粉末冶金ppt课件

1、粉末冶金 (powder metallurgy) .金属传统制法n金属制品的传统制法式将金属或合金加热熔解，烧铸成铸锭或直接铸成铸件；铸锭需经锻、轧、挤等塑性加工，再经切削研磨等机械加工才干成为有用产品。.n在粉末颗粒间，于加压加热的情形下产生分散作用而产生物质交流，而达成结协作用。结合之巩固程度与压力、密度、时间、颗粒及环境有关。粉末冶金原理.历史源流n公元3000年前，埃及人运用铁粉。n西元300年，希腊Delhi Pillar重达六吨n17-19世纪，主要制造Au.Ag.Pt的粉末n19世纪制成各种金属粉末。高熔点金属以电解法、氢碳或钠的复原法、汞齐法制成粉末，再凝结成块状。n1826年

2、，苏俄用常温加压法制程高纯度白金货币。.n1830年，Ossan研讨Cu的粉末冶金法，1841年以压机和烧结法将金属粉制成复杂的制品。是一近代粉末冶金法的根本方法n1880年Spring研讨金属粒子间的黏着与压力的关系。只靠压力制成伍氏合金。n1910年Coolidge制出延性钨线。成为近代粉末冶金工业化的第一步。历史源流.如今及未来展望n现今采用粉末冶金制品最多的是运输机械方面，其次为电机电子方面。n未来粉末冶金将朝：n 1.过程简化n 2.产品尺寸更精细n 3.大型化.粉末冶金法之制造工程.n一、混合 n1.混成(Blending)：同种粉末混合不同粒度。n2.混合(Mixing)：数种异

3、质金属粉与非金属粉均匀混成。n二、加压成形n将粉末紧缩成所需外形大小。粉末冶金法之制造工程.n三、烧结n被加压成形之压粉体，经过坚持主成份之熔点2/3的温度中控制维护气体之烧结炉中烧结。 n四、再加压n大部分制品只烧结就可用。但严厉要求尺寸精度，或要求高密度之制品，需进一步将烧结品进展再加压。粉末冶金法之制造工程.n五、油浸n液状光滑剂或其他非金属物质侵入烧结制品的孔隙以到达光滑或耐蚀的目的。n六、溶浸n低熔点金属或非金属渗入多孔性烧结零件之孔隙，以添加密度、强度、硬度、耐冲击性等粉末冶金法之制造工程.粉末冶金的优点n一、本钱低廉n 1.大量制造n 2.产品制程不需加工切削n二、能制造有孔隙的

4、制品n三、产品化学成分均匀n四、制造过程无资料浪费n五、能制造高熔点资料 (熔解制法不可).粉末冶金的优点n六、不能构成合金的资料亦可拼合在一同n七、能坚持资料的高纯度n八、产品不含气泡、沙孔等缺陷n九、可制成不能锻造的硬脆制品.粉末冶金的缺陷n一、金属粉方面n1.最终产品的质量未必能控制自若n2.粉末不依从静水力学定律n3.金属粉昂贵.粉末冶金的缺陷n二、制造设备、方法n粉末冶金主要设备有加压机、压模、烧结炉、混合机。n1.加压机：常需运用昂贵的强力压机n2.压模：属耗费品n3.烧结炉n4.粉末易氧化、混合需长时间n5.制品的尺寸及外形.粉末制造法n金属粉之各种制造法，原理上也有许多种类。n

5、工业上采用最多的是机械制造法、电解法、复原法、雾化制造法。.n运用机械的方法把资料变成粉末，合计有四种机构：n1.冲击：快速、瞬间的冲击力n2.研磨：摩擦运动n3.剪切：劈裂有如轧碎的操作n4.紧缩：适用脆性不易变形的资料n以下引见常用几种机械制造法一、机械制造法一、机械制造法.n切削n金属加工产生大量废料(不用的切削)，经研磨，那么可得较细渡化的粉粒。n优点：资源回收再利用n缺陷：n1.无法控制粉末特性n2.消费缓慢一、机械制造法一、机械制造法.n球磨一、机械制造法一、机械制造法.n球磨n不适用：易生冷焊景象、具延展性的资料n适用：脆性资料n缺陷：n1.能量在噪音及摩擦热的耗费大n2.粒度越

