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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)硬硬质合金：合金：以高硬度、以高硬度、难熔的金属碳化物（熔的金属碳化物（WC、TiC等）粉末等）粉末为硬硬质(2)点，加入点，加入Co、Mo或或Ni等作等作为粘粘结剂。(3)(3)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不受冲击和振和振动的高耐磨零件的高耐磨零件。(2)(2)烧结减摩材料：减摩材料：铁+石墨、青石墨、青铜+石墨石墨工作工作时要求减少摩擦的材料：要求减少摩擦的材料：含油含油轴承承含油含油
2、轴承特承特别适宜：适宜：不能不能经常加油常加油的的场合。合。(3)(3)烧结摩擦材料：摩擦材料：基体基体铁、铜+摩擦摩擦组元石棉元石棉、AL2O3+润滑滑剂石墨（石墨（MoS2）能能满足摩擦材料的性能要求足摩擦材料的性能要求用于：机器上的用于：机器上的制制动带和和离合器片离合器片等。等。(4)(4)烧结钢：以碳以碳钢或合金或合金钢粉末粉末为主并用粉末冶金法制成的材料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并通过成形成形和和烧结等工等工艺将金属将金属粉末（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
3、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普通熔炼方法方法难以制取的特殊材料以制取的特殊材料，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模具和金属粉末成本较高高批量小批量小时或制品尺寸或制品尺寸过大大时不宜采用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的离散的离散颗粒的集合体，粒的集合体，颗粒粒尺寸一般以微米（尺寸一般以微米（mm）或）或纳米（米（nmnm）计量量。1 1粉末
4、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、铝等及其合金等及其合金的粉末的粉末,杂质和和气体的含量一般不超气体的含量一般不超过1%1%2%2%颗粒形状粒形状球状、粒状、片状和球状、粒状、片状和针状状粒度粒度单个粉末个粉末颗粒的粒的线性尺寸性尺寸,用用筛分法等分法等测量量粒度分布粒度分布按粒度不同分按粒度不同分为若干若干级，每一，每一级粉末粉末（按（按质量、数量或体量、数量或体积）所占的百分比。）所占的百分比。比表面比表面积单位位质量粉末的量粉末的总表面表面积，可算出，可算出颗粒的平均尺粒的平均尺寸寸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性性能能流流动性性
5、：粉末的流粉末的流动能力，能力，用一定用一定质量的粉末在量的粉末在规定条定条件下从件下从标准漏斗中流出所需的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近球形的颗粒及粒及较宽的粒度分布，流的粒度分布，流动性性。松装密度松装密度：在在规定条件下粉末自由填充定条件下粉末自由填充单位容位容积的重量的重量。密度密度较高的粉末、球形或接近球形的高的粉末、球形或接近球形的颗粒、粒、较粗的粒度或粗的粒度或较宽的粒度分布，松装密度的粒度分布，松装密度 压缩性性：在加在加压条件下粉末条件下粉末被被压缩的程度的程度（达到所需达到所需密度而所需的密度而所需的压力力/已知已知压力下得到的密度力下得到
6、的密度值)提高提高压制制压力或松装密度、减小力或松装密度、减小压制速度或粉末制速度或粉末颗粒的粒的强度，度，压缩性性压坯的密度坯的密度。成形性成形性：粉末被粉末被压缩成一定形状并在后成一定形状并在后续加工中保持加工中保持这种种形状的能力形状的能力。在一定。在一定压力下力下获得的得的压坯坯强度越高，度越高，成形性成形性5.1.2 粉末冶金的机理1 1压制的机理压制的机理压制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，将粉末粉末紧实成具有成具有预定定形状形状和尺寸的工和尺寸的工艺过程。程。压缩过程中，随着粉末的移程中，随着粉末的移动和和变形，形，较大的空隙被大的空隙
