粉末冶金技术

1粉末冶金技术交流粉末冶金的应用重要工序之成型重要工序之烧结我国粉末冶金现状与发展趋势概论目录粉末冶金历史

粉末冶金是一门古老的冶金技术。在2500多年前就已用海绵铁锻造法制造铁器了。

19世纪后期至20世纪初，用粉末冶金方法制取了钼、钽、铌等难熔金属。

20世纪40年代，欧洲开始工业生产铁粉。

20世纪初，用粉末冶金技术研制成功了硬质合金、多孔性金属含油轴承、钨-铜、钨-铜-镍复合材料等。

现在，汽车工业在粉末冶金零件市场中占的份额，在日本为85％，在北美为75％，在我国仅占45％。因此，我国汽车粉末冶金零件市场前景广阔，任重道远。概论4简介概论粉末冶金成形法与金属的熔炼铸造方法有根本的不同。粉末成形是指将金属粉末或非金属粉末(或混合粉末)通过压制、烧结，制成具有一定形状、尺寸、强度的制品的工艺技术。其工艺过程包括粉末原料的制取、成形和烧结几个主要工序。5/19某些特殊性能材料的唯一制造方法；可直接制出尺寸准确，表面光洁的零件；能够大

量节约材料、无切削、少切削，普通铸造合金切削

量在30-50%，粉末冶金产品可少于5%。节约材料和加工工时，成本低。制品强度较低；流动性较差，形状受限制；压制成形的压强较高，制品尺寸较小；压模成本较高。粉末冶金的特点概论几种成形、加工方法经济性比较

方法材料利用率（%）单位能耗/（J/kg）铸造9030～38粉末冶金9529冷锻8541热锻75～8046～49机械加工40～5066～82概论粉末冶金材料机械材料和零件：结构零件、减摩材料、摩擦材料多孔材料及制品：金属过滤器、泡沫金属等硬质工具材料：硬质合金、复合工具材料等电接触材料：电触头合金、电刷材料等粉末磁性材料：烧结软/硬磁体等耐热材料：难溶金属及其合金、高温合金、氧化物散强化材料、金属陶瓷等原子能工程材料：核燃料、屏蔽材料等产品简介汽车变速器系统用粉末烧结钢件:产品简介汽车发动机用粉末烧结钢零件产品简介金属切削刀片产品简介硬质合金刀具：产品简介12产品简介广泛应用于工业生产结论13/19粉末制备烧结成形工序粉末混合机械法和物理化学法。球磨法、雾化法等加入必要的润滑剂、其他合金元素主要工序后序加工清洗包装浸油、整形、少量机加工

机械法：通过机械破碎、研磨或气流研磨方法将大块材料或粗大颗粒细化的方法。

物理法：采用蒸发凝聚成粉或液体雾化的方法使材料的聚集状态发生改变，获得粉末。

化学法：依靠化学反应或电化学反应过程，生成新的粉态物质。粉末制备主要工序主要工序混料混料前，应将粉末进行预处理，预处理包括：粉末退火，筛分，混合，制粒，加润滑剂等。

然后，将不同的合金元素、润滑剂按一定的比例混合均匀。该工序主要控制化学成分含量、松装密度、流动性16/19

成形是粉末冶金工艺的重要步骤。成形的目的是制得具有一定形状、尺寸、密度和强度的压坯。粉末冶金常用的成形方法如下所示。模压成形是最基本方法。松装烧结粉浆浇注模压成形热压成形等静压成形轧制成形离心成形挤压成形爆炸成形成形无压成形加压成形成型主要工序17塑性变形阻力的影响因素颗粒的显微硬度合金化酸不溶物氧化物颗粒本质原子间作用力加工硬化速度（晶体结构）颗粒形状粉末粒度压制速度成型的影响因素主要工序（成型）18弹性后效反致密化现象压坯脱出模腔后尺寸胀大的现象残留内应力释放的结果弹性后效与残留应力相关压制压力粉末颗粒的弹性模量成型的影响因素主要工序（成型）19主要工序（成型）20主要工序（成型）21压缩粉末的性能主要工序（成型）22主要工序（成型）23主要工序（成型）24主要工序（成型）25主要工序（成型）26单向压制和双向压制主要工序（成型）27主要工序（成型）28主要工序（成型）29主要工序（成型）30主要工序（成型）2023/1/31

