第5章 粉末冶金成形.ppt

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1、第第5 5章章 粉末冶金成形粉末冶金成形粉末冶金材料：用粉末冶金方法制造的材料粉末冶金材料：用粉末冶金方法制造的材料常用的粉末冶金材料常用的粉末冶金材料(P36)(P36)(1)硬质合金：硬质合金：以高硬度、难熔的金属碳化物（以高硬度、难熔的金属碳化物（WC、TiC等）粉末为硬质等）粉末为硬质 点，加入点，加入Co、Mo或或Ni等作为粘结剂。等作为粘结剂。用于：用于：刃具刃具、冷作模具冷作模具、量具量具和和不受冲击和振动的高耐磨零件不受冲击和振动的高耐磨零件。(2)(2)烧结减摩材料：烧结减摩材料：铁铁+石墨、青铜石墨、青铜+石墨石墨 工作时要求减少摩擦的材料：工作时要求减少摩擦的材料：含油轴

2、承含油轴承 含油轴承特别适宜：含油轴承特别适宜：不能经常加油不能经常加油的场合。的场合。(3)(3)烧结摩擦材料：烧结摩擦材料：基体铁、铜基体铁、铜+摩擦组元石棉摩擦组元石棉、AL2O3+润滑剂石墨（润滑剂石墨（MoS2）能满足摩擦材料的性能要求能满足摩擦材料的性能要求 用于：机器上的用于：机器上的制动带制动带和和离合器片离合器片等。等。(4)(4)烧结钢：烧结钢：以碳钢或合金钢粉末为主并用粉末冶金法制成的材料以碳钢或合金钢粉末为主并用粉末冶金法制成的材料 用于：制造用于：制造电钻齿轮和油泵齿轮电钻齿轮和油泵齿轮等等粉末冶金是粉末冶金是制取金属粉末制取金属粉末并通过并通过成形成形和和烧结烧结等

3、工艺将金属等工艺将金属粉末（或与非金属粉末）的混合物制成制品的加工方法。粉末（或与非金属粉末）的混合物制成制品的加工方法。特特 点点既可以制取用既可以制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可以制造各种又可以制造各种精密的机械零件精密的机械零件省工省料省工省料模具和金属粉末成本较高模具和金属粉末成本较高批量小时或制品尺寸过大时不宜采用批量小时或制品尺寸过大时不宜采用粉末冶金成形粉末冶金成形5.1 5.1 粉末冶金基础粉末冶金基础 5.1.1 5.1.1 粉末的化学成分及性能粉末的化学成分及性能 粉末粉末通常指尺寸小于通常指尺寸小于1mm1mm的离散颗粒的集合体，颗

4、粒的离散颗粒的集合体，颗粒尺寸一般以微米（尺寸一般以微米（m m）或纳米（或纳米（nmnm）计量计量 。1 1粉末的化学成分粉末的化学成分 常用的金属粉末有常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金铁、铜、铝等及其合金的粉末的粉末,杂质和杂质和气体的含量一般不超过气体的含量一般不超过1%1%2%2%颗粒形状颗粒形状球状、粒状、片状和针状球状、粒状、片状和针状粒度粒度单个粉末颗粒的线性尺寸单个粉末颗粒的线性尺寸,用筛分法等测量用筛分法等测量粒度分布粒度分布按粒度不同分为若干级，每一级粉末按粒度不同分为若干级，每一级粉末（按质量、数量或体积）所占的百分比。（按质量、数量或体积）所占的百分比。比表面积比表

5、面积单位质量粉末的总表面积，可算出颗粒的平均尺单位质量粉末的总表面积，可算出颗粒的平均尺寸寸2 2粉末粉末的物的物理性理性能能3 3粉粉末末的的工工艺艺性性能能流动性流动性：粉末的流动能力，粉末的流动能力，用一定质量的粉末在规定条用一定质量的粉末在规定条件下从件下从标准漏斗中流出所需的时间标准漏斗中流出所需的时间来表示。来表示。球形或接球形或接 近球形的颗粒及较宽的粒度分布，流动性近球形的颗粒及较宽的粒度分布，流动性。松装密度松装密度：在在规定条件下粉末自由填充单位容积的重量规定条件下粉末自由填充单位容积的重量。密度较高的粉末、球形或接近球形的颗粒、密度较高的粉末、球形或接近球形的颗粒、较粗的

