粉末冶金新工艺1

粉末冶金

昆明理工大学材料科学与工程学院 胡劲

粉末冶金

昆明理工大学材料科学与工程学院 胡劲

粉末冶金

昆明理工大学材料科学与工程学院 胡劲

粉末冶金

粉末冶金新技术

昆明理工大学材料科学与工程学院 胡劲

粉末冶金

材料与人类文明 材料是现代文明的支柱

材料是人类生存的基础(Basis) 材料是人类发展的标志 (Mark)

材料是科技创新的先导 (Lead)

粉末冶金

材料制备方法IM(Ingot Metallurgy) 熔铸法 熔(melting)、炼(refining)、铸(casting) 铸件(castings) 机加工(machining) 零件 铸坯(ingots) 塑性成形(plastic forming) 热处理(heat treatment) 机加工 零件 PM(Powder Metallurgy) 粉末冶金法 制粉(powder making) 压型(pressing) 烧结 (sintering) SF(Spray Forming) 喷射成型法

粉末冶金

材料成型方法 铸造(pour-casting, die-casting) 例如：汽车轮毂(Al、Zn)、活塞(Al)、手机 外壳(Mg)等 塑性成形 (plastic forming) 挤压(extrusion)、轧制(rolling)、拉拔(drawing)、 冲压(punching)、锻造(forging) 焊接(welding) 切削 (cutting) 粉末成型 (powder forming) 复合成型(铸轧、铸挤、锻轧、挤轧等)

粉末冶金

轧制

粉末冶金

连铸连轧

粉末冶金

拉拔

粉末冶金

挤压

粉末冶金

连续挤压 conform

粉末冶金

喷射沉积

粉末冶金

粉末冶金发展简史 约3000年前，埃及人就制得海绵铁，并锻打成铁器； 3世纪，印度人用同样方法制得“德里柱”,重达6.5 吨； 19世纪出现Pt粉的冷压、烧结、热锻工艺；

现代粉末冶金从1909年，W.D. Coolidge 的电灯钨丝问世开始。

粉末冶金

现代粉末冶金发展的三个重要标志： 1909年制造电灯钨丝的技术成功(W粉成形、烧结、锻打、

拉丝);1923年硬质合金研制成功。 20世纪30年代，多孔含油轴承成功；相继发展铁基机械零件 向新材料、新工艺发展：20世纪40年代，金属陶瓷、弥散强 化材料(如烧结铝);60年代末~70年代初，粉末高速钢、粉 末高温合金，粉末锻造技术已能生产高强度零件。

粉末冶金

粉末冶金材料和制品钨

出现年代1909

难熔碳化物电触头材料 WC-Co硬质合金 烧结摩擦材料 多孔青铜轴承 WC-TiC-Co硬质合金 烧结磁铁

1900~19141917~1920 1923~1925 1929 1921~1930 1929~1932 1936

多孔铁轴承机械零件、合金钢机械零件 烧结铝 金属陶瓷(TiC-Ni) 钢结硬质合金 粉末高速钢

19361936~1946 1946 1949 1957 1968

粉末冶金

粉末冶金特点及与其他成形工艺的比较(一)一般特点 1.优点 (1)可生产普通熔铸法难于生产的材料

① 多孔材料(孔隙度可控);② 假合金(如Cu-W); ③ 复合材料，如硬质合金和金属陶瓷、弥散强化材料、纤 维强化材料； ④ 特种陶瓷(结构陶瓷、功能陶瓷);

粉末冶金

某些P/M材料与熔铸材料相比，性能更优越

① 避免成分偏析、晶粒细，组织均匀，性能大

幅提高。如,粉末高速钢、粉末高温合金。

② 钨、钼、钽等难熔金属采用熔铸法晶粒粗大、纯度低，工业上一般采用粉末冶金方法生产。

粉末冶金

(3)对制品成型有明显优势 ① 是一种少切削、无切削工艺(近净成型near net-shape); ② 可大批量生产同一零件； ③ 形状很复杂零件(如齿轮、凸轮或多功能零件)的制造公

差窄；④ 不需或可简化机械的精加工作业； ⑤ 节能、省材； ⑥ 可制造自润滑材料。

粉末冶金

2.缺点 ① 粉末成本高； ② 形状、尺寸受到一定限制； ③ 成形模具较贵；一般要生产量在5000~10000个/批，才经 济。 ④ 烧结零件韧性相对差(但可通过粉模锻造或复烧改善)。

粉末冶金

与其他成型工艺比较(制造金属结构件)

1.和熔铸技术比较

铸造优势： ① 形状不受限制；(粉末 冶金注射成形形状也不受 限制，但只能生产小制件 ) ② 适于制造大型零件；

粉末冶金优势：① 粉末冶金制件表面光洁度高； ② 制造的尺寸公差很窄，尺寸精确； ③ 合金化与制取复合材料的可能性大 ④ 组织均一(无偏聚、砂眼、缩孔)

③ 零件生产批量小时，经济； ④ 一般说来，工、模具费

、力学性能可靠；⑤ 在经济上，粉末冶金工艺能耗小。

用低。