6、小所需求的时间和能量相对很大n3.粉末加工硬化、不规那么外形、堆积性不良一、机械制造法一、机械制造法.二、电解法二、电解法.n优点：高纯度、呈树枝状或海绵状、成形性佳、烧结性优良。n缺陷：n1.粉末不规那么状，堆积性差。n2.盐浴的化学性非常敏感，污染物可阻止阴极生成产物。n3.仅有元素粉末适用。n4.产品须经后续处置及清洗。二、电解法二、电解法.n雾化法法提供了大部分的粉末，由于化学性及外形均可被掌握。n 以下引见气雾法、水雾法。三、雾化制造法三、雾化制造法.n气雾法.需加热超越熔融需加热超越熔融n气雾法.n优点：n坚持高合度原料的完好性n粉末均匀n呈球形，有良好堆积性n气雾法.n水雾法.n

7、水雾法与气雾法不同点：n1.因冷却速度过快，粉末呈不规那么状。n2.粉末外表粗糙，含氧化物。n为改善此两项缺陷，合成油已逐渐取代水。n水雾法.粉末特性n粉末本身性质有粒度及粒度分布、颗粒外形、化学成分。n与制品关联较大的性质有视密度、敲密度、流动度、紧缩度、成形性、烧结性。.n粒度及粒度分布n很难做正确的判别。各种测定法中各有测定的能够粒度范围。n粒度趋向于细粉时，粉末的外观密度降低，加压粉体的强度添加，但其紧缩性很差。细粉多时烧结性好，但烧结时收缩性很大。粉末特性.n粉末外形及其定型要素n n 了解粒形可推测其紧缩性、成形性、烧结性等。对粉末冶金制造工程极为重要。粉末特性.n化学成分n粉末因

8、其外表积大所以易于氧化，且其外表容易附着水或瓦斯。n现行处理方法：氢复原n粉末的化学组成是以目的值为前提。氧及不纯物之存在将特别对烧结体有所妨碍。粉末特性.n视密度和敲密度n视密度亦为填充密度。由自然落下填充一定体积容器的粉末质量可推算。n敲密度是给予振动后测得的值。n球形密度高n不规那么形密度小粉末特性.n流动性n粉末流动的难易度。n工业上自动冲床要求流性顺畅的粉末。n普通细粉的流动性很差，施以热处置改善之。n紧缩性n对三种以上的成形压力，压粉密度或相对密度的曲线撑为紧缩性曲线。n尽能够低的密度到高紧缩性的粉末，就是紧缩性佳的粉末。粉末特性.n成形性n粉末成形的难易度。n测定成形后压粉体之强

9、度或边缘强度。n成形性与粒形、成形压力有关。n烧结性n烧结时希望以较低温度、较短时间，得到高强度、高密度的烧结原件。n粒度、粒度分布、粒形及外表积，皆会影响烧结性。粉末特性.粉末冶金流程图 粉末的制造 粉末的预处置 烧结 加压成形.粉末的预处置 n金属粉末在运用前，需求做一些适当的处置。n n 机械处置n n 温热处置n n 造粒.机械处置n倾倒会改动粉末的特性，尤其是外形方面。n如树枝状的粉末其树枝容易折断。n 不规那么的粉末在搬运的时候易改动其密度。n圆球状的粉末最安定。n结论：将粉末充分的研磨以减低其外形的影响。.n在研磨时受氧化程度及冷作加工的影响。n氧化程度 影响烧结速度n冷作加工

10、硬度添加使粉末的可压性减少.温热处置n对粉末施以适当的温热处置，可使粉末 n1、合金化n 以前常用n2、退火n3、镀层 V合金的磁性资料n4、圆球化 UO2镀在SiC的外表.造粒n造粒的目的：n 1、去除粉末上附着的空气n 2、使粉体之间的摩擦力减少n 1、使粉末适宜高压处置n 2、得到准确的尺寸n 3、理想的机械性质.n预处置完后，粉末特性加下n n 1、颗粒间之摩擦力小，流动性大n 2、适当的粗度分布n 3、含有适当的水份n 4、适当的造粒颗体毛密度.加压n为了得烧结制品之良好特性，故将粉末加压而得到所希望外形的压粉体。n压粉体是金属粉相互间压着的形状。n为了要使压粉体的密度均匀，在加压成

