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一文看懂粉末冶金

2019-10-07

粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料,經(jīng)過成形和燒結(jié),制造金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工藝技術(shù)。粉末冶金法與生產(chǎn)陶瓷有相似的地方,水霧化焊條用鐵粉均屬于粉末燒結(jié)技術(shù),因此,一系列粉末冶金新技術(shù)也可用于陶瓷材料的制備。

粉末冶金包括制粉和制品。其中制粉主要是冶金過程,和字面吻合。而粉末冶金制品則常遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出材料和冶金的范疇,往往是跨多學(xué)科(材料和冶金,機(jī)械和力學(xué)等)的技術(shù)。尤其現(xiàn)代金屬粉末3D打印 ,集機(jī)械工程、CAD、逆向工程技術(shù)、分層制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)、激光技術(shù)于一身,使得粉末冶金制品技術(shù)成為跨更多學(xué)科的現(xiàn)代綜合技術(shù)。

2、粉末冶金應(yīng)用

目前,粉末冶金技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于交通、機(jī)械、電子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工業(yè)等領(lǐng)域,成為新材料科學(xué)中發(fā)展活力的分支之一。粉末冶金技術(shù)具備顯著節(jié)能、省材、性能優(yōu)異、產(chǎn)品精度高且穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點(diǎn),非常適合于大批量生產(chǎn)。另外,部分用傳統(tǒng)鑄造方法和機(jī)械加工方法無法制備的材料和復(fù)雜零件也可用粉末冶金技術(shù)制造,因而備受工業(yè)界的重視。

廣義的粉末冶金制品業(yè)涵括了鐵石刀具、硬質(zhì)合金、磁性材料以及粉末冶金制品等。狹義的粉末冶金制品業(yè)僅指粉末冶金制品,包括粉末冶金零件(占絕大部分)、含油軸承和金屬射出成型制品等。

3、粉末冶金的特點(diǎn)

(1)粉末冶金工藝是在低于基體金屬的熔點(diǎn)下進(jìn)行的,因此可以獲得熔點(diǎn)、密度相差懸殊的多種金屬、金屬與陶瓷、金屬與塑料等多相不均質(zhì)的特殊功能復(fù)合材料和制品。

(2)提高材料性能。用特殊方法制取的細(xì)小金屬或合金粉末,凝固速度極快、晶粒細(xì)小均勻,保證了材料的組織均勻,性能穩(wěn)定,以及良好的冷、熱加工性能,且粉末顆粒不受合金元素和含量的限制,可提高強(qiáng)化相含量,從而發(fā)展新的材料體系。

(3)利用各種成形工藝,可以將粉末原料直接成形為少余量、無余量的毛坯或凈形零件,大量減少機(jī)加工量。提高材料利用率,降低成本。

4、粉末冶金工藝流程

水霧化焊條用鐵粉選擇

5、粉末的化學(xué)成分及性能

尺寸小于1mm的離散顆粒的集合體通常稱為粉末,其計(jì)量單位一般是以微米(μm)或納米(nm)。

6、粉末的化學(xué)成分

常用的金屬粉末有鐵、銅、鋁等及其合金的粉末,要求其雜質(zhì)和氣體含量不超過1%~2%,否則會(huì)影響制品的質(zhì)量。

7、粉末的物理性能

⑴ 粒度及粒度分布

粉料中能分開并獨(dú)立存在的最小實(shí)體為單顆粒。實(shí)際的粉末往往是團(tuán)聚了的顆粒,即二次顆粒。圖7.1.1描繪了由若干一次顆粒聚集成二次顆粒的情形。實(shí)際的粉末顆粒體中不同尺寸所占的百分比即為粒度分布。

⑵ 顆粒形狀

即粉末顆粒的外觀幾何形狀。常見的有球狀、柱狀、針狀、板狀和片狀等,可以通過顯微鏡的觀察確定。

⑶ 比表面積

即單位質(zhì)量粉末的總表面積,可通過實(shí)際測定。比表面積大小影響著粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。


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