度比较高,制品的长度原则上不受限制,轧制制品的厚度和宽度会受到轧辊的限制;成材率高为80%~90%,熔铸轧制的仅为60%或更低。
粉末轧制适用于生产多孔材料、摩擦材料、复合材料和硬质合金等的板材及带材。
4.粉浆浇注
5.挤压成形
将置于挤压筒内的粉末、压坯或烧结体通过规定的模孔压出。
按照挤压条件不同,分为冷挤压和热挤压。
冷挤压是把金属粉末与一定量的有机粘结剂混合在较低温度下(40℃~200℃)挤压成坯块;粉末热挤压是指金属粉末压坯或粉末装入包套内加热到较高温度下压挤,热挤压法能够制取形状复杂、性能优良的制品和材料。
挤压成形设备简单,生产率高,可获得长度方向密度均匀的制品。
挤压成形能挤压出壁很薄直经很小的微形小管,如厚度仅0.01mm,直径1mm的粉末冶金制品;可挤压形状复杂、物理力学性能优良的致密粉末材料,如烧结铝合金及高温合金。
挤压制品的横向密度均匀,生产连续性高,因此,多用于截面较简单的条、棒和螺旋形条、棒(如麻花钻等)。
6.松装烧结成形
粉末未经压制而直接进行烧结,如将粉末装入模具中振实,再连同模具一起入炉烧结成形,用于多孔材料的生产;或将粉末均匀松装于芯板上,再连同芯板一起入炉烧结成形,再经复压或轧制达到所需密度,用于制动摩擦片及双金属材料的生产。
将置于挤压筒内的粉末、压坯或烧结体通过规定的模孔压出。
按照挤压条件不同,分为冷挤压和热挤压。
冷挤压是把金属粉末与一定量的有机粘结剂混合在较低温度下(40℃~200℃)挤压成坯块;粉末热挤压是指金属粉末压坯或粉末装入包套内加热到较高温度下压挤,热挤压法能够制取形状复杂、性能优良的制品和材料。
挤压成形设备简单,生产率高,可获得长度方向密度均匀的制品。
7.爆炸成形
借助于爆炸波的高能量使粉末固结的成形方法。
爆炸成形的特点是爆炸时产生压力很高,施于粉末体上的压力速度极快。
如炸药爆炸后,在几微秒时间内产生的冲击压力可达106MPa(相当于107个大气压),比压力机上压制粉末的单位压力要高几百倍至几千倍。
爆炸成形压制压坯的相对密度极高,强度极佳。
如用炸药爆炸压制电解铁粉,压坯的密度接近纯铁体的理论密度值。
爆炸成形可加工普通压制和烧结工艺难以成形的材料,如难熔金属、高合金材料等,还可压制普通压力无法压制的大型压坯。
除上述方法外,还有注射成形及热等静压制新技术等新的成形方法。