6、粒度或较宽的粒度分布，松装密度较粗的粒度或较宽的粒度分布，松装密度 压缩性压缩性：在加压条件下粉末在加压条件下粉末被压缩的程度被压缩的程度（达到所需达到所需密度而所需的压力密度而所需的压力/已知压力下得到的密度值已知压力下得到的密度值)提高压制压力或松装密度、减小压制速度或粉末提高压制压力或松装密度、减小压制速度或粉末 颗粒的强度，压缩性颗粒的强度，压缩性压坯的密度压坯的密度。成形性成形性：粉末被压缩粉末被压缩成一定形状并在后续加工中保持这种成一定形状并在后续加工中保持这种 形状的能力形状的能力。在一定压力下获得的压坯强度越高，。在一定压力下获得的压坯强度越高，成形性成形性5.1.2 粉末冶金

7、的机理1 1压制的机理压制的机理压制压制是在模具或其它容是在模具或其它容器中，在外力作用下，将器中，在外力作用下，将粉末紧实成具有预定粉末紧实成具有预定形状形状和尺寸的工艺过程。和尺寸的工艺过程。压缩过程中，随着粉末的移动和变形，较大的空隙被压缩过程中，随着粉末的移动和变形，较大的空隙被填充，颗粒表面的氧化膜被破碎，接触面积增大，使原子填充，颗粒表面的氧化膜被破碎，接触面积增大，使原子间产生吸引力且颗粒间的机械楔合作用增强，间产生吸引力且颗粒间的机械楔合作用增强，从而形成具从而形成具有一定密度和强度的压坯。有一定密度和强度的压坯。图图5-1粉末压制过程粉末压制过程a)装粉装粉b)压制开始压制开

8、始c)压制结束压制结束1下模冲下模冲2阴模阴模3上模冲上模冲2 2烧结的机理烧结的机理 烧结：粉末或压坯在烧结：粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下的热处理低于主要组分熔点的温度下的热处理。目的：目的：通过颗粒间的冶金结合以提高其强度通过颗粒间的冶金结合以提高其强度。温度升高温度升高(1)水和有机物的蒸发或挥发水和有机物的蒸发或挥发 (2)吸附气体的排除吸附气体的排除 (3)应力的消除以及粉末颗粒表面氧化物的还原应力的消除以及粉末颗粒表面氧化物的还原 (4)粉末表层原子间的相互扩散和塑性流动粉末表层原子间的相互扩散和塑性流动 (5)颗粒间接触面的增大，再结晶和晶粒长大固相的熔解和重结晶颗粒间接

9、触面的增大，再结晶和晶粒长大固相的熔解和重结晶v 以上各过程往往相互重叠，相互影响以上各过程往往相互重叠，相互影响 5.2 5.2 粉末冶金工艺粉末冶金工艺金属粉末的制取金属粉末的制取预处理预处理坯料的成形坯料的成形烧结烧结后处理后处理5.2.1 粉末的制取粉末的制取 机械法和物理化学法机械法和物理化学法两大类两大类 1 1机械法机械法 用机械力将用机械力将原材料粉碎原材料粉碎而而化学成分基本不发生变化的化学成分基本不发生变化的工艺过程工艺过程。球磨法球磨法：用于脆性材料及合金用于脆性材料及合金研磨法研磨法：用于金属丝或小块边用于金属丝或小块边 角料角料雾化法雾化法：用于熔点较低的金属用于熔点

10、较低的金属a)高速气流雾化高速气流雾化b)离心雾化离心雾化c)旋转电极雾化旋转电极雾化2 2物理化学法物理化学法 借助物理或化学作用，改变物料的化学成分或聚集状态而获取借助物理或化学作用，改变物料的化学成分或聚集状态而获取粉末的方法。粉末的方法。还原法还原法：用用还原剂还原金属氧化物或盐类，使其成为金属粉末还原剂还原金属氧化物或盐类，使其成为金属粉末的方法，最常用，工艺简便、成本较低，适用于由金属氧化物或的方法，最常用，工艺简便、成本较低，适用于由金属氧化物或卤族化合物制粉。卤族化合物制粉。电解法电解法：在在溶液或熔盐中通入直流电，使金属离子电解析出成溶液或熔盐中通入直流电，使金属离子电解析出

