粉末冶金新工艺3.ppt
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1、昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲胡劲粉末冶金新技术粉末冶金新技术胡胡 劲劲昆明理工大学材冶学院昆明理工大学材冶学院二、电化学制粉原理二、电化学制粉原理电 化 学以铜电解制粉为例电化学体系电化学体系阳极:阳极:CuCu(纯)纯)阴极:阴极:CuCu粉粉电解液:电解液:CuSOCuSO4 4、H H2 2SOSO4 4、H H2 2O O电化学反应电化学反应阴极反应:阴极反应:阳极反应:阳极反应:三、电化学制粉的影响因素三、电化学制粉的影响因素4电流密度电流密度4电解液温度电解液温度4搅拌搅拌4刷粉周期刷粉周期昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲胡劲
2、生产方法生产方法原材料原材料金属粉金属粉末末合金合金粉末粉末化合物化合物粉末粉末包覆粉包覆粉末末还还原原碳还原碳还原金属氧金属氧化物化物FeW气体还原气体还原金属氧金属氧化物或化物或盐类盐类FeWMoNiCoCuFe-WW-Re金属热还金属热还原原金属氧金属氧化物化物TaNbTiZrThUCr-Ni还还原原化化合合硼化或碳硼化或碳化硼化硼金属粉金属粉末或金末或金属氧化属氧化物粉末物粉末硼化物硼化物硅化或硅硅化或硅与金属氧与金属氧化物作用化物作用硅化物硅化物氮化或氮氮化或氮与金属氧与金属氧化物作用化物作用氮化物氮化物气气相相还还原原气相氢还气相氢还原原气态金气态金属卤化属卤化物物WMoCo-WW
3、-MoW/UO2气相金属气相金属热还原热还原TaNbTiZr物理化学法物理化学法昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲胡劲物理化学法物理化学法生产方法生产方法原材料原材料金属粉金属粉末末合金粉合金粉末末化合物化合物粉末粉末包覆粉包覆粉末末化学气相沉积化学气相沉积气态金属气态金属卤化物卤化物化合物化合物粉末和粉末和涂层涂层气气相相冷冷凝凝或或离离解解金属蒸汽冷金属蒸汽冷凝凝气态金属气态金属ZnCd羰基物热离羰基物热离解解气态金属气态金属羰基物羰基物FeNiCoFe-NiNi/SiC液液相相沉沉淀淀置换置换金属盐溶金属盐溶液液CuSnAg溶液氢还原溶液氢还原金属盐溶金属盐溶液液
4、CuNiCoNi-CoNi/AlCo/WC熔盐沉淀熔盐沉淀金属熔盐金属熔盐ZrBe昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲胡劲物理化学法物理化学法生产方法生产方法原材料原材料金属粉金属粉末末合金粉合金粉末末化合物粉化合物粉末末包覆粉包覆粉末末从辅助金属浴中析从辅助金属浴中析出出金属或金金属或金属熔体属熔体碳化物,碳化物,硼化物,硼化物,氮化物,氮化物,硅化物硅化物电电解解水溶液电解水溶液电解金属盐溶金属盐溶液液FeCoNiAgFe-Ni熔盐电解熔盐电解金属熔盐金属熔盐TaNbTiZrThBeTa-Nb碳化物,碳化物,硼化物,硼化物,硅化物硅化物离子液体电离子液体电解解金属有机
5、金属有机物离子液物离子液体体电电化化腐腐蚀蚀晶间腐蚀,晶间腐蚀,不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢电腐蚀电腐蚀金属或合金属或合金金任何金任何金属属任何合任何合金金昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲胡劲物理化学法物理化学法生产方法生产方法原材料原材料金属粉金属粉末末合金粉合金粉末末化合物粉化合物粉末末包覆粉包覆粉末末从辅助金属浴中析从辅助金属浴中析出出金属或金金属或金属熔体属熔体碳化物,碳化物,硼化物,硼化物,氮化物,氮化物,硅化物硅化物电电解解水溶液电解水溶液电解金属盐溶金属盐溶液液FeCoNiAgFe-Ni熔盐电解熔盐电解金属熔盐金属熔盐TaNbTiZrThBeTa-Nb碳化物
6、,碳化物,硼化物,硼化物,硅化物硅化物离子液体电离子液体电解解金属有机金属有机物离子液物离子液体体电电化化腐腐蚀蚀晶间腐蚀,晶间腐蚀,不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢电腐蚀电腐蚀金属或合金属或合金金任何金任何金属属任何合任何合金金昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲胡劲回答三个问题:回答三个问题:1 1、满足何种条件,还原过程才能进行?、满足何种条件,还原过程才能进行?2 2、还原剂任何选择?、还原剂任何选择?3 3、哪些因素可影响还原过程?、哪些因素可影响还原过程?昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲胡劲还原法广义使用范围还原法广义使用范围原料原料还原剂还
