材料制备技术粉末冶金

第一节概述第二节粉体制备技术第三节成型技术第三章粉末冶金粉末冶金定义制取金属粉末或用金属粉末〔或金属粉末与非金属粉末的混合物〕作为原料，经过成型和烧结，制造金属资料、复合资料以及各种类型制品的工艺技术。制取金属及化合物粉末，采用成形和烧结工艺制成金属资料、复合资料、陶瓷资料及其它们的制品的技术科学。汽车变速器系统用粉末烧结钢件:汽车发动机用粉末烧结钢零件金属切削刀片硬质合金刀具：钨基高密度合金Nd-Fe-B、Sm-Co、铁氧体永磁精细陶瓷制品金属粉末和粉末冶金资料、制品的运用工业部门金属粉末和粉末冶金资料、制品运用举例地质、采矿工具硬质合金，金刚石-金属资料机械加工硬质合金，陶瓷刀具，粉末高速钢汽车、迁延机制造机械零件，摩擦资料，多孔含油轴承，过滤器机床制造、纺织机械机械零件，多孔含油轴承等机车制造多孔含油轴承，摩擦资料等造船多孔含油轴承，摩擦资料，油漆用铝粉等冶金矿山机械多孔含油轴承，机械零件，等电机制造多孔含油轴承，铜-石墨电刷，硬磁资料精细仪器、仪表零件硬磁资料，软磁资料，功能陶瓷等工业炉电热资料，电真空资料电气和电子工业电接触资料，电真空资料，磁性资料，功能陶瓷无线电和电视磁性资料，功能陶瓷等五金和办公器具机械零件等医疗器械机械零件，特殊器械等化学、石油工业过滤器，防腐零件，催化剂载体等军事工业穿甲弹头，炮弹箍，军械零件等航空摩擦资料，过滤器，粉末超合金等航天和火箭难熔金属及合金，纤维强化资料，发汗资料等原子能工业核燃料元件，反响堆构造资料，控制资料等常用粉末冶金资料：〔1〕粉末冶金减摩资料。经过在资料孔隙中浸光滑油或在资料成分中加减摩剂或固体光滑剂制得。广泛用于制造轴承、支承衬套或作端面密封等。

〔2〕粉末冶金多孔资料。又称多孔烧结资料。资料内部孔道纵横交错、相互贯穿，普通有30％～60％的体积孔隙度，孔径1～100微米。透过性能和导热、导电性能好，耐高温、低温，抗热震，抗介质腐蚀。用于制造过滤器、多孔电极、灭火安装、防冻安装等。

〔3〕粉末冶金构造资料。又称烧结构造资料。能接受拉伸、紧缩、扭曲等载荷，并能在摩擦磨损条件下任务。〔4〕粉末冶金工模具资料。包括硬质合金、粉末冶金高速钢等。后者组织均匀，晶粒细小，没有偏析，比熔铸高速钢韧性和耐磨性好，热处置变形小，运用寿命长。可用于制造切削刀具、模具和零件的坯件。

