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一文看懂粉末冶金

2019-10-07

粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方,水雾化焊条用铁粉均属于粉末烧结技术,因此,一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。

粉末冶金包括制粉和制品。其中制粉主要是冶金过程,和字面吻合。而粉末冶金制品则常远远超出材料和冶金的范畴,往往是跨多学科(材料和冶金,机械和力学等)的技术。尤其现代金属粉末3D打印 ,集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身,使得粉末冶金制品技术成为跨更多学科的现代综合技术。

2、粉末冶金应用

目前,粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域,成为新材料科学中发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点,非常适合于大批量生产。另外,部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造,因而备受工业界的重视。

广义的粉末冶金制品业涵括了铁石刀具、硬质合金、磁性材料以及粉末冶金制品等。狭义的粉末冶金制品业仅指粉末冶金制品,包括粉末冶金零件(占绝大部分)、含油轴承和金属射出成型制品等。

3、粉末冶金的特点

(1)粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的,因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。

(2)提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末,凝固速度极快、晶粒细小均匀,保证了材料的组织均匀,性能稳定,以及良好的冷、热加工性能,且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制,可提高强化相含量,从而发展新的材料体系。

(3)利用各种成形工艺,可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件,大量减少机加工量。提高材料利用率,降低成本。

4、粉末冶金工艺流程

水雾化焊条用铁粉选择

5、粉末的化学成分及性能

尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末,其计量单位一般是以微米(μm)或纳米(nm)。

6、粉末的化学成分

常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末,要求其杂质和气体含量不超过1%~2%,否则会影响制品的质量。

7、粉末的物理性能

⑴ 粒度及粒度分布

粉料中能分开并独立存在的Z小实体为单颗粒。实际的粉末往往是团聚了的颗粒,即二次颗粒。图7.1.1描绘了由若干一次颗粒聚集成二次颗粒的情形。实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。

⑵ 颗粒形状

即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等,可以通过显微镜的观察确定。

⑶ 比表面积

即单位质量粉末的总表面积,可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。


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