中南大学粉末冶金原理课本重点

课程名称：粉末冶金学

PowderMetallurgyScience

第漳导论

1粉末冶金技术的发展史Historyofpowdermetallurgy

粉末冶金是采用金属粉末（或非金属粉末混合物）为原料•，经成形和烧结操

作制造金属材料、复合材料及其零部件的加工方法。

粉末冶金既是一项新型材料加工技术，又是一项古老的技术。

.早在五千年前就出现了粉末冶金技术雏形，古埃及人用此法制造铁器件；

.1700年前，印度人采用类似方法制造了重达6.5T的“DELI柱”（含硅Fe合

金，耐蚀性好）。

.19世纪初，由于化学实验用箱（如用•蜗）的需要，俄罗斯人、英国人采用粉末

压制、烧结和热锻的方法制造致密销，成为现代粉末冶金技术的基础。

.20世纪初，现代粉末冶金的发展起因于爱迪生的长寿命白炽灯丝的需要。鸨灯

丝的生产标志着粉末冶金技术的迅速发展。

.1923年硬质合金的出现导致机加工的革命。

.20世纪30年代铜基含油轴承的制造成功，并在汽车、纺织、航空、食品等工

业部门的广泛应用。随后，铁基粉末冶金零部件的生产，发挥了粉末冶金以低的

制造成本生产高性能零部件的技术优点。

.20世纪40年代，二战期间，促使人们开发研制高级的新材料（高温材料），如

金属陶瓷、弥散强化合金作为飞机发动机的关键零部件。

.战后，迫使人们开发研制更高性能的新材料•，如粉末高速钢、粉末超合金、高

强度铁基粉末冶金零部件（热锻）。大大扩大了粉末冶金零部件及其材料的应用领

域。

.粉末冶金在新材料的研制开发过程中发挥其独特的技术优势。

2粉末冶金工艺

粉末冶金技术的大致工艺过程如下：

原料粉末+添加剂（合金元素粉末、润滑剂、成形剂）

成形（模压、CIP、粉浆浇注、轧制、挤压、温压、注射成形等）

I

烧结（加压烧结、热压、HIP等）

粉末冶金材料或粉末冶金零部件|一后续处理

Fig.1-1TypicalProcessingflowchartforPowderMetallurgyTechnique

3粉末冶金技术的特点

•低的生产成本：

能耗小，生产率高,材料利用率高,设备投资少。

ttt

工艺流程短和加工温度低加工工序少少切削、无切削

.材料成分设计灵活、微观结构可控（由工艺特征决定）：

能制造普通熔练法不可能生产的材料，如W-Cu、Sn（VAg、WC-Co.Cu-石墨、金

属陶瓷（TiC-NiCr,Al203-Ni或Cu,TiB2-Cu等）、弥散强化材料（AUVCuAl20：-Al,

Y2O3-Fe基合金）、粉末超合金（非相图成分）、难熔金属及其合金如铸铝、含油

轴承、过滤材料等。

・高的性能：

粉末高速钢、粉末超合金因无成分偏析和稳定的组织（细的晶粒）而性能优于熔

炼法制备的合金；纳米材料，金属一陶瓷梯度复合材料（梯度硬质合金）。

主要不足之处：

.由于受设备容量的限制，传统粉末冶金工艺制造的粉末冶金零部件的尺寸较其

它加工方法（铸造，机加工等）小；

.材料韧性不高；

.零部件的形状复杂程度和综合力学性能有限等。

正被新型成形技术（如无模成形技术，温压成形，注射成形）逐步克服。

4粉末冶金材料及其零部件的应用

由于粉末冶金材料及其零部件较其它加工方法制造的零部件的成本低，以及

其性能能满足特种要求，因而粉末冶金零部件和材料在国民经济各部门的应用十

分广泛。如：

.汽车制造业的各种粉末冶金零部件；

.机加工工业中的切削用硬质合金和粉末高速钢刀具；

.电子工业用粉末冶金磁性材料和电触头；

.计算机的原器件用电子封装材料•；

.机械制造业的减磨零件和结构部零件；

.航天航空业中的耐热材料及结构零部件；

・家用电器中的微型轴承；

.原子能材料；

.武器系统和作战平台（高效、低成本）；

.建材工业用金刚石工具材料等。

.环保与化工用催化剂及过滤器件。

总之，粉末冶金材料与人们的生活密不可分，在国民经济和国防建设中发挥重大

作用。而且，随着粉末冶金新技术和新工艺的开发与应用，粉末冶金的技术上的

优越性也更加显著，应用领域不断扩大。如温压成形技术的出现使粉末冶金零部

件在轿车上的应用水平由原来的13.2Kg/辆增加到22Kg/辆，大大扩大了粉末冶

金零部件的应用范围。

5粉末冶金的未来发展

・大量高性能铁基粉末冶金结构零部件的开发与应用。

.组织均匀的全致密、高性能难加工材料的开发与应用。

.非平衡材料（amorphous,microcrystalline,metastablealloys）.

