第一篇：粉末冶金實驗報告新整理

粉末冶金綜合實驗報告

一、實驗目的

通過本綜合實驗，使學生掌握粉末冶金的基本工藝，熟悉粉末成形和燒結過程研究方法及測試原理，培養(yǎng)學生進行粉末冶金研究的基本思路和初步能力，為今后從事粉末冶金相關研究與生產(chǎn)及粉末冶金分析測等工作打下基礎。

二、實驗原理 1粉末冶金的基本工藝

（1）原料粉末的制備和準備。粉末可以是純金屬或它的合金、非金屬、金屬與非金屬的化合物以及其他各種化合物等；

（2）將金屬粉末及各種添加劑均勻混合后制成所需形狀的培塊；

（3）將培塊在物料控制在熔點以下的溫度進行燒結，使制品具有最終的物理、化學和力學性能。2粉末成型 主要功能在于：

（1）將粉末成型為所需要的形狀；

（2）賦予培體以精確的幾何形狀與尺寸，這時應考慮燒結時的尺寸變化；（3）賦予培體要求的孔隙度和孔隙類型；（4）賦予培體以適當?shù)膹姸龋员惆徇\。

根據(jù)成型時是否從外部施加壓力，可非為壓制成型和無壓制成型兩大類。壓制成型主要有：密閉鋼模冷壓成型、流體等靜壓制成型、粉末塑性成型、三軸向壓制成型、高能率成型、擠壓成型、軋制成型、振動壓制成型等；

無壓制成型主要有：粉漿澆注、松裝燒結等。2粉末燒結

燒結：壓培置于基體金屬熔點以下溫度（約0.7-0.8T，溫度K）加熱保溫，粉末顆粒之間產(chǎn)生原子擴散、固溶、化合和熔接，致使壓培收縮并強化，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(jīng)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(xiàn)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。3金相分析 磨光

采用手動磨光，水磨砂紙按粗細排列有：200 號、320號、400 號、600 號、800 號、1000號、1200號。拋光

拋光的目的是去除試樣磨面上經(jīng)細磨后留下的細微磨痕，最終使磨面呈光亮而無磨痕的鏡面。拋光在拋光機上進行。拋光機由一個電機帶動一個或兩個拋光盤，轉(zhuǎn)速為200～600 轉(zhuǎn)/分。所用拋光材料為拋光布和拋光粉，拋光布蒙在拋光盤上，不同要求應適當選用不同的拋光布。化學浸蝕

經(jīng)拋光后而沒有浸蝕的試樣在顯微鏡下除了能觀察到非金屬夾雜物（石墨、氧化物、硫化物等）及其本身所具有的孔洞、裂紋等缺陷之外，看不到金屬內(nèi)部的組織，必須經(jīng)過腐蝕。這是因為經(jīng)拋光后的試樣磨面是一個很平的平面，平面在顯微鏡下的反光能力是一樣的，故在顯微鏡下顯示不出組織。利用化學腐蝕劑，通過化學或電化學作用顯示金屬的組織，腐蝕方法：將已拋光好的試樣磨面先用輕水沖洗干凈，再將試樣表面擦拭腐蝕，或用鑷子夾著蘸上腐蝕劑的棉球擦其磨面腐蝕的時間依不同合金及不同組織而定，用自來水沖洗干凈，然后再用吹風機吹干，將腐蝕完的試樣放在顯微鏡下，就可以觀察到合金內(nèi)部的顯微組織。

三、實驗器材與材料

1.實驗器材 電子天平、壓坯模具、電壓式液體壓力機、游標卡尺、砂紙、金相顯微鏡、拋光機、萬能拉伸試驗機、吹風機、ZSJ-真空脫脂燒結一體爐、BT-1000粉體綜合特性測試儀 2.實驗材料 鐵粉，硬脂酸鋅

四實驗步驟

（一）使用BT-1000粉末綜合性能測試儀測試粉末的的休止角，崩潰角，差角，平板角，振實密度，松裝密度。

（二）1、混料：稱取27.86g的鐵粉，然后加入質(zhì)量0.14g硬脂酸鋅粉末混合均勻。

2、壓坯：將混合均勻的原料用一定尺寸的鋼模具在一定壓力作用下壓制成較密實的坯體，坯體承受200Mpa，根據(jù)坯體的受力面積計算得到壓力為30KN。

3、燒結：把樣品放入燒結爐內(nèi)，充水，通過機械泵和擴散泵把爐內(nèi)的氣體抽空，形成真空的環(huán)境，然后加熱，加熱時間為5t，加熱過程中在300℃、600℃、1000℃保溫，加熱結束后隨爐冷卻，降溫大概四五個小時，當溫度為兩三百攝氏度是把擴散爐關掉，當降溫到100℃時，把機械泵關掉。

4、測密度：稱取樣品的質(zhì)量，然后用用表卡尺測量樣品的長寬高，計算體積，并計算出燒結樣品的密度。

5、用維式硬度計測得樣品的硬度。

6、觀察金相組織：后磨制和拋光，砂紙由分粗磨和細磨兩道工序。通常采用手工;細磨在一套粗細不同的金相砂紙上由粗到細依次進行的。每更換一號砂紙時，需將試樣的研磨方向與上一道磨痕方向垂直，直到將上一號砂紙所產(chǎn)生的磨痕全部消失為止。細磨后進行拋光，只要是去除細磨時留下來的細微磨痕而獲得光亮的鏡面。獲得的鏡面經(jīng)氫氟酸腐蝕10—15s，然后用清水清洗干凈并吹干鏡面，最后在顯微鏡下觀察金相。

7、進行二次燒結

8、測得二次燒結后的到的樣品的長寬高與質(zhì)量，從而獲得二次燒結后壓坯的密度。

9、測二次燒結后的樣品的硬度

五、實驗數(shù)據(jù)和實驗結果

所得到的金相圖如下 大側(cè)面的金相圖

小的一面

名稱 休止角 崩潰角 差角平板角 粉重 振實密度 粉重 松裝密度 燒前 θr θf θr-θf θs 72.43g g/cm3 50g g/cm3

37.5° 34° 4° 49.5° 體積

38° 35°

45° 25ml

38.5° 33°

壓坯密度 6.03g/cm3 密度

6.06g/cm3

平均數(shù) 38° 34°

47.25°

2.8972 體積 14.6ml

3.42

總的質(zhì)白粉 鐵粉 量

0.14g 27.86g 28g 壓坯后質(zhì)量 27.96g 長 寬 高 體積 3.40cm 1.123cm 1.21cm 4.62cm3 燒后 質(zhì)量 27.76g 長 寬 高 體積 3.4cm 1.122cm 1.20cm 4.578cm3

實驗總結：原本的壓坯密度應該達到6.8g/cm3左右，但因為壓力不足，導致壓坯密度只有6.03g/cm3左右。真空脫脂燒結后得到，粗磨后測得的圓孔直徑的大小是3.05mm，而經(jīng)過二次燒結后得到的圓孔壓痕是2.53mm，硬度是48.9HVS說明經(jīng)過二次淬火后鐵塊硬度上升。這次雖然實驗做得不是很成功，但是對粉末冶金的的制作流程有了總體的認識，不僅要對粉末性能進行測試還要對壓坯過程中的力進行設計，如果壓力不過的話會導致壓坯密度不夠從而使獲得的坯件的硬度達不到標準，最終會使坯件不合格，因此壓制也是關鍵步驟。

經(jīng)過此次粉末冶金綜合實驗，我們完成了由粉末特性測試→配料制樣→壓制成型→還原燒結→燒結制品的性能測試→制作燒結制品 的金相照片等較完整的粉末冶金工藝過程，使我們對粉末冶金這一現(xiàn)代工藝有了更進一步的認識，對這一工藝有了更深一步的掌握，并且通過這一次綜合實驗，完成了由課本知識到生產(chǎn)實踐的轉(zhuǎn)換，使我們可以在生產(chǎn)實踐中對所學的知識有了更深的理解與體會，更好的掌握了所學知識，對我們以后的工作生活也將會有很大幫助作用。