7、被填充，填充，颗粒表面的氧化膜被破碎，接触面粒表面的氧化膜被破碎，接触面积增大，使原子增大，使原子间产生吸引力且生吸引力且颗粒粒间的机械楔合作用增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有一定密度和强度的度的压坯。坯。图5-1粉末粉末压制制过程程a)装粉装粉b)压制开始制开始c)压制制结束束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：粉末或压坯在坯在低于主要低于主要组分熔点的温度下的分熔点的温度下的热处理理。目的：目的：通通过颗粒粒间的冶金的冶金结合以提高其合以提高其强度度。温度升高温度升高(1)水和有机物的蒸水和有机物的蒸发或或挥发 (2)吸附
8、气体的排除吸附气体的排除 (3)应力的消除以及粉末力的消除以及粉末颗粒表面氧化物的粒表面氧化物的还原原 (4)粉末表粉末表层原子原子间的相互的相互扩散和塑性流散和塑性流动 (5)颗粒粒间接触面的增大，再接触面的增大，再结晶和晶粒晶和晶粒长大固相的熔解和重大固相的熔解和重结晶晶v 以上各以上各过程往往相互重叠，相互影响程往往相互重叠，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理坯料的成形坯料的成形烧结后后处理理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
9、而化学成分基本不化学成分基本不发生生变化的化的工工艺过程程。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，改借助物理或化学作用，改变物料的化学成分或聚集状物料的化学成分或聚集状态而而获取取粉末的方法。粉末的方法。还原法还原法：用用还原原剂还原金属氧化物或原金属氧化物或盐类，使其成，使其成为金属粉末金属粉末的方法，最常用，工的方法，最常用，工艺简便、成本便、成本
10、较低，适用于由金属氧化物或低，适用于由金属氧化物或卤族化合物制粉。族化合物制粉。电解法电解法：在在溶液或熔溶液或熔盐中通入直流中通入直流电，使金属离子，使金属离子电解析出成解析出成为金属粉末金属粉末的方法。可制得高的方法。可制得高纯度粉末，但成本度粉末，但成本较高，适用于从高，适用于从金属金属盐类中制取粉末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，生成化合物或汞作用，生成化合物或汞齐（即（即汞合金），再加汞合金），再加热使其分解出使其分解出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作用生成化
11、合物或汞齐的金属的金属。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粉末按粒度分成若干级的的过程。程。使使配配料料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，以以适适应成成形形工工艺的的要求。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两种或两种以上不同成分的粉末均匀掺合的合的过程程,通通过混合混合可可获得所需的得所需的组分分。为提高粉料的成形性能，常需加入某些提高粉料的成形性能，常需加入某些添加添加剂:用于提高用于提高压坯坯强度度或防止粉末成分偏析的或防止粉末成分偏析的增塑增塑剂，用于减少，用于减少颗粒粒间及及压坯与模壁坯与模壁间摩
12、擦摩擦的的润滑滑剂。3 3制粒制粒 为改善粉末流改善粉末流动性而使性而使较细颗粒粒团聚成粗粉聚成粗粉团粒粒的工的工艺。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 通通过模冲加模冲加压使使刚性封性封闭模中模中的粉末密的粉末密实成形成形单向压制单向压制：模具模具简单，操作方，操作方便，生便，生产效率高，但制品密度效率高，但制品密度不均匀，适于不均匀，适于压制高度或厚度制高度或厚度较小的制品。小的制品。双向压制双向压制：压坯密度坯密度较单向向压制均匀，适于制均匀，适于压制制高度或厚度高度或厚度较大的制品大的制品 浮浮 动动 模模