.特种新型材料的开发与应用（纳米复合材料，梯度复合材料）

.新型成型与烧结技术的开发

.计算机仿真技术的应用

6粉末冶金技术与其他材料加工技术间的关系

粉末冶金作为一种加工方法，主要从成本和性能上弥补其他加工技术上的不

足。与其它加工技术一•样同属材料科学与工程的范畴，为人类社会的文明和进步

不断提供物质基础。特别是，在新材料的研制和开发过程中，粉末冶金技术因其

独特的工艺优势将继续发挥先导作用。

第二章粉末的性能与测试方法简介

§1粉末及粉末性能

1粉末颗粒与粉末体的概念

习惯上，人们按分散程度将自然界的固体分为三类，即致密体(>lmm)、粉

末体(0.Inm-lmm)和胶粒(<0.1口m)。然而随着纳米技术的发展，现在看来,

这一分类方法存在严重不足之处。也就是说，超细颗粒与纳米颗粒均同属于粉

末体的范筹。

粉末颗粒指组成粉末体的最小单位或个体，简称颗粒。

粉末体则是由尺寸小于1mm的颗粒及颗粒间孔隙所组成的集合体。

可流动性：由于粉末颗粒之间的相互作用力远低于通常固体内原子间作用力

压缩性：由于颗粒间存在相当数量的孔隙，也具有可压缩的特性。

单个粉末颗粒可能是单一晶粒，也可能是多晶粒。主要取决于粉末制备方法和

制取工艺条件、颗粒大小和颗粒的晶体学特性。

2粉末颗粒的性质

2.1颗粒的聚集状态

由于粉末颗粒细小，具有发达的表面积，颗粒表面附近的原子活性很高，导致

粉末颗粒发生某些聚集现象。

单颗粒：单个独立存在的颗粒被称为单颗粒(粉末中能分开并独立存在的最小

实体称为单颗粒)。粗粉末通常以单颗粒形式存在。

一次颗粒(primaryparticle)：最先形成的不可以独立存在的颗粒，它只有聚集

成二次颗粒时才能独立存在。

二次颗粒(secondaiyparticle)：由两个以上的一次颗粒结合而又不易分离的能

独立存在的聚集颗粒被称为二次颗粒。若能被分离，就成为单颗粒。细粉末由

于表面发达而结合，通常以二次颗粒的形式存在。

一次颗粒往往不能单独存在而聚集在一起，聚集力主要是物理作用力，而非强

化学健结合

一次颗粒粒度测定：惰性气体表面吸附方法BET

二次颗粒粒度测定：x-ray,opticalmicroscope,TEM,SEM,lightscattering

团粒(agglomelate):由单颗粒或二次颗粒依靠范德华力粘结而成的聚集颗粒。

絮凝体(flocculate):在液体介质中由单颗粒或二次颗粒结合的更松软的聚集颗

粒。

致密体：晶粒之间没有宏观的孔隙，靠原子间的键力联结

粉末体：颗粒之间有许多小孔隙，而且联结面很小，面上的原子不可能形成强

的键力

2.2颗粒表面形貌(surfacemorphology)

粉末颗粒的表面形貌一般来说凹凸不平的，即使是采用机械破碎法制得的陶

瓷粉末。从理论上讲，粗大的颗粒在冲击载荷的作用下会发生沿一定晶面的解理

断裂，形成平整的断裂面。但由于受力状态的复杂性，解理面并非沿同一晶面进

行，而发生惯穿多个晶面的断裂，从而导致颗粒表面的凹凸不平。而对于通常的

金属粉末的制备方法制取的粉末颗粒，由于出现优先成核与生长的客观条件，易

形成凹凸不平的欠发育完整的表面。

2.3内部结构

大部分的粉末颗粒系多晶结构，粉末颗粒内部存在许多缺陷，如空位、位

错、晶格弯曲等，还存在孔隙、裂纹等。另外还有夹杂（还原法制粉中更为突

出）。

3粉末性能

粉末性能包括物理性能（颗粒的密度、熔点和显微硬度等）、儿何性能（颗粒形

状，颗粒尺寸及其组成）、化学性质和工艺性能（松装密度，流动性，压缩性，

成形性和烧结性能）。特别是粉末的工艺性能受控于前三种粉末性能。

3.1粉末的物理性能

3.1.1颗粒密度材料的理论密度即无孔隙密度，一般不能代表颗粒密度。

这主要是因为大多数制粉方法所制备的粉末颗粒内含有孔隙（开孔或闭孔）和

裂隙。通常采用两种方法来表示颗粒的密度。

真密度（porefreedensity）即固体材料的理论密度。除一些具有不同晶

形的物质（碳、氧化错、氧化铝、碳化硅等）以外，其它物质的粉末颗粒的真

密度与其理论密度相同。（颗粒质量用除去开孔和闭孔的颗粒体积除得的商值）

有效密度（fTectiveparticledensity）系单位体积内粉末颗粒的质量。颗粒

中存在的闭孔体积计算在内。很明显，它小于颗粒的真密度。要精确测定粉末

颗粒的有效密度儿乎是不可能的。一般采用比重瓶法测定其近似值，因而也称

为比重瓶密度。（即似密度D2）

D2=（F2-F1）/[V-｛（F3-F2）/D液｝]

Fl:比重瓶重量F2:含粉末后的比重瓶重量

F3:比重瓶加粉末和充满液体之后的总重量

V=（F3-F2）/D液粉末体积

F3-F2液体重量，F3-F2/D液液体体积

D液（水）=1

形状因子：是表示实际粉末偏离球形的程度的；

表面形状因子、体积形状因子，及两者的比值一比形状因子；

S=fD2V=kD3

f:表面形状因子k：体积形状因子，

二者之比m=f7k比形状因子，

如规则的球形体:S=nD2,V=（l/6）nD3

表面形状因子为五，体积形状因子等于口/6,比形状因子等于6.m=6；

边长为a的规则正方体，表面积等于6a2,体积等于a3,f=6,k=l,m=6；

形状愈复杂，表面愈发达，表面积愈大，则比形状因子数值也愈大，树枝状粉末

的比形状因子m=12-18,薄片状=80,角状m=10

其他任何形状的颗粒，F/K均大于6；而且形状越是规则，颗粒的表面积越发达,

则比形状因子就越大。

3.1.2显微硬度粉末颗粒的显微硬度主要取决于构成固体物质的原子间的

结合力、加工硬化程度和纯度，左右着粉末的压缩性。后二者主要受控于粉末

制取方法。如还原铁粉颗粒的显微硬度可采用适当的退火工艺来消除加工硬化、

降低其中氧、碳含量，达到降低颗粒显微硬度的目的。

一般地，粉末强度愈高，硬度愈高，混合粉末的强度比合金粉末的硬度低，合

金化可以使得金属强化，硬度随之提高；不同方法生产同一种金属的粉末，显

微硬度是不同。粉末纯度越高，则硬度越低，粉末退火降低加工硬化、减少氧、

碳等杂质含量后，硬度降低。

颗粒的显微硬度值，在很大程度上取决于粉末中各种杂质与合金组元的含

量以及晶格缺陷的多少，因此代表了粉末的塑性。

3.3.3粉末颗粒的熔点对于普通粉末冶金用金属粉末，粉末颗粒的熔点与固

体的熔点儿乎相同。但当粉末颗粒的尺寸很小时，颗粒的熔点大幅度降低。如

尺寸为10nm的纳米银粉，其熔点仅为97r0

3.2颗粒的形状(Particleshape)

颗粒形状一般分为两大类，即规则形状与不规则形状颗粒。主要取决于粉末

的制造方法。具体关系如下：

球形颗粒一气相沉积，液相沉淀；近球形一气体雾化，溶液置换；片状一机械研

磨；多角形一机械粉碎；树枝状一电解法；多孔海绵状一还原法；不规则形状一

水雾化、机械粉碎、化学沉积

严格来说，所谓规则状颗粒系指能用现有数学工具加以准确描述的颗粒。而

通常指的颗粒形状是粉末颗粒的外形轮廓投影的形状。而颗粒的形状的表征到目

前为止仍然是一件十分困难的工作。因而，造成表征粉末颗粒尺寸时也只能给出

很粗糙的表达。一些典型的粉末颗粒如图所示。(此处附图)