第二篇：粉末冶金實驗課實驗報告總結

材料科學與工程40730105吳亞洵

粉末冶金實驗課實驗報告總結

學校：北京科技大學

專業(yè)：材料科學與工程

班級：材科2班

姓名：吳亞洵

學號：40730105

日期：2010.1.14.實驗1 可滲性燒結金屬材料密度測定

1、國家標準號：GB 5163-852、鑒定試樣所需的詳細說明：

試樣經(jīng)過清洗除油干燥，在空氣中稱量。防水處理（表面用凡士林覆蓋），再次在空氣中稱量。可由稱重時候適量的減少求出其體積，密度可計算出來。

3、所需要公式及實驗結果：

d?m2?

m4?m4'

D=試樣密度

M2=4.8655干燥不含油試樣空氣中稱重的質(zhì)量；g

M4=4.9391浸油試樣在空氣中稱重的總質(zhì)量；g

M4'=4.05052浸油試樣在水中稱重的總質(zhì)量；g

?實驗溫度下水的密度

實驗結果表達：d=5.484、可能影響實驗結果的影響因素

環(huán)境溫度，稱量儀器的精度，讀數(shù)的誤差，尼龍繩的質(zhì)量誤差，油沒有抹勻的精度誤差 實驗總結：試樣小于0.5cm3時可以把數(shù)個試樣集中起來測量，可以提高測量精度

實驗2球星銅粉松散燒結

概述：粉末松散燒結，又稱松裝燒結。是指金屬粉末不經(jīng)成型而松散或振實裝在耐高溫的模具內(nèi)直接進行的粉末燒結，松裝燒結主要用來制取透過性較大，精華精度要求不高的多孔材料。比如用于過濾汽油，潤滑油，化學溶液等等。

多孔材料的特征明顯，顆粒多位球形顆粒。松裝燒結是由于粉末顆粒間相接觸面積小，必須嚴格控制燒結溫度和氣氛，是少結成的制品具有足夠的強度，又不至于收縮過大而降低孔隙度。

實驗材料：

100目球形銅粉、石墨模具，管式燒結爐，游標卡尺

步驟：

1、用游標卡尺測量石墨模具的內(nèi)徑尺寸。

2、將銅粉松裝在石墨模具內(nèi)

3、將裝有銅粉的模具于管式爐中850度燒結20min，氮氣保護。

4、冷卻后把燒結好的銅粉配體從石墨模具內(nèi)取出，測量尺寸

5、計算燒結前后的尺寸收縮率

計算結果

整個過程分為制粉---成型---燒結，銅粉極易氧化，需要用惰性氣體保護氣

實驗3粉末松裝比重的測定

1、實驗目的通過被實驗了解粉末松裝比重的測定方法，以及影響松裝比重的因素。

2、原理：松裝比重就是指粉末處在松散狀態(tài)時，單位體積所具有的重量。單位；g/每立方厘米。影響松裝比重的主要因素有：

（1）粉末顆粒的粗細，粉末越粗松裝比重越大。

（2）粉末顆粒的形狀，形狀越復雜松裝比重變小

（3）粉末顆粒的內(nèi)部有空隙松裝比重變小

（4）粉末氧化會使松裝比重增大

（5）不同粒度摻和的時候粉末松裝比重增大

（6）外界的任何壓力都會使其增大

3、在生產(chǎn)過程中，由于工藝條件的變化，往往對粉末的力度影響很大，因此必然會影響到粉末的松裝比重。如果我們找出了粒度變化與粉末松裝比重變化的關系以后，在生產(chǎn)中我們就可以利用這種規(guī)律，間接的推測粉末的粗細。從而達到控制生產(chǎn)的過程。另一方面，從設計壓模的高度，選擇壓機的行程和用容積法裝料等都需要考慮粉末的松裝比重，因此對粉末松裝比重的測定具有很重要的意義

4、松裝比重的公式：r松?

P2-P1V

實驗4：粉末流動性測試

一、實驗目的：

1、了解掌握測定粉末流動性的方法

2、了解影響粉末流動性的各種因素

二、原理：粉末流動性就是粉末填充一定形狀溶劑的能力。在生產(chǎn)中他對于快速的連續(xù)壓膜中加料和很好充填復雜形狀壓模起著很重要的作用

粉末流動性是一個復雜的綜合特性，他與許多因素有關，如比重、力度組成的顆粒狀態(tài)等。而顆粒間的摩擦和咬合阻礙他們相互移動是最主要的影響因素。粉末其他的一切能夠減少或者增大這種摩擦和聯(lián)接的性質(zhì)都能影響流動性。

一般來說劉松星隨顆粒變小兒變壞，因為細粉末有比較大的比表面。顆粒粗糙度增大和形狀變復雜同樣減少流動性。粉末通常提高流動性因為此時摩擦系數(shù)降低，顆粒凹凸不平現(xiàn)象消失了。粉末潮濕大大降低其流動性。

三、試驗設備與材料

1、實驗用粉末

2、粉末流速測定裝置

3、停表

4、工業(yè)天平

四、實驗步驟

1、把待測粉末放在105左右的烘箱中保溫1個小時，然后干燥器中冷卻至室溫。

2、取粉末式樣50g稱重標準0.1g3、測量時先把漏斗的流出孔關閉，將粉末全部傾倒入漏斗，但應使漏斗的孔徑部分也填滿

4、打開流出孔，同時打開停表計時，當粉末全部流完時關掉停表。記錄粉末全部流出孔的時間T（秒）

5、重復3次

6、計算V=T·K秒/50g7、修正系數(shù)

8、K?40

流速平均值 40是標準砂在標準漏斗中的流速

五、說明影響流動性的因素以及提高流動性的途徑

增大顆粒的直徑

實驗5粉末壓縮性測定

實驗目的通過本實驗了解測定粉末壓縮性的方法以及影響因素

原理

粉末壓縮性能主要是指壓縮過程中的收縮能力，也就是說粉末在一定的壓力作用下塑性變形的能力，塑性好的粉末與塑性差的粉末比較的時候，前者能在較低的壓力下壓制成型。在一定壓力下前者壓件的強度與密度比后者也就越高，及壓縮性能越好

粉末的大小和顆粒的形狀也影響壓制性，一定比例粗的和細的混合物粉末可壓的較大密度的壓件。鐵粉性能標準選用4噸/cm2的壓力，把50g粉末壓成直徑為1。954厘米的圓柱形，受壓面積為3平方厘米，總壓力為12噸時用壓件密度表示。

實驗步驟

1、用有機溶劑（乙醚或者乙醇）清洗印模模腔和上中下模

2、用硬脂酸鋅，三氯甲烷潤滑印模壁

3、裝妥下模沖，用感量0.2g天平稱取50g鐵粉，將稱好的鐵粉仔細注入模腔內(nèi)，裝上模沖

4、將裝好的模具放在案能試驗機平臺上面，下面放上低墊，應放平整，以每分鐘3.5噸的加壓速度增加壓力。約3分鐘后當總壓力達到9.9噸，停止加壓，卸去負荷。

5、將模具放在脫模墊塊上，用脫模棒將壓塊頂出

6、用凈水法測壓塊密度

7、重復比較

試驗設備及材料1、20噸材料試驗機一臺2、19mm圓壓模一套

3、感量為0.2可以稱量的100g藥物天平

4、乙醚或者酒精

5、三氯甲烷6、100目銅粉

實驗6氣體吸附BET法測定固態(tài)物質(zhì)比表面積

1、實驗目的（1）利用氮吸附BET法測定粉末或多孔材料比表面積

（2）了解BET多分子層吸附理論的基本假設和基本原理

（3）掌握比表面測定儀的工作原理

2、實驗原理：

暴露于氣體中的固體，其表面上的氣體分子濃度會高于其氣相中的濃度，這種氣體分子在想界面上自動聚集的現(xiàn)象稱為吸附。通常把起到吸附作用的物質(zhì)稱為吸附劑，被吸附吸收的物質(zhì)為吸附質(zhì)。