11、成为金属粉末为金属粉末的方法。可制得高纯度粉末，但成本较高，适用于从的方法。可制得高纯度粉末，但成本较高，适用于从金属盐类中制取粉末金属盐类中制取粉末热离解法热离解法：将将金属与金属与CO、H2或或Hg作用，生成化合物或汞齐（即作用，生成化合物或汞齐（即汞合金），再加热使其分解出汞合金），再加热使其分解出CO、H2或或Hg，从而制得金属粉末的从而制得金属粉末的方法。用于能与方法。用于能与CO、H2或或Hg作用生成化合物或汞齐的金属作用生成化合物或汞齐的金属。5.2.2 粉末的预处理粉末的预处理1 1分级分级 将将粉末按粒度分成若干级粉末按粒度分成若干级的过程。的过程。使使配配料料时时易易于于控

12、控制制粉粉末末的的粒粒度度和和粒粒度度分分布布，以以适适应应成成形形工工艺艺的的要求。要求。2 2混合混合 将将两种或两种以上不同成分的粉末均匀掺合的过程两种或两种以上不同成分的粉末均匀掺合的过程,通过混合通过混合可获得所需的组分可获得所需的组分。为提高粉料的成形性能，常需加入某些为提高粉料的成形性能，常需加入某些添加剂添加剂:用于提高压坯强度用于提高压坯强度或防止粉末成分偏析的或防止粉末成分偏析的增塑剂增塑剂，用于减少颗粒间及压坯与模壁间摩擦，用于减少颗粒间及压坯与模壁间摩擦的的润滑剂润滑剂。3 3制粒制粒 为改善粉末流动性而使较为改善粉末流动性而使较细颗粒团聚成粗粉团粒细颗粒团聚成粗粉团粒

13、的工艺。的工艺。5.2.3 成形成形 将粉末转变成具有所需形状的凝聚体的过程将粉末转变成具有所需形状的凝聚体的过程1 1模压模压 通过通过模冲加压使刚性封闭模中模冲加压使刚性封闭模中的粉末密实成形的粉末密实成形单向压制单向压制：模具简单，操作方模具简单，操作方便，生产效率高，但制品密度便，生产效率高，但制品密度不均匀，适于不均匀，适于压制高度或厚度压制高度或厚度较小的制品。较小的制品。双向压制双向压制：压坯密度较单向压压坯密度较单向压制均匀，适于压制制均匀，适于压制高度或厚度较高度或厚度较大的制品大的制品 浮浮 动动 模模 压压 制制：浮浮 动动 模模 压压 制制 压压坯坯密密度度较较均均匀匀

14、，适适于于压压制制 高度或厚度较大的制品。高度或厚度较大的制品。单向压制单向压制双向压制双向压制 浮动模压制浮动模压制2 2粉末轧制粉末轧制 将粉末引入一对将粉末引入一对旋转轧辊之间旋转轧辊之间使其压实成连续带坯的方法。使其压实成连续带坯的方法。适适用用于于生生产产多多孔孔材材料料、摩摩擦擦材材料料、复复合合材材料料和和硬硬质质合合金金等等的的板板材材及带材。及带材。3 3挤压成形挤压成形 将置于挤压筒内的粉末、压将置于挤压筒内的粉末、压坯或烧结体通过坯或烧结体通过模孔模孔压出的成形压出的成形方法方法 设备简单、生产率高，可以设备简单、生产率高，可以获得沿长度方向密度均匀的制品。获得沿长度方向

15、密度均匀的制品。用于生产截面较简单的条、棒和用于生产截面较简单的条、棒和螺旋形条、棒（如麻花钻）螺旋形条、棒（如麻花钻）图图5-5粉末挤压过程粉末挤压过程a)装粉装粉b)挤压挤压1口模口模2挤压筒挤压筒3料料斗斗4凸模凸模5制品制品4 4等静压制等静压制 对对粉末（或压坯）表面或对装粉末（或压坯）的软膜表面施以各粉末（或压坯）表面或对装粉末（或压坯）的软膜表面施以各向大致相等向大致相等的压力的压制方法的压力的压制方法 (1)(1)冷等静压制冷等静压制：在在室温下室温下的等静压的等静压制，压力传递媒介通常为制，压力传递媒介通常为液体液体 冷等静压制压坯密度较高，较均匀，力学性冷等静压制压坯密度较

