粉末冶金論文

《粉末冶金新工藝》結課論文 姓名： 班級： 學號： 指導老師： 粉末冶金工藝 摘要：粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料， 經過成形和燒結，制造金屬材料、復合以及各種類型制品的工藝技術。粉末冶金法與生產陶 瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技術也可用于陶瓷材料的制備。由于粉末冶金技 術的優(yōu)點，它已成為解決新材料問題的鑰匙，在新材料的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。 關鍵詞：粉末冶金高密度硬質合金粉末高速鋼 前言 我國粉末冶金行業(yè)已經經過了近60年的發(fā)展，經歷了從無到有、多領域發(fā)展。但與國外的 同行業(yè)仍存在以下幾方面的差距：(1)企業(yè)多，規(guī)模小，經濟效益與國外企業(yè)相差很大。(2) 產品交叉，企業(yè)相互壓價，競爭異常激烈。(3)多數企業(yè)缺乏技術支持，研發(fā)能力落后，產 品檔次低，難以與國外競爭。(4)再投入缺乏與困擾。(5)工藝裝備、

粉末的燒結 定義 燒結：壓坯置于基體金屬熔點以下溫度（約0.7~0.8t，單位k）加熱保溫， 粉末顆粒之間產生原子擴散、固溶、化合和熔接，致使壓坯收縮并強化，這一過 程稱為燒結。 燒結對粉末冶金材料和制品的性能有著決定性的影響。燒結的結果是粉末顆 粒之間發(fā)生粘接，燒結體的強度增加，密度提高。在燒結過程中，壓坯要經過一 系列的物理化學變化。開始是水分或有機物的蒸發(fā)或揮發(fā)，吸附氣體的排除，應 力的消除，粉末顆粒表面氧化物的還原；繼之是原子間發(fā)生擴散，粘性流動和塑 性流動，顆粒間的接觸面增大，發(fā)生再結晶和晶粒長大等。出現液相時，還可能 有固相的溶解和重結晶。這些過程彼此之間并無明顯的界限，而是穿插進行，互 相重疊，互相影響。加之一些其它燒結條件，使整個燒結過程變得很復雜。用粉 末燒結的方法可以制得各種純金屬、合金、化合物以及復合材料。 在燒結過程中，固體顆粒表面能的減小是燒結的“推動力”，

粉末的應用范圍 直接應用 顏料、油墨、試劑、炸藥、燃料、食品添加劑； 結構件 燒結鐵基零件、不銹鋼零件，燒結銅、鋁及其合金零件； 特殊材料及制品 多孔、磁性、超導材料，自潤滑軸承，金屬陶瓷，電極，石墨電刷，硬質合 金 材料應用 飛機和發(fā)動機上的剎車片、離合器摩擦片、松孔過濾器、多孔發(fā)汗材料、含 油軸承、磁鐵芯、電觸點、高比重合金、硬質合金和超硬耐磨零件等因含有大量 非金屬成分或含有連通孔隙，都不能用普通鑄、鍛工藝制造，只能以粉末為原料 經冷壓、燒結等粉末冶金工藝來制造。航空航天工業(yè)中使用的粉末冶金材料比較 重要的有剎車片材料、松孔材料和高強度粉末合金三類。 剎車片材料 剎車片是飛機機輪剎車裝置的核心?，F代飛機著陸速度達200公里/時以上, 剎車載荷很大，剎車片表面瞬時溫度可達800～1000°c,而且不允許發(fā)生粘結，以 免剎車失效引起輪胎爆裂。以鐵粉或銅粉為主要成分再添加摩擦和防

粉末的配制 粉末冶金成形前，要對粉末進行預處理及配制。預處理包括：退火、篩分、 制粒等。 退火 粉末的預先退火可使殘留氧化物進一步還原、降低碳和其它雜質的含量，提 高粉末的純度，消除粉末的加工硬化等。用還原法、機械研磨法、電解法、霧化 法以及羰基離解法所制得的粉末都要經退火處理。此外，為防止某些超細金屬粉 末的自燃，需要將其表面鈍化，也要作退火處理。經過退火后的粉末，壓制性得 到改善，壓坯的彈性后效相應減小。 篩分 把顆粒大小不勻的原始粉末進行分級，使粉末能夠按照粒度分成大小范圍更 窄的若干等級。通常用標準篩網制成的篩子或振動篩來進行粉末的篩分。 制粒 將小顆粒的粉末制成大顆?；驁F粒的工序，常用來改善粉末的流動性。在硬 質合金生產中，為了便于自動成形，使粉末能順利充填模腔就必須先進行制粒。 能承擔制粒任務的設備有滾筒制粒機、圓盤制粒機和振動篩等。 混合 將兩種或兩種以上不同成分的粉末均勻混

