粉末冶金與陶瓷成型技術粉末冶金及陶瓷成型技術

1粉末冶金及陶瓷成型的基本原理2粉體的成形方法及設備3粉末冶金及陶瓷成形新技術

粉末冶金及陶瓷成型技術

1粉末冶金及陶瓷成型的基本原理概述

粉末冶金和陶瓷材料以粉體（粉末）為原材料，經過成形和燒結工藝制備而成。

粉末冶金及陶瓷成型的基本原理熔鑄法熔、煉、鑄鑄件機加工零件鑄坯塑性成形熱處理機加工零件粉末冶金法制粉壓型燒結

粉末冶金及陶瓷成型的基本原理

粉末冶金及陶瓷成型的基本原理

1909年出現一種電燈鎢絲的鑄造方法，將鎢粉壓制成形并將其在高溫下進行燒結，然后再經過鍛造和拉絲而制成鎢絲，這種不用熔煉和鑄造，而用壓制、燒結金屬粉末來制造零件的工藝稱為“粉末冶金法”金屬材料冶煉→鑄造1.概述

2.粉末冶金一般工藝（1）制粉（2）物料準備（3）成形（4）燒結（5）燒結后處理粉末冶金及陶瓷成型的基本原理

粉末冶金及陶瓷成型的基本原理陶瓷成形陶瓷材料的成形過程與粉末冶金相似，所不同的是兩者采用不同的原材料。一般情況下，陶瓷材料的組織結構包括晶相、玻璃相和氣相三個部分，其中的晶相是陶瓷材料的主要組成相。粉末冶金及陶瓷成型的基本原理粉體的成形方法及設備

2.1.粉體的基本性能粒度：顆粒大?。和ǔＳ弥睆奖硎尽２灰巹t顆粒用等效半徑。粒度分布：不同大小顆粒占的百分比。顆粒形狀：顆粒形狀表示粉體顆粒的幾何形狀，常用的顆粒形狀有球形、片形、針形、柱形等。流動性流動性指粉體的流動能力，粉體的流動性主要取決于顆粒之間的摩擦系數。填充特性填充特性是粉體成形的基礎。由于粉體的形狀不規則、表面粗糙，使堆積起來的粉體顆粒間存在大量空隙。粉體的成形方法及設備2.2.粉體的制備粉體的成形方法及設備球磨法球磨法制備粉體的生產量大、成本較低，在工程中應用較為普遍。粉體的成形方法及設備2.2.粉體的制備2.2粉體的制備氣流研磨法通過氣體傳輸粉料的一種研磨方法。研磨腔內是粉末與氣體的兩相混合物。由于不使用研磨球及研磨介質，所以氣流研磨粉的化學純度一般比機械研磨法的要高。粉體的成形方法及設備2.2粉體的制備物理化學法液體金屬霧化法許多霧化法部是采用雙液流：一為液態金屬流，—為液體或氣體流。后者沖擊液態金屬流，將之破碎成金屬液滴，隨后凝固成粉末顆粒。對于制取鐵、鋼粉末，一般用水或油作為沖擊流體；對于某些特殊金屬和／或應用，則采用空氣、水蒸氣或惰件氣體作為沖擊流體；對于其他金屬，用惰性氣體氮、氬或氮作為霧化介質；在某些場合．采用水蒸氣。用機械粉碎法生產粉末，通常只能用于脆性金屬，也可用于將脆性的金屬的金屬間化合物或經脆件處理的金屬制成粉末。一般不易獲得粒徑在1mm以下的微細顆粒。粉體的成形方法及設備2.2粉體的制備物理化學法液體金屬霧化法粉體的成形方法及設備霧化法是一種典型的物理制粉方法，是通過高壓霧化介質，如氣體或水強烈沖擊液流，或通過離心力使之破碎、冷卻凝固來實現的。霧化聚并凝固2.2粉體的制備還原鐵粉粉體的成形方法及設備（1）分級分級是指將粉體按粒度分成若干等級的過程，通過分級可以在配料時控制粉體的粒度及粒度分布，以滿足成形及燒結工藝的要求，通常采用標準篩網進行篩分。（2）去雜質去雜質的目的是降低粉體中的雜質含量，常用的有退火處理、酸洗處理等。（3）混合將兩種以上不同成分的粉體均勻混合的過程稱為混合，球磨是常用的混合方法。（4）造粒造粒是在細的粉體中加入一定的塑化劑制成粒度較粗，具有一定假粒度級配、流動性好的粒子。2.3粉體的預處理粉體的成形方法及設備通過一定的方法，將粉體原料制成具有一定形狀、尺寸、密度和強度坯體的過程稱為成形（1）壓制成形