目前，对于颗粒形状的描述仅局限于定性分析，即以人们已知的自然界中的

物体形状作参考来加以表示。颗粒的形状的观察通常采用光学显微镜、扫描电镜

和透射作为分析手段。

§2粉末粒度及其分布(Particlesizeanditsdistribution)

1粒度(particlesize)以mm或um的表示的颗粒的大小称为颗粒直径，简称

粒径或粒度。习惯上，粉末颗粒的大小(即粉末粒度)采用一维(onedimension)

尺寸来衡量，粗略地表示粉末颗粒的粗细程度，以Um或mm为单位。通常所说

的粒度指的是粒径。粉末粒径反映颗粒外形的某一尺寸。粒径的具体数值与粉末

颗粒的形状及粉末粒度的分析方法有关。因为，对于具体的测试方法是建立在一

定的有关粉末颗粒形状的假设的基础之上的。如筛分析法指网孔的尺寸；光学显

微镜法或扫描电镜法则代表颗粒投影的某一尺寸，即定向径；沉降分析、比表面

法的当量粒径或等效球径。

投影径：DA=(4A/“)”2(令颗粒的投影面积A与直径为Di的球形颗粒面积相等)

等体积球径：Dv=(6V/n)”3(令颗粒体积V与直径为的球形颗粒的体积相等)

1/2

表面径：Dsp=(S/n)(令颗粒的表面积S与球形颗粒的表面积相等)

体比表面径：DSV=6/S、.=6V/S

前三种表示方法都基于了不同的对颗粒形状的假设，相互之间无法进行换

算，且几何意义不明显。第四种方法不需对粉末颗粒的形状作任何形式的假设，

而且其儿何意义很明显，即为颗粒中心（centroid）到各表面元（微表面元ds）按其

表面积加权距离的两倍。其有效性在于：（1）便于比较不同形状粉末颗粒的尺寸

大小；（2）能有效地说明粉末颗粒尺寸对粉末的工艺性能（如粉末的压制与烧结

性能）的影响。

2.粒度组成或粒度分布（particlesizedistribution）

2.1粒度组成指具有不同粒径范围的颗粒在粉末总量中所占的百分数（质量

或个数）。对于具体的测试方法，所测得的粒度分布是粗略的。因为，不同粒度

范围的颗粒，其形状存在一定的差异，而这种差异恰恰反映了颗粒尺寸的大小。

2.2表示方法：

列表法

直方分布图（histogram）和频度分布曲线：即以频度（各粒度范围的颗粒数占

所统计颗粒总数的百分数）为纵坐标，粒径为横坐标，矩形高度代表该粒级的频

度（百分数）。这一表示方法比较直观，适用于筛分析和显微分析法测定的粒度

分布的表征。若粒级取得足够窄，矩形上边的中点的连线成为频度分布曲线。（见

教材）

累计分布曲线（cumulativecurve）：分为“正”和“负”累计分布曲线两种。后者

表示颗粒尺寸小于该粒度数值的粉末颗粒占颗粒总量的百分数；而前者则指粉末

颗粒数量大于该粒度数值的粉末颗粒占颗粒总量的百分数。若将二者绘制于同一

图上，则二者呈对称分布。（同上）

以上表示方法一般基于显微镜法或筛分析法，且分析过程极其复杂，适用于

较粗粉末的粒度组成分析。而对于微细粉末粒度组成的测定，常采用一种快速分

析方法一激光衍射法。该法可给出粒度组成的连续分布曲线和粉末的平均粒度。

3平均粒度（Averageparticlesize）

常用平均粒度的表示方法：

算术平均径Da=£ND/ENi

体积平均径D.=（£Nd/£Nj”3

1/2

面积平均径DA=（£Nd/£NJ

比表面平均径DSP=K/（PS„）K=颗粒的形状因子；P=颗粒的密度

4粒度分析方法

4.1筛分析（Screening）：适合于较粗（＞38um）粉末的粒度分析。测得粉末颗粒

的最大外形尺寸。

目或网目数m：指筛网上一英寸长度内的网孔数。目数t,网孔I

m=25.4/（a+d）

其中a=网孔尺寸；d=网丝径。且一英时等于25.4mm。

筛网标准:使用较多的是泰勒筛制。其分度方法是以200目的筛孔尺寸（0.074mm）

为基准，依次乘以主模数力"得到比得200目更粗的150、100、65、48、35目;

对于小于200目的筛网，则依次除以主模数2"2得到比200目更细的270、400

目。若所需的筛网粒级更加密集，则可用副模数2〃去乘或除。与上一筛制相比

较，筛网数量增加一倍。

筛分析法简单快捷，工业用铁、铜基粉末常采用此法来分析粉末的粒度组成。

4.2显微镜法(Microscopy)：A光学：粒度大于1Um；B电镜：粒度大于0.001

Pm0此法测得的是颗粒定向径或投影径。并且，易于观察颗粒的表面形貌。

借助于图像分析仪可进行快速定量分析。

4.3沉降分析(Sedimentation)：适合于粒度细小粉末的分析。

原理：重力G=n(fpg/6

3

浮力F=JidP(,g/6

运动阻力R=3ndnVo

沉降天平法测定

根据斯托克斯Stocksian公式，在静止在水中，物

体沉降速度与其直径平方成正比：

一(夕「pJg小

其中：P1沉降物质密度g/cm3;

P2介质密度g/cm3;

d颗粒直径cm;

H介质粘度

当颗粒受力处于平衡状态时(即EFi=0),颗粒在液体中匀速运动。不难想象，

粒度较粗的颗粒在沉降初期，因受到较大的重力作用而具有较大的初速度而较快

地到达沉降天平的托盘。细小颗粒较后到达。单位用厘米・克•秒表示：

d=175(n/(P-Po)°-5(h/t)°-5)

n=沉降介质的粘度；P=颗粒的密度(有效密度)；P0=介质的密度；h=沉降起

始高度；1=沉降时间

沉降法分析一个球形粉末粒度，设颗粒直径为8微米，如果粉末分散在设定

100mm高的水柱中，求粉末沉降的速度：

v=h/t=gd2(P1-P2)/(18H)

这里，H=height=0.1m

g=地球引力常数=9.8m/s2

(1=颗粒直径=8X10-6m

Pl=Ni粉密度=8.9X103kg/m3

P2=水密度=103kg/m3

n=水的粘度=10-3kg/m/s

算出的速度为2.8X10-4m/s,对于设定高度为0.1米，相应的时间是约

360s或6分钟,雷诺系数为2.2X10-3

一般采用沉降天平分析。

4.4X-射线衍射：纳米粉末的粒度分析

4.5激光衍射

5粉末比表面(Specificsurfacearea)

