粉末压制烧结知识

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1、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形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)能够生产出其他方法不能或很难制造的制品。可制取像难熔、极硬和特殊性能的材料，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

2、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。粉末压制生产技术流程如下：4．1．1金属粉末的制取及其特性(1)金属粉末的制取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。1)矿物还原法制取粉末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。矿物还原法主要适用于铁粉生产，铁粉纯度直接与铁矿石的纯度有关。除铁粉外，用矿物还原法还能生产钴、钼、钙等粉末。例如，难熔的金属化合物粉末如碳化物、硼化物

3、、硅化物粉末，是通过金属氧化物粉末与碳、硼或硅粉末的化合作用或者化学置换的方法而获得的。碳化物粉的制取，可采用碳黑粉直接还原金属氧化物，其反应如下：MO、MC泛指金属氧化物、金属碳化物这种还原过程所需温度比较高。如制取碳化钨粉时为1400-1600oC，通常在碳管炉中进行，反应过程中可通过氢气或在真空中进行。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)雾化法制取粉末雾化法是将熔化的金属液通过喷射气流(空气或惰性气体)、水蒸汽或水的机械力和急冷作用使金

4、属熔液雾化，而得到金属粉末。示意图见图4-1。由于雾化法制得的粉末纯度较高，又可合金化，粉末有其特点，且产量高、成本较低，故其应用发展很快。可用来生产铁、钢、铅、铝、锌、铜及其合金等的粉末。4)机械粉碎法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)。(2)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。金属粉末的基本性能包括：化学成分、粒径分布、颗粒形状和大小以及

5、技术特征等。1)化学成分粉末的化学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。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。金属粉末中最常存在的夹杂物是氧化物。氧化物使金属粉末的压缩性变坏，增大压模的磨损。有时，少量的易还原金属氧化物有利于金属粉末的烧结.由于金属粉末的比表面大、体积小，在金属粉末颗粒表面吸附有大量气体。在金属粉末制取过程中还会有不少的气体溶解其中。金属粉末中含有的主要气体是氧、氢、一氧化碳及氮，这些气体

6、使金属粉末脆性增大和压制性变坏，特别是使一些难熔金属与化合物(如Ti、Zr、Cr、碳化物、硼化物、硅化物)的塑性变坏。加热时，气体强烈析出，可能会影响压坯在烧结时的正常收缩。因此，对一些金属粉末往往要进行真空脱气处理。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，粉粒以球状或粒状为好。颗粒大小常用粒度表示。工业上制造的粉末粒度通常在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

7、叫超细粉。粉末颗粒大小通常用筛号表示其范围，各种筛号表示每1平方英寸筛网上的网孔数。粉粒大小直接影响粉末冶金制品的性能，尤其对硬质合金、陶瓷材料等，要求粉粒愈细愈好。但制取细粉比较困难，经济性亦差。3)粒度分布指大小不同的粉粒级别的相对含量，也叫粒度组成。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松装密度松装密度亦称松装比，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

8、压模设计是一个十分重要的参数。例如还原铁粉的松装密度一般为2.3-3.0g／cm3，若采用松装密度为2.3g／cm3的还原铁粉压制密度为6.9g／cm3的压坯，则压缩比(粉末的充填高度与压坯高度之比)为6.9:2.3=3:1，即若压坯高度为1cm时，模腔深度须大于3cm才行。②流动性它是指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