1冶金术之粉末的工艺性能.doc

广东省游乐设备事务所 专业设计开发粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。 （1）粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料（如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等）具有重要的作用。 （2）可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。 （3）可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。 （4）可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。 （5）可以实现近净形成形和自动化批量生产，从而，可以有效地降低生产的资源和能源消耗。 （6）可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料，是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。 我们常见的机加工刀具，五金磨具，很多就是粉末冶金技术制造的。粉末的工艺性能（Processing property）1 粉末松装密度(apparent density)与振实密度（tap or packing density）松装密度（俗称松比） 粉末在规定条件下自然填充容器时，单位体积内粉末质量。取决于粉末的制备方法粉末颗粒的形状（导致机械啮合和产生拱桥效应的机会）、颗粒的密度（自然填充的动力，固体的理论密度和内孔隙存在与否）及表面状态（粗糙程度，决定了颗粒之间的摩擦力）、粉末的粒度及其组成（ 拱桥效应粉末颗粒间的摩擦力+颗粒重力）及粉末的干湿程度（液膜导致颗粒间粘附力）。a、粒度：粒度小，流动性差，松装密度小b、颗粒形状：形状复杂 松装密度小 粉末形状影响松装密度，从大到小排列：球形粉类球形不规则形树枝形c、表面粗糙，摩擦阻力大，松装密度小d、粒度分布：细分比率增加，松装密度减小; 粗粉中加入适量的细粉，松装密度增大;如球形不锈钢粉e、粉末经过适当球磨和氧化之后，松装密度提高f、粉末潮湿，松装密度提高g颗粒密度：颗粒密度大，自动填充能力强，松装密度大粉末振实密度（tap density）在规定的条件下，粉末受敲打或振动填充规定容器时单位体积的粉末质量。振动作用为颗粒间的相互填充创造条件（输入动力和减小颗粒间填充前的摩擦力）。因而，其数值大于粉末的松比。振动使粉末颗粒堆积紧密，但粉末体内仍存在大量的空隙，所占体积称为空隙体积。空隙体积与粉末体的表观体积之比称为孔隙度；.粉末体的孔隙度=孔隙体积/粉末表观体积=1-/m（相对密度d）；.相对体积是相对密度的倒数1/d=m /1，且=1-1/理比值称为粉末体的相对密度，用d表示，其倒数1/d称为相对体积。粉末体的孔隙度或密度是与颗粒形状、颗粒的密度和表面状态、粉末的粒度和粉末组成有关的一种综合性质。由大小相同的规则球形颗粒组成的粉末的孔隙度时， 0.476，最松散的堆积 0.259，最紧密的堆积 如果颗粒的大小不等，较小的颗粒填充到大颗粒的间隙中，孔隙度将降低； 颗粒形状影响孔隙度，形状越复杂，孔隙度越大； 2 流动性（flowability,flow rate）：50克粉末从标准漏斗流出所需的时间，以秒/50g表示。一般来说，粉末的流动性与其松比成正比。即粉末的松装密度愈高，其流动性愈好。粉末的流动性反映颗粒间内摩擦力的大小。在粉末压制过程中，流动性决定了粉末填充模腔的均匀性和自动压制可实现程度。若粉末的流动性太差，需对粉末进行制粒处理。影响因素: 颗粒间的摩擦 形状复杂，表面粗糙，流动性差理论密度增加，比重大，流动性增加 粒度组成，细粉增加 ，流动性下降a、与颗粒密度和粉末松装密度有关：如果粉末的相对密度不变，颗粒密度越高，流动性越好；颗粒密度不变，相对密度的增大会使流动性提高; 如spherical Al粉，尽管相对密度较大，但由于颗粒密度小，流动性仍比较差; b、同松装密度一样，与粉末体颗粒的性质有关： 等轴性粉末、粗颗粒粉末的流动性好； 粒度组成中，极细粉末所占比例愈大，流动性差c、同松装密度一样流动性受颗粒间粘附作用的影响，因此，颗粒表面吸附水分、气体, 加入成形剂(binder, lubricant) 降低粉末的流动性;d、颗粒的形状复杂和粗糙度增大，颗粒间的相互摩擦和咬合阻碍它们相互移动，将显著影响流动性；e、粉末被氧化，摩擦系数降低，流动性提高 f、粉末潮湿将大大降低流动性3 粉末的压制性（Compactability）：粉末的压缩性与成形性的总称。.压缩性（Compressibility）：表示粉末在指定的压制条件下，粉末被压紧的能力。一般用压坯密度（或相对密度表示）表示。主要取决于粉末颗粒的塑性，颗粒的表面粗糙程度和粒度组成。粉末加工硬化，压缩性能差；退火后，塑性改善，显微硬度下降，压缩性提高；当压坯密度较高时，塑性金属粉末内含有合金元素或非金属夹杂时，会降低粉末的压缩性；碳、氧和酸不溶物含量的增加使压缩性变差；粉末颗粒越细，压缩性越差，成形性越好；由于压制性由压坯密度表示,因此凡是影响粉末密度的因素都对压缩性有影响.成形性（Formability）：粉末经压制后，压坯保持既定形状的能力。一般用压坯强度表示。即颗粒间的结合强度和有效接触面积大小反映了粉末颗粒的成形性能。.影响因素：除了粉末的塑性（颗粒的显微硬度颗粒合金化、氧化与否，粒度组成）以外，其它因素（粉末颗粒形状、颗粒表面状态、粒度）对