粉末克比表面Sm：1克质量的粉末所具有的总表面积，n^g；

粉末体比表面Sv：单位体积粉末所具有的总表面积，m'o便于不同材质粉末的

比表面大小的比较。

二者间的关系：5丫=「松义5„,

对于颗粒形状相似的粉末体，SJ,颗粒尺寸Io粉末颗粒的比表面取决于颗粒

形状、粉末粒度及其组成、颗粒的表面粗糙程度。粉末的比表面决定了粉末的成

形性和烧结性的好坏，是粉末的重要性能。

3.1气体吸附法一BET法（测量二次颗粒和一•次颗粒），

原理：利用气体在固体表面的物理吸附测定物质比表面的原理是：测量吸附在固

体表面上气体单分子层的质量或体积，由气体分子的截面积换算出单位质量粉末

的表面积。

Sm=VmNoV（224OOM）

V卡吸附在粉末颗粒表面的单分子气体的总体积；此=阿佛加德罗常数；

被吸附气体分子的截面积；M=粉末质量

气体被吸附是由于固体表面存在有剩余力场，根据这种力的性质和大小不

同，分为物理吸附和化学吸附。前者是范德华力的作用，气体以分子状态被吸附;

后者是化学键力起作用，相当于化学反应，气体以原子状态被吸附

测试方法：分为容量法和质量法。前者直接测量被吸附单分子气体的体积，而后

者则称量吸附前后粉末质量的变化，得到吸附量，再转换成气体分子的体积。

5.2空气透过法（Airpermeability）：测量空气流过一定厚度粉末床后压力的

变化。适合于微小粉末粒度和比表面的测定。Fsss气体透过法测外比表面，测

二次颗粒

§3粉末的工艺性能（Processingproperty）

1粉末松装密度（叩parentdensity）与振实密度（t叩orpackingdensity）

松装密度（俗称松比）P

粉末在规定条件下自然填充容器时，单位体积内粉末质量。

取决于粉末的制备方法［粉末颗粒的形状（导致机械啮合和产生拱桥效应的

机会）、颗粒的密度（自然填充的动力，固体的理论密度和内孔隙存在与否）及

表面状态（粗糙程度，决定了颗粒之间的摩擦力）、粉末的粒度及其组成（一拱

桥效应一粉末颗粒间的摩擦力+颗粒重力）］及粉末的干湿程度（液膜导致颗粒间

粘附力）。

a、粒度：粒度小，流动性差，松装密度小

b、颗粒形状：形状复杂松装密度小

粉末形状影响松装密度，从大到小排列：

球形粉＞类球形〉不规则形＞树枝形

c、表面粗糙，摩擦阻力大，松装密度小

d、粒度分布：细分比率增加，松装密度减小；粗粉中加入适量的细粉，松

装密度增大;如球形不锈钢粉

e、粉末经过适当球磨和氧化之后，松装密度提高

f、粉末潮湿，松装密度提高

g.颗粒密度：颗粒密度大，自动填充能力强，松装密度大

粉末振实密度(tapdensity)

在规定的条件下，粉末受敲打或振动填充规定容器时单位体积的粉末质量。

振动作用为颗粒间的相互填充创造条件(输入动力和减小颗粒间填充前的摩擦

力)。因而，其数值大于粉末的松比。

振动使粉末颗粒堆积紧密，但粉末体内仍存在大量的空隙，所占体积称为空

隙体积。空隙体积与粉末体的表观体积之比称为孔隙度0;

