粉末冶金原理 教学课件 作者 阮建明 - 副本第三章.ppt

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1、第3章　粉末结构与性能分析3.1　粉末及其性能3.2　粉末微观结构与性能3.3　粉末的性能3.4　粉末粒度与粒度分布3.5　粉末性能测定技术第3章　粉末结构与性能分析图3-1　不同形状和粒径的金属粉末a)碲、研磨、针状　b)铁合金、氩气雾化、细颗粒聚集球形　c)钨粉、气相还原、多边形聚集体d)锡、空气雾化、圆形和带状　e)铁合金、离心雾化、球形　f)锡、雾化退火、片状g)不锈钢、水雾化、圆形和不规则　h)钯、电解、海绵状　i)镍、羰基物分解、多孔和立方第3章　粉末结构与性能分析图3-1　不同形状和粒径的金

2、属粉末(续)j)铁基金属玻璃、带状压碎、多角板状　k)钛、钠还原和研磨、不规则　l)氢化镍、研磨、多角状3.1　粉末及其性能3.1.1　粉末体3.1.2　粉末颗粒3.1.1　粉末体粉末同制成的材料和制品一样属于固态物质，它们的化学成分和基本的物理性质(材料的熔点、密度和显微硬度)相似，但是就分散性和内部颗粒的联结性质而言，是不一样的。3.1.2　粉末颗粒图3-2　聚集颗粒示意图a—单颗粒　b—二次颗粒　—一次颗粒　c—晶粒3.2　粉末微观结构与性能3.2.1　粉末形貌3.2.2　粉末微观结构3.2.1　

3、粉末形貌为了详细说明粉末的自然性质，通常采用定性和定量的方法来描述粉末的性质。在研究粉末时，不仅要研究单个粉末颗粒的性能，而且要研究粉末体的性能，一个单一颗粒的性能包括尺寸、形状、化学性质、微观结构、密度、硬度和表面特性。3.2.2　粉末微观结构1.粉末颗粒的结晶构造2.表面状态3.非晶与纳米结构1.粉末颗粒的结晶构造图3-3　中偏粗钨粉的断面结构(1000×)2.表面状态粉末颗粒细小，有非常发达的外表面；同时粉末颗粒的缺陷较多，内表面也相当大。外表面包括颗粒表面所有宏观的凸起和凹进的部分以及宽度大于深度

4、的裂纹；而内表面包括深度超过宽度的裂纹、微缝以及与颗粒外表面连通的孔隙、空腔等，但不包括封闭在颗粒内的闭孔。3.非晶与纳米结构图3-5　气相沉积法制备纳米铁粉的扫描电镜图3.3　粉末的性能3.3.1　单颗粒的性质3.3.2　粉末的化学成分3.3.3　粉末的物理性能3.3.4　粉末的工艺性能3.3.1　单颗粒的性质1)由粉末材料所决定的性质。2)由粉末生产方法所决定的性质。3)粉末的孔隙性质。4)粉末体的性质。3.3.2　粉末的化学成分1)与主要金属结合，形成固溶体或化合物的金属或非金属成分，如还原铁粉中的

5、Si、Mn、C、S、P、O等。2)从原料和从粉末生产过程中带进的机械杂质，如SiO2、Al2O3、硅酸盐、难熔金属或碳化物等不溶物。3)粉末表面吸附的氧、水汽和其他气体(N2、CO2)。4)制粉工艺带进的杂质包括水溶液电解粉末中的氢，气体还原粉末中溶解的碳、氮或氢，羟基粉末中溶解的碳等。表3-1　氢损试验温度与时间参数3.3.3　粉末的物理性能1.颗粒形状2.颗粒密度3.显微硬度1.颗粒形状①有效倍率M=δ眼/δ=0.3mm/δ。1)延伸度。2)扁平度。3)球形度。4)粗糙度(皱度系数)。1.颗粒形状图3

6、-7　粉末颗粒的形状a)球形　b)近球形　c)多角形　d)片状　e)树枝状　f)不规则形g)多孔海绵状　h)碟状1.颗粒形状表3-2　颗粒形状与粉末生产方法的关系1.颗粒形状表3-3　各种显微镜的分辨率与有效放大倍率表3-4　金属粉末的形状因子2.颗粒密度(1)真密度　颗粒质量与除去开孔和闭孔的颗粒体积相除得到的值即真密度。(2)有效密度　颗粒质量与包括闭孔在内的颗粒体积相除得到的值即有效密度。(1)真密度图3-8　比重瓶3.显微硬度表3-5　各种铁粉的显微硬度值3.3.4　粉末的工艺性能1.松装密度和振

7、实密度2.流动性3.压缩性与成形性1.松装密度和振实密度图3-9　松装密度测定装置之一1.松装密度和振实密度表3-6　三种颗粒形状不同的铜粉的密度和孔隙度表3-7　钨粉的平均粒度对松装密度的影响1.松装密度和振实密度表3-8　粒度不同的不锈钢粉混合后的松装密度2.流动性粉末的流动性是指50g粉末从标准的流速漏斗流出所需的时间，单位为s/50g，简称流速。流动性采用前述测松装密度的漏斗来测定。标准漏斗(又称流速计)是用150目金刚砂粉末，在40s内流完50g来标定和校准的。美国标准还规定用孔径1/5in(英

8、寸，1in=0.0254m)的标准漏斗测定流动性差的粉末。另外还可采用粉末自然堆积角(又称安息角)试验测定流动性。3.压缩性与成形性3.4　粉末粒度与粒度分布3.4.1　粉末粒度3.4.2　粒度和粒度组成3.4.3　粒径基准3.4.4　粒度分布基准3.4.5　粒度分布函数3.4.6　平均粒度3.4.7　粒度测定原理3.4.1　粉末粒度图3-11　部分粉末的粒度参数a)球形　b)片状　c)圆角不规则形　d)不规则形3.4.1　粉