〔5〕粉末冶金电磁资料。包括电工资料和磁性资料。用于制造各种转换、传送、储存能量和信息的磁性器件。

〔6〕粉末冶金高温资料。包括粉末冶金高温合金、难熔金属和合金、金属陶瓷、弥散强化和纤维强化资料等。用于制造高温下运用的涡轮盘、喷嘴、叶片及其他耐高温零部件。粉末冶金开展简史约3000年前，埃及人就制得海绵铁，并锻打成铁器；3世纪，印度人用同样方法制得“德里柱〞，重达6.5吨；19世纪出现Pt粉的冷压、烧结、热锻工艺；现代粉末冶金从1909年，W.D.Coolidge的电灯钨丝问世开场。现代粉末冶金开展的三个重要标志：1909年制造电灯钨丝的技术胜利〔W粉成形、烧结、锻打、拉丝〕；1923年硬质合金研制胜利。20世纪30年代，多孔含油轴承胜利；相继开展铁基机械零件向新资料、新工艺开展：20世纪40年代，金属陶瓷、弥散强化资料〔如烧结铝〕；60年代末～70年代初，粉末高速钢、粉末高温合金，粉末锻造技术已能消费高强度零件。粉末冶金资料和制品出现年代钨1909难熔碳化物1900～1914电触头资料1917～1920WC-Co硬质合金1923～1925烧结摩擦资料1929多孔青铜轴承1921～1930WC-TiC-Co硬质合金1929～1932烧结磁铁1936多孔铁轴承1936机械零件、合金钢机械零件1936～1946烧结铝1946金属陶瓷〔TiC-Ni〕1949钢结硬质合金1957粉末高速钢1968与传统资料制备方法的比较IM(IngotMetallurgy)熔铸法熔(melting)、炼(refining)、铸(casting)铸件(castings)机加工(machining)零件铸坯(ingots)塑性成形(plasticforming)热处置(heattreatment)机加工〔切削(cutting)〕零件挤压(extrusion)、轧制(rolling)、拉拔(drawing)、冲压(punching)、锻造(forging)PM(PowderMetallurgy)粉末冶金法制粉(powdermaking)压型(pressing)烧结(sintering)粉末冶金特点及与其他成形工艺的比较多学科交叉的综合性技术。涉及到化工、冶金、资料制备、压力加工、热工、机械、自动控制等学科技术。〔一〕普通特点1．优点〔1〕可消费普通熔铸法难于消费的资料①多孔资料〔孔隙度可控〕；②假合金〔如Cu-W〕；③复合资料，如硬质合金和金属陶瓷、弥散强化资料、纤维强化资料；④特种陶瓷〔构造陶瓷、功能陶瓷〕；〔2〕某些P/M资料与熔铸资料相比，性能更优越①防止成分偏析、晶粒细，组织均匀，性能大幅提高。如，粉末高速钢、粉末高温合金。②钨、钼、钽等难熔金属采用熔铸法晶粒粗大、纯度低，工业上普通采用粉末冶金方法消费。〔3〕对制品成型有明显优势①是一种少切削、无切削工艺〔近净成型nearnet-shape〕；②可大批量消费同一零件；③外形很复杂零件〔如齿轮、凸轮或多功能零件〕的制造公差窄；④不需或可简化机械的精加任务业；⑤节能、省材；⑥可制造自光滑资料。2．缺陷①粉末本钱高；②外形、尺寸遭到一定限制；③成形模具较贵；普通要消费量在5000～10000个/批，才经济。④烧结零件韧性相对差〔但可经过粉模锻造或复烧改善〕。与其他成型工艺比较〔制造金属构造件〕1．和熔铸技术比较粉末冶金优势：①粉末冶金制件外表光洁度高；②制造的尺寸公差很窄，尺寸准确；③合金化与制取复合资料的能够性大④组织均一〔无偏聚、砂眼、缩孔〕、力学性能可靠；⑤在经济上，粉末冶金工艺能耗小。铸造优势：①外形不受限制；〔粉末冶金注射成形外形也不受限制，但只能消费小制件〕②适于制造大型零件；③零件消费批量小时，经济；④普通说来，工、模具费用低。2．和热模锻技术比较粉末冶金优势：①粉末冶金制件精度比精锻高；②粉末锻造节省资料、分量控制准确、可无非边锻造，也能制造外形较复杂制件；③粉末锻造只需一副成形模具和一副锻模；热锻需两副以上锻模、一副修边模。热模锻优势：①可制造大型零件；②锻件力学性能比烧结粉末冶金零件高，但与粉末锻造件相当；③可制造外形复杂程度较高的制品。〔1〕制粉〔2〕物料预备〔3〕成形〔4〕烧结单元系烧结多元系烧结固相烧结液相烧结热压〔热等静压〕、熔浸等。