.粉末体的孔隙度e=孔隙体积/粉末表观体积=bP/P”(相对密度d)；

.相对体积B是相对密度的倒数讪=P"P>L且9=1T/B

P/P现比值称为粉末体的相对密度，用d表示，其倒数B=l/d称为相对体积。

粉末体的孔隙度或密度是与颗粒形状、颗粒的密度和表面状态、粉末的粒度和

粉末组成有关的一种综合性质。

由大小相同的规则球形颗粒组成的粉末的孔隙度时，

9=0.476,最松散的堆积

0=0.259,最紧密的堆积

如果颗粒的大小不等，较小的颗粒填充到大颗粒的间隙中，孔隙度将降低；

颗粒形状影响孔隙度，形状越复杂，孔隙度越大；

2流动性(flowability,flowrate)：50克粉末从标准漏斗流出所需的时间，以秒/50g

表示「一般来说，粉末的流动性与其松比成正比。即粉末的松装密度愈高，其流

动性愈好。粉末的流动性反映颗粒间内摩擦力的大小。在粉末压制过程中，流动

性决定了粉末填充模腔的均匀性和自动压制可实现程度。若粉末的流动性太差，

需对粉末进行制粒处理。

影响因素：

颗粒间的摩擦

形状复杂，表面粗糙，流动性差理论密度增加，比重大，流动性增加

粒度组成，细粉增加，流动性下降

a、与颗粒密度和粉末松装密度有关：

如果粉末的相对密度不变，颗粒密度越高，流动性越好；

颗粒密度不变，相对密度的增大会使流动性提高；如sphericalA1粉，尽管

相对密度较大，但由于颗粒密度小，流动性仍比较差；

b、同松装密度一样，与粉末体颗粒的性质有关：

等轴性粉末、粗颗粒粉末的流动性好；

粒度组成中，极细粉末所占比例愈大，流动性差

c、同松装密度••样流动性受颗粒间粘附作用的影响，因此，颗粒表面吸附

水分、气体，加入成形剂(binder,lubricant)降低粉末的流动性；

d、颗粒的形状复杂和粗糙度增大，颗粒间的相互摩擦和咬合阻碍它们相互

移动，将显著影响流动性；

e、粉末被氧化，摩擦系数降低，流动性提高

f、粉末潮湿将大大降低流动性

3粉末的压制性(Compactability)：粉末的压缩性与成形性的总称。

.压缩性(Compressibility)：表示粉末在指定的压制条件下，粉末被压紧的能力。

•般用压坯密度(或相对密度表示)表示。主要取决于粉末颗粒的塑性，颗粒的

表面粗糙程度和粒度组成。

粉末加工硬化，压缩性能差；退火后，塑性改善，显微硬度下降，压缩性提

高；

当压坯密度较高时，塑性金属粉末内含有合金元素或非金属夹杂时，会降低

粉末的压缩性；

碳、氧和酸不溶物含量的增加使压缩性变差；

粉末颗粒越细，压缩性越差，成形性越好；

由于压制性由压坯密度表示，因此凡是影响粉末密度的因素都对压缩性有影

响

.成形性（Formability）：粉末经压制后，压坯保持既定形状的能力。一般用压坯

强度表示。即颗粒间的结合强度和有效接触面积大小反映了粉末颗粒的成形性

能。

.影响因素：除了粉末的塑性（颗粒的显微硬度一颗粒合金化、氧化与否，粒度

组成）以外，其它因素（粉末颗粒形状、颗粒表面状态、粒度）对两者的影响规

律恰好相悖。为了制取高压缩性与良好成形性的金属粉末，除设法提高其纯度和

适当的粒度组成以外，表面适度粗糙的近球形粉末是一重要技术途径。

§4化学成分

1粉末化学成分金属粉末的化学成分包括主要金属的含量和杂质含量。化合物

粉末还包括主要元素含量是否与化学计量一致的问题。

粉末中的主要杂质的种类：

.与主要金属结合，形成固溶体、化合物，还原铁粉中的Si,Mn,C,S,P,O；鸨粉中

钥、钠等；

.机械夹杂：Si02>AkO,,毛刷纤维材料，舟皿和球磨机内壁材料成分等

.制粉方法固有的杂质：

如默基法引入的游离C等，还原铁粉中的硅酸盐杂质的存在造成粉末工艺和物

理性能的下降。

2主要分析内容除分析主要成分的含量以外，还需测定其它成分（包括杂质）

的含量。

2.1金属粉末的氧含量

若氧与金属成分形成可还原的氧化物或部分固溶在金属中的氧。这部分氧的

含量通常采用氢损法测定。但若金属粉末中还存在可与氢形成挥发性化合物的元

素如碳和硫，则导致测定值高于实际氧含量。该法适合于-•般工业用Fe、Cu、

Ni、Co、W、Mo粉的氧含量分析。若粉末中含有不被氢还原的氧化物（如钙、硅、

磷、铝、格、锦等），则测定值低于实际氧含量。

含量测定，氢损值一-用氢还原，计算粉末还原前后的重量变化。

氢损值=（A-B）/（A-C）xlOO%

A,粉末（5克）加烧舟tray的质量；

B,氨气中燃烧后残留remained物加烧舟的质量；

C,烧舟的质量

对于超细或纳米（金属或非氧化物陶瓷）粉末，由于表面能和活性极高，导

致氧的大量吸附;氧含量很高。这些氧对后续加工带来相当的困难，如在超细或

纳米硬质合金的生产过程中，造成合金碳含量控制和烧结致密化等困难。

2.2金属粉末的杂质的测定-一般采用酸不溶物法测定。采用有机酸（铜用硝酸,

铁用盐酸）溶解粉末试样，经过滤和高温燃烧，称量计算。如：

铁粉盐酸不溶物=盐酸不溶物的克数/粉末试样克数X100%

铜粉硝酸不溶物=（不溶物克数-相当于锡氧化物的克数）/粉末克数义100%

作业题：教材164页中1、3、4、5及“粉末压缩性与成形性的影响因素有哪些?

怎样协调两者间的矛盾？

第三章粉末制备技术

粉末性能取决于粉末制备方法，对粉末冶金材料的性能和加工过程的影响极

大。因此，对于具体的应用要求必须选择好合适的粉末原料。对于粉末冶金工艺

过程来说，粉末的制备技术是关键的第一步。

§1粉末制备方法概述及分类

1物理化学法

1.1还原法：

.碳还原法（铁粉）

.气体（氢和一氧化碳）还原法（W,Mo,Fe,Ni,Cu,Co及其合金粉末）

.金属热还原法（Ta,Nb,Ti,Zr,Th,U）fSHS自蔓延高温合成。

1.2还原-化合法：适合于金属碳化物、硼化物、硅化物、氮化物粉末

1.3化学气相沉积CVD

1.4物理气相沉积PVD或PCVD（复合粉）

1.5电解法：水溶液电解（Cu,Fe,Ni,Ag粉）；熔盐电解（Ta,Nb,Ti,Zr,Th等活

泼金属粉末）

1.6埃基物热离解法：Fe,Ni,Co粉末

2机械法

2.1机械研磨：铭粉，铁铝合金，硅铁合金，铝铁合金，格铁合金等脆性金属或

合金粉末。

2.2雾化法：包括气体雾化（空气和惰性气体）和水、油雾化以及旋转电极雾化

等。

・气体雾化：铁、铜、铝、锡、铅及其合金粉末（如青铜粉末、不锈钢粉末）；

.水雾化：铁、铜及合金钢粉末；

.旋转电极雾化：难熔金属，铝合金、钛合金、超合金粉末，工具钢粉末。

.其它形式的雾化：

§2粉末冶金铁粉的制造

在粉末冶金材料及其零部件中，铁基粉末冶金零部件在工业领域中的应用最

为广泛。因而，在一般的工业领域，粉末冶金零部件一般指的是铁基粉末冶金。

本节主要介绍固体碳还原法和雾化法，并介绍一种铁粉制造新技术。

1还原铁粉一固体碳还原法（carbonreduction）

1.1基本原理：

1.1.1还原反应

氧化物MeO被还原剂X还原的还原通式可表示如下：

MeO+X=Me+XO

X-还原剂，Me-金属氧化物，M0-金属氧化物

每种氧化物都有各自的离解压，离解压越低，氧化物越稳定

MeO有离解压，X0也有离解压decomposedpressure,前者离解压大于后

者，MeO才能被X还原。

X0离解反应标准自由能变化应小于M0离解反应自由能的变化，这样X0才比

M0稳定，这时，这时，X0的离解压小于M0的离解压，还原反应正向进行。

氧对X的亲和力大于对Me的亲和力，推广之，对氧的亲和力大于被还原的

金属时，都可以作为该金属氧化物的还原剂。

还原剂X的选择依据：

a.△GMeo>AGXo；或AZxo<AZmeo或P02(XO)<P02(MO)

b.还原剂的氧化产物和还原剂本身的组份不污染被还原金属或易被分离。

而该反应又可看成下述两个基本反应组成，即：

Me+0.5O2=MeO(1)

X+0.502=X0(2)

将(2)-(1)得到上述总反应。

由热力学可知，还原反应的标准等压位变化为

AG°=-RTlnKp

AG2--RTlnKPl=0.5RTln(P(>2)xo

△G1°=-RTlnKp2=0.5RTln(P02)Meo

0

AG^AGZ-AG.=0.5RT[ln(Po2)xo-ln(P„2)Meo]