16、高，较均匀，力学性能较好，形状可较复杂，尺寸可较大能较好，形状可较复杂，尺寸可较大.用于管材、棒材和大型制品的生产。用于管材、棒材和大型制品的生产。(2)(2)热等静压制热等静压制：高温下高温下的等静压制的等静压制,同时同时进行压制和烧结进行压制和烧结，压制压力和烧结温度均低，压制压力和烧结温度均低于冷等静压制，能耗较低，生产效率较高；于冷等静压制，能耗较低，生产效率较高；制品密度高且均匀，晶粒细小，力学性能较制品密度高且均匀，晶粒细小，力学性能较高，形状和尺寸不受限制；但投资大。高，形状和尺寸不受限制；但投资大。用于用于粉末高速钢，难熔金属，高温合金和粉末高速钢，难熔金属，高温合金和金属陶瓷

17、等制品的生产金属陶瓷等制品的生产 图图5-6冷等静压制原理冷等静压制原理1软膜软膜2粉末粉末5 5松装烧结成形松装烧结成形 粉末粉末未经压制未经压制直接进行的烧结直接进行的烧结。可用于多孔材料的生产可用于多孔材料的生产6 6粉浆浇注粉浆浇注 将粉末中加入悬浮剂、水等并调成将粉末中加入悬浮剂、水等并调成粉浆粉浆，再，再注入石膏模内注入石膏模内，利用，利用石膏模吸取水分使之石膏模吸取水分使之干燥后成形干燥后成形。粉浆浇注设备简单、成本低，但生产效率低，粉浆浇注设备简单、成本低，但生产效率低，适于成形形状复杂的大型制品适于成形形状复杂的大型制品 用于生产硬质合金、高温合金等制品用于生产硬质合金、高温

18、合金等制品。7 7爆炸成形爆炸成形 借助借助爆炸波的高能量使粉末固结爆炸波的高能量使粉末固结的成形方法。的成形方法。可可加工普通压制和烧结工艺难以成形加工普通压制和烧结工艺难以成形的材料，如的材料，如难熔金属、高难熔金属、高合金材料合金材料等，且成形密度接近于理论密度。还可压制普通压力机等，且成形密度接近于理论密度。还可压制普通压力机无法压制的无法压制的大型压坯大型压坯。5.2.4 烧结烧结按按一一定定的的规规范范加加热热到到规规定定高高温温并并保保温温一一段段时时间间，使使压坯获得一定物理与力学性能的工序。压坯获得一定物理与力学性能的工序。1 1连续烧结和间歇烧结连续烧结和间歇烧结(1)(1

19、)连续烧结连续烧结：待烧结材料连续地或平稳、分段地通过具有脱腊、预待烧结材料连续地或平稳、分段地通过具有脱腊、预热、烧结或冷却区段的烧结炉进行烧结的方式。热、烧结或冷却区段的烧结炉进行烧结的方式。生产效率高，生产效率高，适用于大批、大量生产适用于大批、大量生产 (2)(2)间歇烧结间歇烧结：在炉内分批烧结零件的方式。在炉内分批烧结零件的方式。通过对炉温控制进行所需的预热，加热及冷却循环通过对炉温控制进行所需的预热，加热及冷却循环 生产效率较低生产效率较低，适用于单件、小批生产适用于单件、小批生产 2 2固相烧结和液相烧结固相烧结和液相烧结(1)(1)固相烧结固相烧结：烧结速度较慢，制品强度较低

20、烧结速度较慢，制品强度较低 (2)(2)液相烧结液相烧结：烧结速度较快，制品强度较高，用于具有特殊性能烧结速度较快，制品强度较高，用于具有特殊性能的制品如硬质合金、金属陶瓷等的制品如硬质合金、金属陶瓷等 3 3影响粉末制品烧结质量的因素影响粉末制品烧结质量的因素 粉末制品的烧结质量取决于粉末制品的烧结质量取决于烧结温度、烧结时间和烧结气氛烧结温度、烧结时间和烧结气氛等等因素。因素。(1)(1)烧结温度和时间烧结温度和时间：烧结温度过高或或过低，时间过长或烧结温度过高或或过低，时间过长或过短，都会使产品性能下降过短，都会使产品性能下降(2)(2)烧结气氛烧结气氛：烧结时通常采用烧结时通常采用还原

21、性气氛，以防压坯烧损并可还原性气氛，以防压坯烧损并可使表面氧化物还原使表面氧化物还原。对于。对于活性金属或难熔金属活性金属或难熔金属还可采用还可采用真空烧结。真空烧结。5.2.5后处理后处理根据产品的具体要求根据产品的具体要求，可对，可对烧结后的压坯进一步处理烧结后的压坯进一步处理 。常用常用的后处理方法的后处理方法复压、浸渍、热处理、表面处理复压、浸渍、热处理、表面处理等。等。还可通过还可通过锻压、焊接、切削加工、特种加工锻压、焊接、切削加工、特种加工等方法进一步等方法进一步改变烧结体的形状或提高精度，以满足零件的最终要求。改变烧结体的形状或提高精度，以满足零件的最终要求。5.3 粉末冶金零

