第五章粉末冶金及其成型.dps
《第五章粉末冶金及其成型.dps》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第五章粉末冶金及其成型.dps(81页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第五章 粉末冶金及其成型Powder Metallurgy本章主要内容本章主要内容本章主要内容本章主要内容 粉末冶金基础 粉末冶金工艺过程 粉末注射成型技术 粉末冶金制品的结构工艺性 粉末冶金粉末冶金粉末冶金粉末冶金是制取金属粉末(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,制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金生产工艺与陶瓷制品的生产工艺类似,因此人们又常常称粉末冶金方法为“金属陶瓷法”。粉末冶金材料或制品种类较多,主要有粉末冶金材料或制品种类较多,主要有粉末冶金材料或制品种类较多,主要有粉末冶金材料或制品种类较多,主要有:难熔金属及其合金(如钨、钨钼合金)
2、;组元彼此不相溶、熔点十分悬殊的特殊性能材料(如钨铜合金型电触头材料);难熔的化合物和金属组成的各种复合材料(如硬质合金、金属陶瓷)等。常用的粉末冶金材料常用的粉末冶金材料(1)硬质合金:以高硬度、难熔的金属碳化物(WC、TiC 等)粉末为硬质 点,加入 Co、Mo 或 Ni 等作为粘结剂。用于:刃具、冷作模具、量具和不受冲击和振动的高耐磨零件。(2)烧结减摩材料:铁+石墨、青铜+石墨 工作时要求减少摩擦的材料:含油轴承 含油轴承特别适宜:不能经常加油的场合。(3)烧结摩擦材料:基体铁、铜+摩擦组元石棉、AL2O3+润滑剂石墨(MoS2)能满足摩擦材料的性能要求 用于:机器上的制动带和离合器片
3、等。(4)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 用于:制造电钻齿轮和油泵齿轮等 粉末冶金的特点:粉末冶金的特点:粉末冶金的特点:粉末冶金的特点:1)某些特殊性能材料的唯一制造方法;2)可直接制出尺寸准确,表面光洁的零件,是少甚至无切削生产工艺;3)既可以制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料,又可以制造各种精密的机械零件 4)制品强度较低;5)流动性较差,形状受限制;6)压制成形的压强较高,制品尺寸较小;5.1 5.1 粉末冶金基础粉末冶金基础粉末冶金基础粉末冶金基础 粉末冶金的主要工序有粉末制备、粉末预处理、成形、烧粉末制备、粉末预处理、成形、烧结及后处理结及后处理等。粉末冶
4、金材料或制品的工艺流程如下图所示。固态物质按分散程度不同分成致密体、粉末体和胶体致密体、粉末体和胶体三类:致密体或常说的固体致密体或常说的固体:粒径在 lmmlmm 以上;胶体微粒:胶体微粒:0.1m0.1m 以下;粉末体或简称粉末:粉末体或简称粉末:介于二者之间。一一一一.金属粉末的性能金属粉末的性能金属粉末的性能金属粉末的性能1.1.化学成分化学成分化学成分化学成分 金属粉末的化学成分一般是指主要金属或组分、杂质以及气体含量。其中金属通常占 98%99%以上。杂质:主要是氧化物,含量越少越好 气体杂质:氢、氧、一氧化碳及氮;增大金属粉末脆性,影响压制性能;真空脱气处理一一一一.金属粉末的性
