第五章粉末冶金成形02

5.1粉末冶金基础5.2粉末冶金工艺5.3粉末冶金零件结构的工艺性5.4粉末冶金材料第5章粉末冶金成形概述5.3粉末冶金零件结构的工艺性

粉末冶金材料常用的成形方法是在刚性封闭模具中将金属粉末压缩成形，由于粉末流动性较差，又受到摩擦力的影响，压坯密度一般较低且分布不均匀，强度不高，薄壁、细长形和沿压制方向呈变截面的制品还难以成形。因此，采用压制成形的零件结构的设计应注意下列问题:尽量采用简单、对称的形状，避免截面变化过大以及窄槽、球面等，以利于制模和压实。图5.3.1避免局部薄壁，以便装粉压实和防止出现裂纹。图5.3.2避免侧壁上的沟槽和凹孔，以利于压实或减少余块。避免沿压制方向截面积渐增，以利于压实。图5.3.2避免局部薄壁a）不合理结构b）合理结构压坯形状设计应考虑的方面1、从粉末均匀充填有无困难来分析压坯形状设计应考虑的方面2、压制时有无困难压坯形状设计应考虑的方面3、脱模时有无困难压坯受剪切力作用，应避免有薄弱部位压坯形状设计应考虑的方面4、简化压模结构和压模制造5.4粉末冶金材料

粉末冶金材料有工具材料及机械零件和结构材料。

工具材料大致有硬质合金、粉末高速钢、超硬材料、陶瓷工具材料及复合材料等。

机械零件和结构材料有粉末减摩材料，包括多孔减摩材料和致密减摩材料；粉末冶金铁基零件及粉末冶金非铁金属零件等。1、硬质合金

硬质合金：硬质基体（质量分数为70%～97%）+粘结金属其中，硬质基体：难熔金属的碳化物，如WC,TiC等；

粘结金属：铁族金属及合金，以Co为主。作用：主要用作切削刀具、金属成形工具、矿山工具、表面耐磨材料及高刚性结构部件。类型：含钨硬质合金；钢结硬质合金；涂层硬质合金；细晶粒硬质合金；

（1）钢结硬质合金适于制造麻花钻、铣刀等形状复杂的刀具、模具和耐磨件。（2）含钨硬质合金钨钴类硬质合金，“YG+数字”数字表示Co平均质量分数，如YG6——Co平均质量分数6%，余量为WC的钨钴类硬质合金。特点：抗弯强度高，能承受较大的冲击，磨削加工性能好，热硬性低，耐磨性差，主要用于加工铸铁和非铁金属的刃具。钨钛钴类硬质合金，“YT+数字”数字表示TiC平均质量分数，如YT15——TiC平均质量分数15%，其余为WC和Co的钨钛钴类硬质合金。特点：热硬性高，耐磨性好，抗弯强度较低，不能承受较大冲击，磨削加工性差，主要用于加工钢材。钨钛钽（铌）类硬质合金（万能硬质合金），“YW+顺序号”如，YW1表示万能硬质合金。在上述硬质合金基础上又添加TaC、NbC，热硬性高，既能加工钢材，又能加工非铁金属。2、粉末高速钢

粉末高速钢可减少或消除偏析，获得均匀分布的细小碳化物，具有较大的抗弯强度和冲击强度；韧性提高50%，磨削性也大大提高；热处理时畸变量约为熔炼高速钢的十分之一，工具寿命提高1～2倍。

常用高速钢牌号为W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2，含有0.7%～0.9%碳，>6%的钨、及铬、钼、钒等合金元素。

碳——高速钢具有高硬度和高耐磨性；

钨和钼——提高钢的热硬性；

铬——提高钢的淬透性；

钒——提高钢的耐磨性。3、铁和铁合金的粉末冶金

类型：有铁基材料、铁镍合金、铁铜合金及铁合金和钢。

特点：粉末冶金铁基结构零件具有精度较高，表面粗糙值小，不需或只需少量切削加工，节省材料，生产率高，制品多孔，可浸润滑油，减摩、减振、消声等特点。

用途：广泛用于制造机械零件，如机床上的调整垫圈、调整环、端盖、滑块、底座、偏心轮，汽车中的油泵齿轮、活塞环，拖拉机上的传动齿轮、活塞环，以及接头、隔套、油泵转子、挡套、滚子等。