=0.5RTln[(P02)xo/(Po2)Meo]<0

即金属氧化物的离解压(P(,2)X0大于还原剂的氧化产物的离解压(P02)MeO。换句话说,

在还原温度下，氧与还原剂X的亲和力大于氧与金属元素的亲和力。

2H2+02=2H20在很多金属Fe,W,Cu,Co,Ni,Mo氧化反应生成线(氧化反应

自由能变化-温度关系曲线)之下，H20的离解压小于这些金属氧化物离解压,

H20比这些氧化物稳定

铁的氧化物被碳分步还原，

遵循下述反应，

C+CO2=2COFeOx+CO-FeOy+CCh

其中X>Y,X=1.5,4/3,1；Y=4/3,1,0。当X=0,

则铁被还原。

A.固体碳不是直接的还原剂，C0才是直接还原

剂。虽然固体碳也能还原铁的氧化物，但反应

界面很小，碳的固相扩散速度与碳以C0形式的

气相迁移相比儿乎可以忽略，在整个还原过程中处于次要地位。

B.若将Fe-0,C-0两相图的重叠，当温度T>570℃,Y值在4/3-1-0范围内依次

变化即由FezOLFe；。一浮斯体（FeO.FeQ固溶体）一Fe（金属铁）；当T<570℃,

则Y值在4/3-0之间依次变化（此时氧化亚铁不能稳定存在）。FesO,被CO开始

还原成FeO的温度为650℃,使FeO还原成金属Fe的开始温度为685℃。

T>T2温度，为C的气化反应所形成CO%高于平衡下所需CO%,Fe稳定存在。

IFC的气化反应产生CO%高于Fe2O3存在状态所需要的CO%,but,不足于

将FeO还原成Fe的气相中的CO%,因此T1〜T2之间，FeO稳定存在。

在T1温度之下，只有Fe3O4稳定存在。

只要还原温度高于650C,就有利于还原反应正向进行，有利于还原过程。

在900〜1000℃,CO稳定存在，因此升高温度有利于还原过程。

1.1.2还原动力学

氧化铁的固体碳还原速度受上述两固一气反应控制，并遵循着C0的吸附

（在铁氧化物表面）、反应、C0?解吸的基本规律。当金属铁形成以后，还存在

CO被铁催化分解成C及C通过铁层的扩散这些过程。由于铁氧化物在还原成金

属铁的过程中存在巨大的比容变化，因而生成的铁是多孔的，且铁颗粒之间产生

较严重的烧结现象，即一般得到海绵铁饼。

1.2基本工艺流程

轧钢铁鳞（铁精矿粉）一回旋窑烘干（900C左右，除水和使铁氧化物发生晶型

转变FesOi-FezOs）一磁选一破碎一过筛（-60目）-磁选f|精制铁鳞卜配料（无

烟煤、焦碳或木炭粒，脱硫剂如石灰）一装罐（SiC还原罐）一隧道窑还原

（1000-1050℃）一粗碎一细碎一磁选一过筛一合批一精还原一细碎一过筛一微

粉分离一商用铁粉

Fig2.2Fabricationflowchartforreducedironpowder

1.3还原铁粉质量的控制

・酸不溶物含量的控制：

①原料选择：采用低硅（沸腾钢）、镒的轧钢铁磷为原料。

②磁选：强化磁选过程，尽可能地降低原料中的非磁性物质的含量。

.还原程度的控制即碳氧含量的控制

还原终点：浮斯体还原成海绵铁和海绵铁开始渗碳过程之间的转折点。在还原过

程中，在海绵铁的纵断面上出现三种情形：

①氧化夹心：有黑色、棕色、蓝色等未还原透的FeO（浮斯体），氧含量高，总

铁、碳量低，即粗还原不足。调整配碳比，提高还原温度或延长还原时间；

②渗碳：银灰色断面上出现闪亮点。发生渗碳后的铁粉硬度高，带来粉末压缩性

差和导致模具磨损严重这些危害。调整配碳比和还原工艺参数，缩短还原时间。

③精还原退火工艺可同时降低粉末碳氧含量，提高铁粉的工艺性能。通常，退火

温度选择在800c左右。

主要作用：

消除粉末加工硬化，提高粉末压缩性；

降低氧碳含量，提高粉末总铁量，有利于提高粉末的压缩性和减小模具磨损。

Fe3O4+H2^Fe+H20Fe（C）+H2=Fe+CH（FesO^Fe（C）-Fe+CO

.零件表面质量的控制：微粉颗粒尺寸小于阴模与模冲或组合模冲间间隙，铁颗

粒在压制过程中落入这些间隙，造成拉模现象，其结果导致模具磨损，影响零件

的表面质量。一般采用风力（控制风压）分级措施分离微粉。

1.4还原铁粉的主要技术特点

.低的成本，为制造大量价质优价廉的中低密度铁基粉末冶金零部件创造条件；

.颗粒形状复杂，粉末成形性能好，便于制造形状复杂或薄壁类零部件；

.粉末烧结活性好；

.粉末纯度、压缩性较低。而采用高温还原可提高粉末的压缩性。

2雾化铁粉一雾化法

雾化铁粉包括水雾化铁粉和气雾化铁粉两类。首先介绍雾化法的基本原理。

雾化（atomization）：借助外力的作用将熔融金属粉碎成粉末的过程。广义雾化

是指借助于外力将液体变成细小液滴的过程。（利用高速气流或高速液流将金属

流（其它物质流）击碎制造粉末的方法）

平行雾化，介质流与金属流夹角为零，

垂直雾化，介质流与金属流夹角为90度

互成夹角雾化，V型雾化、锥型雾化

雾化设计要求：

a、产量大，雾化介质对金属流的相对速度应尽可能大

b、增大紊流程度，使金属流柱分离，有利于雾化过程。

c、工作稳定性好，不堵嘴，加工简单。

解决堵嘴的方法：

a、调整a角，调小，使雾化焦点下移，减低液滴溅到喷口的可能性

液滴到喷嘴和漏嘴。当喷嘴出口压力P>4时，

环孔式喷嘴，喷射顶角为60。较好。

环缝式喷嘴，喷射顶角为45。较好。

b.增加喷口与金属液流间的距离

c.设计辅助风孔，防止液滴四溅

d.水雾化改环流为板流

e.环缝宽度不能过小

f.金属液流漏嘴伸长超出喷口水平面外。此时，粉末会粗一些

雾化参数对粉末性能的影响：

a介质压力影响：压力高，速度快，能量大，破碎能力强，粉末细。

b水比容大，冷却能力强，粉末冷却快。表面张力6作用时间短，不规则形状。

c金属流温度高。6增加，n降低，粉末细小；温度增加，增加：Cu,Cdo

d金属流表面张力大，得球形粉；粘度小得球形粉，表面张力克服粘度作用使

粉末球化。共晶合金液体粘度最小，易球化得球性粉

e过热度大，温度增加，表面张力作用时间长，冷却时得球形粉

f金属液体直径的影响：液流直径越细，得细粉，直径过细易堵嘴

实质：外界输入的机械能（流体的动能）一粉末的表面能（形成粉末颗粒的表面）。

.二流（金属液流和雾化介质流）雾化（冲击雾化）：

气雾化和液体雾化（水或油作雾化介质）；

.离心雾化：旋转电极雾化，旋转圆盘雾化和旋转珀期雾化;

