粉末冶金新工艺1.ppt

1、昆明理工大学材料科学与工程学院 胡劲,昆明理工大学材料科学与工程学院 胡劲,昆明理工大学材料科学与工程学院 胡劲,昆明理工大学材料科学与工程学院 胡劲,粉末冶金新技术,材料与人类文明,材料是现代文明的支柱 材料是人类生存的基础（Basis) 材料是人类发展的标志 (Mark) 材料是科技创新的先导 (Lead),材料制备方法,IM(Ingot Metallurgy) 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(plastic forming) 热处理(heat treatm

2、ent)机加工零件 PM(Powder Metallurgy) 粉末冶金法 制粉(powder making)压型(pressing)烧结(sintering) SF(Spray Forming) 喷射成型法,材料成型方法,铸造(pour-casting, die-casting) 例如：汽车轮毂（Al、Zn）、活塞（Al）、手机外壳（Mg）等 塑性成形 (plastic forming) 挤压(extrusion)、轧制(rolling)、拉拔(drawing)、 冲压(punching)、锻造(forging) 焊接（welding) 切削 (cutting) 粉末成型 (powder f

3、orming) 复合成型（铸轧、铸挤、锻轧、挤轧等）,轧制,连铸连轧,拉拔,挤压,连续挤压conform,喷射沉积,粉末冶金发展简史,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 的电灯钨丝问世开始。,现代粉末冶金发展的三个重要标志： 1909年制造电灯钨丝的技术成功（W粉成形、烧结、锻打、拉丝）；1923年硬质合金研制成功。 20世纪30年代，多孔含油轴承成功；相继发展铁基机械零件 向新材料、新工艺发展：20世纪40年代，金属陶瓷、弥

4、散强化材料（如烧结铝）；60年代末70年代初，粉末高速钢、粉末高温合金，粉末锻造技术已能生产高强度零件。,粉末冶金特点及与其他成形工艺的比较,（一）一般特点 1优点 （1）可生产普通熔铸法难于生产的材料 多孔材料（孔隙度可控）； 假合金（如Cu-W）； 复合材料，如硬质合金和金属陶瓷、弥散强化材料、纤维强化材料； 特种陶瓷（结构陶瓷、功能陶瓷）；,某些P/M材料与熔铸材料相比，性能更优越 避免成分偏析、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。 钨、钼、钽等难熔金属采用熔铸法晶粒粗大、纯度低，工业上一般采用粉末冶金方法生产。,（3）对制品成型有明显优势 是一种少切削、无切削

5、工艺（近净成型near net-shape）； 可大批量生产同一零件； 形状很复杂零件（如齿轮、凸轮或多功能零件）的制造公差窄； 不需或可简化机械的精加工作业； 节能、省材； 可制造自润滑材料。,2缺点 粉末成本高； 形状、尺寸受到一定限制； 成形模具较贵；一般要生产量在500010000个/批，才经济。 烧结零件韧性相对差（但可通过粉模锻造或复烧改善）。,与其他成型工艺比较（制造金属结构件）,1和熔铸技术比较 粉末冶金优势： 粉末冶金制件表面光洁度高； 制造的尺寸公差很窄，尺寸精确； 合金化与制取复合材料的可能性大 组织均一（无偏聚、砂眼、缩孔）、力学性能可靠； 在经济上，粉末冶金工艺能耗小

6、。,铸造优势： 形状不受限制；（粉末冶金注射成形形状也不受限制，但只能生产小制件） 适于制造大型零件； 零件生产批量小时，经济； 一般说来，工、模具费用低。,2和热模锻技术比较 粉末冶金优势： 粉末冶金制件精度比精锻高； 粉末锻造节省材料、重量控制精确、可无非边锻造，也能制造形状较复杂制件； 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： 可制造大型零件； 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； 可制造形状复杂程度较高的制品。,粉末冶金定义： 制取金属及化合物粉末，采用成形和烧结工艺制成金属材料、复合材料、陶瓷材料及其它们的制品的技术科学。

7、多学科交叉的综合性技术。涉及到化工、冶金、材料制备、压力加工、热工、机械、自动控制等学科技术。 最大可制造：3吨的制件（热等静压）； 最小：零点零几克（0.01克）； 制品最小厚度：可达1520m,粉末冶金一般工艺 （1）制粉 （2）物料准备 （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）烧结后处理,粉末冶金生产工艺,选择粉末冶金技术需考虑的方面,零件生产批量对模具与压制设备的投资是否合算？ 粉末冶金工艺能否满足对零件的功能与形状提出的技术要求？ 采用的粉末冶金材料能否达到所要求的物理-力学性能？ 与可采用的其他成形工艺相比，生产成本是不是最经济？,金属粉末和粉末冶金材料、制品的应用,粉末冶金技术的新发展,（1）与其他技术交叉产生新技术 注射成形，粉末挤压，流延成形， 直接凝固注模，粉末轧制，爆炸成型，喷射成形，烧结热等静压，微波烧结，放电等离子体烧结，激光烧结 （2）向计算机控制集成自动化方向发展 （3）粉末冶金近净成形技术（near net-shape）发展 如，注射成形，粉末挤压等 （4）粉末冶金快速成形技术发展 如，选择性激光烧结，喷射成形等 （5）用于各种新材料及其成形加工 如，纳米材料及其成形工艺，新型复合材料，新型功能材料。,部分粉末冶金材料、制品,金属注射成型制品,粉末锻件,(a),