13、压压 制制：浮浮 动 模模 压 制制 压坯坯密密度度较均均匀匀，适适于于压制制 高度或厚度高度或厚度较大的制品。大的制品。单向向压制制双向双向压制制 浮浮动模模压制制2 2粉末轧制粉末轧制 将粉末引入一将粉末引入一对旋旋转轧辊之之间使其使其压实成成连续带坯的方法。坯的方法。适适用用于于生生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合合金金等等的的板板材材及及带材。材。3 3挤压成形挤压成形 将置于将置于挤压筒内的粉末、筒内的粉末、压坯或坯或烧结体通体通过模孔模孔压出的成形出的成形方法方法 设备简单、生、生产率高，可以率高，可以获得沿得沿长度方向密度均匀的制品。度方向密度均
14、匀的制品。用于生用于生产截面截面较简单的条、棒和的条、棒和螺旋形条、棒（如麻花螺旋形条、棒（如麻花钻）图5-5粉末粉末挤压过程程a)装粉装粉b)挤压1口模口模2挤压筒筒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 对粉末（或粉末（或压坯）表面或坯）表面或对装粉末（或装粉末（或压坯）的坯）的软膜表面施以各膜表面施以各向大致相等向大致相等的的压力的力的压制方法制方法(1)(1)冷等静压制冷等静压制：在在室温下室温下的等静的等静压制，制，压力力传递媒介通常媒介通常为液体液体 冷等静冷等静压制制压坯密度坯密度较高，高，较均匀，力学性均匀，力学性能能较好，形状可好，形状可较复复杂，尺寸可，尺寸可
15、较大大.用于管材、棒材和大型制品的生用于管材、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的等静压制制,同同时进行行压制和制和烧结，压制制压力和力和烧结温度均低温度均低于冷等静于冷等静压制，能耗制，能耗较低，生低，生产效率效率较高；高；制品密度高且均匀，晶粒制品密度高且均匀，晶粒细小，力学性能小，力学性能较高，形状和尺寸不受限制；但投高，形状和尺寸不受限制；但投资大。大。用于用于粉末高速粉末高速钢，难熔金属，高温合金和熔金属，高温合金和金属陶瓷等制品的生金属陶瓷等制品的生产 图5-6冷等静冷等静压制原理制原理1软膜膜2粉末粉末5 5松装烧结成形松装烧结成形 粉末粉
16、末未未经压制制直接直接进行的行的烧结。可用于多孔材料的生可用于多孔材料的生产6 6粉浆浇注粉浆浇注 将粉末中加入将粉末中加入悬浮浮剂、水等并、水等并调成成粉粉浆，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。粉粉浆浇注注设备简单、成本低，但生、成本低，但生产效率低，效率低，适于成形形状复适于成形形状复杂的大型制品的大型制品用于生用于生产硬硬质合金、高温合金等制品合金、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。可可加工普通加工普通压制和制和烧结工工艺难以成形以成形的材
17、料，如的材料，如难熔金属、高熔金属、高合金材料合金材料等，且成形密度接近于理等，且成形密度接近于理论密度。密度。还可可压制普通制普通压力机力机无法无法压制的制的大型大型压坯坯。5.2.4 烧结烧结按按一一定定的的规范范加加热到到规定定高高温温并并保保温温一一段段时间，使使压坯坯获得一定物理与力学性能的工序。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)连续烧结连续烧结：待待烧结材料材料连续地或平地或平稳、分段地通、分段地通过具有脱腊、具有脱腊、预热、烧结或冷却区段的或冷却区段的烧结炉炉进行行烧结的方式。的方式。(2)(2)生生产效率高，效率高，适用于大批、大
18、量生适用于大批、大量生产(2)(2)间歇烧结间歇烧结：在炉内分批在炉内分批烧结零件的方式。零件的方式。通通过对炉温控制炉温控制进行所需的行所需的预热，加，加热及冷却循及冷却循环 生生产效率效率较低低，适用于适用于单件、小批生件、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：烧结速度速度较慢，制品慢，制品强度度较低低 (2)(2)液相烧结液相烧结：烧结速度速度较快，制品快，制品强度度较高，用于具有特殊性能高，用于具有特殊性能的制品如硬的制品如硬质合金、金属陶瓷等合金、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 粉末制品的粉末制品的烧
19、结质量取决于量取决于烧结温度、温度、烧结时间和和烧结气氛气氛等等因素。因素。(1)(1)烧结温度和时间烧结温度和时间：烧结温度温度过高或或高或或过低，低，时间过长或或过短，都会使短，都会使产品性能下降品性能下降(2)(2)烧结气氛烧结气氛：烧结时通常采用通常采用还原性气氛，以防原性气氛，以防压坯坯烧损并可并可使表面氧化物使表面氧化物还原原。对于于活性金属或活性金属或难熔金属熔金属还可采用可采用真空真空烧结。5.2.5后处理后处理根据根据产品的具体要求，可品的具体要求，可对烧结后的后的压坯坯进一步一步处理理。常用。常用的后的后处理方法理方法复复压、浸、浸渍、热处理、表面理、表面处理理等。等。还可
