第三章 粉末成形技术-1

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1、本章内容本章内容3.1 成形前的粉末冶金成形前的粉末冶金3.2 模压成形技术模压成形技术3.3 等静压成形等静压成形3.4 粉末连续成形粉末连续成形3.5 粉浆浇注粉浆浇注3.6 粉末注射成形粉末注射成形 第一节第一节 成形前的粉末冶金（成形料准备）成形前的粉末冶金（成形料准备）一、对成形料的要求（以铁基粉末冶金为例）（一）（一） 成分要求成分要求 1. 主要元素：主要元素：Fe 符合一定标准符合一定标准 2. 合金元素：合金元素：种类很多种类很多 作用：作用：提高力学、物理性能、控制尺寸稳定性提高力学、物理性能、控制尺寸稳定性 加入方式：加入方式：元素混合、预合金状态元素混合、预合金状态 比

2、较（下页图）！比较（下页图）！ 注意：注意：石墨石墨特殊的合金元素、多功能性！特殊的合金元素、多功能性！目的：目的：准备具有一定组成和物理工艺性能的成形混合料。准备具有一定组成和物理工艺性能的成形混合料。 3. 成形剂和润滑剂（前述）成形剂和润滑剂（前述）Fe基常用：基常用： 硬脂酸、硬脂酸锌（锂）、石墨、硫磺、机油等硬脂酸、硬脂酸锌（锂）、石墨、硫磺、机油等 比较：比较：S在粉末烧结钢与铸钢中的不同作用！在粉末烧结钢与铸钢中的不同作用！ 机油的作用：机油的作用： 1）防止比重偏析）防止比重偏析 2）减少粉尘）减少粉尘 3）严重降低粉末流动性：用量严格控制！）严重降低粉末流动性：用量严格控制！

3、（二）成形料粒度和松装比重的调整（二）成形料粒度和松装比重的调整 1. 成形料粒度和粒度组成的调整成形料粒度和粒度组成的调整 （1）原料粒度影响制品性能）原料粒度影响制品性能 （2）根据制品性能要求来）根据制品性能要求来 确定粒度和粒度组成确定粒度和粒度组成 高强度结构件：高强度结构件：细粉，范围宽细粉，范围宽 含油轴承：含油轴承：稍粗、范围窄稍粗、范围窄 一般一般 -80100目目 2. 成形料松装密度的调整成形料松装密度的调整 松装密度是最重要的工艺性能之一！松装密度是最重要的工艺性能之一！ 如何调整：如何调整： （1）粉末筛粉分级后根据要求合批；）粉末筛粉分级后根据要求合批； （2）粉末

4、中加入机油，显著降低松装密度；）粉末中加入机油，显著降低松装密度； （3）粉末退火后球磨，松装密度随球磨时间变化。）粉末退火后球磨，松装密度随球磨时间变化。 二、原料金属粉末的还原、退火 （Reduction or annealing）作用作用: : 降低氧碳含量，提高纯度降低氧碳含量，提高纯度 消除加工硬化，改善粉末压制性能（前者亦然）消除加工硬化，改善粉末压制性能（前者亦然） 消除长期放置所吸附气体等消除长期放置所吸附气体等注意：此项工作绝大多数由粉末生产厂家完成三、分级 分级：分级：将粉末按粒度大小分成若干等级。将粉末按粒度大小分成若干等级。 常用分级方法：常用分级方法：筛分分级：筛分分

5、级： 旋风分级、离心分级、沉降分级等。旋风分级、离心分级、沉降分级等。 粉末的粒度及粒度组成不同，影响压制和烧结工艺，且粉末的粒度及粒度组成不同，影响压制和烧结工艺，且对产品的最终性能也有重要影响！对产品的最终性能也有重要影响！ 采用细颗粒粉末制成的产品，其强度较粗颗粒的高韧性采用细颗粒粉末制成的产品，其强度较粗颗粒的高韧性也好。也好。四、合批与混合四、合批与混合 （blending，mixing） 合批：合批：同质、不同粒度粉末混和均匀过程；同质、不同粒度粉末混和均匀过程； 混合：混合：将不同成分（材质）的粉末混和均匀过程。将不同成分（材质）的粉末混和均匀过程。 （一）合批和混合的目的（一）

