粉末冶金成形
粉末冶金是制取金屬粉末并通過成形和燒結(jié)等工藝將金屬粉末或與非金屬粉末的混合物制成制品的加工方法,既可制取用普通熔煉方法難以制取的特殊材料,又可制造各種精密的機械零件,省工省料。但其模具和金屬粉末成本較高,批量小或制品尺寸過大時不宜采用。粉末冶金材料和工藝與傳統(tǒng)材料工藝相比,具有以下特點:
1.粉末冶金工藝是在低于基體金屬的熔點下進行的,因此可以獲得熔點、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小金屬或合金粉末,凝固速度極快、晶粒細小均勻,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,大量減少機加工量。提高材料利用率,降低成本。
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粉末冶金的品種繁多,主要有:鎢等難熔金屬及合金制品;用Co、Ni等作粘結(jié)劑的碳化鎢(WC)、碳化鈦(TiC)、碳化鉭(TaC)等硬質(zhì)合金,用于制造切削刀具和耐磨刀具中的鉆頭、車刀、銑刀,還可制造模具等;Cu合金、不銹鋼及Ni等多孔材料,用于制造燒結(jié)含油軸承、燒結(jié)金屬過濾器及紡織環(huán)等。隨著粉末冶金生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,粉末冶金及其制品將在更加廣泛的應(yīng)用。
1 粉末冶金基礎(chǔ)知識
⒈1 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,其計量單位一般是以微米(μm)或納米(nm)。
1.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%,否則會影響制品的質(zhì)量。
2.粉末的物理性能
⑴ 粒度及粒度分布
粉料中能分開并獨立存在的最小實體為單顆粒。實際的粉末往往是團聚了的顆粒,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。實際的粉末顆粒體中不同尺寸所占的百分比即為粒度分布。
本文來自Kaixin100 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。
3.粉末的工藝性能
粉末的工藝性能包括流動性、填充特性、壓縮性及成形性等。
⑴ 填充特性
指在沒有外界條件下,粉末自由堆積時的松緊程度。常以松裝密度或堆積密度表示。粉末的填充特性與顆粒的大小、形狀及表面性質(zhì)有關(guān)。
⑵ 流動性
指粉末的流動能力,常用50克粉末從標準漏斗流出所需的時間表示。流動性受顆粒粘附作用的影響。
⑶ 壓縮性
表示粉末在壓制過程中被壓緊的能力,用規(guī)定的單位壓力下所達到的壓坯密度表示,在標準模具中,規(guī)定的潤滑條件下測定。影響粉末壓縮性的因素有顆粒的塑性或顯微硬度,塑性金屬粉末比硬、脆材料的壓縮性好;顆粒的形狀和結(jié)構(gòu)也影響粉末的壓縮性。
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⑷ 成形性 指粉末壓制后,壓坯保持既定形狀的能力,用粉末能夠成形的最小單位壓制壓力表示,或用壓坯的強度來衡量。成形性受顆粒形狀和結(jié)構(gòu)的影響。
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