22、件结构的工艺性粉末冶金零件结构的工艺性1 1尽量采用简单、对尽量采用简单、对称的形状，避免截面变称的形状，避免截面变化过大以及窄槽、球面化过大以及窄槽、球面等，以利于制模和压实等，以利于制模和压实 粉末冶金材料最常用的成形方法是在粉末冶金材料最常用的成形方法是在刚性封闭模具刚性封闭模具中将金属中将金属粉末压缩成形。粉末压缩成形。模具成本较高、模具成本较高、粉末流动性较差且受摩擦力粉末流动性较差且受摩擦力,压坯密度压坯密度低且分布不均匀，强度不高，薄壁、细长形和沿压制方向呈变低且分布不均匀，强度不高，薄壁、细长形和沿压制方向呈变截面的制品截面的制品难以成形。难以成形。不合理不合理 合合理理不合理

23、不合理 合理合理2 2避免局部薄壁，避免局部薄壁，以利于装粉压实和防以利于装粉压实和防止出现裂纹止出现裂纹 3 3避免侧壁上的沟槽避免侧壁上的沟槽和凹孔，以利于压实和凹孔，以利于压实或减少余块或减少余块 4 4避免沿压制方向截面避免沿压制方向截面积渐增，以利压实。各壁积渐增，以利压实。各壁的交接处应采用圆角过渡，的交接处应采用圆角过渡，以利于压实及避免应力集以利于压实及避免应力集中中 不合理不合理合理合理不合理不合理合合理理本章小结本章小结常用的粉末冶金材料的名称及用途常用的粉末冶金材料的名称及用途（书（书P36）:硬质合金、烧结减摩材料、烧结摩擦材料、烧结钢硬质合金、烧结减摩材料、烧结摩擦材

24、料、烧结钢硬质合金、烧结减摩材料、烧结摩擦材料、烧结钢硬质合金、烧结减摩材料、烧结摩擦材料、烧结钢粉末冶金零件结构的工艺性：错误的图会改正粉末冶金零件结构的工艺性：错误的图会改正（书（书P198）粉末冶金工艺过程粉末冶金工艺过程（书（书P193）：金属粉末的制取金属粉末的制取预处理预处理（坯料的）成形（坯料的）成形烧结烧结后处理等后处理等（坯料的）成形、烧结（坯料的）成形、烧结是粉末冶金制品成形的重要工序是粉末冶金制品成形的重要工序粉末冶金制品的后处理方法粉末冶金制品的后处理方法（书（书P198）：复压、浸渍、热处理、表面处理复压、浸渍、热处理、表面处理粉末冶金制品坯料成形方法粉末冶金制品坯料

25、成形方法（书（书P194）：）：模压（单向、双向、浮动）、粉末轧制、挤压成形、等静压制等模压（单向、双向、浮动）、粉末轧制、挤压成形、等静压制等5.1.2 粉末冶金的机理1压制的机理压制的机理压制压制是在模具或其它容器是在模具或其它容器中，在外力作用下，将粉末紧中，在外力作用下，将粉末紧实成具有预定实成具有预定形状和尺寸的工形状和尺寸的工艺过程。艺过程。压压缩缩过过程程中中，从从而而形形成成具具有有一一定定密密度度和和强强度度的的压压坯坯。随随着着粉粉末末的的移移动动和和变变形形，较较大大的的空空隙隙被被填填充充，颗颗粒粒表表面面的的氧氧化化膜膜被被破破碎碎，接接触触面面积积增增大大，使使原原

26、子子间间产产生生吸吸引力且颗粒间的机械楔合作用增强。引力且颗粒间的机械楔合作用增强。2烧结的机理烧结的机理 烧结是粉末或压坯在烧结是粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下的热处理低于主要组分熔点的温度下的热处理。目的在于目的在于通过颗粒间的冶金结合以提高其强度通过颗粒间的冶金结合以提高其强度，是粉末冶金的一，是粉末冶金的一个关键工序个关键工序 。水水和和有有机机物物的的蒸蒸发发或或挥挥发发、吸吸附附气气体体的的排排除除、应应力力的的消消除除以以及及粉粉末末颗颗粒粒表表面面氧氧化化物物的的还还原原等等，粉粉末末表表层层原原子子间间的的相相互互扩扩散散和和塑塑性性流流动动。还还会会产产生生再再结结晶