6、合批和混合的目的 1. 不同成分混合均匀；不同成分混合均匀； 2. 消除运输过程中产生的偏析或生产过程中不同消除运输过程中产生的偏析或生产过程中不同 批号粉末之间的性能差异批号粉末之间的性能差异 3. 混入合金元素混入合金元素 4. 调整松装密度和流动性调整松装密度和流动性 5. 混入润滑剂、成形剂等混入润滑剂、成形剂等（二）影响混合的因素（二）影响混合的因素 1.1.粉末特性粉末特性 比重、粒度及组成、相对含量等比重、粒度及组成、相对含量等 2.2.装料量、球料比、研磨体的尺寸及其搭配装料量、球料比、研磨体的尺寸及其搭配 3.3.混合机的结构与转速混合机的结构与转速 临界转速：临界转速：n

7、临临 = 32 D-1/2 （rpm）4. 混合方式混合方式（1）机械法混合：）机械法混合：多种原料粉末在混料机中混合均匀得到混多种原料粉末在混料机中混合均匀得到混 合料。合料。机械混合分为：干混、湿混机械混合分为：干混、湿混干混：干混：在空气或惰性气体中混合，铁基及其它粉末冶金零在空气或惰性气体中混合，铁基及其它粉末冶金零 件的生产（多不采用磨介）件的生产（多不采用磨介） 湿磨混合法：湿磨混合法：在液体介质中混合，在液体介质中混合，多同时加入磨介（球）多同时加入磨介（球） 广泛应用于硬质合金、含易氧化组分材料；广泛应用于硬质合金、含易氧化组分材料； WCWC与与CoCo粉之间除产生一般的混合

8、均匀效果，还发生显粉之间除产生一般的混合均匀效果，还发生显 著的细化效果，一般采用工业酒精作为研磨介质著的细化效果，一般采用工业酒精作为研磨介质湿磨的主要优点：湿磨的主要优点： 有利于环境保护有利于环境保护 无粉尘飞扬和减轻噪音无粉尘飞扬和减轻噪音 提高破碎效率，有利于粉末颗粒的细化提高破碎效率，有利于粉末颗粒的细化 保护粉末不氧化保护粉末不氧化（2）化学法混合：多在溶液中，通过反应同时生成均匀混）化学法混合：多在溶液中，通过反应同时生成均匀混合的产物（或前驱体），或包覆粉末合的产物（或前驱体），或包覆粉末： 混合较机械法更为均匀混合较机械法更为均匀,可以实现原子尺度的混合可以实现原子尺度的混

9、合例例：A. W-Cu-Ni包覆粉末的制造工艺：包覆粉末的制造工艺： W粉粉+Ni(NO3)2 溶液溶液混合混合热解还原（热解还原（700- 750） W-Ni包覆粉包覆粉 + CuCl2溶液溶液混合混合 热解还原（热解还原（400-450）W-Cu-Ni包覆粉末包覆粉末B. Cu-AlB. Cu-Al2 2O O3 3复合包覆粉末的制备：复合包覆粉末的制备：Cu(NOCu(NO3 3) )2 2+Ni(NO+Ni(NO3 3) )2 2 溶液溶液加氨水（加氨水（pHpH）过滤、洗涤、干过滤、洗涤、干燥、煅烧燥、煅烧 CuO+AlCuO+Al2 2O O3 3 H H2 2还原还原Cu-Al2

10、OCu-Al2O3 3复合粉末复合粉末五、五、 造粒（制粒）造粒（制粒） pelletizing or granulating 目的目的获得团粒：获得团粒： 改善细小颗粒或硬质粉末的成形性改善细小颗粒或硬质粉末的成形性 添加粘结剂、添加粘结剂、改善流动性改善流动性 进行自动压制或压制形状较复杂的大型进行自动压制或压制形状较复杂的大型P/M制品制品 减小颗粒间的摩擦力，大幅度降低颗粒运动时的摩擦面积减小颗粒间的摩擦力，大幅度降低颗粒运动时的摩擦面积原理：原理： 借助于聚合物的粘结作用将若干细小颗粒形成团粒借助于聚合物的粘结作用将若干细小颗粒形成团粒制粒方法：制粒方法： 擦筛制粒擦筛制粒 传统硬质

11、合金生产传统硬质合金生产 旋转盘制粒旋转盘制粒 挤压制粒挤压制粒 喷雾干燥喷雾干燥 最先进的制粒方法之一。最先进的制粒方法之一。 第二节第二节 模压成形技术（模压成形技术（Compaction Technique） 模压成形是将金属粉末或粉末混合料装入钢制压模（阴模）中，通过模冲对粉末加压，卸压后脱模，得到压坯的过程。（一）（一）模压成形的特点模压成形的特点1. 效率高；2. 成本较低；3. 工序少；4. 应用受限（压坯尺寸、形状、密度等）一、概述一、概述A: highest, B: median, C: lowest（二）（二） 模压成形的发展方向模压成形的发展方向 高强度、高精度、复杂形状