固體物質(zhì)的比表面積市直單位質(zhì)量固體物質(zhì)所具有的總表面積（包括外部和內(nèi)部瞳孔的表面積）

比表面積是粉末體材料本身，特別是超細粉和納米粉體材料的重要特征之一，分體的顆粒越細，其比表面積越大，其表面效應，如表面活性、表面吸附能力、催化能力等等越強。

大量事實表明，大多數(shù)分子吸附不是單分子層吸附。推倒方程

P/P0

V(1-P/P0)?C?1

VmC?P/P0?1

VmC

上式表示在恒溫條件下，吸附量與吸附質(zhì)相對壓力之間的關系。V是平衡壓力為Pdeshihou的吸附量，P0為吸附平衡溫度下吸附值相對壓力之間的關系。式子中平衡壓力為P時的吸附量，P0為吸附平衡溫度下吸附飽和蒸氣壓，Vm是鋪滿一單分子層的飽和吸附量（標準態(tài)），C為常數(shù)，所以可稱為BET二常數(shù)方程。

通過一些列相對壓力P/P0和吸附氣體V的測量，則待測

VmN0?S? 22400W

此公式只在相對壓力為0.05～0.35的范圍內(nèi)才能使用。

3、實驗操作步驟

（1）稱量樣品重量

（2）脫氣處理

（3）將樣品管從outgas處取下放置在測量處，置氣體選擇開關在sample cell處

（4）將attention置于無窮大，調(diào)節(jié)zero adjust 峰值顯示信號指示器顯示0

（5）Reset指零

（6）Attention放在64

（7）壓下ads，再次將峰值信號指示器調(diào)零

（8）上升瓦斯瓶，氣體吸附開始，用attenuation和current調(diào)節(jié)吸附峰值，其視數(shù)在50～60之間

（9）按下reset使得計數(shù)器為0

（10）按下DES，調(diào)節(jié)coarse和fine使得峰值信號指示器為0

（11）下降杜瓦瓶，開始脫附

（12）當峰值信號顯示器為0時，計數(shù)器顯示之不再發(fā)生變化時候代表氣體吸附結束，記錄數(shù)值

（13）按下reset使得計數(shù)器為0

（14）用氣密注射器抽取一定量的純氮氣進行標定

（15）記錄標定峰值和值，使得標準峰值在樣品脫附峰值10%～15%之間。

（16）將氣體選擇開關置于sample cell bypass valve，取下樣品試管

（17）稱量裝有式樣的樣品管的重量

（18）計算

數(shù)據(jù)記錄

空管質(zhì)量：10.4460g 10.4457g

管加樣品:10.8296g 10.8296g

溫度24度

大氣壓

4、計算公式 在295K和1atm下，針對本儀器BET方程變形為

P?A?St??1??Vc?4.03 ??P0?Ac?

S?St

W

計算得

P/P0=0.3A=1169Ac=113St=5.294m2S=13.796m2/g5、思考題

1、測量比表面積之前為什么要對樣品進行脫氣處理？

目的是去除試樣表面物理吸附的物質(zhì)

2、實驗中P/P0為何要控制在0.05~0.35范圍內(nèi)？

這一區(qū)間內(nèi)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，可信性高

課程總結

這學期，我有幸選上了粉末冶金實驗選修課，經(jīng)過幾節(jié)課的妙趣橫生的實驗課程，讓我豐富了閱歷，開闊了眼界，學到了自己專業(yè)沒有的知識。

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(jīng)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(chǎn)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。

北京科技大學材料學院在粉末冶金材料的研究和開發(fā)上有悠久的歷史和濃厚的積淀，這次選修課我們接觸到的都是在第一線運行的實驗儀器設備。

實踐出真知。實驗課程比書本來得更直觀，更容易接受，這門課很符合北京科技大學“學風嚴謹，崇尚實踐”的光榮傳統(tǒng)。在課上，不同老師的不同教學方法讓我們大開眼界，在老師的引領下我們進入了一個新的學科領域，我們了解了粉末冶金的制備方法，壓制方法，燒結方法，和粉末冶金的廣泛應用前景，為我們以后研究生選擇的方向提供了一個新的選擇。課程短暫而精彩，我相信我一定能從中提取有用的學習方法，用到平時的學習中去，為了我們的夢想而努力。

第三篇：粉末冶金基礎知識

粉末冶金是制取金屬粉末并通過成形和燒結等工藝將金屬粉末或與非金屬粉末的混合物制成制品的加工方法，既可制取用普通熔煉方法難以制取的特殊材料，又可制造各種精密的機械零件，省工省料。但其模具和金屬粉末成本較高，批量小或制品尺寸過大時不宜采用。

粉末冶金材料和工藝與傳統(tǒng)材料工藝相比，具有以下特點：

1．粉末冶金工藝是在低于基體金屬的熔點下進行的，因此可以獲得熔點、密度相差懸殊的多種金屬、金屬與陶瓷、金屬與塑料等多相不均質(zhì)的特殊功能復合材料和制品。

2．提高材料性能。用特殊方法制取的細小金屬或合金粉末，凝固速度極快、晶粒細小均勻，保證了材料的組織均勻，性能穩(wěn)定，以及良好的冷、熱加工性能，且粉末顆粒不受合金元素和含量的限制，可提高強化相含量，從而發(fā)展新的材料體系。

3．利用各種成形工藝，可以將粉末原料直接成形為少余量、無余量的毛坯或凈形零件，大量減少機加工量。提高材料利用率，降低成本。

粉末冶金的品種繁多，主要有：鎢等難熔金屬及合金制品；用Co、Ni等作粘結劑的碳化鎢（WC）、碳化鈦（TiC）、碳化鉭（TaC）等硬質(zhì)合金，用于制造切削刀具和耐磨刀具中的鉆頭、車刀、銑刀，還可制造模具等；Cu合金、不銹鋼及Ni等多孔材料，用于制造燒結含油軸承、燒結金屬過濾器及紡織環(huán)等。隨著粉末冶金生產(chǎn)技術的發(fā)展，粉末冶金及其制品將在更加廣泛的應用。粉末冶金是將金屬粉末（或摻入部分非金屬粉末）經(jīng)過成形和燒結，制成金屬材料或機械零件的一種加工工藝方法．它既可以直接制成符合裝配要求的零件，也可以生產(chǎn)一般冶煉方法難以生產(chǎn)的金屬材料和制品．粉末冶金廣泛的應用于機械、冶金、化工、交通、運輸、以及航空航天工業(yè)。

粉末冶金的生產(chǎn)工藝過程客分為以下五個階段：

一）制粉

制粉是將原料制成粉末的過程。常用的制粉方法有機械法和氧化物還原法。１。機械法 是利用球磨或利用動力（如氣流或液流）使金屬物料碎塊間產(chǎn)生碰撞、摩擦獲得金屬粉末的方法。