工具鋼 耐磨工具鋼 工具鋼（toolsteel），是用以制造切削刀具、量具、模具和耐磨工具的鋼。工具鋼 具有較高的硬度和在高溫下能保持高硬度得紅硬性，以及高的耐磨性和適當的韌性。 工具鋼一般分為碳素工具鋼、合金工具鋼和高速工具鋼。 碳素工具鋼 一、生產品種 熱軋棒材圓鋼直徑或方鋼邊長8mm-80mm 鍛制棒材圓鋼直徑或方鋼邊長50mm-150mm 冷拉棒材圓鋼直徑8mm-40mm 熱軋鋼板厚度0.7mm-15mm 冷拉鋼帶厚度0.10mm-3.60mm 冷拉鋼絲圓鋼絲直徑0.050mm-16mm 熱軋扁鋼厚度*寬度3mm-30mm*（10、12、14、16、18、20、22、25、28、 30、32、35、38、40、45、50、55、60、65、90、100、160）mm 鍛制扁鋼厚度*寬度10mm-6

粉末冶金鋁合金

本篇是全文的第二部分,評述國內外工業(yè)高速凝固粉末冶金鋁合金的發(fā)展狀況,其中包括:各種高速凝固粉末冶金鋁-鋰合金的成分和性能,以及它們的制備工藝,重點評述了高模量、高強度鋁-鋰-鈹合金的特點及其應用;各種高速凝固粉末冶金鋁-鐵耐熱合金的成分和性能,重點評述了鋁-鐵-鈰合金和鋁-鐵-釩-硅合金的特性。

本篇是全文的第三部分,繼續(xù)評述國內外工業(yè)高速凝固粉末冶金鋁合金的發(fā)展狀況,其中包括各種高速凝固粉末冶金鋁-硅合金的成分和性能,以及它們的制備工藝,含si量高的鋁-硅合金耐磨性好,多用于制造汽車發(fā)動機和空調器壓縮機零配件,如活塞、汽缸襯里、壓縮機轉子和葉片、發(fā)動機閥門、彈簧座、連桿等,可大大減輕它們的質量,提高發(fā)動機的效率。還評述了各種高速凝固粉末冶金熱處理可強化2×××系、7×××系鋁合金的成分和性能,以及它們在航空航天工業(yè)中的應用。

高速凝固粉末冶金鋁合金及噴射成形鋁合金是高技術新材料,在交通運輸裝備制造特別是在航空航天器制造中獲得了較為廣泛的應用,妨礙大規(guī)模應用的主要屏障是材料制備工藝復雜,因而價格高,只在一些關鍵制品方面得到應用,不過應用潛力廣闊。粉末冶金的最大特點是液滴的凝固速度高,可顯著提高合金元素在鋁中的固溶度,可制備成分復雜的、合金元素含量高的、性能優(yōu)秀的鋁合金。全文將分三個部分刊出,這一部分是評述高速凝固粉末的各種制備方法,包括霧滴法、噴射沉積法、熔體自旋法。

根據不等高粉末冶金制品成形模具的設計原理,以具有臺階結構和薄壁特征的粉末冶金斜齒輪成形模設計為例,設計粉末冶金斜齒輪制品的成形模具。將由該模具制成的齒輪制品進行輪齒折斷試驗和裝機耐久性試驗,結果表明:所生產的斜齒輪耐磨性好、強度和精度高,并滿足使用要求。

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粉末冶金不銹鋼.

