粉末冶金综合性试验

粉末冶金》实验指导书曾国勋余业球广东工业大学材料与能源学院粉末冶金试验实验项目名称：铁粉的工艺性能与粉末筛分测定实验项目性质：所属课程名称：粉末冶金实验计划学时：41实验目的软磁金属材料是重要的功能材料。主要包括电工纯铁、硅钢、铁镍合金和铁钴合金。这些材料广泛应用于交直流继电器、电机、变压器、电抗器、家电和测量仪器等领域。本次实验主要目的如下：1）加深对金属粉末工艺性能的理解。2）加深认识金属烧结体的前期（筛分，制粒，成型及相应的工艺性能测定工作的准备）。3）利用数学分析手段处理分析数据。2实验内容1）干筛分析法利用筛子将粒度范围较宽的粉末体按粒度分成级别的作用称干筛分析法。此法是按照筛孔尺寸依次组合的一套试验筛，借助震动把粉末筛分成不同的筛分粒级。称量每个筛上和底盘上的粉末量，即可计算各级粉末重量百分含量就叫粉末粒度组成。干筛分法适用于干的无润滑的粉末，适用于较粗和中等颗粒粉末，但不适用形状明显不等轴的金属粉末（如片状粉末）及颗粒尺寸全部或大部分小于45微米的粉末。由于操作简单，所以用途仍然很广。通过筛孔的颗粒称为筛下物，留在筛上的称为筛上物。而粒级的表示法即按这种方法来表示，例如过100目而未过150目的筛的粒级可表示为-100目+150目（即＜100目＞150目），也可用相互的筛网孔径表示为-0.147+0.104毫米（即＜0.147＞0.104毫米）。粉末粒度组成可用表格表示如表1所示。也可用筛分曲线（如微分分布曲线等）表示，见图1。表1粒度级别筛分量目数筛孔尺寸（毫米）粉末重量（克）相对重量（％）+80目+0.1750.50.5-80目+100目-0.175+0.1473.13.1-100目+150目-0.147+0.10410.010.0-150目+200目-0.104+0.07421.021.0-200目+250目-0.074+0.06124.324.4-250目+325目-0.061+0.04430.730.8-325目-0.04411.011.2总量99.6100.0试样量100.0损失量0.4微分分布曲线是把系统中各级粉末的相对重量以面积的形式表示，这里所指的面积是曲线与横坐标轴所围成的面积，把一级粉末的相对重量可以用一个小矩形表示，矩形的底等于该级粉末颗粒大小范围，而矩形的高等于该粉末颗粒相对重量与颗粒大小范围之比竺。Ad图1粉末频度分布曲线干筛分法是用套筛（标准筛）进行的。所谓套筛是由一套筛孔大小有一定比例的筛子组成，上层筛子的筛孔大，下层筛子的筛孔小，另外还有一个上盖（防止粉末在筛分时损失）和筛底（用以接取底层筛子的筛下产物，各个筛子由大到小可构成一套）。套筛的标准由两个参数决定：（1）筛比：即相邻两个筛子的筛孔尺寸之比；（2）基筛：是作为基准的筛子，根据筛比和基筛筛孔大小不同，而有各种不同的标准筛制。美国的泰勒筛制应用较广，泰勒标准有两个序列，一是基本序列，其筛比是、=1.414,另一个是附加序列,其筛比是2=1.189，基筛是200目的筛子，基筛孔尺寸是0.074毫米。从200目的基筛为起点，如以基本筛序而论，则比它粗的筛子的筛孔径用0.074X（（Q）n计算，比200目筛粗一级的筛子的筛孔大小约为0.074X2=0.104毫米。采用标准的筛丝编制成筛孔为0.104毫米的筛子，每一寸长度中有150个筛孔，所以这一号筛孔称为150目,比200目基筛细的筛子孔径为用0.0Z4计（J2）n算。一般只采用基本筛序，如果要求更窄的粒级，可插入附加筛序（筛比为4迈的筛子）。2） 粉末松装密度粉末从漏斗孔按一定高度自由落下充满杯子。在松装状态下，以单位体积粉末的质量表示粉末的松装密度。习惯上也称松装比重，常用克/厘米3表示。粉末松装密度是粉末的重要工艺性能之一，取决于许多因素：（1）粉末的粒度和粒度组成。一般来说，粉末粒度愈粗，其松装密度愈大，反之其松装密度愈小。粗细适当搭配的粉末，由于细粉末可以充填粗颗粒间的空隙，因而能够获得更高的松装密度。（2）颗粒形状有表面状态。颗粒形状规则，其松装密度越大，反之其松装密度越小。这由于形状不规则，易产生拱桥效应，造成孔隙，使其松装密度降低。同时颗粒表面越光滑，松装密度也越大。粉末经适当球磨和表面氧化物的生成可使松装密度提高。（3）颗粒内孔隙。一般在其他条件相同时，粉末颗粒越致密，则松装密度越大。以上因素往往是同时起作用的，因此应当综合考虑。3）粉末流动性粉末流动性是以50g粉末流过规定孔径的标准漏斗所需要的时间来表示。也是表示粉末充填一定形状容器的能力。它对于压制工艺快速加料和填充复杂形状压模是非常重要的，特别是自动压制时是必须考虑的一项重要的工艺性能，还会影响引起压坯密度分布不均匀。粉末的流动性与许多因素有关，如颗粒的精糙度增大和形状复杂，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。粗颗粒比细颗粒流

