粉末冶金材料和制品课件

1、第8章 粉末材料和制品金属粉末的直接应用粉末冶金机械零件粉末冶金工具材料 粉末冶金多孔材料粉末冶金摩擦材料粉末冶金磁性及电工材料简介（自学）粉末冶金功能材料简介（自学）原子能工程材料简介 （自学）第1页，共22页。金属粉末的直接应用食品添加有粉末颜料、油墨和复印用粉末燃料、烟火和炸药用金属粉末磁性无损探伤用粉末焊药、表面涂层用粉末粉末的其他应用第2页，共22页。粉末冶金机械零件烧结铁基机械零件孔隙率低于10%，密度高于7.07.6g/cm3，抗拉强度3501100MPa，保证一定的精度。可通过热处理、化学处理、机械处理、熔浸、热段等手段，进一步提高其性能。第3页，共22页。粉末冶金机械零件第4

2、页，共22页。粉末冶金机械零件第5页，共22页。粉末冶金工具材料工具材料大致有工具钢、粉末高速钢、铸造和堆焊硬质合金、金属陶瓷硬质合金、超硬材料及陶瓷工具材料。金属陶瓷(ceramet) :由金属相黏结陶瓷颗粒组成的烧结材料。广义的金属陶瓷还包括难熔化合物合金、硬质合金、金属粘结的金刚石工具材料。金属陶瓷中的陶瓷相是具有高熔点 、高硬度的氧化物或难熔化合物，金属相主要是过渡元素(铁、钴、镍、铬、钨、钼等）及其合金。金属陶瓷硬质合金简称硬质合金。第6页，共22页。金属陶瓷氧化物基金属陶瓷。以氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化铍等为基体，与金属钨、铬或钴复合而成，具有耐高温、抗化学腐蚀、导热性好、机械强

3、度高等特点，可用作导弹喷管衬套、熔炼金属的坩埚和金属切削刀具。碳化物基金属陶瓷。以碳化钛、碳化硅、碳化钨等为基体，与金属钴、镍、铬、钨、钼等金属复合而成，具有高硬度、高耐磨性、耐高温等特点，用于制造切削刀具 、高温轴承、密封环、捡丝模套及透平叶片。 氮化物基金属陶瓷。以氮化钛、氮化硼、氮化硅和氮化钽为基体，具有超硬性、抗热振性和良好的高温蠕变性，应用较少。 硼化物基金属陶瓷。以硼化钛、硼化钽、硼化钒、硼化铬、硼化锆、硼化钨、硼化钼、硼化铌、硼化铪等为基体，与部分金属材料复合而成。 硅化物基金属陶瓷。以硅化锰、硅化铁、硅化钴、硅化镍、硅化钛、硅化锆、硅化铌、硅化钒、硅化铌、硅化钽、硅化钼、硅化钨

4、、硅化钡等为基体，与部分或微量金属材料复合而成。其中硅化钼金属陶瓷在工业中得到广泛地应用。第7页，共22页。粉末冶金工具材料第8页，共22页。金属陶瓷硬质合金超细硬质合金 为使整体硬质合金材料同时具有良好的韧性与耐磨性，采用超细直至纳米晶硬质合金材料的研究。细化晶粒的主要方法是添加限制晶粒长大的抑制剂。特别是控制小部分WC晶粒的长大，减小裂纹源。梯度功能硬质合金 为改善工具的切削性能，将梯度功能材料的功能设计概念引入硬质合金工具材料领域，以实现材料表面区域具有良好的耐磨性，内部具有良好的断裂韧性，梯度组成层内获得压缩残余应力。尽管涂层硬质合金作为兼具两种特性的材料，但因需要进行陶瓷涂层的特别工

5、艺，存在着成本居高不下的问题。研究表面，这种新的材料具有比均匀组成的普通金属涂层高的耐磨性、断裂韧性和抗热裂纹性。硬质合金热处理 硬质合金热处理由于使硬质合金制品整个体积内部发生结构与性能的变化，从而可提高合金的整体性能。研究表明，由于热处理明显改善了力学性能、耐磨性能和疲劳强度，从而使硬质合金的使用寿命大幅度提高。涂层硬质合金 金属陶瓷材料粉末冶金技术的硬质合金制品表面涂覆涂层技术是近年来发展起来的一项先进技术，是硬质合金领域中具有划时代意义的重要技术突破。硬质合金制品表面涂覆涂层技术的出现为解决硬质合金耐磨性和韧性相互矛盾的问题提供了一条较为有效的途径。Ti(C，N)基金属陶瓷第9页，共2