２。氧化物還原法 是用固體或液體還原劑還原金屬氧化物制成粉末的方法。

二）混料

混料是將各種所需的粉末按一定的比例混合，并使其均勻化制成坯粉的過程。分干式、半干式和濕式三種，分別用于不同要求。

１。干式 用于各組元密度相近且混合均勻程度要求不高的情況。

２。半干式 用于各組元密度相差較大和要求均勻程度較高的情況。混料時加入少量的液體（如機油）。

３。濕式 混料時加入大量的易揮發(fā)液體（如酒精），并同時伴以球磨，提高混料均勻程度，增加各組元間的接觸面積和改善燒結性能。為改善混料的成形性，在混料重要添加增塑劑。

三）成形

成形是將混合均勻的混料，裝入壓模重壓制成具有一定形狀、尺寸和密度的型坯的過程。壓形常用的方法喲以下兩種：

１。常溫加壓成形 在機械壓力下使粉末顆粒間產(chǎn)生機械噬合力和原子間吸附力，從而形成冷焊結合，制成形坯。優(yōu)點是對設備、模具材料無特殊要求，操作簡便；缺點是粉末顆粒間結合力較弱，形坯容易損壞，形坯由于是在常溫下成形，因此需要施加較大的壓力克服由于粉末顆粒產(chǎn)生塑性變形而造成的加工硬化現(xiàn)象。另外，常溫加壓成形的形坯的密度較低，因此其孔隙度較大。

２。加熱加壓成形 高溫下粉末顆粒變軟，變形抗力減小，用較小的壓力就可以獲得致密的形坯。

四）燒結

燒結是通過焙燒，使形坯顆粒間發(fā)生擴散、熔焊、再結晶等過程，使粉末顆粒牢固地焊合在一起，使孔隙減小密度增大，最終得到“晶體結合體”。從而獲得所需要的具有一定物理及力學性能的過程

五）后處理

粉末冶金制品經(jīng)燒結后可以直接使用；但當制品的性能要求較高時，還常常需要進行后處理。

常用的后處理方法有以下幾種：

１。整形 將燒結后的零件裝入與壓模結構相似的整形模內(nèi)，在壓力機上再進行一次壓形，以提高零件的尺寸精度和減少零件的表面粗糙度，用于消除在燒結過程中造成的微量變形。

２。侵油 將零件放入１００－２００℃熱油重或在真空下使油滲入粉末零件孔隙中的過程，經(jīng)浸油后的零件可提高耐磨性，并能防止零件生銹。

３。蒸汽處理 鐵基零件在５００－６００℃水蒸氣中處理，使零件內(nèi)外表面形成一層硬而致密的氧化膜，從而提高零件的耐磨性和防止零件生銹。

４。硫化處理 將零件放置在１２０℃的熔融硫槽內(nèi)，經(jīng)十幾分鐘后取出，并在氫氣的保護下再加熱到７２０℃，使零件表面孔隙形成硫化物。硫化處理能大大提高零件的減磨性和改善加工性能。

另外，粉末冶金制品還可以進行切削加工，壓力加工，焊接，以及各種熱處理和表面鍍覆。

第四篇：粉末冶金復習資料

粉末冶金復習題

填空：

1.粉末冶金是用(金屬粉末貨金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經(jīng)過（成形）和（燒結）制造金屬材料、復合材料以及各種類型制品的工藝過程。

2.從制粉過程的實質(zhì)來分，現(xiàn)有制粉方法可歸納為（物理化學法）和（機械法）。機械法是將原材料機械地粉碎，而（化學成分）基本上不發(fā)生變化的工藝過程；物理化學法是借助（化學的）或（物理）的作用，改變原材料的（化學成分）或（聚集狀態(tài)）而獲得粉末的工藝過程。

3.通常把固態(tài)物質(zhì)按分散程度不同分成（致密體）、（粉末體）和（膠體）三類；〔1〕，即大小在1mm以上的稱為（致密體），0.1μm以下的稱為（膠體），而介于二者的稱為（粉末體）。

4.粉末冶金工藝過程包括（制粉）工序，（成形）工序和（燒結）工序。

5.粉末冶金成形前的預處理包括（粉末退火）、（篩分）、（混合）、（制粒）、和（加潤滑劑）等。6.粉末特殊成形方法有（等靜壓成形）、（連續(xù)成形）、（無壓成形）、（注射成形）、（高能成形）等。

7.粉末的等溫燒結過程，按時間大致可以劃分為三個界限(1)(粘結階段)(2)（燒結頸長大階段）(3)（閉孔隙球化和縮小階段）。8.通常按燒結過程有無明顯的液相出現(xiàn)和燒結系統(tǒng)的組成進行分類分為（單元系燒結）、（多元系固相燒結）、（多元系液相燒結）。9.常用的粉末冶金鍛造方法有（粉末熱鍛）和（粉末冷鍛）；而粉末熱鍛又分為（粉末鍛造）、（燒結鍛造）和（鍛造燒結）三種。10.粉末冶金復合材料的強化手段包括（彌散強化）、（顆粒強化）和（纖維強化）。

11.粉末是顆粒與顆粒間的空隙所組成的分散體系，因此研究粉末體時，應分別研究屬于（單顆粒）、（粉末體）及（粉末體的孔隙）等的性質(zhì)。

12.粉末在壓制過程中，粉末的變形包括（彈性變形）、（塑性變形）和（脆性變形）。13.通常等靜壓按其特性分成（冷等靜壓）和（熱等靜壓）。

14.燒結過程有自動發(fā)生的趨勢。從熱力學的觀點看，粉末燒結是（系統(tǒng)自由能減小）的過程，即燒結體相對于粉末體在一定條件下處于（能量較低）狀態(tài)。

15.典型的燒結機構包括（粘性流動）、（蒸發(fā)與凝聚）、（體積擴散）、（表面擴散）、（晶界擴散）、（塑性流動）和（綜合作用燒結理論）等。

16.多孔預成形壞的變形特性是研究粉末冶金鍛造過程塑性理論的基礎。鍛造時，與致密金屬坯的塑性變形相比，多孔預成形坯具有以下（質(zhì)量不變條件）、（低屈服強度和低拉伸塑性）、（小的橫向流動）、（變形和致密的不均勻性）變形特性。

17.一般粉末治金材料是金屬和孔隙的復合體，其孔隙度范圍很廣，有低于l～2％殘留孔隙度的（致密材料），有10%左右孔限度的（半致密材料），有＞15%孔隙度的（多空材料），也有高達98%孔隙度的（泡沫材料）。

簡答題：

一、還原法制取鐵粉的過程機理是什么？影響鐵粉還原過程的因素有哪些？發(fā)展復合型鐵粉的意義有哪些？ 答：鐵氧化物的還原過程是分段進行的，即從高價氧化鐵到低價氧化鐵，最后轉(zhuǎn)變成金屬：Fe2O3→Fe3O4→Fe。固體碳還原金屬氧化物的過程通常稱為直接還原。當溫度高于570°時，分三階段還原：Fe2O3→Fe3O4→浮斯體（FeO·Fe3O4固溶體）→Fe 3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2 Fe3O4+CO=3FeO+CO2 FeO+CO=Fe+CO2 當溫度低于570°時，由于氧化亞鐵不能穩(wěn)定存在，因此，F(xiàn)e3O4直接還原成金屬鐵 Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2 影響因素：

（1）原料①原料中雜質(zhì)的影響②原料粒度的影響

（2）固體碳還原劑①固體碳還原劑類型的影響②固體還原劑用量的影響

（3）還原工藝條件①還原溫度和還原事件的影響②料層厚度的影響③還原罐密封程度的影響

（4）添加劑①加入一定的固體碳的影響②返回料的影響③引入氣體還原劑的影響④堿金屬鹽的影響⑤海綿鐵的處理 高密度、高強度、高精度粉末冶金鐵基零件需要復合型鐵粉。

二、電解法可生產(chǎn)哪些金屬粉末？為什么？影響電解銅粉粒度的因素有哪些？ 1、1)水溶液電解法：可生產(chǎn)銅、鎳、鐵、銀、錫、鉛，鉻、錳等金屬粉末，在一定條件下可使幾種元素同時沉積而制得Fe-Ni、Fe-Cu等合金粉末。