粉末冶金工藝的一般流程是：制粉、壓實、燒結(包括熱等靜壓、冷等靜壓等)、鍛造、精加 工。快速凝固、機械合金化以及其他粉末冶金(p/m)工藝被用來發(fā)展成分均勻的高強度、耐 高溫和抗腐蝕的新型鋁合金，這是標準鑄錠合金(i/m)工藝所做不到的。 鋁粉末冶金預成形坯適合于用鍛造方法生產結構零件。鍛造鋁的預成形坯時，可熱鍛或 冷鍛，要在燒結坯上涂以石墨潤滑劑，以使之在鍛造時產生適當的金屬流動。對于需要嚴格 充滿模膛的零件，推薦在300～400℃下進行熱鍛。鍛造壓力通常不高于345mpa。鍛造一般 是用封閉模進行的，因此，不會產生飛邊，并且，鍛造時僅只產生密實與側向流動。普通鍛 件的切屑損失接近50%，而粉末冶金鍛件不到10%。鍛造的粉末冶金零件，其密度大于99.5% 理論密度，強度比非鍛造粉末冶金零件高40%～60%，疲勞耐久極限提高1倍以上。其他方 面，與普通

試驗成功一種針對鐵基粉末冶金件鍍鋅的新工藝,采用特別的除油、除銹(活化)技術,不用預鍍中間層,僅用純水封孔,簡單新穎,成品合格率高,鍍層質量好。

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山東萊蕪粉末冶金廠,1995年生產海綿鐵12000t,鐵粉5000t,為進一步適應市場需求,推進企業(yè)發(fā)展,于1996年2月26日實施“萬噸鐵粉改造工程”,工程計劃工期65天。主要改造項目包括:自行制造一臺四管還原電爐;新增2臺振動球磨機、2臺氨分解爐(每臺30m~3)及其它相應配套機電設施。屆時,該廠將擁有還原電爐4臺(9管),振動球磨機4臺,氨分解能力120m~3。

采用粉末冶金法制備鋁合金釬料,研究了粉坯壓制力、燒結過程及熱擠壓工藝對鋁合金釬料相對密度的影響規(guī)律。結果表明:提高壓制力能使粉坯密度增大,燒結過程難以使粉坯致密化,而熱擠壓能夠大幅度提高材料的密度,其最大相對密度達到96.7%。

用微波工藝燒結銅粉壓坯,用排水法、布洛維硬度計、拉力試驗機測量試樣的相對致密度、硬度及拉伸性能,結果表明:在30min內將微波燒結溫度由室溫升高到1000℃再保溫10min即可獲得相對密度達92.68%的燒結試樣,其硬度和延伸率均高于相同溫度下的常規(guī)燒結試樣,但抗拉強度略有降低。還用掃描電鏡和光學顯微鏡觀測、分析試樣顯微組織及斷口形貌,結果顯示:微波燒結試樣的晶粒比常規(guī)燒結試樣的細小且孔隙分布均勻。

采用粉末冶金的方法分別在ar氣氛保護下及真空爐中制備鋁及其復合材料,探討了坯塊的壓制壓力、燒結溫度與時間對粉末冶金鋁及其復合材料的影響,并研究了其顯微組織與性能。結果表明,只有在足夠高的壓力和溫度條件下(壓應力700n/mm2,溫度640℃~700℃),才能獲得外形完好、組織致密的鋁及其復合材料;鋁基復合材料比基體具有更高的致密度,真空爐中燒結的鋁基復合材料的致密度達97.20%,其彈性模量、抗拉強度和屈服強度分別為67600n/mm23、45.7n/mm2和206.2n/mm2。

利用納米顆粒特殊的熱學性能和力學性能,在制造粉末冶金齒輪的原料鐵粉(微米級)中添加1%和3%(質量分數)的納米鐵粉,先后進行混料、壓制和滲碳燒結等制造工序,然后將得到的齒輪進行硬度、密度、顯微組織和斷口形貌等測試分析。試驗結果表明,添加納米粉末的樣品可以將燒結和滲碳兩個工藝過程在920℃加熱時同時完成,并且樣品的硬度和密度均有一定程度的提高。

采用粉末冶金法制備粉煤灰增強鋁基復合材料。粉煤灰顆粒大多為球形,密度為2.75g/cm3,顆粒直徑主要集中在5～60μm,主要成分為sio2、al2o3、fe2o3,三者質量分數總和超過85%。sem分析表明鋁基粉煤灰復合材料中存在著顆粒團聚,并有少量氣孔產生。隨粉煤灰顆粒含量的增加,復合材料的顯微硬度相應減小。

粉末冶金技術制備金屬多孔材料研究進展 (2)