20、通可通过锻压、焊接、切削加工、特种加工接、切削加工、特种加工等方法等方法进一步一步改改变烧结体的形状或提高精度，以体的形状或提高精度，以满足零件的最足零件的最终要求。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尽量采用尽量采用简单、对称的形状，避免截面称的形状，避免截面变化化过大以及窄槽、球面大以及窄槽、球面等，以利于制模和等，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性封闭模具模具中将金属中将金属粉末粉末压缩成形。成形。模具成本模具成本较高、高、粉末流粉末流动性性较差且受摩擦力差且受摩擦力,压坯密度坯密度低且分布不均匀，低
21、且分布不均匀，强度不高，薄壁、度不高，薄壁、细长形和沿形和沿压制方向呈制方向呈变截面的制品截面的制品难以成形。以成形。不合理不合理合合理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，以利于装粉以利于装粉压实和防和防止出止出现裂裂纹 3 3避免避免侧壁上的沟槽壁上的沟槽和凹孔，以利于和凹孔，以利于压实或减少余或减少余块 4 4避免沿避免沿压制方向截面制方向截面积渐增，以利增，以利压实。各壁。各壁的交接的交接处应采用采用圆角角过渡，渡，以利于以利于压实及避免及避免应力集力集中中 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
22、及用途（书P36）:硬硬硬硬质质合金、合金、合金、合金、烧结烧结减摩材料、减摩材料、减摩材料、减摩材料、烧结烧结摩擦材料、摩擦材料、摩擦材料、摩擦材料、烧结钢烧结钢粉末冶金零件粉末冶金零件结构的工构的工艺性：性：错误的的图会改正会改正（书P198）粉末冶金工粉末冶金工艺过程程（书P193）：金属粉末的制取金属粉末的制取预处理理（坯料的）成形（坯料的）成形烧结后后处理等理等（坯料的）成形、（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粉末冶金制品的后处理方法理方法（书P198）：复复压、浸、浸渍、热处理、表面理、表面处理理粉末冶金制品坯料成形方法粉末
23、冶金制品坯料成形方法（书P194）：）：模模压（单向、双向、浮向、双向、浮动）、粉末）、粉末轧制、制、挤压成形、等静成形、等静压制等制等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，将粉末中，在外力作用下，将粉末紧实成具有成具有预定定形状和尺寸的工形状和尺寸的工艺过程。程。压缩过程程中中，从从而而形形成成具具有有一一定定密密度度和和强度度的的压坯坯。随随着着粉粉末末的的移移动和和变形形，较大大的的空空隙隙被被填填充充，颗粒粒表表面面的的氧氧化化膜膜被被破破碎碎，接接触触面面积增增大大，使使原原子子间产生生吸吸引力且引力且颗粒粒间的机
24、械楔合作用增的机械楔合作用增强。2烧结的机理烧结的机理 烧结是粉末或是粉末或压坯在坯在低于主要低于主要组分熔点的温度下的分熔点的温度下的热处理理。目的在于目的在于通通过颗粒粒间的冶金的冶金结合以提高其合以提高其强度度，是粉末冶金的一，是粉末冶金的一个关个关键工序工序。水水和和有有机机物物的的蒸蒸发或或挥发、吸吸附附气气体体的的排排除除、应力力的的消消除除以以及及粉粉末末颗粒粒表表面面氧氧化化物物的的还原原等等，粉粉末末表表层原原子子间的的相相互互扩散散和和塑塑性性流流动。还会会产生生再再结晶晶和和晶晶粒粒长大大，有有时还会会出出现固固相相的的熔熔解解和和重重结晶晶 v 以上各以上各过程往往相互
25、重叠，相互影响程往往相互重叠，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理坯料的成形坯料的成形烧结后后处理等理等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化学成分基本不发生生变化的化的工工艺过程程。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
