粉末冶金和陶瓷成形技术培训课件：粉末冶金制品的结构工艺性.ppt

跳转到第一页 第六章 粉末冶金及陶瓷成型技术 6.1 粉末冶金及陶瓷成型的基本 6.2 粉体的成形方法及设备 6.3 粉末冶金制品的结构工艺性 6.4 粉末冶金及陶瓷成型新技术 6.5 工程实例—铜基含油轴承的制造 粉末冶金及陶瓷成型技术 粉末冶金和陶瓷材料以粉体（粉末）为原材料，经过成形和烧结工艺制备而成。 6.1 粉末冶金及陶瓷成形的基本原理 概述 粉体的基本性能 粉体成形的原理 烧结的基本原理 一、 概述 粉末冶金(Powder metallurgy） 金属材料的生产和加工，一般需要经过熔炼和铸造两个过程。1909年出现一种电灯钨丝的铸造方法，将钨粉压制成形并将其在高温下进行烧结，然后再经过锻造和拉丝而制成钨丝，这种不用熔炼和铸造，而用压制、烧结金属粉末来制造零件的工艺称为“粉末冶金法” 应用粉末冶金法可以制造一些具有特殊成分或具有特殊性能的制品。许多难熔材料如WC，TiC至今只能用粉末冶金方法来生产。互不熔合的金属或金属与非金属，如铜-钨，铜-石墨，也可以应用粉末冶金法制造。此外，应用粉末冶金法，制品可以达到或接近零件要求的形状、尺寸精度与表面粗糙度，不需要或需要很少的后续机械加工。因此，可以节省原材料，节省工时，节约能源等。粉末冶金用得最多、历史最久的是用来制造各种衬套和轴套。 图6-2为几种粉末冶金制品。 粉末冶金法常用的金属有：Fe、Cu、Al、Sn、Ti、Ni、Zn以及难熔金属。表5-1列出粉末冶金的优点和缺点。 陶瓷成形 陶瓷材料的成形过程与粉末冶金相似，所不同的是两者采用不同的原材料。 一般情况下，陶瓷材料的组织结构包括晶相、玻璃相和气相三个部分，其中的晶相是陶瓷材料的主要组成相。 陶瓷制品 二、 粉体的基本性能 粉体（powder）是由大量固体粒子(particles)组成的集合体，它表示物质的一种存在状态。它既不同于气体、液体，也不完全同于固体。 粉体的性能包含物理性能和工艺性能两方面。 粒度(particle size)指粉体颗粒的大小，通常以直径表示。对于非球形的颗粒用等效半径来表示，即把不规则的颗粒换算成与之同体积的球体，以球体的等效直径作为颗粒的粒度，实际粉体所含颗粒的粒度并不是完全相等的，而是呈现出一个分布的范围，通常用粒度分布来表示各种不同大小颗粒所占的百分比。粒度分布越窄，说明颗粒的分散程度越小，集中度越高。 筛分法是粉体粒度测试的常用方法之一，通过各种标准尺寸的筛网来确定粉体的粒度。除筛分法之外，还有显微法、沉降法等来测定粉体的粒度。 图6-3为镍铬合金粉体的电子显微图片，从图中可以看出粉体的粒度范围为50~100 mm之间。图6-4为测定粉体粒度的标准筛网。 1. 粒度 2. 颗粒形状 颗粒形状(particle shape)表示粉体颗粒的几何形状，常用的颗粒形状有球形、片形、针形、柱形等。 3. 流动性 流动性指粉体的流动能力，粉体的流动性主要取决于颗粒之间的摩擦系数。 4. 填充特性 填充特性是粉体成形的基础。由于粉体的形状不规则、表面粗糙，使堆积起来的粉体颗粒间存在大量空隙。 三、粉体成形的原理 通过一定的方法，将粉体原料制成具有一定形状、尺寸、密度和强度坯体的过程称为成形 （1）压制成形 （2）塑性成形 （3）浇注成形 压制成形(compaction)是粉末冶金和陶瓷成形的常用方法之一。将松散的粉状原料放入模具中，并施加一定的压力后便获得块状坯体。 1. 压制成形 （1）受到压力后，颗粒之间发生相对移动，“拱桥”被破坏，密度随压力的增加而迅速增加。 （2）当密度达到一定程度后，密度不随压力的增大而明显增加。 （3）继续增大成形压力，使颗粒之间的结合进一步增强，坯体的密度增大。 粉体的压制过程如下： 2. 塑性成形 塑性成形利用各种外力，对具有可塑性的坯料进行成形加工，迫使坯料在外力作用下产生塑性变形，并保持其形状，从而制成坯体。 3. 浇注成形 浇注成形是陶瓷坯体成形中的一个基本成形工艺，在粉末冶金中有时也用来成形一些形状比较复杂的零件。 四、烧结的基本原理 1. 烧结(sintering)过程 烧结是将成形的坯体在低于其主要成分熔点的温度下加热，粉体相互结合并发生收缩与致密化，形成具有一定强度和性能的固体材料的过程。 烧结是粉末冶金和陶瓷生产中的基本工序之一，对产品的性能起决定性作用。 按照烧结过程有无明显的液相出现进行分类，可分为固相烧结和液相烧结两类。 2. 烧结机理 图6-7是固相烧结模型示意图。 6.2 粉体的成形方法及设备 1. 粉体制备 2. 粉体成形 3. 烧结