〔5〕烧结后处置粉末冶金普通工艺粉末冶金消费工艺2.1金属粉末的性能1、化学成分氧化物:通常，金属粉末的氧化物含量越少越好气体杂质：氧、氢、一氧化碳及氮;真空脱气处置2、物理性能资料熔点,比热,电学,磁学,光学性质,颗粒外形、大小和粒度组成比外表积颗粒密度显微硬度球形,针形,树枝形,粒状,片形,瘤状,多角形,海绵形,不规那么形颗粒外形:颗粒外形与制粉方法和制粉工艺相关球形粉末-雾化法Sphericalpowders多孔粉末-复原法Porouspowders树枝状粉末-电解法Dendritepowders片状粉末-研磨法Platepowders松装密度、流动性、紧缩性、成形性3、工艺性能1〕松装密度apparentdensity〔1)Definition:单位体积内自在松装粉末体的质量g/cm3〔2〕意义:自动压制容积法〔3〕丈量方法:流量法，粉末自在落下〔4〕影响要素:particleshape，size，andsurfaceconditions，components松装密度测定安装(a)装配图(b)流速漏斗(c)量杯a、粒度粒度小，松装密度小复原铁粉<电解铁粉b、颗粒外形外形复杂松装密度小粉末外形影响松装密度，从大到小陈列球形粉＞类球形＞不规那么形＞树枝形sphere-similarsphere-irregular-dentriticalc、外表粗糙Surfacecoarsed、粒度分布Particlesizedistribution1细分比率添加，松装密度减小;2粗粉中参与适量的细粉，松装密度增大;如球形不锈钢粉2〕流动性Flowability定义：一定量粉末(50g)流经漏斗所需的时间：sec./50gram意义：影响压制操作的自动装粉盒压件密度均匀性影响要素:颗粒间的摩擦外形复杂，外表粗糙，流动性差实际密度添加，比艰苦，流动性添加粒度组成，细粉添加,流动性差同松装密度一样，流动性受颗粒间粘附作用的影响，因此，颗粒外表吸附水分、气体,参与成形剂减低粉末的流动性;流动性采用前述测松装密度的漏斗来测定。规范漏斗〔又称流速计〕是用150目金刚砂粉末，在40s内流完50g来标的;采用粉末自然堆积角实验测定流动性。粉末经过一粗筛网自然流下并堆积在直径为1inch.的圆板上;当粉末堆满圆板后，以粉末锥的高度衡量流动性;粉末锥的底角称为naturalangleofrepos。锥越高或自然堆积角越大，那么表示粉末的流动性越差；反之那么流动性越好。假设粉末的相对密度不变，颗粒密度越高，流动性越好；流动性直接影响压制过程自动装粉和压件密度的均匀性，自动压制工艺中必需思索的重要工艺性能---制粒工序,改善流动性;3〕紧缩性Compressiveability(1)定义:粉末被压紧的才干，表示方法是：在恒定压力下〔30t/inch2〕粉末压坯的密度(2)意义:压坯密度，最终烧结密度和性能。(3)影响要素:a颗粒塑性，显微硬度b颗粒形貌：不规那么的颗粒紧缩性差c密度减少时〔空隙添加〕紧缩性差d合金元素或非金属夹杂时，会降低粉末的紧缩性4〕成型性Formationability定义:粉末压制后，压坯坚持既定外形的才干用压坯强度表示意义:压坯加工才干，加工外形复杂零件的能够性影响要素:颗粒之间的啮合与间隙a不规那么颗粒，颗粒间衔接力强,成型性好b颗粒越小，成型性越好;与紧缩性影响后果相反,必需综合思索2.2粉末制备方法机械法：经过机械破碎、研磨或气流研磨方法将大块资料或粗大颗粒细化的方法。物理法：采用蒸发凝聚成粉或液体雾化的方法使资料的聚集形状发生改动，获得粉末。化学法：依托化学反响或电化学反响过程，生成新的粉态物质。固态三种途径：液态粉末气态固态粉末1、金属〔合金〕→金属粉末：机械粉碎，电化腐蚀2、金属氧化物〔盐类〕→金属粉末：复原法3、金属＋非金属化合物→金属化合物粉末：复原－化合法金属氧化物＋非金属化合物机械制粉方法的本质就是利用动能来破坏资料的内结合力，使资料分裂产生新的界面。机械研磨法、气流研磨法粉碎的根本方式物料颗粒受机械力作用而被粉碎时，还会发生物质构造及外表物理化学性质的变化，这种因机械载荷作用导致颗粒晶体构造和物理化学性质的变化称为机械力化学。滚筒式行星式振动式搅动式球磨法在球磨过程中，球磨筒将机械能传送到筒内的球磨物料及介质上，相互间产生正向冲击力、侧向挤压力、摩擦力等，当这些复杂的外力作用到脆性粉末颗粒上时，细化过程本质上就是大颗粒的不断解理过程；假设粉末的塑性较强，那么颗粒的细化过程较为复杂，存在着磨削、变形、加工硬化、断裂和冷焊等行为，不论何种性质的研磨物料，提高球磨效率的根本原那么是一致的。球磨制粉包括四个根本要素：球磨筒、磨球、研磨物料、研磨介质滚筒式球磨转速较低时，球料混合体与筒壁做相对滑动运动并坚持一定的斜度。