第1章 绪论 粉末冶金课程教案(122940)

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1、应用科学学院课程教案课程名称:粉末冶金任课教师:张丽娜教材:《粉末冶金学》(冶金工业出版社)所在系(部):机电工程系教研室:金属材料教研室第1章绪论第1节(绪论)课时:2教学重点、难点:粉末冶金的发展、特点及应用教案内容:(正文小四、行间距24-26,图表可扫描或画好后插入正文)1、材料与人类文明Ø材料是现代文明的支柱v材料是人类生存的基础(Basis)v材料是人类发展的标志(Mark)v材料是科技创新的先导(Lead)2、材料制备方法ØIM(IngotMetallurgy)熔铸法熔(melti

2、ng)、炼(refining)、铸(casting)Þ铸件(castings)®机加工(machining)®零件Þ铸坯(ingots)®塑性成形(plasticforming)®热处理(heattreatment)®机加工®零件ØPM(PowderMetallurgy)粉末冶金法制粉(powdermaking)®压型(pressing)®烧结(sintering)ØSF(SprayForming)喷射成型法3、材料成型方法Ø铸造(pour-casting,die-casting)例如:汽车轮毂

3、(Al、Zn)、活塞(Al)、手机外壳(Mg)等Ø塑性成形(plasticforming)挤压(extrusion)、轧制(rolling)、拉拔(drawing)、冲压(punching)、锻造(forging)Ø焊接(welding)Ø切削(cutting)Ø粉末成型(powderforming)Ø复合成型(铸轧、铸挤、锻轧、挤轧等)4、粉末冶金发展简史•约3000年前,埃及人就制得海绵铁,并锻打成铁器;•3世纪,印度人用同样方法制得“德里柱”,重达6.5吨;•19世纪出现Pt粉的冷压、烧结

4、、热锻工艺;•现代粉末冶金从1909年,W.D.Coolidge的电灯钨丝问世开始。它的发展过程可用表1-1的资料来表明。表1-1近代粉末冶金发展过程粉末冶金材料和制品出现年代钨1909难熔碳化物1900-1904电触头材料1917-1920WC-Co硬质合金1923-1925烧结摩擦材料1929多孔青铜轴承1921-1930WC-TiC-Co硬质合金1929-1932烧结磁铁1936多孔铁轴承1936机械零件、合金钢机械零件1936-1946烧结铝1946金属陶瓷(TiC-Ni)1949钢基硬

5、质合金1957粉末高速钢19685、现代粉末冶金发展的三个重要标志:•1909年制造电灯钨丝的技术成功(W粉成形、烧结、锻打、拉丝);1923年硬质合金研制成功。克服了难熔金属(如钨、钼等)熔铸过程产生的困难。•20世纪30年代,多孔含油轴承成功;相继发展铁基机械零件。发挥了粉末冶金少、无切屑的特点。•向新材料、新工艺发展:20世纪40年代,金属陶瓷、弥散强化材料(如烧结铝);60年代末~70年代初,粉末高速钢、粉末高温合金,粉末锻造技术已能生产高强度零件。6、粉末冶金特点及与其他成形工艺的比较

6、(一)一般特点A.优点(1)可生产普通熔铸法难于生产的材料①多孔材料(孔隙度可控);②假合金(如Cu-W);③复合材料,如硬质合金和金属陶瓷、弥散强化材料、纤维强化材料;④特种陶瓷(结构陶瓷、功能陶瓷);(2)某些P/M材料与熔铸材料相比,性能更优越①避免成分偏析、晶粒细,组织均匀,性能大幅提高。如,粉末高速钢、粉末高温合金。②钨、钼、钽等难熔金属采用熔铸法晶粒粗大、纯度低,工业上一般采用粉末冶金方法生产。(3)对制品成型有明显优势①是一种少切削、无切削工艺(近净成型nearnet-shape)

7、;②可大批量生产同一零件;③形状很复杂零件(如齿轮、凸轮或多功能零件)的制造公差窄;④不需或可简化机械的精加工作业;⑤节能、省材;⑥可制造自润滑材料。B.缺点①粉末成本高;②形状、尺寸受到一定限制;③成形模具较贵;一般要生产量在5000~10000个/批,才经济。④烧结零件韧性相对差(但可通过粉模锻造或复烧改善)。(二)与其他成型工艺比较(制造金属结构件)A.和熔铸技术比较(1)粉末冶金优势:①粉末冶金制件表面光洁度高;②制造的尺寸公差很窄,尺寸精确;③合金化与制取复合材料的可能性大④组织均一(

8、无偏聚、砂眼、缩孔)、力学性能可靠;⑤在经济上,粉末冶金工艺能耗小。(2)铸造优势:①形状不受限制;(粉末冶金注射成形形状也不受限制,但只能生产小制件)②适于制造大型零件;③零件生产批量小时,经济;④一般说来,工、模具费用低。B.和热模锻技术比较(1)粉末冶金优势:①粉末冶金制件精度比精锻高;②粉末锻造节省材料、重量控制精确、可无非边锻造,也能制造形状较复杂制件;③粉末锻造只需一副成形模具和一副锻模;热锻需两副以上锻模、一副修边模。(2)热模锻优势:①可制造大型零件;②锻件力学性能比烧结粉末冶金

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