27、晶和和晶晶粒粒长长大大，有有时时还还会会出出现现固固相相的的熔熔解解和和重重结晶结晶 v 以上各过程往往相互重叠，相互影响以上各过程往往相互重叠，相互影响 5.2 5.2 粉末冶金工艺粉末冶金工艺金属粉末的制取金属粉末的制取预处理预处理坯料的成形坯料的成形烧结烧结后处理等后处理等5.2.1 粉末的制取 机械法和物理化学法机械法和物理化学法两大类 1机械法机械法 用机械力将用机械力将原材料粉碎原材料粉碎而而化学成分基本不发生变化的化学成分基本不发生变化的工艺过程工艺过程。球磨法球磨法：用于脆性材料及合金用于脆性材料及合金研磨法研磨法：用于金属丝或小块边用于金属丝或小块边 角料角料雾化法雾化法：用

28、于熔点较低的金属用于熔点较低的金属a)高速气流雾化高速气流雾化b)离心雾化离心雾化c)旋转电极雾化旋转电极雾化2物理化学法物理化学法 借助物理或化学作用，改变物料的化学成分或聚集状态而获取借助物理或化学作用，改变物料的化学成分或聚集状态而获取粉末的方法。粉末的方法。还原法还原法：用还原剂还原金属氧化物或盐类，使其成为金属粉末用还原剂还原金属氧化物或盐类，使其成为金属粉末的方法，最常用，工艺简便、成本较低，适用于由金属氧化物或的方法，最常用，工艺简便、成本较低，适用于由金属氧化物或卤族化合物制粉。卤族化合物制粉。电解法电解法：在溶液或熔盐中通入直流电，使金属离子电解析出成在溶液或熔盐中通入直流电

29、，使金属离子电解析出成为金属粉末的方法。可制得高纯度粉末，但成本较高，适用于从为金属粉末的方法。可制得高纯度粉末，但成本较高，适用于从金属盐类中制取粉末金属盐类中制取粉末热离解法热离解法：将金属与将金属与COCO、H H2 2或或HgHg作用，生成化合物或汞齐（即作用，生成化合物或汞齐（即汞合金），再加热使其分解出汞合金），再加热使其分解出COCO、H H2 2或或HgHg，从而制得金属粉末的从而制得金属粉末的方法。用于能与方法。用于能与COCO、H H2 2或或HgHg作用生成化合物或汞齐的金属。作用生成化合物或汞齐的金属。5.2.2 粉末的预处理粉末的预处理1分级分级 将粉末按粒度分成若干

30、级的过程。将粉末按粒度分成若干级的过程。使使配配料料时时易易于于控控制制粉粉末末的的粒粒度度和和粒粒度度分分布布，以以适适应应成成形形工工艺艺的的要求。要求。2混合混合 将两种或两种以上不同成分的粉末均匀掺合的过程将两种或两种以上不同成分的粉末均匀掺合的过程 通过通过混合可获得所需的组分混合可获得所需的组分。为提高粉料的成形性能，常需加入某些为提高粉料的成形性能，常需加入某些添加剂添加剂，如用于提高压坯，如用于提高压坯强度或防止粉末成分偏析的强度或防止粉末成分偏析的增塑剂增塑剂，用于减少颗粒间及压坯与模壁间，用于减少颗粒间及压坯与模壁间摩擦的摩擦的润滑剂润滑剂。3制粒制粒 为改善粉末流动性而使

31、较细颗粒团聚成粗粉团粒的工艺。为改善粉末流动性而使较细颗粒团聚成粗粉团粒的工艺。5.2.3 成形成形 将粉末转变成具有所需形状的凝聚体的过程将粉末转变成具有所需形状的凝聚体的过程1 1模压模压 通过模冲加压使刚性封闭模中的粉末密实成形通过模冲加压使刚性封闭模中的粉末密实成形单向压制单向压制：模具简单，操作方模具简单，操作方便，生产效率高，但制品密度便，生产效率高，但制品密度不均匀，适于不均匀，适于压制高度或厚度压制高度或厚度较小的制品。较小的制品。双向压制双向压制：压坯密度较单向压压坯密度较单向压制均匀，适于压制制均匀，适于压制高度或厚度较高度或厚度较大的制品大的制品 浮浮 动动 模模 压压