随转速的添加，球料混合体斜度添加，抬升高度加大，这时磨球并不脱离筒壁；转速达一临界值V临1时，磨球开场抛落下来，构成了球与筒及球与球间的碰撞；转速添加到某一值时，磨球的离心力大于其重力，这时磨球、粉料与磨筒处于相对静止形状，此时研磨作用停顿，这个转速被称为临界转速V临2。搅动球磨:横臂均匀分布在不同高度上，并互成一定角度。球磨过程中，磨球与粉料一同呈螺旋方式上升，到了上端后在中心搅拌棒周围产生旋涡，然后沿轴线下降，如此循环往复。只需转速和装球量适宜，在任何情况下磨筒底部都不会出现死角由于磨球的动能是由转轴横臂的搅动提供的，研磨时不会存在象滚筒球磨那样有临界转速的限制，因此，磨球的动能大大添加。同时还可以采用提高搅动转速。减小磨球直径的方法来提高磨球的总撞击几率而不减小研磨球的总动能，这样才符合了提高机械球磨效率的两个根本准那么。1.动能准那么：提高磨球的动能2.碰撞几率准那么：提高磨球的有效碰撞几率球磨制粉的根本原那么：气流研磨法经过气体传输粉料的一种研磨方法。与机械研磨法不同的是，气流研磨不需求磨球及其它辅助研磨介质。研磨腔内是粉末与气体的两相混合物。根据粉料的化学性质，可采用不同的气源，如陶瓷粉多采用空气，而金属粉末那么需求用惰性气体或复原性气体。由于不运用研磨球及研磨介质，所以气流研磨粉的化学纯度普通比机械研磨法的要高。旋涡研磨气流研磨三种类型：旋涡研磨、冷流冲击、流态化床气流磨冷流冲击加速效应： 加速后的气体可超越音速；冷却效应： 气粉混合物的温度能降到零度以下。这两点对于颗粒的粉碎非常有利，其一是颗粒的撞击动能增大，其二是金属颗粒的冷脆性提高。夹带有粉料的高压气流经过一个称为拉瓦尔管型硬质合金喷嘴喷向空间时，气体压力急剧下降，构成绝热膨胀过程。这一过程会同时产生两种效应流态化床气流磨グラインデイングgrindingベンチュリーVenturiノズルnozzleプッシャーpusherセラミックceramicライナーlinerミルフレーム可获得超细粉体，并且粉末粒度均匀；由于气体绝热膨胀呵斥温度下降，所以可研磨低熔点物料；粉末不与研磨系统部件发生过度的磨损，因此粉末杂质含量少；针对不同的性质的粉末，可运用空气、N2、Ar等惰性气体。流态化床气流磨的特点：1.动能准那么：提高粉末颗粒的动能2.碰撞几率准那么：提高粉末颗粒的碰撞几率气流研磨制粉的根本原那么由于粉末颗粒的运动是从流态气体中获得的，因此，提高颗粒的动能必需求提高载流气体的速度。两种方法来实现 提高气体的入口压力 气体喷嘴的气体动力学设计经过这两种方法使喷嘴出口端的气体流速达超音速液态粉末1、液态金属〔合金〕→金属粉末：雾化法2、金属盐溶液→金属粉末：置换法，溶液氢复原法，水溶液电解法3、金属熔盐→金属粉末：熔盐沉淀法，熔盐电法雾化法是一种典型的物理制粉方法，是经过高压雾化介质，如气体或水剧烈冲击液流，或经过离心力使之破碎、冷却凝固来实现的。雾化制粉法雾化聚并凝固外力冲击相互接触冷却雾化机理过程一：大的液珠当遭到外力冲击的瞬间，破碎成数个小液滴，假设在破碎瞬间液体温度不变，那么液体的能量变化可近似为液体的外表能添加。很明显，雾化时液体吸收的能量与雾化液滴的粒径存在一个对应关系，即：吸收的能量越高那么粒径越小；反之亦然。过程二：液体颗粒破碎的同时，还能够发生颗粒间相互接触，再次成为一个较大的液体颗粒，并且液体颗粒外形向球形转化，这个过程中，体系的总外表能降低，属于自发过程。过程三：液体颗粒冷却构成小的固体颗粒。雾化制粉分类双流雾化被雾化的液体流和放射的介质流；单流雾化直接经过离心力、压力差或机械冲击力实现雾化双流雾化法气雾化、水雾化〔适宜于金属粉末制备〕二者的区别：粉末外形：气雾化容易获得球形粉末。水雾化获得粉末外表张力较小的呈土豆状或不规那么外形，只需那些外表张力较大的合金，例如镍基合金，才干得到球形合金粉末。化学成分：不论是采用水雾化还是采用气雾化，制造出的合金粉末的化学成份不会由于制造方法的不同而产生差别。金相组织：采用气雾化制造的合金粉末，合金的过冷度要比采用水雾化制造的小许多，所以一样的化学成份，采用不同的雾化方法制出的合金粉末的金相组织会不一样。气雾化颗粒形貌水雾化铜粉颗粒形貌金属液由上方孔流出时与沿一定角度高速射击的气体或水相遇，然后被击碎成小液滴，随着液滴与气体或水流的混合流动，液滴的热量被雾化介质迅速带走，使液滴在很短的时间内凝固成为粉末颗粒。工艺原理：雾化过程的四种情况动能交换：雾化介质的动能转变为金属液滴的外表能；热量交换：雾化介质带走大量的液固相变潜热；流变特性变化：液态金属的粘度及外表张力随温度的降低而不断发生变化；化学反响：高比外表积颗粒〔液滴或粉粒〕的化学活性很强，会发生一定程度的化学反响。