2)熔鹽電解法：可以制取Ti、Zr、Ta、Nb、Th、U、Be等純金屬粉末，也可以制取如Ta-Nb等合金粉末以及各種難熔化合物（如碳化物、硼化物和硅化物等）

2、（1）電解液的組成 1)金屬離子濃度的影響。2）酸度（或H+濃度）的影響； 3）添加劑的影響（2）電解條件 1)電流密度的影響； 2）電解液溫度的影響； 3）電解時攪拌的影響； 4）刷粉周期的影響；

5）關于放置不溶性陽極和采用水內(nèi)冷陰極問題

三、粉末顆粒有哪幾種聚集形式？它們之間的區(qū)別在哪里？

1、一次顆粒，二次顆粒（聚合體或聚集顆粒），團粒，絮凝體

2,通過聚集方式得到的二次顆粒被稱為聚合體或聚集顆粒；團粒是由單顆粒或二次顆粒靠范德華引力粘結而成的，其結合強度不大，用磨研、擦碎等方法或在液體介質(zhì)中就容易被分散成更小的團粒或單顆粒；絮凝體是在粉末懸浮液中，由單顆粒或二次顆粒結合成的更松軟的聚集顆粒

四、壓制前粉末需要進行哪些預處理？其作用如何？ 預處理包括：粉末退火、篩分、混合、制粒、加潤滑劑 預先退火：使氧化物還原，降低碳和其他雜質(zhì)的含量，提高粉末的純度；消除粉末的加工硬化，穩(wěn)定粉末的晶體結構 混合：將兩種或兩種以上不同成分的粉末混合均勻 篩分：把顆粒大小不同的原始粉末進行分級

制粒：將小顆粒的粉末制成大顆粒或團粒，改善粉末的流動性。在硬質(zhì)合金生產(chǎn)中，為了便于自動成形，制粒使粉末能順利充填模腔 加潤滑劑：降低成形時粉末顆粒和模沖間摩擦，改善壓坯的密度分布，有利于脫模

五、影響壓制過程的因素有那些？

1、粉末性能對壓制過程的影響 1)粉末物理性能的影響

（1）金屬粉末本身的硬度和可塑性；（2）金屬粉末的摩擦性能 2）粉末純度（化學成分）的影響 3）粉末粒度及粒度組成的影響 4）粉末形狀的影響 5）粉末松裝密度的影響

2、潤滑劑和成形劑對壓制過程的影響

1）潤滑劑和成形劑的種類 2）潤滑劑和成形劑的用量 3）振動壓制的影響 4）磁場壓制的影響

六、粉末冶金技術中的特殊成型包括哪些？與一般壓制法相比有什么特點？

1、等靜壓成型，粉末連續(xù)成型，粉漿澆注成型，粉末注射成形，爆炸成形

2、（1）等靜壓成型：

1）能夠壓制具有凹形、空心等復雜形狀的桿件；

2）壓制時，粉末體與彈性模具的相對移動很小，所以摩擦損耗也很小。單位壓制壓力較鋼模制法低； 3）能夠壓制各種金屬粉末及非金屬粉末。壓制坯件密度均勻，對難熔金屬粉末及其化合物尤其有效； 4）壓坯強度較高，便于加工和運輸； 5）模具材料是橡膠和塑料，成本較低廉； 6）能在較低的溫度下制得接近完全致密的材料（2）粉末連續(xù)成型：

1）能夠生產(chǎn)一般軋制法難于或無法生產(chǎn)的板帶材； 2）能夠軋制出成分比較精確的帶材； 3）粉末軋制的板帶材料具有各向同性； 4）工藝過程短、解約能源；

5）粉末軋制法成材率比熔鑄軋制法高； 6）不需大型設備，減少大量投資

（3）、粉漿澆注成型：制取某些新型特殊材料；生產(chǎn)羰基鐵粉制品，適當燒結處理后，材料機械性能接近鍛造材料；生產(chǎn)設備簡單，生產(chǎn)費用低

（4）、粉末注射成形：制造形狀復雜的坯塊（5）、爆炸成形：能夠壓出相對密度極高的壓坯

八、熱等靜壓技術適宜加工什么樣的材料？同熱壓法比較，它的特點是什么？

熱等靜壓法制取的制品密度比熱壓法要高些，尤其在壓制難熔金屬時，差別更為明顯。同一材料的熱等靜壓制溫度比熱壓法低。考慮到低的壓制溫度有利于獲得細晶粒的合金材料，有利于制取一般方法難于制取的熔點相差懸殊的層疊復合材料，所以，熱等靜壓材料性能普遍高于熱壓法制取的材料性能。

十、粉末等溫燒結的三階段是怎樣劃分的？實際燒結過程包括哪些現(xiàn)象？ 答：粉末的等溫燒結過程，按時間大致可劃分為三個界限不十分明顯的階段：

（1）粘結階段-燒結初期，顆粒間的原始接觸點或面轉(zhuǎn)變成晶體結合，即通過成核、結晶長大等原子過程形成燒結頸。（2）燒結頸長大階段-原子向顆粒結合面的大量遷移使燒結頸擴大，顆粒間距離縮小，形成連續(xù)的孔隙網(wǎng)絡。

（3）閉孔隙球化和縮小階段-當燒結體密度達到90%以后，多數(shù)孔隙被完全分隔，閉孔隙數(shù)量大為增加，孔隙形狀趨近球形并不斷縮小。

實際燒結過程可能出現(xiàn)的現(xiàn)象例如粉末表面氣體或水分的揮發(fā)、氧化物的還原和離解、顆粒內(nèi)應力的消除、金屬的回復和再結晶以及聚晶長大等。

十一、分析影響互溶多元系固相燒結的因素。答：影響因素：（1）燒結溫度。

（2）燒結時間 在相同溫度下，燒結時間越長，擴散越充分。（3）粉末粒度 合金化的速度隨著粒度減小而增加。

（4）壓坯密度 增大制壓力，將使粉末顆粒間接觸面積增大，擴散界面增大，加快合金化過程。

（5）粉末原料 采用一定數(shù)量的預合金粉或復合粉同完全使用混合粉比較，達到相同的均勻化程度所需的時間將縮短，因為這時擴散路程縮短，并可減少要遷移的原子數(shù)量。(6)雜質(zhì) 有些雜質(zhì)會存在于粉末表面或在燒結過程的雜質(zhì)阻礙顆粒間的擴散進行。

十七、說明燒結的概念及燒結過程。

答：燒結是粉末或粉末壓坯，在適當?shù)臏囟群蜌夥諚l件下加熱所發(fā)生的現(xiàn)象或過程。燒結的結果是顆粒之間發(fā)生粘結，燒結體的強度增加，而且多數(shù)情況下，密度也提高。

燒結過程：粉末燒結后，燒結體的強度增加，首先是顆粒間的聯(lián)結強度增大，即聯(lián)結面上原子間的引力增大。在粉末或粉末壓坯內(nèi)，顆粒間接觸面上能達到的原子引力作用范圍的原子數(shù)目有限。但是在高溫下，由于原子振動的振幅加大，發(fā)生擴散，接觸面上才有更多的原子進入原子作用力的范圍，形成粘結面，并且隨著粘結面的擴大，燒結體的強度也增加。燒結面擴大進而形成燒結頸，使原來的顆粒界面形成晶粒界面，而且隨著燒結的繼續(xù)進行，晶界可以向顆粒內(nèi)部移動，導致晶粒長大。名詞解釋