5、能金属粉末的性能金属粉末的性能金属粉末的性能2.2.物理性能物理性能物理性能物理性能 物理性能主要包括颗粒形状、颗粒大小和颗粒度组成,此外还有颗粒的比表面积、颗粒的密度、显微硬度等。此外,材料熔点、比热、电学、磁学、光学性质。1 1)颗粒形状:颗粒形状:颗粒形状:颗粒形状:主要由粉末的生产方法决定,同时也与物质的分子或原子排列的结晶几何学因素有关;决定粉末工艺性能。颗粒形状和制粉工艺相关:球形粉末-雾化法多孔粉末-还原法树枝状粉末-电解法片状粉末-研磨法 粉末形状直接影响粉末的流动性、气体透过性,对压制性及烧结制品的力学性能有显著影响。一一一一.金属粉末的性能金属粉末的性能金属粉末的性能金属粉
6、末的性能2.2.物理性能物理性能物理性能物理性能2 2)粒度组成:粒度组成:粒度组成:粒度组成:指不同粒度的颗粒占全部粉末的百分含量,又称粒度分布。金属粉末的颗粒大小用筛来测定,用“目”表示。目:每平方英寸筛网上的空眼数目。50 目:5050 目数越大,表明颗粒越细。3 3)粉末比表面积:粉末比表面积:粉末比表面积:粉末比表面积:指每克粉末所具有的总表面积,通常用 cm2/g 或 m2/g 表示。粒度越细,比表面积越大。粉末的工艺性能用粉末的松装密度、流动性、压缩性与成形性来表征。1 1)松装密度松装密度松装密度松装密度是指粉末试样自然地充填规定的容器时,单位体积内粉末的质量,单位为 g cm
7、3。测量方法:流量法,粉末自由落下 影响因素:粉末形状、大小、组分等。松装密度影响粉末成型时的压制与烧结,也是压模设计的主要参数。3.粉末的工艺性能粉末的工艺性能粉末的工艺性能粉末的工艺性能 2 2)流动性流动性流动性流动性是 50g 粉末从标准的流速漏斗流出所需的时间,单位为 s 50g,其倒数是单位时间内流出粉末的重量,俗称为流速。意义:影响压制操作的自动装粉盒压件密度均匀性。影响因素:颗粒间的摩擦 形状复杂,表明粗糙,流动性差 密度增加,比重大,流动性增加 颗粒组成,细粉增加,流动性差3.粉末的工艺性能粉末的工艺性能粉末的工艺性能粉末的工艺性能 3 3)压缩性压缩性压缩性压缩性代表粉末在
8、压制过程中被压紧的能力,通常以在规定单位压力下粉末的压坯密度表示。意义:压坯密度,最终烧结密度和性能影响因素:a 颗粒塑性、显微硬度 b 颗粒形貌,不规则的颗粒压缩性差 c 合金元素或非金属夹杂,会降低粉末压缩性3.粉末的工艺性能粉末的工艺性能粉末的工艺性能粉末的工艺性能 4 4)成形性成形性成形性成形性是指粉末压制后,压坯保持既定形状的能力,通常用粉末得到成形所需的最小单位压制力表示或用压坯强度来表示。意义:压坯加工能力,加工形状复杂零件的可能性影响因素:颗粒之间的啮合和间隙 a 不规则颗粒间连接力强,成型性好 b 颗粒越小,成型性越好;3.粉末的工艺性能粉末的工艺性能粉末的工艺性能粉末的工
9、艺性能 二二二二.金属粉末的制备方金属粉末的制备方金属粉末的制备方金属粉末的制备方法法法法1.1.机械方法机械方法机械方法机械方法机械粉碎雾化法3.3.化学方法化学方法化学方法化学方法 2.2.物理方法物理方法物理方法物理方法 机械法机械法机械法机械法是将原材料磨碎成粉而不改变原材料的化学成分的方法。如将金属切削成粉末颗粒;把金属研磨成粉末;液态金属的制粒和雾化。蒸汽冷凝法:蒸汽冷凝法:蒸汽冷凝法:蒸汽冷凝法:即将金属蒸汽经冷凝后形成金属粉末,主要用于制取具有大的蒸汽压的金属粉末。还原法、电解法还原法、电解法还原法、电解法还原法、电解法机械粉碎 水雾化和气雾化示意图 a)水雾化 b)气雾化 a
10、)b)离心雾化示意图 蒸汽冷凝法还原法三三三三.金属粉末的预处理金属粉末的预处理金属粉末的预处理金属粉末的预处理 为了具有一定粒度又具有一定物理、化学性能,金属粉末在成型前要经过一些预处理。预处理包括粉末退火、筛分、制粉末退火、筛分、制粒、加入润滑剂粒、加入润滑剂等。退火的目的:退火的目的:退火的目的:退火的目的:使氧化物还原,降低碳和其他杂质的含量,提高粉末的纯度;同时还能消除粉末的加工硬化,稳定粉末的晶体结构等。筛分的目的:筛分的目的:筛分的目的:筛分的目的:使粉末中的各组元均匀化,也是一种常用的测定粉末粒度的方法。制粒:制粒:制粒:制粒:是将小颗粒的粉末制成大颗粒或团粒的工序,常用来改善