32、制制：浮浮 动动 模模 压压 制制 压压坯坯密密度度较较均均匀匀，适适于于压压制制 高度或厚度较大的制品。高度或厚度较大的制品。单向压制单向压制双向压制双向压制 浮动模压制浮动模压制2 2粉末轧制粉末轧制 将粉末引入一对将粉末引入一对旋转轧辊之间旋转轧辊之间使其压实成连续带坯的方法。使其压实成连续带坯的方法。适适用用于于生生产产多多孔孔材材料料、摩摩擦擦材材料料、复复合合材材料料和和硬硬质质合合金金等等的的板板材材及带材。及带材。3 3挤压成形挤压成形 将置于挤压筒内的粉末、压将置于挤压筒内的粉末、压坯或烧结体通过坯或烧结体通过模孔模孔压出的成形压出的成形方法方法 设备简单、生产率高，可以设备

33、简单、生产率高，可以获得沿长度方向密度均匀的制品。获得沿长度方向密度均匀的制品。用于生产截面较简单的条、棒和用于生产截面较简单的条、棒和螺旋形条、棒（如麻花钻）螺旋形条、棒（如麻花钻）图图5-5粉末挤压过程粉末挤压过程a)装粉装粉b)挤压挤压1口模口模2挤压筒挤压筒3料料斗斗4凸模凸模5制品制品4 4等静压制等静压制 对对粉末（或压坯）表面或对装粉末（或压坯）的软膜表面粉末（或压坯）表面或对装粉末（或压坯）的软膜表面施以施以各各向大致相等向大致相等的压力的压制方法的压力的压制方法 (1)(1)冷等静压制冷等静压制：在在室温下室温下的等静压的等静压制，压力传递媒介通常为制，压力传递媒介通常为液体

34、液体 冷等静压制压坯冷等静压制压坯密度较高，较均匀，力学性密度较高，较均匀，力学性能较好，形状可较复杂，尺寸可较大能较好，形状可较复杂，尺寸可较大.用于管材、棒材和大型制品的生产。用于管材、棒材和大型制品的生产。(2)(2)热等静压制热等静压制：高温下高温下的等静压制的等静压制 同时进行压制和烧结同时进行压制和烧结，压制压力和烧结温，压制压力和烧结温度均低于冷等静压制，度均低于冷等静压制，能耗较低，生产效率能耗较低，生产效率较高；制品密度高且均匀，晶粒细小，力学较高；制品密度高且均匀，晶粒细小，力学性能较高，形状和尺寸不受限制；但投资大。性能较高，形状和尺寸不受限制；但投资大。用于用于粉末高速

35、钢，难熔金属，高温合金和粉末高速钢，难熔金属，高温合金和金属陶瓷等制品的生产金属陶瓷等制品的生产 图图5-6冷等静压制原理冷等静压制原理1软膜软膜2粉末粉末5 5松装烧结成形松装烧结成形 粉末未经压制有直接进行的烧结。粉末未经压制有直接进行的烧结。可用于多孔材料的生产可用于多孔材料的生产6 6粉浆浇注粉浆浇注 将粉末中加入悬浮剂、水等并调成将粉末中加入悬浮剂、水等并调成粉浆粉浆，再，再注入石膏模内注入石膏模内，利用，利用石膏模吸取水分使之石膏模吸取水分使之干燥后成形干燥后成形。粉浆浇注设备简单、成本低，但生产效率低，粉浆浇注设备简单、成本低，但生产效率低，适于成形形状复杂的大型制品适于成形形状

36、复杂的大型制品 用于生产硬质合金、高温合金等制品用于生产硬质合金、高温合金等制品。7 7爆炸成形爆炸成形 借助借助爆炸波的高能量使粉末固结爆炸波的高能量使粉末固结的成形方法。的成形方法。可可加工普通压制和烧结工艺难以成形加工普通压制和烧结工艺难以成形的材料，如的材料，如难熔金属、高难熔金属、高合金材料合金材料等，且成形密度接近于理论密度。还可压制普通压力机等，且成形密度接近于理论密度。还可压制普通压力机无法压制的无法压制的大型压坯大型压坯。5.2.4 烧结烧结按按一一定定的的规规范范加加热热到到规规定定高高温温并并保保温温一一段段时时间间，使使压坯获得一定物理与力学性能的工序。压坯获得一定物理