26、借助物理或化学作用，改借助物理或化学作用，改变物料的化学成分或聚集状物料的化学成分或聚集状态而而获取取粉末的方法。粉末的方法。还原法还原法：用用还原原剂还原金属氧化物或原金属氧化物或盐类，使其成，使其成为金属粉末金属粉末的方法，最常用，工的方法，最常用，工艺简便、成本便、成本较低，适用于由金属氧化物或低，适用于由金属氧化物或卤族化合物制粉。族化合物制粉。电解法电解法：在溶液或熔在溶液或熔盐中通入直流中通入直流电，使金属离子，使金属离子电解析出成解析出成为金属粉末的方法。可制得高金属粉末的方法。可制得高纯度粉末，但成本度粉末，但成本较高，适用于从高，适用于从金属金属盐类中制取粉末中制取粉末热离解
27、法热离解法：将金属与将金属与COCO、H H2 2或或HgHg作用，生成化合物或汞作用，生成化合物或汞齐（即（即汞合金），再加汞合金），再加热使其分解出使其分解出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作用生成化合物或汞齐的金属。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将粉末按粒度分成若干级的的过程。程。使使配配料料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，以以适适应成成形形工工艺的的要求。要求。2混合混合 将两种或两种以上不同
28、成分的粉末均匀将两种或两种以上不同成分的粉末均匀掺合的合的过程程通通过混合可混合可获得所需的得所需的组分分。为提高粉料的成形性能，常需加入某些提高粉料的成形性能，常需加入某些添加添加剂，如用于提高，如用于提高压坯坯强度或防止粉末成分偏析的度或防止粉末成分偏析的增塑增塑剂，用于减少，用于减少颗粒粒间及及压坯与模壁坯与模壁间摩擦的摩擦的润滑滑剂。3制粒制粒 为改善粉末流改善粉末流动性而使性而使较细颗粒粒团聚成粗粉聚成粗粉团粒的工粒的工艺。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 通通过模冲加模冲加压使使刚性封性封闭模中的粉末密
29、模中的粉末密实成形成形单向压制单向压制：模具模具简单，操作方，操作方便，生便，生产效率高，但制品密度效率高，但制品密度不均匀，适于不均匀，适于压制高度或厚度制高度或厚度较小的制品。小的制品。双向压制双向压制：压坯密度坯密度较单向向压制均匀，适于制均匀，适于压制制高度或厚度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 模模 压 制制 压坯坯密密度度较均均匀匀，适适于于压制制 高度或厚度高度或厚度较大的制品。大的制品。单向向压制制双向双向压制制 浮浮动模模压制制2 2粉末轧制粉末轧制 将粉末引入一将粉末引入一对旋旋转轧辊之之间使其使其压实成成连续带坯的方法。坯的方法。适适用
30、用于于生生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合合金金等等的的板板材材及及带材。材。3 3挤压成形挤压成形 将置于将置于挤压筒内的粉末、筒内的粉末、压坯或坯或烧结体通体通过模孔模孔压出的成形出的成形方法方法 设备简单、生、生产率高，可以率高，可以获得沿得沿长度方向密度均匀的制品。度方向密度均匀的制品。用于生用于生产截面截面较简单的条、棒和的条、棒和螺旋形条、棒（如麻花螺旋形条、棒（如麻花钻）图5-5粉末粉末挤压过程程a)装粉装粉b)挤压1口模口模2挤压筒筒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 对粉末（或粉末（或压坯）表面或坯）表面或对装粉末（或装粉末
31、（或压坯）的坯）的软膜表面膜表面施以施以各各向大致相等向大致相等的的压力的力的压制方法制方法 (1)(1)冷等静压制冷等静压制：在在室温下室温下的等静的等静压制，制，压力力传递媒介通常媒介通常为液体液体 冷等静冷等静压制制压坯坯密度密度较高，高，较均匀，力学性均匀，力学性能能较好，形状可好，形状可较复复杂，尺寸可，尺寸可较大大.用于管材、棒材和大型制品的生用于管材、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的等静压制制同同时进行行压制和制和烧结，压制制压力和力和烧结温温度均低于冷等静度均低于冷等静压制，制，能耗能耗较低，生低，生产效率效率较高；制品密度高且均匀，