松裝密度：粉末試樣自然的充滿規(guī)定容器時，單位容積的粉末質(zhì)量。松裝密度可以用漏斗法、斯科特容量計法來測量。

氫損：把金屬粉末的試樣在純氫氣氣流中煅燒足夠長的時間，粉末中的氧被還原生成水蒸氣，某些元素與氫氣生成揮發(fā)性化合物，與揮發(fā)性元素一同排出，測得試樣粉末的質(zhì)量損失稱為氫損。

熔浸：將粉末壓壞與液體金屬接觸或埋在液體金屬內(nèi)，讓壓壞的空隙被金屬液體填充，冷卻下來就得到致密材料或零件，這種工藝稱為熔浸。

熔浸必須具備的基本條件：

(1)骨架材料與熔浸材料的熔點相差較大，不致造成零件變形。(2)

熔浸金屬應能很好溶濕骨架材料，即潤濕角小于90度。

(3)骨架與熔浸金屬之間不發(fā)生互溶或溶解度不大，以避免在熔浸過程中產(chǎn)生新相而致使液相消失。(4)

熔浸金屬的量應以填滿壓壞中的空隙為限度，過多或過少均為不利。

活化燒結：采用化學或物理的措施，使燒結溫度降低，燒結過程加快，或使燒結體密度和其他性能得到提高的方法稱為活化燒結。活化燒結從方法上可以分為兩種類型：（1）依靠外界因素活化燒結過程。如加活性劑等。（2）提高粉末活性。活化燒結與預氧化燒結，添加少量合金元素，在氣氛或填料中添加活化劑。

電火花燒結：利用粉末間火花放電所產(chǎn)生的高溫，并且同時受外應力作用的一種特殊燒結法。壓縮性：是金屬粉末在規(guī)定的壓制條件下被壓緊的能力。成形性：指粉末壓制后，壓壞保持既定形狀的能力。

強化機理：使金屬基體中含有高度分散的第二相質(zhì)點而達到提高

致密化過程：

1快速致密化階段——即在熱壓初期發(fā)生相對滑動，破碎和塑形變形，類似成形時的顆粒重排

2致密化減速階段——以塑形流動為主要機構，類似于燒結后期的閉孔收縮階段 3趨近終極密度階段——受擴散控制的蠕變?yōu)橹饕獧C構，此時的晶粒長大使致密化速度大大降低，達到終極密度后，致密化過程完全停止

制取鐵粉的主要還原方法有那些？比較其優(yōu)缺點 碳還原：可以還原很多金屬氧化物，但容易被碳污染

氣體還原：可以制取合金粉，制取的鐵粉比碳還原制取的純，生產(chǎn)成本低 金屬熱還原：可以制取生產(chǎn)無碳金屬，用于稀有金屬 模壓成型工藝的特點是什么？

（1）模壓成型工藝的優(yōu)點。模壓成型工藝有以下幾方面優(yōu)點 ①與擠出和注射等成型工藝相比，模壓成型工藝所需設備結構簡單、制造精度不髙、制造費用低，所以投資少、見效快，為發(fā)展多品種、小批量的生產(chǎn)提供了有利條件，這也是模壓成型工藝目前還在大量運用的原因之一。

②在模壓成型過程中，由于塑料的流動距離很短，受填料的定向影響小，所以塑件的尺寸變動小，不易變形，尺寸穩(wěn)定性好，機械性 能穩(wěn)定。

③相同噸位的壓機可以成型較大平面的制品。④模壓成型工藝成熟，生產(chǎn)過程易于控制。

⑤模壓成型中沒有澆注系統(tǒng)，原材料浪費相對較少。對于不能重復利用的熱固性材料來講，節(jié)約原料尤為重要。

⑥模壓成型基本上適合于加工各種塑料。尤其像氨基樹脂、環(huán)氧樹脂和聚酰亞胺等材料，用注射成型既困難又會影響制品外觀質(zhì)量；對于用石棉或玻璃纖維等增強的塑料，在注射和擠出成型中，纖維易在澆口部分斷裂，使制品的機械強度特別是沖擊強度降低，失去增強的意義；聚酯團狀和片狀模塑料若采用注射成型，則需特殊的強迫加料裝置，導致設備費用昂貴。模壓成型是制造高強度塑件最有效的方法。

（2）模壓成型工藝的缺點。模壓成型的缺點表現(xiàn)在以下三方面。①生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率低。

②較難實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，因而勞動強度大。

③因為飛邊厚，塑件厚度方向的尺寸難以控制，所以模壓成型不能模壓尺寸精度要求較的制品。

1.什么是彈性后效其主要影響因素有哪些

答 當壓力去除之后和將壓坯脫拱之后由于內(nèi)應力作用壓坯產(chǎn)生的膨脹現(xiàn)象稱為彈性后效。彈性后效的大小取決于殘留應力的高低 主要影響因素 a.壓制壓力壓制壓力高彈性內(nèi)應力高

b.粉末顆粒的彈性模量彈性模量越高彈性后效越大

c.粉末粒度組成越合理產(chǎn)生的彈性應力越小粒度小彈性后效大 d.顆粒形狀形狀復雜彈性應力大彈性后效大 f.粉末混合物的成份

燒結氣氛的兩個作用是什么

答 1保護功能控制燒結體與環(huán)境之間的化學反應如氧化和脫碳 2凈化功能及時帶走燒結坯體中潤滑劑和成形劑的分解產(chǎn)物

致密化：壓力作用下松散狀態(tài)→拱橋效應的破壞（位移→顆粒重排）+顆粒塑性變形→孔隙體積收縮→致密化 等靜壓成型

定義：粉末裝于彈性（柔性）模具（包套）中，以流體為傳壓介質(zhì)，各向均勻受壓。分類：

冷等靜壓（CIP）：常溫下進行的等靜壓 常溫下，粉末裝于彈性模具中，以液體為傳壓介質(zhì)，粉末體各向均勻受壓而密實成壓坯 熱等靜壓（HIP）：高溫下進行的等靜壓 高溫下，粉末或壓坯裝于包套中，在高壓容器內(nèi)，以氣體為傳壓介質(zhì)，使粉末同時承受高溫和等靜壓力作用而獲得致密材料或制品.等靜壓的一般特點：壓坯形狀、尺寸范圍大，尤大尺寸、形狀復雜壓坯或制品；

壓坯密度高且均勻 形粉末廣，尤難熔金屬化合物、陶瓷、高合金鋼等 工藝簡單，可不加潤滑劑 設備：冷等靜壓機分類：螺 紋式、拉桿式、框架式

熱等靜壓機分類：螺紋式、框架式 HIP特點：

① 壓制、燒結同時進行，能消除粉末坯體中的所有孔隙，相對密度可達0.9999 ② 壓力作用，使HIP的燒結溫度低于通常的燒結溫度 ③ HIP所需壓制壓力比CIP低

④ 晶粒細小、組織均勻，無成分偏析 ⑤ 材料綜合性能好，是PM高新技術之一 ⑥ 設備投資大，成本 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。

粉末壓制成形-致密化現(xiàn)象

? 致密化：壓力作用下松散狀態(tài)→拱橋效應的 破壞（位移→顆粒重排）+顆粒塑性變形→ 孔隙體積收縮→致密化；

? 拱橋效應：顆粒間由于摩擦力的作用而相互 搭架形成拱橋孔洞的現(xiàn)象；

? 影響因素：與粉末松裝密度、流動性存在一 定聯(lián)系。脫模壓力

脫模壓力指把坯塊從模具內(nèi)取出所需的壓力。什么是彈性后效?它對壓坯有何影響? 加載（或卸載）后經(jīng)過一段時間應變才增加（或減小）到一定數(shù)值的現(xiàn)象。壓制過程中，當卸掉壓制力并把坯塊從模具內(nèi)取出后，由于彈性內(nèi)應力的作用，坯塊發(fā)生彈性膨脹，這種現(xiàn)象稱為彈性后效 彈性后效：在去除P壓后，壓坯所產(chǎn)生的脹大現(xiàn)象。