11、形时的密度亦须均匀。.n最简单的加压方式：运用圆筒形压模。n石墨作为光滑剂，以减低密度差。.机械强度n粉体的机械强度主要由粉体相互纠缠所呵斥。n纠缠度 ，机械强度.如何加强粉体的强度? 1、添加粉末的外表积。 2、减少粉末的氧化程度及污染。 3、添加压粉体的密度。 4、减少某些添加剂的用量，如石墨的用量。 石墨会跑到粉末界面中间， 而使粉末纠缠的程度减少。 .两个常用的加压方法n热均压成型(HIP：heat isostatic pressing)n 常用于复合资料、核燃料集合体的分散接合n n冷间均压成形法(CIP：cold isostatic pressing)n 常用于非金属资料粉末、陶瓷

12、资料等.热均压成型(HIP：heat isostatic pressing)n温度可达150020000Cn工业消费用的大型HIP的运用温度有1200、1400、20000Cn任务物接受的是各方向均等的成形压力，故其密度、物理和机械性质均具良好的等方性。.热均压成型表示图.HIP的优点1、易于维护的管路系统。2、任务物之装卸方式采底部进出方式。3、装有微处置机控制系统。4、维护用的环墙厚壁。.冷间均压成形法(CIP：cold isostatic pressing)n粉体接受来自高压液体的成形力量，为一种高效率的成形法，广用于陶瓷粉末。.CIP表示图n少量而外形、尺寸多变化或是大件的废品。.CI

13、P的优点1、压粉体可获得组织均匀而密度值高的废品。 不会产生扭曲变形的不良景象2、几合外形不受任何限制。3、粉粒体和模间无摩擦景象，故构成铁、铜等软质粉时无须加光滑剂。.烧结n借着加热使压粉体收缩、致密化之过程称为烧结。而烧结的物体称为烧结体。n烧结的缘由?n 在烧结后可使体积收缩、应力松弛、扭度的衰退和外表积的缩减。n 降低非平衡形状下产生之晶格缺陷n (高自在能)n .烧结的机构n黏性流动是经由拉力与压力所生的剪应力，而使物质粒子朝其方向挪动。是一种物质与分子的流动。n外表分散：原子沿着粒子之外表朝颈部挪动。(发生在烧结初期、较低温度)n内部分散：原子经过粒子之内部朝颈部挪动。n蒸发凝着：

14、物体凸面的压力大于凹面。凸面的分子流向凹面。.烧结机构表示图.烧结炉的简介n金属网带炉n驼背式炉筛网保送带式炉n滚轮式膛式炉n其他n共通处：有脱腊部、气密性、冷却安装。.n将压粉体加中的光滑剂在烧结前先去除。n 脱腊n使烧结炉内的气体不因外在气体(氢、水气)侵入而受影响。n 气密性n快速冷却至不受大气氧化之温度。n 冷却安装.金属网带炉n用于普通性、较轻组件的烧结方式。n粉体利用过炉内的金属网带来保送。n烧结温度在1150度C以下、制品在70kgf以下.金属网带炉表示图.驼背式炉筛网保送带式炉n将加热部提高，使质轻而纯度高的瓦斯能积于加热部。n其运用温度也是1150度C。.驼背式炉筛网保送带式炉表示图.滚轮式膛式炉n将粉体机件之的垫盘摆放在滚轮上保送。而做出：预热、脱腊、加热、冷却之构造。n经济性地运转。.滚轮式膛式炉表示图.实践的运用n高熔点金属、烧结超硬资料、精细陶瓷、n 烧结超合金、烧结耐热资料、烧结集电资料、磁性资料.烧结耐热资料n在高温时，具有良好的机械性质、耐氧化性及耐腐蚀性。n粉末冶金法在耐热资料上的运用有：n 1、缩短制造工程n 2、减低制品不良率n 3、添加复杂外形物的产量n 4、省略细加工工程.烧结钛合金n常用于飞机用零件及耐蚀机器。n飞机用钛合金零运用一普方法制造时质量不佳，但运用粉末冶金法那么佳，且可得到接近最终外形。.精细陶瓷nAlumina(Al