32、晶粒高；制品密度高且均匀，晶粒细小，力学小，力学性能性能较高，形状和尺寸不受限制；但投高，形状和尺寸不受限制；但投资大。大。用于用于粉末高速粉末高速钢，难熔金属，高温合金和熔金属，高温合金和金属陶瓷等制品的生金属陶瓷等制品的生产 图5-6冷等静冷等静压制原理制原理1软膜膜2粉末粉末5 5松装烧结成形松装烧结成形 粉末未粉末未经压制有直接制有直接进行的行的烧结。可用于多孔材料的生可用于多孔材料的生产6 6粉浆浇注粉浆浇注 将粉末中加入将粉末中加入悬浮浮剂、水等并、水等并调成成粉粉浆，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。粉粉浆浇注注设
33、备简单、成本低，但生、成本低，但生产效率低，效率低，适于成形形状复适于成形形状复杂的大型制品的大型制品用于生用于生产硬硬质合金、高温合金等制品合金、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。可可加工普通加工普通压制和制和烧结工工艺难以成形以成形的材料，如的材料，如难熔金属、高熔金属、高合金材料合金材料等，且成形密度接近于理等，且成形密度接近于理论密度。密度。还可可压制普通制普通压力机力机无法无法压制的制的大型大型压坯坯。5.2.4 烧结烧结按按一一定定的的规范范加加热到到规定定高高温温并并保保温温一一段段时间，使使压坯
34、坯获得一定物理与力学性能的工序。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)连续烧结连续烧结：待待烧结材料材料连续地或平地或平稳、分段地通、分段地通过具有脱腊、具有脱腊、预热、烧结或冷却区段的或冷却区段的烧结炉炉进行行烧结的方式。的方式。(2)(2)生生产效率高，效率高，适用于大批、大量生适用于大批、大量生产(2)(2)间歇烧结间歇烧结：在炉内分批在炉内分批烧结零件的方式。零件的方式。通通过对炉温控制炉温控制进行所需的行所需的预热，加，加热及冷却循及冷却循环 生生产效率效率较低低，适用于适用于单件、小批生件、小批生产 2固相烧结和液相烧结固相烧结和液相烧结
35、(1)(1)固相烧结固相烧结：烧结速度速度较慢，制品慢，制品强度度较低低 (2)(2)液相烧结液相烧结：烧结速度速度较快，制品快，制品强度度较高，用于具高，用于具有特殊性有特殊性能的制品如硬能的制品如硬质合金、金属陶瓷等合金、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 粉末制品的粉末制品的烧结质量取决于量取决于烧结温度、温度、烧结时间和和烧结气氛气氛等等因素。因素。(1)(1)烧结温度和时间烧结温度和时间：烧结温度温度过高或或高或或过低，低，时间过长或或过短，都会使短，都会使产品性能下降品性能下降(2)(2)烧结气氛烧结气氛：烧结时通常采用通常采用还原性气氛，以防原性气
36、氛，以防压坯坯烧损并可并可使表面氧化物使表面氧化物还原原。对于于活性金属或活性金属或难熔金属熔金属还可采用可采用真空真空烧结。5.2.5后处理后处理根据根据产品的具体要求，可品的具体要求，可对烧结后的后的压坯坯进一步一步处理理。常用。常用的后的后处理方法理方法复复压、浸、浸渍、热处理、表面理、表面处理理等。等。还可通可通过锻压、焊接、切削加工、特种加工接、切削加工、特种加工等方法等方法进一步一步改改变烧结体的形状或提高精度，以体的形状或提高精度，以满足零件的最足零件的最终要求。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尽量采用尽量采用简单、对称的形状，避免截面称的形状
37、，避免截面变化化过大以及窄槽、球面大以及窄槽、球面等，以利于制模和等，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性封闭模具模具中将金属中将金属粉末粉末压缩成形。成形。模具成本模具成本较高、高、粉末流粉末流动性性较差、且受摩擦力差、且受摩擦力,压坯密度坯密度低且分布不均匀，低且分布不均匀，强度不高，薄壁、度不高，薄壁、细长形和沿形和沿压制方向呈制方向呈变截面的制品截面的制品难以成形。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，以利于装粉以利于装粉压实和防和防止出止出现裂裂纹 3 3避免避免侧壁上的沟槽和凹壁上的沟槽和凹孔，以利于孔，以利于压实或减少余或减少余块 4 4避免沿避免沿压制方向截面制方向截面积渐增，以利增，以利压实。各壁的。各壁的交接交接处应采用采用圆角角过渡，渡，以利于以利于压实及避免及避免应力集力集中中 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。