粉末冶金新工藝1.ppt

1、昆明理工大學材料科學與工程學院 胡勁,昆明理工大學材料科學與工程學院 胡勁,昆明理工大學材料科學與工程學院 胡勁,昆明理工大學材料科學與工程學院 胡勁,粉末冶金新技術,材料與人類文明,材料是現(xiàn)代文明的支柱 材料是人類生存的基礎（Basis) 材料是人類發(fā)展的標志 (Mark) 材料是科技創(chuàng)新的先導 (Lead),材料制備方法,IM(Ingot Metallurgy) 熔鑄法 熔(melting)、煉(refining)、鑄(casting) 鑄件(castings) 機加工(machining)零件 鑄坯(ingots)塑性成形(plastic forming) 熱處理(heat treatm

2、ent)機加工零件 PM(Powder Metallurgy) 粉末冶金法 制粉(powder making)壓型(pressing)燒結(sintering) SF(Spray Forming) 噴射成型法,材料成型方法,鑄造(pour-casting, die-casting) 例如：汽車輪轂（Al、Zn）、活塞（Al）、手機外殼（Mg）等 塑性成形 (plastic forming) 擠壓(extrusion)、軋制(rolling)、拉拔(drawing)、 沖壓(punching)、鍛造(forging) 焊接（welding) 切削 (cutting) 粉末成型 (powder f

3、orming) 復合成型（鑄軋、鑄擠、鍛軋、擠軋等）,軋制,連鑄連軋,拉拔,擠壓,連續(xù)擠壓conform,噴射沉積,粉末冶金發(fā)展簡史,約3000年前，埃及人就制得海綿鐵，并鍛打成鐵器； 3世紀，印度人用同樣方法制得“德里柱”，重達6.5噸； 19世紀出現(xiàn)Pt粉的冷壓、燒結、熱鍛工藝； 現(xiàn)代粉末冶金從1909年，W.D. Coolidge 的電燈鎢絲問世開始。,現(xiàn)代粉末冶金發(fā)展的三個重要標志： 1909年制造電燈鎢絲的技術成功（W粉成形、燒結、鍛打、拉絲）；1923年硬質(zhì)合金研制成功。 20世紀30年代，多孔含油軸承成功；相繼發(fā)展鐵基機械零件 向新材料、新工藝發(fā)展：20世紀40年代，金屬陶瓷、彌

4、散強化材料（如燒結鋁）；60年代末70年代初，粉末高速鋼、粉末高溫合金，粉末鍛造技術已能生產(chǎn)高強度零件。,粉末冶金特點及與其他成形工藝的比較,（一）一般特點 1優(yōu)點 （1）可生產(chǎn)普通熔鑄法難于生產(chǎn)的材料 多孔材料（孔隙度可控）； 假合金（如Cu-W）； 復合材料，如硬質(zhì)合金和金屬陶瓷、彌散強化材料、纖維強化材料； 特種陶瓷（結構陶瓷、功能陶瓷）；,某些P/M材料與熔鑄材料相比，性能更優(yōu)越 避免成分偏析、晶粒細，組織均勻，性能大幅提高。如，粉末高速鋼、粉末高溫合金。 鎢、鉬、鉭等難熔金屬采用熔鑄法晶粒粗大、純度低，工業(yè)上一般采用粉末冶金方法生產(chǎn)。,（3）對制品成型有明顯優(yōu)勢 是一種少切削、無切削

5、工藝（近凈成型near net-shape）； 可大批量生產(chǎn)同一零件； 形狀很復雜零件（如齒輪、凸輪或多功能零件）的制造公差窄； 不需或可簡化機械的精加工作業(yè)； 節(jié)能、省材； 可制造自潤滑材料。,2缺點 粉末成本高； 形狀、尺寸受到一定限制； 成形模具較貴；一般要生產(chǎn)量在500010000個/批，才經(jīng)濟。 燒結零件韌性相對差（但可通過粉模鍛造或復燒改善）。,與其他成型工藝比較（制造金屬結構件）,1和熔鑄技術比較 粉末冶金優(yōu)勢： 粉末冶金制件表面光潔度高； 制造的尺寸公差很窄，尺寸精確； 合金化與制取復合材料的可能性大 組織均一（無偏聚、砂眼、縮孔）、力學性能可靠； 在經(jīng)濟上，粉末冶金工藝能耗小

6、。,鑄造優(yōu)勢： 形狀不受限制；（粉末冶金注射成形形狀也不受限制，但只能生產(chǎn)小制件） 適于制造大型零件； 零件生產(chǎn)批量小時，經(jīng)濟； 一般說來，工、模具費用低。,2和熱模鍛技術比較 粉末冶金優(yōu)勢： 粉末冶金制件精度比精鍛高； 粉末鍛造節(jié)省材料、重量控制精確、可無非邊鍛造，也能制造形狀較復雜制件； 粉末鍛造只需一副成形模具和一副鍛模；熱鍛需兩副以上鍛模、一副修邊模。,熱模鍛優(yōu)勢： 可制造大型零件； 鍛件力學性能比燒結粉末冶金零件高，但與粉末鍛造件相當； 可制造形狀復雜程度較高的制品。,粉末冶金定義： 制取金屬及化合物粉末，采用成形和燒結工藝制成金屬材料、復合材料、陶瓷材料及其它們的制品的技術科學。

7、多學科交叉的綜合性技術。涉及到化工、冶金、材料制備、壓力加工、熱工、機械、自動控制等學科技術。 最大可制造：3噸的制件（熱等靜壓）； 最?。毫泓c零幾克（0.01克）； 制品最小厚度：可達1520m,粉末冶金一般工藝 （1）制粉 （2）物料準備 （3）成形 （4）燒結 單元系燒結 多元系燒結 固相燒結 液相燒結 熱壓（熱等靜壓）、熔浸等。 （5）燒結后處理,粉末冶金生產(chǎn)工藝,選擇粉末冶金技術需考慮的方面,零件生產(chǎn)批量對模具與壓制設備的投資是否合算？ 粉末冶金工藝能否滿足對零件的功能與形狀提出的技術要求？ 采用的粉末冶金材料能否達到所要求的物理-力學性能？ 與可采用的其他成形工藝相比，生產(chǎn)成本是不是最經(jīng)濟？,金屬粉末和粉末冶金材料、制品的應用,粉末冶金技術的新發(fā)展,（1）與其他技術交叉產(chǎn)生新技術 注射成形，粉末擠壓，流延成形， 直接凝固注模，粉末軋制，爆炸成型，噴射成形，燒結熱等靜壓，微波燒結，放電等離子體燒結，激光燒結 （2）向計算機控制集成自動化方向發(fā)展 （3）粉末冶金近凈成形技術（near net-shape）發(fā)展 如，注射成形，粉末擠壓等 （4）粉末冶金快速成形技術發(fā)展 如，選擇性激光燒結，噴射成形等 （5）用于各種新材料及其成形加工 如，納米材料及其成形工藝，新型復合材料，新型功能材料。,部分粉末冶金材料、制品,金屬注射成型制品,粉末鍛件,(a),