粉末冶金新工藝1.ppt

1、昆明理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 胡勁,昆明理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 胡勁,昆明理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 胡勁,昆明理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 胡勁,粉末冶金新技術(shù),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(chǔ)（Basis) 材料是人類發(fā)展的標(biāo)志 (Mark) 材料是科技創(chuàng)新的先導(dǎo) (Lead),材料制備方法,IM(Ingot Metallurgy) 熔鑄法 熔(melting)、煉(refining)、鑄(casting) 鑄件(castings) 機(jī)加工(machining)零件 鑄坯(ingots)塑性成形(plastic forming) 熱處理(heat treatm

2、ent)機(jī)加工零件 PM(Powder Metallurgy) 粉末冶金法 制粉(powder making)壓型(pressing)燒結(jié)(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(chē)輪轂（Al、Zn）、活塞（Al）、手機(jī)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(fù)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(jiǎn)史,約3000年前，埃及人就制得海綿鐵，并鍛打成鐵器； 3世紀(jì)，印度人用同樣方法制得“德里柱”，重達(dá)6.5噸； 19世紀(jì)出現(xiàn)Pt粉的冷壓、燒結(jié)、熱鍛工藝； 現(xiàn)代粉末冶金從1909年，W.D. Coolidge 的電燈鎢絲問(wèn)世開(kāi)始。,現(xiàn)代粉末冶金發(fā)展的三個(gè)重要標(biāo)志： 1909年制造電燈鎢絲的技術(shù)成功（W粉成形、燒結(jié)、鍛打、拉絲）；1923年硬質(zhì)合金研制成功。 20世紀(jì)30年代，多孔含油軸承成功；相繼發(fā)展鐵基機(jī)械零件 向新材料、新工藝發(fā)展：20世紀(jì)40年代，金屬陶瓷、彌

4、散強(qiáng)化材料（如燒結(jié)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(shù)已能生產(chǎn)高強(qiáng)度零件。,粉末冶金特點(diǎn)及與其他成形工藝的比較,（一）一般特點(diǎn) 1優(yōu)點(diǎn) （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(fù)合材料，如硬質(zhì)合金和金屬陶瓷、彌散強(qiáng)化材料、纖維強(qiáng)化材料； 特種陶瓷（結(jié)構(gòu)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(xì)，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(duì)制品成型有明顯優(yōu)勢(shì) 是一種少切削、無(wú)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(fù)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(jiǎn)化機(jī)械的精加工作業(yè)； 節(jié)能、省材； 可制造自潤(rùn)滑材料。,2缺點(diǎn) 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(gè)/批，才經(jīng)濟(jì)。 燒結(jié)零件韌性相對(duì)差（但可通過(guò)粉模鍛造或復(fù)燒改善）。,與其他成型工藝比較（制造金屬結(jié)構(gòu)件）,1和熔鑄技術(shù)比較 粉末冶金優(yōu)勢(shì)： 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(fù)合材料的可能性大 組織均一（無(wú)偏聚、砂眼、縮孔）、力學(xué)性能可靠； 在經(jīng)濟(jì)上，粉末冶金工藝能耗小

6、。,鑄造優(yōu)勢(shì)： 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(shí)，經(jīng)濟(jì)； 一般說(shuō)來(lái)，工、模具費(fèi)用低。,2和熱模鍛技術(shù)比較 粉末冶金優(yōu)勢(shì)： 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(wú)非邊鍛造，也能制造形狀較復(fù)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(shì)： 可制造大型零件； 鍛件力學(xué)性能比燒結(jié)粉末冶金零件高，但與粉末鍛造件相當(dāng)； 可制造形狀復(fù)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(jié)工藝制成金屬材料、復(fù)合材料、陶瓷材料及其它們的制品的技術(shù)科學(xué)。

7、多學(xué)科交叉的綜合性技術(shù)。涉及到化工、冶金、材料制備、壓力加工、熱工、機(jī)械、自動(dòng)控制等學(xué)科技術(shù)。 最大可制造：3噸的制件（熱等靜壓）； 最?。毫泓c(diǎn)零幾克（0.01克）； 制品最小厚度：可達(dá)1520m,粉末冶金一般工藝 （1）制粉 （2）物料準(zhǔn)備 （3）成形 （4）燒結(jié) 單元系燒結(jié) 多元系燒結(jié) 固相燒結(jié) 液相燒結(jié) 熱壓（熱等靜壓）、熔浸等。 （5）燒結(jié)后處理,粉末冶金生產(chǎn)工藝,選擇粉末冶金技術(shù)需考慮的方面,零件生產(chǎn)批量對(duì)模具與壓制設(shè)備的投資是否合算？ 粉末冶金工藝能否滿足對(duì)零件的功能與形狀提出的技術(shù)要求？ 采用的粉末冶金材料能否達(dá)到所要求的物理-力學(xué)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(jì)？,金屬粉末和粉末冶金材料、制品的應(yīng)用,粉末冶金技術(shù)的新發(fā)展,（1）與其他技術(shù)交叉產(chǎn)生新技術(shù) 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(jié)熱等靜壓，微波燒結(jié)，放電等離子體燒結(jié)，激光燒結(jié) （2）向計(jì)算機(jī)控制集成自動(dòng)化方向發(fā)展 （3）粉末冶金近凈成形技術(shù)（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(shù)發(fā)展 如，選擇性激光燒結(jié)，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(fù)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),