6、2页。含钨硬质合金硬质合金是高硬度，高熔点的粉末（ WC ，等）和胶结物质（ Co ， Ni 等）混合，加压,烧结成形的一种粉末冶金材料。一种常用的，主要的刃具材料特点：硬度极高（ 8991 HRA ）,热硬性好（切削温度可达 1000 ）,耐磨性好。用硬质合金制作的刀具，切削速度比高速钢提高 45 倍硬度很高，切削加工困难一般硬质合金做成刀片，镶在刀体上使用。难以制作形状复杂的刀具，如拉刀、滚刀。还可以制作冷作模具、量具及耐磨零件等1 ）钨钴类牌号有 YG3 ， YG6,YG8 等YG 表示钨钴类硬质合金，后边的数字表示钴的质量分数（ %）如 YG8 表示 wCo=8%,wWC=92% 的钨

7、钴类硬质合金。2 ）钨钴钛类牌号有 YT5 ， YT15,YT30 等， YT 表示钨钴钛类硬质合金，后边的数字表示碳化钛的质量分数如 YT15 表示含 wTiC=15% ，其余为 WC 和 Co 的钨钴钛类硬质合金。第10页，共22页。含钨硬质合金钨钴类用于加工脆性材料（如铸铁以及胶木等非金属材料）其中含钴量高的，抗弯强度高，韧性好，而硬度、耐磨性低，适于粗加工。钨钴钛类用于加工韧性材料（适于加工各种钢件），由于Co的耐磨性好，热硬性高，所以这类硬质合金的热硬性好，加工工件的表面质量也好。YW1 和 YW2 称通用和万能硬质合金，用来切削不锈钢,耐热合金等难加工的材料，刀具寿命更长。第11页

8、，共22页。粉末冶金多孔材料粉末冶金多孔材料：指用粉末冶金方法制成的孔隙度通常大于15%的金属材料。过滤第12页，共22页。粉末冶金自润滑轴承自润滑轴承：指添加少许润滑剂或完全没有润滑剂，自身具有润滑性能的轴承。自润滑轴承分为： 金属基聚合物基润滑机理：固体润滑多孔油润滑整体型镶嵌型梯度型铁基铜基锌基镍基第13页，共22页。粉末冶金摩擦材料摩擦材料是组成摩擦式离合器和制动器的关键材料。摩擦材料应满足如下要求：足够的摩擦系数和必要的热稳定性耐磨性好，使用寿命长良好的磨合性良好的抗卡性，平稳传动扭矩和制动性足够的强度，能承受较高的工作压力和速度其它特殊要求，如耐蚀性、和制动均匀、接合平稳等粉末冶金

9、摩擦材料组成：基体组元：保证材料的承受能力、热稳定性和耐磨性润滑组元：一般用石墨和铅，也可用铋代铅，有利于材料的抗卡性和抗粘结性能，提高材料的耐磨性。摩擦组元：多用二氧化硅、石棉、碳化硅、三氧化二铝，氮化硅等。其作用是提高摩擦材料的摩擦系数和耐磨性，防止焊死。第14页，共22页。粉末冶金摩擦材料粉末冶金摩擦材料主要分为铜基和铁基两大类：铜基摩擦材料工艺性能好，摩擦系数稳定，抗粘结、抗卡滞性能好。铁基摩擦材料在高温负荷下能显示出更良好的摩擦性能，机械强度高，可在4001100C范围内使用。粉末冶金摩擦材料，为了克服强度不足，往往都带有钢芯板而呈双金属形式。扩展阅读：王东，摩擦材料研究进展J，现代

10、技术陶瓷，2007，113(3).第15页，共22页。粉末冶金摩擦材料第16页，共22页。粉末冶金摩擦材料第17页，共22页。粉末冶金磁性及电工材料简介磁性材料电工材料电触头材料贮氢材料超导材料第18页，共22页。粉末冶金功能材料简介功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。如超导材料、平板显示材料、稀土功能材料、生物医用材料、储氢等新能源材料，金刚石薄膜，高性能固体推进剂材料，红外隐身材料等。记忆合金烧结磁钢镍铬系精密电阻合金金属玻璃

11、采用粉末冶金快速冷凝技术制取的非晶态材料（又称金属玻璃）既可作功能材料，又可作结构材料。众所周知，非晶态软磁材料，具有极为卓越的磁学性能，已制成各种磁性元件，如电子计算机磁泡存储件、非晶扼流圈、非晶电感铁芯。此外，还用于光通迅的光端机的高频扼流和100KHZ开关抗干扰滤波器上等等。第19页，共22页。粉末冶金原子能工程材料简介核燃料元件反应堆结构材料减速材料和反射材料控制材料和屏蔽材料第20页，共22页。教学要求及重点教学要求： 了解金属粉末的直接应用，以及粉末冶金机械零件、难熔金属及其合金材料、粉末冶金工具材料、粉末冶金多孔材料、粉末冶金磁性及电工材料、粉末冶金摩擦材料、粉末冶金功能材料和原子能工程材料等的特点与应用 教学的重点：典型粉末冶金机械零件、粉末冶