粉体技术在冶金工业中的应用

粉体技术在冶金工业中的应用粉末冶金是一门研究制造各种金属粉末以及粉末的原料通过成型、烧结和必要的后续处理制取金属材料和制品的科学技术。1910年粉末可煅钨的出现标志着近代粉末冶金技术的诞生，其后30年粉末制品开始走向工业化和应用阶段，如：金属过滤器、烧结摩擦片、硬质合金等。二战后是以一般的熔铸和加工法难以做成的粉末高速工具钢、不锈钢和高温合金为特征。粉末冶金与传统的热机械加工法结合，有使现代不可或缺的材料优肯由粉末直接生产出来，而且性能大大超过熔铸材料。工艺的优越性1．能制造处熔铸方法无法获得的材料和制品2．某些粉末冶金材料性能优于同成分熔铸金属3．粉末冶金经济效益好粉末冶金中的粉体技术1.原料制备的粉体技术原料制备主要包括：粉体退火、筛分、混合制粒、加润滑剂（1）退火粉体退火可使氧化物还原，降低碳和其他杂质的含量，提高粉体的纯度，消除粉体加工硬化、稳定粉体晶体结构，一般用还原性气氛，有时可以用惰性或真空。（2）筛分用标准筛网制成筛子和振动筛筛分，其目的是吧颗粒大小不同的原始粉末进行分级（3）加成型剂、润滑剂在压制成型前粉体混合料中常添加一些改善压制过程的物质。为了降低成型时粉末颗粒与模壁和模冲间摩擦，减少压模磨损和有利于脱模，常加入润滑剂。（4）混合混合是将二种或二种以上不同成分的粉末混合均匀的过程。混合主要以机械法为主成型工艺中的粉体技术粉末成型方法很多，根据成型时是否以外部施加压力可分为1：压制成型：如挤压、振动压制。2：无压成型：如粉浆浇注、松装烧结、粉浆涂敷。（1）金属粉末压制现象粉末在压模内所受压力的分布是不均匀的，因为粉末颗粒之间彼此摩擦、相互锲住，使得压力沿模向比传递比垂直方向困难的多，粉末在模壁压制过程中产生摩擦力，此力使压坯各部分致密度有所不同。（2）金属粉末压制时的位移与变形粉末在压模内经受压力后就变得较密实且具有一定的形状和强度，这是由于在压制过程中，粉末之间空间大大降低，彼此接触显著增加。（3）金属粉末的压坯强度在粉末体成型过程中，随成型压力增加，空隙减少，压坯逐渐致密化，由于粉末颗粒之间连接力作用的结果，压坯强度逐渐增大。（4）金属粉末颗粒之间的连接力1：金属颗粒之间的机械啮合力。粉末表面凹凸不平的不规则形状，通过压制粉末颗粒之间的由于位移与变形可以钩连，从而形成粉末颗粒间彼此啮合越来越紧。2：粉末颗粒表面原子之间的引力。在金属晶体结构中，金属原子之间因引力和斥力相等而处于平衡状态，当原子距离小于平衡值时，原子间产生斥力，反之便产生引力。在压制后期，粉末颗粒受强大的外力作用而发生位移和变形，粉末颗粒表面上原子彼此接近，进入引力范围内，压坯便有一定的强度。（5）金属粉末压制时压坯密度的变化规律粉末体受压后产生位移和变形，在压制的过程中随压力增加，压坯相对密度出现一定规律的变化。（6）影响压制过程的因素1：粉末的物理性能2：粉末的纯度3：粉末粒度及分布影响4：粉末形状的影响烧结工艺中的粉体技术烧结是粉末或粉末压坯，在适当的温度和气氛条件下加热所发生的现象。烧结的结果颗粒间发生黏接，烧结体的强度增加且多数情况下密度也提高。（1）烧结的基本过程粉末烧结后烧结体强度增大，但在高温下，原子振动的振幅加大，发生扩散接触面上才有更多的原子作用力范围，形成黏接面，并且随黏接的扩大，烧结体强度也增加。烧结体强度大才是烧结发生的明显标志。随着烧结体长大，总孔隙减少，颗粒间距离减少，烧结致密化过程才真正开始。（2）烧结气氛烧结气氛作用是控制压坯与环境之内的化学反应和清除润滑剂的分解产物，目前工业使用的烧结气氛主要有氨气、分解氨、吸热型气体或真空参考资料1、黄培云粉末冶金原理北京：冶金工业出版社，19822、曾德麟粉末冶金材料北京：冶金工业出版社，19893、黄伯云粉末冶金标准手册中南大学出版社，2000粉末冶金的优缺点优点1、绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金法来制造2、由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯，而不需要或很少需要随后的机械加工，故大大节约金属，降低产品成本。3、在制造成品过程中，一般在真空和还原气氛中进行无氧化物污染，故可能制取高纯度材料4、粉末冶金法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。5、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品，特别是齿轮等加工费用高的产品，用粉末冶金法只做能大大降低成本。粉末冶金行业的发展前景近年来，通过不断引进国外先进技术与自主开发创新相结合，中国粉末冶金产业和技术都呈现出高速发展的态势，是中国机械通用零部件行业中增长最快的行业之一。另外，国家鼓励发展小排量轿车的政策对粉末冶金汽车零件销售市场的影响也开始显现。全球制造业正加速向中国转移，汽车、机械制造、航空航天、电子仪表、五金工具及高科技产业的发展为粉末冶金行业带来了不可多得的发展机遇和巨大的市场空间。现在粉末冶金产业被中国列入优先发展和鼓励外商投资项目，发展前景广阔。