粉末压制和常用复合材料成形过程-材料成型技术基础

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1、材料成形技术基础第四章粉末压制和常用复合材料成形过程第1节粉末压制成形过程第2节粉末压制产品及应用第3节粉末压制零件或制品的结构特征第4节陶瓷制品成形过程简介第5节常用复合材料成形过程简介主要内容4.1粉末压制成形过程粉末压制（这里主要指粉末冶金）是用金属粉末（或者金属和非金属粉末的混合物）做原料，经压制成形后烧结而制造各种类型的零件和产品的方法。颗粒状材料兼有液体和固体的双重特性，即整体具有一定的流动性和每个颗粒本身的塑性，人们正是利用这特性来实现粉末的成形，以获得所需的产品。粉末压制的特点①能够

2、生产出其他方法不能或很难制造的制品。可制取难熔、极硬和特殊性能的材料，例如：钨丝、硬质合金、磁性材料、高温耐热材料等；又能生产净形和近似净形加工的优质机械零件，如：多孔含油轴承、精密齿轮、摆线泵内外转子、活塞环等。②材料的利用率很高，接近100%。③虽然用其他方法也可以制造，但用粉末冶金法更为经济。④一般说来，金属粉末的价格较高，粉末冶金的设备和模具投资较大，零件几何形状受一定限制，因此粉末冶金适宜于大批量生产的零件。4.1粉末压制成形过程粉末压制生产技术流程原材料粉末＋添加剂→配混→压制成形→烧结

3、→制品/其他处理加工→制品4.1.1金属粉末的制取及其特性一、金属粉末的制取矿物还原法矿物还原法是金属矿石在一定冶金条件下被还原后，得到一定形状和大小的金属料，然后将金属料经粉碎等处理以获得粉末。金属粉末的生产有多种方法，其中主要有：矿物还原法，雾化法，机械粉碎法等。4.1.1金属粉末的制取及其特性2)电解法电解法是采用金属盐的水溶液电解析出或熔盐电解析出金属颗粒或海绵状金属块，再用机械法进行粉碎。3)雾化法：雾化法是使熔化的液态金属从雾化塔上部的小孔中流出，同时喷入高压气体，在气流的机械力和急冷作

4、用下，液态金属被雾化，冷凝成细小粒状的金属粉末，落入雾化塔下的盛粉桶中。4.1.1金属粉末的制取及其特性机械破碎法中最常用的是钢球或硬质合金球对金属块或粒原料进行球磨，适宜于制备一些脆性的金属粉末，或者经过脆性化处理的金属粉末（如经过氢化处理变脆的钛粉）。4)机械粉碎法金属粉末的特性金属粉末的特性对粉末的压制、烧结过程、烧结前强度及最终产品的性能都有重大影响。（1）成分粉末的成分通常指主要金属或组分、杂质及气体的含量。金属粉末中主要金属的含量大都不低于98%～99%，完全可以满足烧结机械零件等的要求

5、。但在制造高性能粉末冶金材料时，需要使用纯度更高的粉末。影响金属粉末的基本性能的因素包括：成分、粒径分布、颗粒形状和大小及技术特征等。一些重要的金属粉末生产方法金属粉末生产方法金属粉末生产方法铁还原法、水雾化法、空气雾化法、研磨法铍研磨法、还原法、电解法铜、镍电解法、雾化法、还原法银电解法、沉淀法钨、钼、钒、钴还原法硅研磨法钛、锆、钽还原法、电解法铝雾化法、研磨法铌、钍、铬、锰电解法、还原法锌、锡、铅雾化法（2）颗粒形状和大小颗粒形状是影响粉末技术特征（如松装密度、流动性等）的因素之一。通常，粉粒以

6、球状或粒状为好。颗粒大小常用粒度表示。粉末粒度通常在0.1~500μm，150μm以上的定为粗粉，40~150μm定为中等粉，10~40μm的定为细粉，0.5~10μm为极细粉，0.5μm以下的为超细粉。粉末颗粒大小通常用筛号表示其范围，各种筛号表示每平方英寸（1in2=6.45×10-4m2）筛网上的网孔数。筛号与网孔大小的对应关系筛号/目32426080100150200250325400网孔大小/μm49535124617514710474614437（3）粒度分布粒度分布是指大小不同的粉粒级

7、别的相对含量，也称为粒度组成。粉末粒度组成的范围广，则制品的密度高，性能也好，尤其对制品边角的强度尤为有利。（4）技术特征粉末的成形技术特征主要有：①松装密度：又称松装比，指单位容积自由松装粉末的质量。受粉末粒度、粒形、粒度组成及粒间孔隙大小决定。松装比的大小影响压制与烧结性能，同时对压模设计是一个十分重要的参数。②流动性：指50g粉末在粉末流动仪中自由下降至流完后所需的时间。时间愈短，流动性愈好。流动性好的粉末有利于快速连续装粉及复杂零件的均匀装粉。（4）技术特征③压制性：包括压缩性与成形性。压缩

8、性的好坏决定压坯的强度与密度，通常用压制前后粉末体的压缩比表示。粉末压缩性主要受粉末硬度、塑性变形能力与加工硬化性决定。经退火后的粉末压缩性较好。为保证压坯品质，使其具有一定的强度，且便于生产过程中的运输，粉末需有良好的成形性。4.1.2粉末配混粉末配混是根据产品配料计算并按特定的粒度分布把各种金属粉末及添加物（如润滑剂等）进行充分地混合，此工序通过混粉机完成。为改善粉末的成形性和可塑性，在粉料中添加增塑剂（如汽油、橡胶溶液、石腊等）。1）目的：2）成形机理：将松散的