动性好；粒粒形状规则比复杂流动性好；粉末表面氧化通常提高流动性，因此时摩擦系统降低，颗粒凹凸不平减少了；粉末潮湿将大大降低其流动性。3实验材料及仪器原料：还原铁粉，凡士林、亲水润湿剂、细线、液氨、氯化钙干燥剂。仪器：震筛机；粉末流动测定仪见图2；天平：最大称量100克，精度0.05克；秒表：测量时间能够精确到0.2秒；气体渗氮炉；托盘若干；氮气瓶带流粉末松装密度和流动性的测定装置量计；干燥塔2个。粉末松装密度和流动性的测定装置图24实验步骤与与结果测试本实验共包含二个主要部分：1、粉末工艺性能试验；2、粉末粒度频度分布曲线试验4.1.粉末工艺性能试验、干筛分法1）称取粉末试样——当粉末松装密度大于1.5克/厘米3时，称取样品100克；当松装密度等于或小于1.5克/厘米3时，称取50g。2）标准筛按筛号大小自大而下叠起，筛孔最大的放在最上层，并配置底盘及盖，将粉末试样倒入最上层的筛子内盖好。3）将整套筛子牢固地装在震筛机上，开动震筛机振动15分钟，把粉末筛分成不同的筛分粒级。4）筛分后，将各级粉末用软毛刷仔细分别刷在预先准备好的光滑纸（如描图纸）上，附在筛网和筛底部的粉末应分别刷入相邻的下一级粉末中。5）在天平上称量各级粉末量，在100克样品情况下，称量精确到0.1克，在50克样品情况下，称量精确到0.05克。6）筛分测定的所有筛子和底盘上粉末量的总和量不小于试验样品的99%，否则重新测定。7）数据处理将干筛分法的数据列于表2，并绘制粉末筛分的频度曲线。、粉末松装密度1） 堵住漏斗底部小孔，把足够量的待测干燥粉末倒入孔径为2.5mm的漏斗中。2） 启开漏斗小孔，让粉末自由流过小孔进入杯中，直至完全充满杯子并有粉末溢出时为止。用非磁性的直尺刮平粉末，在操作过程中要严禁压缩粉末和振动杯子。3） 粉末刮平后，轻敲杯子，使其振实一些，以免挪动过程中粉末从杯中撒出。再将杯子外部的粉末清理干净，保持杯子外部不粘有粉末。4） 称量杯同粉末重量，精确到0.05~0.1克。5） 结果计算1）粉末重量与体识之经为松装密度，其计算公式如下：mmav25式中：Pa 松装密度，g/cm3m 粉末试样重量，gv——杯子容积，cm32）取三次测量结果的算术平均值报出最终结果，报告数据精确到0.01g/cm3。将测定数据记录表3表3粉末松装密度和流动性的记录表序号粉末松装密度粉末流动性（秒/50克）粉末重量g松装密度g/cm3123平均粉末流动性1） 称量50克干燥的粉末，精确到±0.1克；2） 堵住漏斗底部小孔，把称量好的50克粉末倒进漏斗中，注意粉末必须充满漏斗下端整个小孔；3） 当启开漏斗小孔时，开始计时，漏斗中粉末一经流完，立即停止计时；4） 记录漏斗中全部粉末流完所需的时间，并重复三次，取其算术平均值，时间记录精确到0.5秒，并填入表3中。考核形式以实验报告作为考核依据实验报告要求将干筛分法的结果以表格形式记录和计算，并绘制筛分曲线（微分曲线）记录松装密度，流动性测定的原始数据，（列成数据表格），并按要求进行计算。思考题：干筛分法测定粉末粒度组成的优缺点是什么？什么样的粒度范围的粉末可以应用于干筛分法？粉末颗粒的形状是怎样影响筛分的结果？粉末松装密度取决于哪些因素？如何调节松装密度？分析影响粉末流动性的因素？如何提高粉末流动性？什么叫“网目”？

表2干筛分结果粉末类型 试样重量筛分时