彈性后效危害：壓坯及壓模的彈性應變是產(chǎn)生壓坯裂紋的主要原因之一，由于壓坯內(nèi)部彈性后效不均勻，脫模時在薄弱部位或應力集中部位就會出現(xiàn)裂紋。影響壓坯密度分布的因素(P182)實驗證明，增加壓坯的高度會使壓坯各部分的密度差增大，而 加大直徑則會使密度的分布更加均勻。壓坯中密度分布的不均勻 性，在很大程度上可以用雙向壓制來改善。在雙向壓制時，與上、下模沖接觸的兩端密度較高

粒度: 顆粒在空間范圍所占大小的線性尺度.粒度組成(粒度分布): 不同粒徑的顆粒占全部粉末的百分含量.平均粒度: 粉末顆粒粒徑的統(tǒng)計平均值.什么是松裝密度和振實密度?松裝密度的控制有何重要意義? 松裝密度：自然充填容器時,單位體積的質(zhì)量

振實密度：粉末在振動容器中, 在規(guī)定條件下經(jīng)過振動后測得的粉末密度

意義：壓制過程中, 采用容量裝粉法, 即用充滿形腔的粉末體積來控制壓坯的密度和單重.用松裝密度和振實密度來描述粉體的這種容積性質(zhì).如何提高粉末的ρ松和流動性？

松裝密度高的粉末流動性也好，方法：粒度粗、形狀規(guī)則、粒度組成用粗+細適當比例、表面狀態(tài)光滑、無孔或少孔隙 壓坯中密度分布不均勻的狀況及其產(chǎn)生的原因是什么？如何改善密度分布? 密度分布不均勻的狀況：一般，高度方向和橫斷面上都不均勻.①平均密度從高而低降低.② 靠近上模沖的邊緣部分壓坯密度最大;靠近模底的邊緣部分壓坯密度最小.③ 當H/D(高徑比)較大時,則上端中心的密度反而可能小于下端中心的密度.產(chǎn)生的原因：壓力損失 改善壓坯密度不均勻的措施： ① 在不影響壓坯性能前提下, 充分潤滑;② 采用雙向壓制;③ 采用帶摩擦芯桿的壓模;④ 采用浮動模;⑤ 對于復雜形狀采用組合模沖, 并且使各個模沖的壓縮比相等;⑥ 改善粉末壓制性(壓縮性、成形性)— 還原退火;⑦ 改進模具構造或適當變更壓坯形狀.⑧ 提高模具型腔表面硬度和光潔度.HRC58～63,粗糙度9級以上.什么是等靜壓成形？它有什么優(yōu)缺點？其基本原理是什么？

等靜壓成形是指，借助于高壓流體的靜壓力作用，使彈性模套內(nèi)的粉末在同一時間內(nèi)各個方向上均衡地受壓而獲得密度分布均勻和強度較高的壓坯的成形方法。優(yōu)點：① 能成形凹形、空心等復雜形狀.② 粉末與彈性模具間相對移動很小、摩擦損耗小,壓制壓強較鋼模低.③ 能壓制各種金屬粉末及非金屬粉末;壓坯密度分布均勻.④ 壓坯強度較高.⑤ CIP模具材料是橡膠、塑料, 成本低廉.⑥ 能在較低溫度下制得接近完全致密的材料.—HIP 缺點：

① 壓坯尺寸精度和表面光潔度都比鋼模壓制低;② 生產(chǎn)效率低于自動鋼模壓制;③ CIP中使用的橡膠或塑料包套壽命比金屬壓模要短得多;④ HIP中使用的包套都為一次性、消耗大,且包套材料種類受到限制.基本原理（帕斯卡原理）流體在密閉容器內(nèi)任何一點所受的壓應力,將無保留地傳遞到流體(或容器)的各處.① 流體內(nèi)任意處的靜壓應力相等,稱為準靜力等靜壓,否則為非準靜力等靜壓.②流體通過液-固(氣-固)界面對固體施加壓力.② ③HIP在加壓同時還要加熱,使成形和燒結過程同時完成

簡述熱等靜壓的過程和特點。

過程：將裝于包套內(nèi)的粉體置于充滿氣體介質(zhì)的高溫壓力容器內(nèi),使粉體在壓縮的同時經(jīng)歷高溫燒結, 成為致密制品.特點：粉末體（粉末壓坯或包套內(nèi)的粉末）在等靜壓高壓容器內(nèi)同一時間經(jīng)受高溫和高壓的聯(lián)合作用，強化了壓制與燒結過程，降低了制品的燒結溫度，改善了制品的晶粒結構，消除了材料內(nèi)部顆粒間的缺陷和孔隙，提高了材料的致密度和強度。

燒結

1．什么是燒結?如何分類? 一定氣氛下, 粉末或壓坯, 在低于主要組分熔點溫度下的加熱處理過程.分類：1）按有無液相分和燒結系統(tǒng)的組成分：單元系燒結、多元系固相燒結和多元系液相燒結。

燒結推動力

粉體顆粒尺寸很小，比表面積大，具有較高的表面能，即使在加壓成型體中，顆粒間接觸面積也很小，總表面很大而處于較高能量狀態(tài)。根據(jù)能量最低原理，它將自發(fā)地向最低能量狀態(tài)變化，并伴隨使系統(tǒng)的表面能減少。可見，燒結是一個自發(fā)的不可逆過程，系統(tǒng)表面能降低是推動燒結進行的基本動力。

粉狀物料的表面能大于多晶燒結體的晶界能，這是燒結過程的推動力，粉體經(jīng)燒結后，晶界能取代了表面能，這是燒結后多晶材料穩(wěn)定存在的原因。

什么是液相燒結?有哪些液相燒結技術?各有什么應用? 燒結溫度下,低熔點組元熔化或形成低熔共晶、產(chǎn)生可流動液相的燒結.在近現(xiàn)代, 液相燒結的應用領域迅速擴大, 涉及電觸頭、工具鋼、超合金、硬質(zhì)合金、高密度合金、金剛石-金屬復合材料、絕緣材料、難熔材料、磁性材料、汽車結構零件和高強度陶瓷等.液相燒結的優(yōu)點和缺點各有哪些? 優(yōu)點:① 由液相引起的物質(zhì)遷移要比固相擴散快;② 液相產(chǎn)生的毛細力促使液相流動和顆粒發(fā)生適位的位移(重排),提高燒結速度;③ 最終,液相將填滿燒結體內(nèi)的孔隙,可以獲得密度高、性能好的產(chǎn)品.局限性：① 尺寸控制較固相燒結難.因為液相燒結的材料尺寸變化大,有的線收縮可>20%;有些材料燒結過程會發(fā)生膨脹.② 可能出現(xiàn)變形、開裂和坍塌.液相燒結過程中壓坯強度較低,同時,壓坯的密度不均勻,在液相燒結過程中會造成收縮不均勻,可能引起較大的變形、甚至造成開裂.當液相量過多時,則可能出現(xiàn)坍塌.通常,大的壓坯容易發(fā)生開裂, 壓坯的懸臂部分容易發(fā)生坍塌.一般要求嚴格控制加熱速度(保證剛度和均勻收縮).液相燒結的三個基本條件是什么? 良好的潤濕性;固相在液相中有一定溶解度;適當?shù)囊合鄶?shù)量.液相燒結可以分為哪三個階段?各階段基本特點是什么?（1）液相流動與顆粒重排階段:顆粒在液相內(nèi)近似呈懸浮狀態(tài),受液相表面張力推動,顆粒可發(fā)生位移、相對滑動.燒結體密度迅速增大.(2)固相溶解-再析出階段:該過程一般特征是顯微組織粗化,固相在液相中的溶解度隨溫度和顆粒形狀、大小而變化.小顆粒、顆粒表面凸起、棱角因具有較高飽和溶解度,將優(yōu)先溶解,使小顆粒趨向減小、顆粒表面趨向平整光滑;同時,液相中一部分過飽和原子在大顆粒表面沉析,使大顆粒趨于長大.結果: 顆粒外形逐漸趨于球形、小顆粒逐漸縮小或消失,大顆粒更加長大, 從而使顆粒更加靠攏,燒結體發(fā)生收縮.這階段致密化速度已顯著減慢、氣孔已基本消除.顆粒間距更加縮小,液相流進孔隙更加困難.3）固相燒結階段 經(jīng)前兩階段,顆粒間互相靠攏、接觸、粘結并形成連續(xù)骨架,剩余液相充填于骨架間隙.剛性骨架阻礙顆粒更進一步重新排列,使該階段致密化速率明顯減慢.液相不完全潤濕固相或液相數(shù)量較少時,該階段將表現(xiàn)得更為突出.固相骨架形成后的燒結過程與固相燒結相似.擴散作用會導致固體顆粒間接觸長大,故,大多數(shù)液相燒結材料性能將隨該階段時間延長而降低