以气体雾化为例介绍雾化过程的特点和机理。

1.1雾化过程机理

四个特征区域（Fig2.3Fig2.4此处附3图）：

I负压紊流区：雾化介质气流向前运动带动附

次亡次近区域的气体离开该区域，造成负压状态，并

侬引起金属液体的扰动，分散成许多纤维束；

II原始液滴形成区：由于气体介质的扰动导致液

;\7;体纤维失稳，分割成粗液块或大的液滴；

/™\in有效雾化区：原始液滴在气流汇聚焦点被剧烈

/八\\粉碎成细小条带状液滴；

'、W冷却凝固区（后续细化与球化区）：借助于惯性作

用，条带状液滴分散成更细小的液滴。同时表

面张力使液滴产生球化。

冷却区间的作用

a.调节粉末形状:如果冷却过快，液滴表面张力作用时间短，形成不规则形状粉

末.表面张力作用时间长.表面张力一球形粉末.

b.冷却速度不同可控制粉末微区结构、微区成分

c.冷却快，如果金属液体中的气体来不及排除一空气球.

d.调节粉末显微组织，快冷组织细，析出少.

2雾化粉末粒度dp的影响因素

在雾化过程中，粉末粒度受控于金属熔体的抗雾化本质（resistance,阻力）

和熔体吸收外界输入能量（drivingforce,动力）的多少。

2.2.1熔体的抗雾化阻力因素：

A金属的性质一熔体的粘度（原子间作用力大小）和表面张力：熔体的粘度表

征雾化初、中期的阻力，而表面张力则为雾化后期的阻力。表面张力大的金属熔

体，需要较高的雾化能量。

.tT,nI

.Si,Al合金元素的存在，tn

.合金成分

B金属液流直径：单位体积熔体吸收能量的效率。液流直径t,熔体吸收雾化

介质的能量相对下降，dj

C雾化介质：

.金属氧化膜的形成导致nt；

.雾化介质的热容量和导热系数愈大，需要更高的金属熔体过热度，相对而言提

高了熔体的粘度。

2.2.2熔体吸收外界能量的因素：系统输入的总能量和能量传递效率

A雾化介质的压力：压力t,dPI

对于气体雾化，根据气体动力学原理，增大压力可是雾化介质的动能增加。

但对于拉瓦尔喷嘴，气流速度V与气体介质的压力P的关系为

V=k（l-P-0'29）（k为常数）

不难看出，V随压力P的增加而增大，但当压力增加到一定程度后，气流速

度不再增大，而趋近于一个常数。即一味提高压力并不一定能细化粉末粒度。一

般气体压力在6-8atm。水压为35-210atm。国外也有采用超高压（lOOOatm）水雾

化制取10um铁粉的情况。

B能量传递效率：

.喷嘴的结构（金属液流的长度，喷射长度，喷射顶角）参数；

.喷嘴类型（如拉瓦尔喷嘴）；

.雾化介质的动粘系数（tT,nJ）。

高速气流V.与喷咀设计相关：

a.扩张型，直线型，气体速度小于音速337米/秒

b.拉伐尔线条形，先径压缩，临界点达到音速,过临界点后,绝热膨胀,达到超音

速，对于气体有：

R=IO时，第一临界速度,v产傍称为破碎开始速度制备铜粉时，

2=10,0,=14

4=14时,第二临界速度，匕=,譬称为形成粉末颗粒速度

C.除与风道形状相关，还与风道尺寸相关

喷嘴设计要求：

能使雾化介质获得尽可能大的出口速度和所需的能量；

能保证雾化介质与金属液流之间形成最合理的喷射角度；

使金属液流产生最大的紊流；

工作稳定性好，喷嘴不易堵嘴；

加工制造简单

2.3雾化粉末颗粒形状的影响因素

雾化粉末颗粒的球形度受控于熔体的表面张力。（球化动力）及表面张力的

作用时间T和熔体的粘度（抗球化阻力）。

A熔体的过热度：除Cu,Cd外，tT,。I；但因液滴细化，作用在液滴上的

力升高一球化。

B合金元素：还原性的合金元素如C,P虽也降低。，但使nII，一球形；N

则起保护金属液滴免受氧化而使nIo

c液滴飞行距离：飞行距离3表面张力的作用时间长，易球化。

D雾化介质的热学性质：C”Xt，易得到不规则粉末。

2.4雾化粉末的化学成分的改变

雾化介质与金属熔体间的化学反应导致金属粉末成份改变。采用空气作雾化

介质，氧与金属熔体和液滴间发生化学反应生成氧化物，导致粘度增加。特别是

在雾化合金粉末时将发生合金元素的优先氧化，并形成难还原的氧化物（如铁铭

合金，铝及其合金）。对于这些合金体系一般不采用空气作雾化介质，而改用惰

性气体。而高碳铁水的空气雾化则利用这种反应。

2.5RZ法一雾化铁粉的生产主要工艺流程

废钢熔化、熔炼（或高炉铁水精炼，脱硅，制取低硅生铁液）一增碳（降低钢液

熔点和粘度以及为颗粒表面粗糙化创造条件）一雾化一干燥一振动球磨破碎一氢

气中还原退火f破碎一过筛一合批一雾化铁粉成品

工艺设计思路:

①解决纯铁高熔点所带来的工艺困难：工业纯铁的熔点在1500C以上，熔炼温

度达1650-1700℃,采用低硅高碳(3.2-3.6%)合金，使熔体温度保持在

1300-1350℃o而过高的碳则会导致铁液的表面张力增加，难以得到细粉。

②高碳铁水可减轻空气与铁反应形成铁氧化物所造成铁水粘度增加的趋势；同

时，碳与氧在后续高温还原时具有脱氧作用，为炳火处理创造条件。

③成形性能的改善：

A利用雾化过程中铁中的碳与氧的反应使颗粒表面形成凹凸而粗粗糙化：

Fe(C)(l)+02=Fe(l)+C02

C02微气泡在逸至铁液滴表面时造成表面凹凸。

B破碎时颗粒表面形成凹凸；

C高温还原时使颗粒间产生轻度烧结，即细小颗粒粘结在大颗粒上。

三都有利于降低雾化铁粉的松比，改善粉末的成形性能。

2.6水雾化铁粉

.水的热导性和比热比空气大，冷却能力强

.水还会与铁液接触时产生剧烈的气化而具爆炸效应

粉末特点：颗粒表面粗糙，易得氧含量较低、压缩性较好的不规则粉末。

水雾化与气体相比，有以下特点：

1)水的热容大，冷却能力强；粉末多为不规则形状；同时，随着雾化压力提

高，不规则形状愈多，颗粒的晶粒结构愈细；

2)金属液流冷却速度快，粉末表面氧化大大减少

水雾化参数对粉末性能的影响：

a.介质压力影响：获得细粉末的条件：压力大，速度快，能量大一破碎力强。

b.水的比容大，冷却能力强，粉末冷却快，表面张力时间短,不规则粉末。

c.金属过热度大,温度高,表面张力小,粘度小,粉末细小

d.金属流表面张力大,粘度小,得球形粉末,表面力克服粘性作用，使小液滴球

化.

e.多晶合金液体粘度小，易球化一球形粉末

f.金属液流直径越大,粉末越粗.金属流直径越小，细粉多，便产量低，易堵漏

咀.

3快速冷凝技术(简介)

快速冷凝技术是指将金属或合金的熔液快速冷却(冷却速度＞105C/s)获得

性能奇异性能的粉末和合金(如非晶、准晶、微晶)的技术，是传统雾化技术的

重要发展

快速冷凝技术的冷却速度＞l(^C/s,是传统雾化技术的重要发展。由于强化

冷却过程和外界输入能量，可得到性能奇异性能的粉末和合金。

主要技术特点是：

a.基本消除了合金成份偏析，提高合金元素和相在基体中的分布均匀性；

b.提高合金元素的固溶度；

c.可得到许多非平衡相或材料，包括非晶、准晶、微晶粉末。经固结后，这些

材料具有奇特的力学、物理和化学性能；

d.可抑制有害相的形成。如在Al-Fe合金中，针状的化合物转变为弥散相，大

幅度改善合金的力学和耐热性能。

§3鸨粉和WC粉末的制造

I氢还原制备w粉

1.1鸽及其氧化物的性质

1.1.1铝氧化物的形态

四种形态：wo：,（浅黄）；wo2.9O（蓝色）;wo,72（紫色，工艺控制得当，难以出现）;

wo2（棕色）

1.1.2鸨的形态

分为a-W（稳定）、B7（立方型微晶，活性高，可自燃）两种。B-W是一

种特殊结构的不稳定电子化合物，不是aT的同素异构体。在520-850℃时可转

变成a-W。单个鸽粉颗粒的粒度很细，一般以二次颗粒的聚集形式存在。

1.2基本原理：一般采用三氧化鸨作为生产鸨粉的原料。

1.2.1还原反应

W0x+H2-W0y+H20（反应通式）

其中X=3,2.90,2.72,2；Y=2.90,2.72,2,0。X、Y值逐渐降低,且Y=0意味着鸨

的生成。

当反应温度高于584℃,反应分四步进行，即WO2,9LWO2.72-*WO「W；

当温度低于584℃,反应则分三步进行：W0:i-W02.90-W02-Wo

1.2铝粉粒度的控制

鸨粉粒度分类：超细粉：＜0.lum；极细粉：0.2-lum；

细粉：1-2Hm；中等粉：3-6um；粗粉：＞10um

1.2.1鸨粉在还原过程中粒度粗化机理

A挥发一沉积机理：氢中水分子与铝氧化物反应生成挥发性的水合物，

WOX+H2O-WOx.nH2O（g）t

气相中的鸽氧化物被氢还原沉积在鸨颗粒上，导致W颗粒长大。这是W颗粒长大

的最主要的机理。

鸽氧化物的水合物的挥发性随鸨氧化物中的含氧量、气氛中含水量的增加和

还原温度的升高而增大。而钙粉颗粒长大的趋势又随还原气氛中水合物浓度的提

高而加强。

B氧化一还原机理：

当氢中水含量较高时，已还原的细鸨颗粒优先被氢中水氧化生成铝氧化物，

再按照挥发一沉积机理导致W颗粒的长大。利用这一现象可制备粗颗粒鸨粉。

1.2筲粉粒度的影响因素及控制方法

（1）原料：

A粒度：当采用W0；,时，其粒度与还原鸽粉粒度间的依赖性不太明显，而主要

取决于W02的粒度。目前，采用蓝色（蓝色氧化鸨）作原料。该原料具有粒度细、

表面活性大，W粉-次颗粒细和便于粒度控制的特点。

B杂质元素：影响透气性或生成难还原化合物。

.K、Na等促使铝粉颗粒粗化；

.Ca、Mg、Si等元素无明显影响:

.少量Mo、P等杂质元素可阻碍W粉颗粒长大

（2）还原方式：粗颗粒一一阶段还原；中、细颗粒一二阶段还原

（3）氢气：

.氢的露点（dewpoint）：露点t,d„t

.流量Q：Qt,有利于带走气相中的水份，dpt

.通氢方向：顺流通氢，d„t；逆流通氢，ld„

(4)还原工艺条件：

.还原温度T：tT,提高鸨氧化物的水合物在气相中的浓度，d„t；

.推舟速度V：tv,高氧指数的氧化物具有更大的挥发性，提高浓度，d,J；

.料层厚度t：ft,不利于氢向底层物料的扩散，鸨氧化物的含氧量高，d„to

(5)添加剂：少量的添加剂如Cr、V、Ta、Nb等的盐可抑制铝粉颗粒的粗化。

2碳化鸨粉的制取

工业生产中，一般采用碳管炉对铛粉进行碳化，碳黑作为碳的来源。

2.1碳化原理：气-固反应

通氢碳化：W+C+(H2)-WC+(H2)CH4直接与鸽粉反应

无氢碳化：W+C+(C02)-WC+(C02)CO直接与铝粉反应

其中氢、二氧化碳成为碳的载体，强化反应过程。

2.2WC粉质量的控制

2.2.1碳含量

WC的理论碳含量为6.12%o若化合碳的含量低于这一数值，则在硬质合金

中形成脆性相-n相；若高于这一数值则会生成游离石墨。这二者都是硬