气雾化的四个区域负压紊流区—高速气流的抽吸作用，在喷嘴中心孔下方构成负压紊流层；颗粒构成区—在气流冲击下，金属液流分裂为许多液滴；有效雾化区—气流聚集点对原始液滴产生剧烈破碎作用，进一步细化；冷却凝固区—细化的液滴的热量迅速传送给雾化介质，凝固为粉末颗粒。1、能量交换准那么提高单位时间、单位质量液体从系统中吸收能量的效率，以抑制外表自在能的添加。2、快速凝固准那么提高雾化液滴的冷却速度，防止液体微粒的再次聚集。提高雾化制粉效率根本准那么气雾化制粉的影响要素气体动能、喷嘴构造、液流性质、放射方式借助离心力的作用将液态金属破碎为小液滴，然后凝固为固态粉末颗粒的方法。1974年，首先由美国提出旋转电极雾化制粉法，后来又开展了旋转锭模、旋转园盘等离心雾化方法离心雾化法旋转盘法旋转盘法最早于1976的美国Pratt&Whitney飞机制造公司研制出，用来制备超合金粉末。这种方法获得的粉末平均粒度同园盘转速有关，转速越高，那么平均粒度越小，细粉收得率越高。旋转锭模〔坩埚〕法旋转轮法旋转杯旋转网气相堆积制粉是经过某种方式的能量输入，使气相物质发生气—固相变或气相化学反响，生成金属或陶瓷粉体。物理气相堆积法化学气相堆积法气态粉末1、金属蒸汽→金属粉末：蒸汽冷凝法2、气态金属羰基物→金属粉末：羰基物热离解法3、气态金属卤化物→金属粉末：气相氢复原法4、气态金属卤化物→金属化合物粉末：化学气相堆积法蒸汽冷凝法物理气相堆积法1.均相形核；2.晶粒生长；3.聚会制粉过程包括三个步骤：一、化学气相堆积的反响类型分解反响化学气相堆积法化合反响二、化学气相堆积制粉原理1.化学反响；2.均相形核；3.晶粒生长；4.聚会制粉过程包括四个步骤：化合反响由上式可知，化学气相堆积反响的控制要素包括：1〕反响温度、2〕气相反响物浓度、3〕气相生成物浓度1.化学反响对一个确定的化学反响，判别其能否进展的热力学判据为：分解反响气相反响发生后的瞬间，在反响区内构成了产物蒸气，当反响进展到一定程度时，产物蒸气浓度到达过饱和形状，这时产物晶核就会构成。由于体系中无晶种或晶核生成基底，因此反响产物晶核的构成是个均匀形核过程。假设晶核为球形，半径为r，那么构成一个晶核，体系自在能的变化为：2.均匀形核为固气相的体积自在能差为晶核的外表能临界形核半径对应大小的晶核那么被称为临界晶核晶核的外表能晶核中原子或分子的体积玻尔兹曼常数产物的气相分压产物的饱和蒸气压，过饱和程度。P0P/P0温度越高，过饱和度越大，那么临界晶核尺寸越小，晶核构成能越低，对晶体生成越有利。均相晶核构成之后，稳定存在的晶核便开场晶粒生长过程。小晶粒经过对气相产物分子的吸附或重构，使本身不断长大。实际和实际都阐明：晶粒生长过程主要受产物分子从反响体系中向晶粒外表的分散迁移速率所控制。3.晶粒生长颗粒之间由于存在着较弱的吸附力作用，主要包括范德华力、静电引力等，颗粒之间会发生聚集，颗粒越小，那么聚集效果越明显，这一景象被称为聚会。对于超微粉末，聚会是一个普遍存在并不容忽视的问题，在实践运用超微粉末时，假设不能有效地处理聚会问题，那么粉末就能够失去其特有的性质。4.聚会三、化学气相堆积类型热分解法热分解法中最为典型的就是羰基物热分解，它是一种由金属羰基化合物加热分解制取粉末的方法，整个过程的关键环节就是制备金属羰基化合物第一步：合成羰基镍第二步：羰基镍热分解气相氢还原复原剂----氢气气相金属热复原复原剂----低熔点、低沸点的金属〔Mg、Ca、Na…〕两类反响的反响物均选用低沸点的金属卤化物且以氯化物为主气相复原法复合反响法复合反响法是一种重要的制取无机化合物，包括碳化物、氮化物、硼化物和硅化物等方法，这种方法既可制备各种陶瓷粉体也可进展陶瓷薄膜的堆积。所用的原料是金属卤化物(以氯化物为主)，在一定温度下，以气态参与化学反响。1.碳化物反响通式2.氮化物反响通式3.硼化物反响通式4.硅化物反响通式一些碳化物、氮化物、硅化物、硼化物的堆积条件化学复原法一、复原制粉的根本原理根据热力学原理确定反响能否发生—氧位图氧化物的G0~T图二、典型复原制粉类型氢复原法碳复原法复原化合法被还原物料还原剂举例备注固体固体固体固体气体熔体FeO+C→Fe+COWO3+3H2→W+3H2OThO2+2Ca→Th+2CaO固体碳还原气体还原金属热还原气体气体气体固体气体熔体——WCl6+3H2→W+6HClTiCl4+2Mg→Ti+2MgCl2