7、原剂举例举例备注备注固体固体固体固体FeO+CFe+COFe+CO固体碳还原固体碳还原气体气体WO3+3H2W+HW+H2 2O O气体还原气体还原熔体熔体ThO2+2CaTh+2CaOTh+2CaO金属热还原金属热还原气体气体气体气体WClWCl6 6+3H+3H2 2W+6HClW+6HCl气相氢还原气相氢还原熔体熔体TiClTiCl4 4+2MgTi+2MgCl+2MgTi+2MgCl2 2气气相相金金属属热热还还原原溶液溶液固体固体CuSOCuSO4 4+FeCu+FeSO+FeCu+FeSO4 4置换置换气体气体Me(NHMe(NH3 3)n nSOSO4 4+H+H2 2Me+(N
8、HMe+(NH4 4)2 2SOSO4 4+(n-2)NH+(n-2)NH3 3溶液氢还原溶液氢还原熔盐熔盐熔体熔体ZrClZrCl4 4+KCl+MgZr+KCl+MgZr+产物产物金属热还原金属热还原昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲胡劲昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲胡劲昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲胡劲昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲胡劲昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲胡劲昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲胡劲昆明理工大学材料与冶金学
9、院昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲胡劲昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲胡劲1.雾化法制备金属粉末雾化法制备金属粉末-低氧含量铁粉低氧含量铁粉第一章第一章 粉末的制备新技术粉末的制备新技术生产在无氧气氛中进行生产在无氧气氛中进行,并包含一些石蜡并包含一些石蜡,这这些分解为碳与氢。碳与铁反应些分解为碳与氢。碳与铁反应,形成很薄的富形成很薄的富碳表面层。碳含量使颗粒的延性降低碳表面层。碳含量使颗粒的延性降低,但提高但提高了表面的烧结活性。在粉末压块中了表面的烧结活性。在粉末压块中,碳易于扩碳易于扩散到颗粒中心及相邻的颗粒中散到颗粒中心及相邻的颗粒中,因而可用于生因而可用于生
10、产不需添加石墨的粉末冶金钢。产不需添加石墨的粉末冶金钢。瑞典瑞典IPS钢粉公司每年低氧含量雾化铁粉钢粉公司每年低氧含量雾化铁粉,其其氧含量低于氧含量低于(0.015%)。昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲胡劲第一章第一章 粉末的制备新技术粉末的制备新技术 对于粉末冶金应用来说对于粉末冶金应用来说,这种无氧粉末允这种无氧粉末允许使用便宜的合金元素许使用便宜的合金元素(铬和锰等铬和锰等)代替镍和铜。代替镍和铜。镍作为战略性资源,不但价格昂贵,并且还是镍作为战略性资源,不但价格昂贵,并且还是一种致癌物一种致癌物,应尽量避免使用。这种粉末也很应尽量避免使用。这种粉末也很适合于用
11、温压与热等静压工艺来生产高强度部适合于用温压与热等静压工艺来生产高强度部件。件。1.雾化法制备金属粉末雾化法制备金属粉末-低氧含量铁粉低氧含量铁粉昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲胡劲第一章第一章 粉末的制备新技术粉末的制备新技术2.2.烧结硬化粉烧结硬化粉 为提高烧结钢的力学性能,通常在烧结后还须进行热处理。为降低生产成本,开发了许多烧结后已硬化、不须再进行热处理的材料。美国Hoeganaes公司推出了一种烧结硬化铁基粉末Ancoresteel737SH,其淬透性与压缩性均比现有的烧结硬化材料高。昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲胡劲第一章第一
12、章 粉末的制备新技术粉末的制备新技术 利用烧结硬化粉可生产不需要再淬火或很少再利用烧结硬化粉可生产不需要再淬火或很少再淬火和回火的粉末冶金零件;除降低成本外淬火和回火的粉末冶金零件;除降低成本外,烧结烧结硬化可提供更好的公差控制硬化可提供更好的公差控制(淬火和回火常引起一淬火和回火常引起一定程度的变形定程度的变形)。这种粉末可用于汽车工业这种粉末可用于汽车工业,特别适用于发动机部特别适用于发动机部件件,传动部件及近终形齿轮等。传动部件及近终形齿轮等。2.2.烧结硬化粉烧结硬化粉昆明理工大学材料与冶金学院昆明理工大学材料与冶金学院 胡劲胡劲第一章第一章 粉末的制备新技术粉末的制备新技术3软磁金属
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