——粉末冶金、陶瓷（2）塑性成形

——陶瓷（3）澆注成形——陶瓷、粉末冶金粉體的成形方法及設備2.4粉體的成形壓制成形——是粉末冶金和陶瓷成形的常用方法之一。將松散的粉狀原料放入模具中，并施加一定的壓力后便獲得塊狀坯體。粉體的成形方法及設備2.4粉體的成形（1）受到壓力后，顆粒之間發生相對移動，“拱橋”被破壞，密度隨壓力的增加而迅速增加。（2）當密度達到一定程度后，密度不隨壓力的增大而明顯增加。（3）繼續增大成形壓力，使顆粒之間的結合進一步增強，坯體的密度增大。

粉體的壓制過程如下：粉體的成形方法及設備塑性成形利用各種外力，對具有可塑性的坯料進行成形加工，迫使坯料在外力作用下產生塑性變形，并保持其形狀，從而制成坯體。主要用于陶瓷成形。粉體的成形方法及設備塑性成形澆注成形澆注成形是陶瓷坯體成形中的一個基本成形工藝，在粉末冶金中有時也用來成形一些形狀比較復雜的零件。6.2粉體的成形方法及設備燒結的基本原理

燒結過程燒結是將成形的坯體在低于其主要成分熔點的溫度下加熱，粉體相互結合并發生收縮與致密化，形成具有一定強度和性能的固體材料的過程。2.5燒結粉體的成形方法及設備燒結是一個自發的不可逆過程，系統表面能降低是推動燒結進行的基本動力。燒結過程

粉體的成形方法及設備2.5燒結燒結初期：

坯體中顆粒重排，接觸處產生鍵合，空隙變形、縮小（即大氣孔消失），固-氣總表面積沒有變化。燒結過程

粉體的成形方法及設備2.5燒結燒結中期：

傳質開始，粒界增大，空隙進一步變形、縮小，但仍然連通，形如隧道。燒結過程

粉體的成形方法及設備2.5燒結燒結后期：

傳質繼續進行，粒子長大，氣孔變成孤立閉氣孔，密度達到95%以上，制品強度提高。燒結過程

粉體的成形方法及設備2.5燒結按照燒結過程有無明顯的液相出現進行分類，可分為固相燒結和液相燒結兩類。固相燒結：指燒結溫度下基本上無液相出現的燒結，如高純氧化物之間的燒結過程。

液相燒結：指有液相參與下的燒結，如多組分物系在燒結溫度下常有液相出現。粉末冶金和陶瓷制品在燒結中通常產生收縮、變形以及一些表面缺陷，燒結后的表面粗糙度差，一般情況下，不能作為最終產品直接使用。浸漬：用油、石蠟、樹脂填充燒結制品的空隙。精整：燒結后再模具中再壓一次以獲得所需的尺寸精度和表面粗糙度。精壓：獲得特定的表面形狀和適當改善密度的工藝。復壓：提高制品密度、提高強度的工藝。2.6后處理粉體的成形方法及設備粉末冶金及陶瓷成形新技術1.快速成型技術2.等靜壓成型選擇性激光燒結：將金屬粉末和陶瓷粉末在激光照射下直接燒結，實現成形與燒結一體化，適合于粉體的快速成形。

1.選擇性激光燒結一、快速成型技術2.三維打印法三維打印法（threedimensionalprinting，3DP）采用噴墨打印原理，將熔融的材料有序噴出，一個層面又一個層面地堆積而最終形成三維實體。二、等靜壓成形冷等靜壓成形是在模壓基礎上發展起來的，它是利用液體（如油、水或甘油）作為傳遞介質獲得