——气相氢还原气相金属热还原溶液溶液熔盐固体气体熔体CuSO4+Fe→Cu+FeSO4

Me(NH3)nSO4+H2→Me+(NH4)2SO4+(n-2)NH3ZrCl4+KCl+Mg→Zr+产物置换溶液氢还原金属热还原电化学制粉法一、电化学制粉分类水溶液电解有机电解质电解熔盐电解液体金属阴极电解！二、电化学制粉原理以铜电解制粉为例电化学体系阳极：Cu〔纯〕阴极：Cu粉电解液：CuSO4、H2SO4、H2O电化学反响阴极反响：阳极反响：消费方法原资料金属粉末合金粉末化合物粉末包覆粉末电解水溶液电解金属盐溶液FeCoNiAgFe-Ni

熔盐电解金属熔盐TaNbTiZrThBeTa-Nb碳化物，硼化物，硅化物

离子液体电解金属有机物离子液体

电化腐蚀晶间腐蚀，不锈钢

不锈钢

电腐蚀金属或合金任何金属任何合金

三、电化学制粉的影响要素电流密度、电解液温度、搅拌、刷粉周期粉末制备新技术在此法中,稳定的平头火焰是由低压燃料/氧气混合气的熄灭产生的。化学母体与燃料一同导入熄灭室,在火焰的热区进展快速热分解。由于熄灭室外表温度分布良好,气相逗留时间短以及化学母体浓度均匀,并在很窄的热区进展热分解,因此能消费出粒度分布集中的高质量的纳米粉。1.熄灭火焰--化学气相法消费纳米粉末该法消费的纳米粉末本钱非常低廉，按年产100吨纳米粉估算,每公斤纳米粉的本钱不会高于50美圆。目前，该法已用于消费SiO2、TiO2、Al2O3、SnO2、V2O5、ZrO2等氧化物纳米粉。2.激光消费纳米粉末采用普通搅拌器、激光与廉价的反响资料,可快速、廉价、干净地消费1～100nm的银粉与镍粉。例如,将硝酸银溶液与一种复原剂导入搅拌器中,用激光短时照射混合物,同时进展搅拌。当激光脉冲射到液体时，构成极小的“热点〞,使硝酸银与复原剂发生反响,生成极小的银颗粒。经过改动激光强度、搅拌器转速与反响成分,可控制银粉粒度,在一定程度上也可控制颗粒外形。该法消费速度为0.5-30g/min,比其他纳米粉末制备方法消费率高。本方法所用反响资料不污染环境，而以前消费银粉所用的联氨是一种致癌物。用这种方法消费的银粉可用于制造焊料、牙科填料、电路板、高速摄影胶片等。3.电爆炸金属丝制取纳米粉大功率电脉冲施于氩气维护的金属丝上,并遭到大功率脉冲产生的特殊场约束。柱形等离子体被加热到15000Ｋ以上高温,因此电阻剧增,引起特殊场解体。金属蒸气的高压引起爆炸,产生冲击波,构成的金属气溶胶快速绝热冷却,制得纳米粉。此法可消费铝、镍、银、铜、锌、铂、钼、钛、锆、铟、钨及其合金粉，用于推进剂、炸药、烟火、金属与陶瓷的粘结、助烧结剂、催化剂、合成有机金属化合物等。4.声化学制取纳米金属粉美国科学家采用声化学技术制取纳米金属粉。声化学是研讨液体中高强度超声波产生的小气泡的构成、长大与内向破裂等景象的学科。这些超声波气泡的破裂,产生很强的部分加热而在冷液中构成“热点〞,瞬时温度约为5000℃,压力约1GPa,继续时间约10亿分之一秒。粗略而笼统地说,上述这些数据相当于太阳的外表温度,大洋底部的压力,闪电的时间。当气泡破裂时,气泡内所含金属的易挥发化合物分解成单个金属原子,而后聚集为原子簇。这些原子簇含有几百个原子,直径约为2～3nm。2.3成型技术原料粉末其它添加剂热压松装烧结粉浆烧注混合压制等静压制轧制挤压烧结烧结浸适热处置电镀预烧结高温烧结复压锻打复烧拉丝烧缩精整锻造轧制挤压烧结〔浸油〕热处置粉末冶金废品成形是粉末冶金工艺的重要步骤。成形的目的是制得具有一定外形、尺寸、密度和强度的压坯。模压成形是最根本方法。1.粉末预处置预处置包括：粉末退火，筛分，混合，制粒，加光滑剂等。1〕退火复原氧化物消除加工硬化钝化金属，防止自燃消除杂质，提高纯度2〕筛分：把颗粒大小不匀的原始粉末进展分级，使粉末可以按照粒度分成大小范围更窄的假设干等级。