37、与力学性能的工序。1 1连续烧结和间歇烧结连续烧结和间歇烧结(1)(1)连续烧结连续烧结：待烧结材料连续地或平稳、分段地通过具有脱腊、预待烧结材料连续地或平稳、分段地通过具有脱腊、预热、烧结或冷却区段的烧结炉进行烧结的方式。热、烧结或冷却区段的烧结炉进行烧结的方式。生产效率高，生产效率高，适用于大批、大量生产适用于大批、大量生产 (2)(2)间歇烧结间歇烧结：在炉内分批烧结零件的方式。在炉内分批烧结零件的方式。通过对炉温控制进行所需的预热，加热及冷却循环通过对炉温控制进行所需的预热，加热及冷却循环 生产效率较低生产效率较低，适用于单件、小批生产适用于单件、小批生产 2固相烧结和液相烧结固相烧结

38、和液相烧结(1)(1)固相烧结固相烧结：烧结速度较慢，制品强度较低烧结速度较慢，制品强度较低 (2)(2)液相烧结液相烧结：烧结速度较快，制品强度较高，用于具烧结速度较快，制品强度较高，用于具 有特殊性有特殊性能的制品如硬质合金、金属陶瓷等能的制品如硬质合金、金属陶瓷等 3影响粉末制品烧结质量的因素影响粉末制品烧结质量的因素 粉末制品的烧结质量取决于粉末制品的烧结质量取决于烧结温度、烧结时间和烧结气氛烧结温度、烧结时间和烧结气氛等等因素。因素。(1)(1)烧结温度和时间烧结温度和时间：烧结温度过高或或过低，时间过长或过烧结温度过高或或过低，时间过长或过短，都会使产品性能下降短，都会使产品性能下

39、降(2)(2)烧结气氛烧结气氛：烧结时通常采用烧结时通常采用还原性气氛，以防压坯烧损并可还原性气氛，以防压坯烧损并可使表面氧化物还原使表面氧化物还原。对于。对于活性金属或难熔金属活性金属或难熔金属还可采用还可采用真空烧结。真空烧结。5.2.5后处理后处理根据产品的具体要求根据产品的具体要求，可对，可对烧结后的压坯进一步处理烧结后的压坯进一步处理 。常用常用的后处理方法的后处理方法复压、浸渍、热处理、表面处理复压、浸渍、热处理、表面处理等。等。还可通过还可通过锻压、焊接、切削加工、特种加工锻压、焊接、切削加工、特种加工等方法进一步等方法进一步改变烧结体的形状或提高精度，以满足零件的最终要求。改变

40、烧结体的形状或提高精度，以满足零件的最终要求。5.3 粉末冶金零件结构的工艺性粉末冶金零件结构的工艺性1 1尽量采用简单、对尽量采用简单、对称的形状，避免截面变称的形状，避免截面变化过大以及窄槽、球面化过大以及窄槽、球面等，以利于制模和压实等，以利于制模和压实 粉末冶金材料最常用的成形方法是在粉末冶金材料最常用的成形方法是在刚性封闭模具刚性封闭模具中将金属中将金属粉末压缩成形。粉末压缩成形。模具成本较高、模具成本较高、粉末流动性较差、且受摩擦力粉末流动性较差、且受摩擦力,压坯密度压坯密度低且分布不均匀，强度不高，薄壁、细长形和沿压制方向呈变低且分布不均匀，强度不高，薄壁、细长形和沿压制方向呈变

41、截面的制品难以成形。截面的制品难以成形。不合理不合理 合理合理不合理不合理 合理合理2 2避免局部薄壁，避免局部薄壁，以利于装粉压实和防以利于装粉压实和防止出现裂纹止出现裂纹 3 3避免侧壁上的沟槽和凹避免侧壁上的沟槽和凹孔，以利于压实或减少余孔，以利于压实或减少余块块 4 4避免沿压制方向截面积避免沿压制方向截面积渐增，以利压实。各壁的渐增，以利压实。各壁的交接处应采用圆角过渡，交接处应采用圆角过渡，以利于压实及避免应力集以利于压实及避免应力集中中 5.4.1 制粉方法 1机械合金化 2超微粉制造技术 5.4 粉末冶金技术的发展趋势粉末冶金技术的发展趋势 5.4.2 成形和烧结技术 1注射成形 2热等静压制新技术 1）无包套热等静压制：。2）陶瓷颗粒固结法：5.4.3 后处理技术 电火花加工、电子束加工、激光加工等特种加工方法以及离子氮化、离子注入、气相沉积、热喷涂等表面工程技术已用于粉末冶金制品的后处理，进一步提高了生产效率和制品质量。