11、粉末的流动性。四四四四.粉末冶金材料的应用及发展粉末冶金材料的应用及发展粉末冶金材料的应用及发展粉末冶金材料的应用及发展四四四四.粉末冶金材料的应用及发展粉末冶金材料的应用及发展粉末冶金材料的应用及发展粉末冶金材料的应用及发展 五金工具、大型机械、电子工业、电机制造、化工等等各行各业都有应用。表 5-1 金属粉末和粉末冶金材料、制品的应用四四四四.粉末冶金材料的应用及发展粉末冶金材料的应用及发展粉末冶金材料的应用及发展粉末冶金材料的应用及发展 五金工具、大型机械、电子工业、电机制造、化工等等各行各业都有应用。表 5-1 金属粉末和粉末冶金材料、制品的应用四四四四.粉末冶金材料的应用及发展粉末冶
12、金材料的应用及发展粉末冶金材料的应用及发展粉末冶金材料的应用及发展5.2 5.2 粉末冶金工艺过程粉末冶金工艺过程粉末冶金工艺过程粉末冶金工艺过程粉末冶金成型过程示意图一一一一.粉末混粉末混粉末混粉末混合合合合 粉末混合是将金属或合金粉末与润滑剂、增塑剂等相混合,以获得各种组分均匀分布的粉末混合物。机械法:机械法:用各种混合机(球磨机等)将粉末机械地掺和均匀而不发生化学反应。化学法:化学法:将金属或化合物粉末与添加金属的盐溶液混合,或者是各组元全部以某种盐的溶液形式混合,然后经沉淀、干燥、还原等处理而得到均匀分布的混合物。二二二二.金属粉末压制成型金属粉末压制成型金属粉末压制成型金属粉末压制成
13、型1.封闭钢模压制成型方法成型过程:称粉、装粉、压制、保压、脱模 在常温下于封闭钢模中或其它容器中,在外力作用下,将粉末紧实成具有预定形状和尺寸的工艺过程。用规定的比压将粉末成型为压坯的方法图 5-1 粉末压制过程a)装粉 b)压制开始 c)压制结束1 下模冲 2 阴模 3 上模冲 图 5-3 压制方法a)单项压制 b)双向压制 c)浮动压制 单项压制单项压制 阴模与下冲模不动,仅在上冲模上施加压力,这种方式适用于压制无台阶类厚度较薄的零件无台阶类厚度较薄的零件。双向压制双向压制 阴模固定不动,上、下冲模从两面同时加压,特点是上、下冲模相对阴模都移动,模腔内粉末体上受到两个方向压缩。适用适用于
14、压制无台阶厚度较大的零件。于压制无台阶厚度较大的零件。浮动模压制浮动模压制 阴模由弹簧支撑着,在压制过程中,下冲模固定不动,一开始在上冲莫加压,当阴模壁与粉末间的摩擦大于弹簧的支撑离力时,阴模与上冲模一起下降,实现双向压制。引下法引下法 一开始上冲模压下既定距离,然后和阴模一起下降,阴模的下降速度可以调整。压制过程可分为四个阶段压制过程可分为四个阶段 a 粉末颗粒移动,孔隙减小,颗粒间互相挤紧;b 粉末挤紧,小颗粒填入大颗粒见习中,颗粒开始有变形;c 粉末颗粒表面的凹凸部分被压紧且啮合成牢固接触状态;d 粉末颗粒加工硬化到达极限状态,进一步增加压力,粉末颗粒被破坏并结晶细化。2.压坯密度 压坯
15、密度表示压制对粉末密实的有效程度,是在粉末冶金制品的生产中需要控制的最重要的性能之一。压坯密度分布压坯密度分布 单向压制时,压坯沿其高度方向上的密度分布是不均匀的。对于圆柱形压模圆柱形压模,在任何垂直面上,上层密度比下层密度大垂直面上,上层密度比下层密度大。在水平面上水平面上,接近上模冲接近上模冲断面的密度分布为两侧大中间小两侧大中间小,而远离上模冲远离上模冲断面的密度分布为中间大两侧小中间大两侧小。影响压坯密度分布的因素影响压坯密度分布的因素 压制力分为净压力和压力损失两部分,其中,压力损失是压力损失是模压中造成压坯密度分布不均的主要原因模压中造成压坯密度分布不均的主要原因。压坯密度大小受到
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第五 粉末冶金 及其 成型
限制150内