3〕制粒：将小颗粒的粉末制成大颗粒或团粒的工序，常用来改善粉末的流动性。4〕混合：将两种或两种以上不同成分的粉末均匀混合的过程。有时需将成分一样而粒度不同的粉末进展混合，称为合批。〔1〕机械法〔2〕化学法：光滑剂或成形剂，造孔剂封锁钢模压制成型工序组成：称粉、装粉、压制、保压及脱模。〔1〕称粉与装粉自动装粉方式a〕落入法b〕吸入法c〕多余充填法根本压制方式a)单向压制b)双向压制c)浮动压制〔2〕压制压制过程可分为四个阶段：①粉末颗粒挪动，孔隙减小，颗粒间相互挤紧；②粉末挤紧，小颗粒填入大颗粒间隙中，颗粒开场有变形；③粉末颗粒外表的凹凸部分被压紧且啮合成结实接触形状；④粉末颗粒加工硬化到了极限形状，进一步增高压力，粉末颗粒被破坏和结晶细化。压坯密度的均匀性a.垂直截面上，上层密度大于下层密度；b.程度截面上，接近上模冲断面上，两侧大中间小；远离上模冲断面上，中间大两侧小；c.压坯底部的边缘密度低。a)压制前b)压制后用石墨粉作隔层的单向压坯a〕单向压制b)双向压制压坯密度沿高度分布图压坯密度分布不均匀是由于粉末体在压模内受力后向各个方向流动，于是引起垂直于压模壁的侧压力。侧压力引起摩擦力，会使压坯在高度方向存在明显的压力降。改善措施：1〕减小摩擦力：模具内壁上涂光滑油或采用内壁更光洁的模具；2〕采用双向压制以改善压坯密度分布的不均匀性；3〕模具设计时尽量降低高径比。压坯密度与影响要素的关系a.随压制压力的增高而增大；b.随粉末的粒度或松装密度的增大而增大；c.颗粒的强度和硬度降低，有利于提高压坯密度；d.降低压制速度，提高压坯密度。a)填充粉料b)双向压坯c)上冲模复位d)顶出坯块传统压制技术的局限1、模具要求高，占用消费本钱比例大；2、所加工部件尺寸遭到限制；3、部件密度分布不均匀；4、脱模困难，工序长，消费效率低。双向压制粉末冶金坯块工步表示图等静压成形借助高压泵的作用把流体介质〔气体或液体〕压入耐高压的钢体密封容器内，高压流体的等静压压力直接作用于弹性模套内的粉末上，使粉体各个方向同时平衡受压，而获得密度分布均匀以及强度较高的压坯。其他成型技术爆炸成形利用炸药爆炸时产生的瞬间高冲击波压力，作用于粉体进展成形的工艺。可加工普通压制和烧结工艺难以成形的资料，如难熔金属、高合金资料等，还可压制普通压力无法压制的大型压坯。粉末轧制1.动磁压制技术原理:将粉末装于一个导电的容器(护套)内,置于高强磁场线圈的中心腔中。电容器放电在数微秒内对线圈通入高脉冲电流,线圈腔中构成磁场,护套内产生感应电流。感应电流与施加磁场相互作用,产生由外向内紧缩护套的磁力,因此粉末得到二维压制。整个压制过程缺乏1ms。粉末冶金成型新技术动磁压制的优点:由于不运用模具,成型时模壁摩擦减少到0，因此可到达更高的压制压力,有利于提高产品，并且消费本钱低；由于在任何温度与气氛中均可施压,并适用于一切资料,因此任务条件更加灵敏；由于这一工艺不运用光滑剂与粘结剂,因此成型产品中不含有杂质，性能较高，而且还有利于环保。2.高速压制瑞典开发出粉末冶金用高速压制法。这能够是粉末冶金工业的又一次艰苦技术突破。高速压制采用液压冲击机,它与传统压制有许多类似之处,但关键是压制速度比传统快500～1000倍,其压头速度高达2～30m/s,因此适用于大批量消费。液压驱动的重锤(5～1200kg)可产生剧烈冲击波,0.02s内将压制能量经过压模传给粉末进展致密化。重锤的质量与冲击时的速度决议压制能量与致密化程度。高速压制的另一个特点是产生多重冲击波，间隔约03s的一个个附加冲击波将密度不断提高。这种多重冲击提高密度的一个优点是,可用比传统压制小的设备制造重达5kg以上的大零件。与传统压制相比,高速压制的优点是：压制件密度提高，提高幅度在0.3g/cm3左右；压制件抗拉强度可提高20%～25%；高速压制压坯径向弹性后效很小,脱模力较低；高速压制的密度较均匀,其偏向小于0.01g/cm3。