粉末冶金铁基结构材料的牌号：

用“粉”、“铁”、“构”三字的汉语拼音字首“FTG”，加化合碳含量的万分数、主加合金元素的符号及其含量的百分数、辅加合金元素的符号及其含量的百分数和抗拉强度组成。如FTG60-20：化合碳的质量分数0.4%-0.7%，抗拉强度200MPa的粉末冶金铁基结构材料；FTG60Cu3Mo-40：化合碳的质量分数0.4%-0.7%，合金元素的质量分数Cu为2%-4%，Mo为0.5%-1%，抗拉强度为400MPa的粉末冶金铁基结构材料；4、摩擦材料和减摩材料粉末冶金摩擦材料——

用作离合器和制动器材料；粉末冶金减摩材料——自润滑轴承；

（1）粉末冶金摩擦材料

根据基体金属不同分为铁基材料和铜基材料，其辅助组元为润滑组元和摩擦组元。

其牌号由“粉摩”两字的汉语拼音字首“FM”，加基体金属骨架组元序号（铜基为1，铁基为2）、顺序号和工作条件汉语拼音字首“S”或“G”组成。如FM101S——

顺序号为01的铜基、湿式粉末冶金摩擦材料；FM203G——

顺序号为03的铁基、干式粉末冶金摩擦材料；

（2）粉末冶金减摩材料

分为铁基材料和铜基材料，具有多孔性，主要用来制造滑动轴承。轴承放在润滑油中因毛细现象可吸附润滑油（一般含油率12%～30%），故称含油轴承。

工作时，使润滑油被抽到工作表面。停止工作时，润滑油又渗入孔隙中，故含油轴承可自动润滑。

牌号由粉末冶金滑动轴承的“粉”、“轴”两字汉语拼音字首“FZ”，加上基体主加组元序号（铁基为1，铜基为2）、辅加组元序号和含油密度组成。

如FZ1360——附加组元为C、Cu，含油密度为5.7—6.2g/cm3的铁基粉末滑动轴承用减摩材料。5、粉末冶金非铁金属机械零件

（1）烧结铜及铜合金

烧结纯铜应用较少，只用于要求高导电性和无磁性零件。常用的烧结铜基合金有青铜（铜-锡）和黄铜（铜-锌），还有铜-镍-锌、铜-镍、铜-铝等合金系。

铜基材料具有耐腐蚀的特点，有一定的强度和韧性，较容易进行加工，采用一般的压制烧结工艺即可生产。

用于制造含油轴承、摩擦材料、电器接点材料及发汗材料的渗透金属，作为高密度机械零件常用于制作小型齿轮、凸轮、垫圈、螺母等。5、粉末冶金非铁金属机械零件

⑵铝烧结制品

铝烧结制品与其压铸件相比尺寸精度高、组织均匀，粉末锻造铝基材料的抗拉强度和屈服强度均高于普通铝锻件。铝烧结材料可用做精密机械零件、多孔含油轴承材料和过滤材料，在交通运输、仪器仪表、家庭用具、宇宙飞行等方面均有应用。

烧结铝制件几乎可以用所有的粉末冶金工艺生产。成形工艺有模压、等静压、轧制、挤压等。烧结在低露点（-40℃）的惰性或还原性气氛中进行，也可在真空中进行烧结。通过复压、冷锻或热锻进一步提高烧结件的密度和强度。为获得美观的表面可进行机械抛光、化学处理和电化处理。

5、粉末冶金非铁金属机械零件⑶烧结钛及钛合金

钛的密度小、强度高、耐蚀性好、使用温度范围广（540℃～-253℃）。钛基航空结构材料多用热锻、热等静压、热压、热挤压、粉末热轧等热成形工艺，以增加制品的密度，改善制品的性能。典型的钛基合金为Ti-6