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粉末冶金基本知识篇(总40页)

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粉末冶金基本知识篇

绪论

粉末冶金（也称金属陶瓷法）：制取金属或用金属粉末（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过程。

粉末冶金工艺：1）、制取金属、合金、金属化合物粉末以及包覆粉末；

2）、将原料粉末通过成形、烧结以及烧结后的处理制得成品。

大概流程：物料准备（包括粉末预先处理（如加工，退火）、粉末分级、混合和干燥等）→成形→烧结→烧结后处理（精整、浸油、机加工、热处理、

粉末冶金的特点：

能生产用普通熔炼方法无法生产的具有特殊性能的材料：

①能控制制品的孔隙度(多孔材料、多孔含油轴承等)；

②能利用金属和金属、金属和非金属的组合效果，生产各种特殊性能的材料（钨-铜假合金型的电触头材料、金属和非金属组成的摩擦材料

等）；

③能生产各种复合材料。

粉末冶金方法生产的某些材料，与普通熔炼法相比，性能优越：

①高合金粉末冶金材料的性能比熔铸法生产的好（粉末高速钢可避免成分的偏析）；

②生产难熔金属材料或制品，一般要依靠粉末冶金法（钨、钼、铌等难熔金属）。

粉末冶金技术的优越性和局限性：

优越性：1）、无切削、少切削，能够大量节约材料，节省能源，节省劳动。普通铸造合金切削量在30-50%，粉末冶金产品可少于5%。2）、能够大量能够制备其他方法不能制备的材料。3）、能够制备其他方法难以生产的零部件。

局限性：1、粉末成本高；2、制品的大小和形状受到一定限制；3、烧结零件的韧性较差。

常用粉末冶金材料：粉末冶金减摩、多孔、结构、工具模、高温和电磁材料。

第一章：粉末的制取

第一节：概述制粉方法分类：

机械法：由机械破碎、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：依靠化学或电化学反应，生成新的粉态物质（气相沉积、还原化合、电化学发）。

在固态下制取粉末的方法包括：有机械粉碎法和电化腐蚀法；还原法；还原-化合法。

在气态制备粉末的方法包括:蒸气冷凝法；羟基物热离解法。

在液态制备粉末的方法有:雾化法；置换法、溶液氢还原法；；水溶液电解法；熔盐电解法。

从过程的实质看，现有制粉方法大体上可归纳为两大类，即机械法和物理化学法。

机械法是将原材料机械地粉碎，而化学成分基本上不发生变化；物理化学法是借助化学或物理的作用，改变原材料的化学成分或聚集状态而活的粉末。第二节：还原或还原-化合法

还原法：

定义:用还原气体(固体)或活泼金属将氧化物还原制备粉末的过程。

具体包括：气相还原法和碳还原法。前者分为气相氢还原（还原剂 氢气）和

气相金属热还原（还原剂 低熔点、低沸点的金属如Mg、Ca、Na等）；后者

4 3 4举例：Fe2O3→Fe3O →浮斯体(FeO?Fe O )→Fe

4 3 4

制取钨粉，用氢或分解氨还原可制取钨、钼、铁、铜等，用钠、钙、镁等金属

还原剂可制取钛、锆、铀等。

影响碳还原铁氧化物过程和铁粉质量的因素：

原料

①原料中杂质:原料中杂质特别是SiO2的含量超过一定限度后，不仅还原时间延长，并且使还原不完全，铁粉中含铁量降低。因此，一般以铁磷或矿石作原料需要进行磁选。

②原料粒度:多相反应与界面有关，原料粒度愈细，界面的面积愈大，因而促进反应的进行。所以，原料准备中一般要粉碎。

固体碳还原剂

①固体碳还原剂类型：还原能力：木炭焦炭无烟煤

②固体碳还原剂用量：一定还原条件下，其用量主要依据氧化铁的含氧量来定。适宜的还原剂加入量：86%-90%

还原工艺条件

①还原温度和还原时间：随温度升高，还原时间缩短。

②料层厚度：随着料层厚度的增加，还原时间随之增长。在料层—范围，还原时间增长与厚度增厚成直线关系，这是传热阻力增大的缘故。（装罐层装法

→装罐环/柱装法）

③还原罐密封程度的影响：保证一定的气氛（为保证有足够CO，一般要密封还原罐）。

添加剂

①加入一定的固体碳：碳加入方法：原料铁鳞或铁矿石与固体碳混合压团装入；原料与还原剂分层相间装入。生产上常采用后者。且加入适量固体碳可起疏松剂和辅助还原剂作用。

②返回料的影响：加入一定量飞废铁粉，加速还原过程（主要缩短诱导期）。

③引入气体还原剂：引入气体可使还原过程加速。

④碱金属盐的影响：引入碱金属盐可使还原过程加速（Na2CO，KCO

等）。

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海绵铁的处理：还原退火处理作用：退火软化作用，提高铁粉的塑性，改善铁粉的

压缩性；补充还原作用；脱碳作用，把碳含量降低到以下。

复合型粉末：