第五篇：粉末冶金概述

粉末冶金產(chǎn)品與工藝流程概述

粉末冶金是用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過成形和燒結制造金屬材料、復合材料以及各種類型制品的工藝過程。粉末冶金工藝一般都是如下步驟：制粉、成形、燒結、后處理。

制粉主要可以歸納為兩大類：機械法和物理化學法。機械法是將原材料機械粉碎，不改變其化學成分；物理化學法是借助化學或物理的作用，改變原材料的化學成分或聚集狀態(tài)而獲得粉末。粉末的生產(chǎn)方法有很多，從工業(yè)規(guī)模上來說，應用最廣泛的是還原法、霧化法和電解法。在制得的粉末里加入其他添加劑，混合均勻，便制成了需要的粉末。

制粉之后先要進行粉末的預處理，其包括：粉末退火、篩分、混合、制粒、加潤滑劑等。再之后就是成形與燒結。成形和燒結有很多種方法，通過不同種方法的組合就形成了很多種工藝。

⑴．粉末→熱壓→粉末冶金成品：粉末加壓燒結，在加壓的同時使粉末加熱到正常燒結溫度或更低一些，經(jīng)過較短時間燒結成致密而均勻的制品。

⑵．粉末→松裝燒結→粉末冶金成品：金屬粉末不經(jīng)成形而松散(或振實)裝在耐高溫的模具內(nèi)直接進行的粉末燒結。松裝燒結主要用來制取透過性大、凈化精度要求不很高的多孔材料。

⑶．粉末→粉漿澆注→燒結→粉末冶金成品：將粉末與水（或其他液體如甘油、酒精）制成一定濃度的均勻無聚集顆粒的懸浮粉漿，注入具有所需形狀的石膏模中，待石膏模將粉漿中液體吸干后，取出注件后小心去除多余料再進行干燥。最后經(jīng)過燒結制得成品。

⑷．粉末→壓制→燒結→浸透→粉末冶金成品：金屬粉末在壓模中經(jīng)過一定的壓力壓制成形后燒結，再經(jīng)過熔浸又稱浸透，讓坯塊內(nèi)孔隙為金屬液填充制得致密材料。這樣的工藝一般又叫做溶浸燒結，為了提高多孔毛坯的強度等性能，在高溫下把多孔毛坯與能潤濕它的固態(tài)表面的液體金屬或合金相接觸，由于毛細管作用力，液態(tài)金屬會充填毛坯中的孔隙。這種工藝適合于制造鎢銀、鎢銅、鐵銅等合金材料或制品。

⑸．粉末→壓制→燒結→熱處理→粉末冶金成品：粉末在經(jīng)過壓制和燒結之后通過熱處理來改善金屬材料的物理性能已達到產(chǎn)品需求。（熱處理是將材料放在一定的介質(zhì)內(nèi)加熱、保溫、冷卻，通過改變材料表面或內(nèi)部的組織結構,來控制其性能的一種綜合工藝過程。

金屬熱處理是機械制造中的重要工藝之一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。為使金屬工件具有所需要的力學性能、物理性能和化學性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機械工業(yè)中應用最廣的材料，鋼鐵顯微組織復雜，可以通過熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。另外，鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學、物理和化學性能，以獲得不同的使用性能。）

⑹．粉末→壓制→燒結→電鍍→粉末冶金成品：粉末在經(jīng)過壓制燒結后制得的金屬產(chǎn)品為改善其外觀與性能在外層再電鍍一層金屬。電鍍的目的是在基材上鍍上金屬鍍層，改變基材表面性質(zhì)或尺寸。電鍍能增強金屬的抗腐蝕性(鍍層金屬多采用耐腐蝕的金屬)、增加硬度、防止磨耗、提高導電性、光滑性、耐熱性和表面美觀。

⑺．粉末→壓制→預燒結→高溫燒結→鍛打→拉絲→粉末冶金成品：先進行壓制成形后，進行預燒結，即將試樣在氮氣保護下升溫(升溫速度為5℃/min)，升溫到400℃時保溫1h脫蠟;溫度到1380℃時，保溫1h使燒結物體致密化后，冷卻至室溫。再進行高溫燒結，鍛打使結構致密，拉絲使得金屬材料橫截面積被壓縮,并獲得所要求的橫截面積形狀和尺寸，制得成品。

⑻．粉末→壓制→預燒結→復壓→復燒→粉末冶金成品：復壓復燒使得材料制品密度得到很大的提高，材料強度和伸長度得到提高。

⑼．粉末→壓制→燒結→精整→浸油→粉末冶金成品：金屬塑性加工后，為滿足用戶對產(chǎn)品在表面質(zhì)量、尺寸、外形和某些性能方面的最終要求而進行的一系列作業(yè)。主要包括火焰清理、熱加工后的冷卻、卷取、切斷、矯直、缺陷的物理檢測和修磨(見表面缺陷清理)、標志、包裝等工序。再經(jīng)過浸油得到成品。

⑽．粉末→壓制→燒結→鍛造→熱處理→粉末冶金成品 ⑾．粉末→壓制→燒結→軋制→粉末冶金成品 ⑿．粉末→壓制→燒結→擠壓→粉末冶金成品

⒀．粉末→等靜壓制→燒結→粉末冶金成品：等靜壓制對粉末（或壓坯）表面或?qū)ρb粉末（或壓坯）的軟模零件表面施以各向大致相等壓力的壓制成形燒結成成品。

⒁．粉末→軋制→燒結→粉末冶金成品：將金屬粉末通過一個特制的漏斗喂入轉(zhuǎn)動的壓輥縫中，即可壓軋出具有一定厚度和連續(xù)長度且有適當強度的板帶材料，在經(jīng)過燒結既可以得到成品。這種方法可以進行連續(xù)操作，能夠軋制出成分精確的帶材，且工藝過程短，節(jié)約能源，成材率較高。

⒂．粉末→擠壓→燒結→粉末冶金成品：粉末在壓力作用下，通過規(guī)定的壓模嘴擠成坯塊或制品，再經(jīng)過燒結就制得成品。

粉末冶金工藝中的成形是要制得一定形狀和尺寸的壓坯，使其具有一定的密度和強度以方便后續(xù)的操作。燒結是使得粉末顆粒體之間發(fā)生粘結，燒結體的強度增加，密度提高。后處理工序如鍛打、拉絲、精整、熱處理、電鍍等是為了使產(chǎn)品更加符合客戶需要，產(chǎn)品性能得到更多的提高。