烧结是粉末冶金两个最重要的工序之一主要工序烧结定义：压坯置于基体金属熔点以下温度（约0.7~0.8T，单位K）加热保温，粉末颗粒之间产生原子扩散、固溶、化合和熔接，致使压坯收缩并强化，这一过程称为烧结。目的：依靠热激活作用，原子发生迁移，粉末颗粒形成冶金结合；提高烧结体的强度。原理：粉末在热激活状态下，表面能降低，导致空隙减小，密度增大，强度增加。影响因素：烧结温度、保温时间、加热和冷却速度主要工序（烧结）33主要工序（烧结）34氛气结烧主要工序（烧结）35主要工序（烧结）36主要工序（烧结）37主要工序（烧结）38主要工序（烧结）39主要工序（烧结）扩散机制40主要工序（烧结）41主要工序（烧结）42主要工序（烧结）43主要工序（烧结）44主要工序（烧结）45主要工序（烧结）46主要工序（烧结）47主要工序（烧结）48主要工序（烧结）49主要工序（烧结）50主要工序（烧结）51主要工序（烧结）52主要工序（烧结）53后加工处理后加工处理的主要方法热处理

整体硬化

沉淀硬化表面硬化

熔渗及浸渍金属熔渗聚合物浸渍浸油其他处理机加工喷丸处理蒸汽处理电镀去毛刺清洗54后加工处理55后加工处理56后加工处理57后加工处理58后加工处理59后加工处理60后加工处理61后加工处理62后加工处理63我国粉冶现状近十年来,粉末冶金工业发展迅速，铁基粉末的市场需求在总体上有明显的增长,特别是北美市场已保持了连续9年的高速增长。日本虽然受到国内长期经济不景气的拖累,但铁基粉末的产量仍然较高。中国(包括大陆和台湾省),粉末冶金制品的产量明显增长根据对我国粉末冶金零件市场的预测,近几年摩托车行业和小型制冷压缩机行业将有40%的增幅,而汽车行业的预期增幅更达70%。目前,国产汽车平均每辆使用3～6ｋｇ粉末冶金零件,而国外则多达16ｋｇ,两者的差距反映出我国粉末冶金工业相对比较落后。但是,中国汽车工业迈向大规模生产，这一差距将很快缩小。64我国粉冶现状我国粉末冶金工业基础较为薄弱,长期缺乏数量较大和附加值较高的零件需求,没有机会让粉末冶金行业发挥它特有的优势,因此一直都未受到重视。1989年粉末冶金轴承占我国粉末冶金零件总产量的60%(质量分数),其中大部分是低附加值的普通轴承。90年代中期,汽车工业发展较快,为高性能铁基粉末冶金件的生产发展提供了良好的机遇,用于汽车和摩托车工业的粉末冶金零件按质量计算在10年间几乎翻了一番。与此同时,用于附加值较低的农机工业粉末冶金零件则几乎减少一半。由此可见,发展高性能粉末冶金零件势所趋。因此，开发粉末冶金汽车零件具有广阔的市场前景。挑战：质量求新高、价格创新低平均价格2000年5分/克下降到3分/克左右，年均下降10%用户在产品配套过程中，不断提出新的要求行业内竞争力加强主机厂不断压价新企业对老企业的挑战小企业对大企业的挑战价格新低质量新高高精度、高密度要求外观要求配套服务要求发展趋势挑战和困难

中低端产品的价格恶性竞争，某些零件平均每克制品甚至低于人民币0.015元。2.原材料的价格的高歌猛进，主机厂的不断压价，利润空间受压，我预计今年行业每吨制品平均利润要下降20%左右。3.目前国内对高端汽车零件生产技术尚不成熟，因而这部分市场可能暂时还是可望而不可及。

发展趋势国产优质原材料将逐步替代进口材料盈利空间缩小利润率

Profit

<10%价差Gap>20%进口原材料的价格一路上扬，成品粉价格不断跟着上升(04年10月-05年3月)60%27%100%镍粉铜粉钼粉铁粉20%同等国内外原材料价格差发展趋势优质国产设备将被普遍采用为消除降成本带来的压力从重视引进设备到重视国产优质设备进口压机和电炉十分昂贵2.近几年，国产压机和电炉性能不断提高3.中低档产品用国产压机有成本优势，国产同等性能

和吨位的机械压机价格是进口压机的三分之一4.中国生产压机的厂家从10家增加到到目前近30家

发展趋势高、中、低三类产品自动分工这种分化将有利于专业化程度的提高、有利于质量的提高、有利于产品成本的下降。有规模有技术的企业将取得有一定规模和实力的企业将取得一般企业或小型企业将取得高端产品中端产品低端产品发展趋势行业内企业加速联合、兼并面对市场严峻的考验，各企业通过联合和兼并，

保持自