3.温压成型技术温压技术是近几年新开展的一项新技术。它是在混合物中添加高温新型光滑剂，然后将粉末和模具加热至423K左右进展刚性模压制，最后采用传统的烧结工艺进展烧结的技术，是普通模压技术的开展与延伸，被国际粉末冶金界誉为“开创铁基粉末冶金零部件运用新纪元〞和“导致粉末冶金技术革命〞的新型成型技术。其与传统模压工艺主要区别之处在于压制过程中将粉末和模具加热到一定的温度，温度通常设定在130~150℃范围以内，可使铁基粉末冶金零件密度提高0.15～0.4g/cm3，粉末压坯相对密度可到达98-99%。在该工艺中，为了充分发扬在压制过程中的颗粒重排和塑性变形等温压致密化机制，往往需求优化原料粉末设计〔如外形、粒度组成的选择〕，经过退火或分散退火处置以改善粉末塑性，以及往粉末中掺入高性能高温光滑剂〔添加量通常为0.6wt%〕。特点：〔1〕密度高且分布均匀

常规一次压制-烧结最高密度普通为7.1g/cm3左右，温压一次压制-烧结密度可到达7.40-7.50g/cm3，温压二次压制-烧结密度可高达7.6g/cm3左右。温压工艺中高性能光滑剂保证了粉末与模壁之间具有较低的摩擦系数，使得压坯密度分布更加均匀，采用温压工艺制备齿轮类零件时齿部与根部间的密度差比常规压制工艺低0.1～0.2g/cm3。〔2〕生坯强度高常规工艺的生坯强度约为10~20MPa，温压压坯的强度那么为25~30MPa，提高了1.25-2倍。生坯强度的提高可以大大降低产品在转移过程中出现的掉边、掉角等缺陷，有利于制备外形复杂的零件；同时，还有望对生坯直接进展机加工，免去烧结后的机加工工序，降低了消费本钱。这一点在温压-烧结连杆制备中表现得尤为明显。〔3〕脱模压力小温压工艺脱模压力(Slidepressure)约为10~20MPa，而常规工艺却高达55~75MPa，其降低幅度超越60%。低的脱模压力意味着温压工艺易于压制外形复杂的铁基P/M零件和减小模具磨损从而延伸其运用寿命。〔4〕外表精度高由于温压工艺使压坯密度升高，而且温压中处于粘流态的光滑剂具有良好的“整平〞作用，因此它可以使铁基粉末冶金零件外表精度提高2个IT等级，使纳米晶硬质合金粉末压坯外表精度提高3个IT等级。4.流动温压技术流动温压技术以温压技术为根底,并结合了金属注射成形的优点,经过参与适量的微细粉末和加大光滑剂的含量而大大提高了混合粉末的流动性、填充才干和成形性,这一工艺是利用调理粉末的填充密度与光滑剂含量来提高粉末资料的成形性。它是介于金属注射成形与传统模压之间的一种成形工艺。流动温压技术的关键是提高混合粉末的流动性，主要经过两种方法来实现：第一种方法是:向粉末中参与精细粉末。这种精细粉末可以填充在大颗粒之间的间隙中,从而提高了混合粉末的松装密度。第二种方法是:比传统粉末冶金工艺参与更多的粘结剂和光滑剂,但其参与量要比粉末注射成形少得多。粘结剂或光滑剂的参与量到达最优化后,混合粉末在压制中就转变成一种填充性很高的液流体。将上述两种方法结合起来,混合粉末在压制温度下就可转变成为流动性很好的黏流体,它既具有液体的一切优点,又具有很高的黏度。混合粉末的流变行为使得粉末在压制过程中可以流向各个角落而不产生裂纹。流动温压工艺主要特点:(1)可成形零件的复杂几何外形。国外已利用常规温压工艺胜利制备出了一些外形较复杂的粉末冶金零件,如汽车传动转矩变换器涡轮毂、连杆和齿轮类零件等。(2)密度高、性能均一。流动温压工艺由于松装密度较高,经温压后的半废品密度可以到达很高的值。由于流动温压工艺中粉末的良好流动性,由此得到的资料密度也更加均匀。(3)顺应性较好。流动温压工艺曾经用于低合金钢粉、不锈钢316L粉、纯Ti粉和WC-Co硬质合金粉末。原那么上它可适用于一切的粉末体系，独一的条件是该粉末体系须具有足够好的烧结性能,以便到达所要求的密度和性能。(4)简化了工艺,降低了本钱。4.冷成形工艺美国开发出一种能在室温下消费全致密零件而无需后续烧结的粉末冶金工艺。此工艺称之为“冷成形粉末冶金〞。它采用特殊配制的活化溶液与革新的进料靴技术,在压力下准确地将粉末注入模中。加压保送的进料靴使粉末填充更加均匀,而活性溶液那么防止构成氧化物,从而大大促进了冷焊效应。采用这一工艺可制得全致密的接近最终外形的零件，而压制后无需烧结及机加工。此工艺采用包覆粉末。但许多市售的金属或非金属粉末也可运用。目前该工艺的开发任务主要集中于消费热操作零件，但这一工艺也适用于消费构造件及其他用途的零件5.粉浆浇注成型金属粉末在不施加外力的情况下成形的，即将粉末加水或其它液体及悬浮剂调制成粉浆，再注入石膏模内，利用石膏模汲取水分使之枯燥后成形。6.注射成形技术金属粉末注射成形技术是随着高分子资料的运用而开展起来的一种新型固结金属粉、金属陶瓷粉和陶瓷粉的特殊成形方法。它是运用大量热塑性粘结剂与粉料一同注入成形模中，施于低而均匀的等静压力，使之固结成形，然后脱粘结剂烧结。这种技术可以制造用常规模压粉末的技术无法制造的复杂外形构造〔如带有螺纹、垂直或高叉孔锐角、多台阶、壁、翼等〕制品，具有更高的材质密度〔93%~100%的实际密度〕