粉末冶金成型精选文档.ppt

《粉末冶金成型精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《粉末冶金成型精选文档.ppt（43页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、粉末冶金成型本讲稿第一页，共四十三页 粉末冶金粉末冶金是以金属粉末是以金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物或金属粉末与非金属粉末的混合物)为原料，通过成形、烧结或热成形制成金属制品或材料的一种冶为原料，通过成形、烧结或热成形制成金属制品或材料的一种冶金工艺技术。粉末冶金生产工艺与陶瓷制品的生产工艺类似，因金工艺技术。粉末冶金生产工艺与陶瓷制品的生产工艺类似，因此人们又常常称粉末冶金方法为此人们又常常称粉末冶金方法为“金属陶瓷法金属陶瓷法”。粉末冶金材料或制品种类较多，主要有粉末冶金材料或制品种类较多，主要有:难熔金属及其合金（如钨、钨难熔金属及其合金（如钨、钨钼合金）；钼合金）；组组元元彼

2、彼此此不不相相溶溶、熔熔点点十十分分悬悬殊殊的的特特殊殊性性能能材材料料（如如钨钨铜合金型电触头材料）；铜合金型电触头材料）；难难熔熔的的化化合合物物和和金金属属组组成成的的各各种种复复合合材材料料（如如硬硬质质合合金金、金属陶瓷）等。金属陶瓷）等。本讲稿第二页，共四十三页粉末冶金的特点：粉末冶金的特点：1）某些特殊性能材料的唯一制造方法；）某些特殊性能材料的唯一制造方法；2）可可直直接接制制出出尺尺寸寸准准确确，表表面面光光洁洁的的零零件件，是是少少甚甚至至无无切切削削生生产工艺；产工艺；3 3）节约材料和加工工时，成本低。）节约材料和加工工时，成本低。4）制品强度较低；）制品强度较低；5）

3、流动性较差，形状受限制；）流动性较差，形状受限制；6）压制成形的压强较高，制品尺寸较小；）压制成形的压强较高，制品尺寸较小；7）压模成本较高。）压模成本较高。本讲稿第三页，共四十三页第第1 1节节 粉末冶金基础粉末冶金基础 粉粉末末冶冶金金的的主主要要工工序序有有粉粉末末制制备备、粉粉末末预预处处理理、成成形形、烧烧结及后处理结及后处理等。粉末冶金材料或制品的工艺流程等。粉末冶金材料或制品的工艺流程如图如图5-15-1所示。所示。5.1.1 5.1.1 粉末性能和粉末制备粉末性能和粉末制备5.1.1.1 5.1.1.1 粉末性能粉末性能 固固态态物物质质按分散程度不同分成按分散程度不同分成致密

4、体、粉末体和胶体致密体、粉末体和胶体三三类类。致密体或常致密体或常说说的固体的固体：粒径在粒径在l l 以上以上；胶体微粒胶体微粒：0.1 0.1 以下以下；粉末体或粉末体或简简称粉末称粉末：介于二者之介于二者之间间。本讲稿第四页，共四十三页 金金属属粉粉末末的的性性能能对对其其成成形形和和烧烧结结过过程程以以及及制制品品的的质质量量都都有有重重大大影影响响。金金属属粉粉末末的的性性能能可可以以用用化化学学成成分分、物物理理性性能能和和工工艺艺性性能能来来表表征。征。1.1.粉末的化学成分粉末的化学成分 粉粉末末的的化化学学成成分分一一般般是是指指主主要要金金属属或或组组元元的的含含量量、杂杂

5、质质或或夹夹杂杂物物的含量以及气体的含量的含量以及气体的含量。金属或合金粉末中的主要金属含量都不能低于金属或合金粉末中的主要金属含量都不能低于98%98%99%99%。粉末中的杂质主要指：粉末中的杂质主要指：1 1）与与主主要要金金属属结结合合，形形成成固固溶溶体体或或化化合合物物的的金金属属或或非非金金属属成成分分，如如还还原铁粉中的硅、锰、碳、硫、磷、氧等；原铁粉中的硅、锰、碳、硫、磷、氧等；2 2）从从原原料料和和粉粉末末生生产产过过程程中中带带进进的的机机械械夹夹杂杂，如如二二氧氧化化硅硅、三三氧氧化二铝、硅酸盐、难熔金属或碳化物等酸不溶物化二铝、硅酸盐、难熔金属或碳化物等酸不溶物。本

6、讲稿第五页，共四十三页3）粉末表面吸附的氧、水汽和其他气体粉末表面吸附的氧、水汽和其他气体（N2、CO2）。2.2.粉末的物理性能粉末的物理性能 粉粉末末的的物物理理性性能能：粉粉末末颗颗粒粒大大小小和和粒粒度度组组成成、粉粉末末颗颗粒粒形形状状与与结结构构、显显微微硬硬度度、粉粉末末比比表表面面、粉粉末末真真密密度度以以及及粉粉末末颗颗粒粒的的晶晶格格状状态态。在在技技术术条条件件中中，通通常常只只规规定定各各级级粉粉末末颗颗粒粒的的百百分分含含量量粒粒度度组组成成或或筛分组成筛分组成。1 1）颗颗粒粒形形状状：主主要要由由粉粉末末的的生生产产方方法法决决定定，同同时时也也与与物物质质的的分

7、分子子或或原原子排列的结晶几何学因素有关；决定粉末工艺性能。子排列的结晶几何学因素有关；决定粉末工艺性能。2 2）粒粒度度组组成成：指指不不同同粒粒度度的的颗颗粒粒占占全全部部粉粉末末的的百百分分含含量量，又又称称粒粒度度分布。分布。3 3）粉粉末末比比表表面面：指指每每克克粉粉末末所所具具有有的的总总表表面面积积，通通常常用用cmcm2 2/g/g或或m m2 2/g/g表示。表示。本讲稿第六页，共四十三页3.3.粉末的工粉末的工艺艺性能性能 粉粉末末的的工工艺艺性性能能用用粉粉末末的的松松装装密密度度、流流动动性性、压压缩缩性性与与成成形形性性来表征。来表征。1 1）松松装装密密度度是是指

8、指粉粉末末试试样样自自然然地地充充填填规规定定的的容容器器时时，单单位位体体积内粉末的质量，单位为积内粉末的质量，单位为g gcmcm3 3。2 2）流流动动性性是是50g50g粉粉末末从从标标准准的的流流速速漏漏斗斗流流出出所所需需的的时时间间，单单位位为为s s50g50g，其倒数是单位时间内流出粉末的重量，俗称为流速。，其倒数是单位时间内流出粉末的重量，俗称为流速。3 3）压压缩缩性性代代表表粉粉末末在在压压制制过过程程中中被被压压紧紧的的能能力力，通通常常以以在在规规定定单单位压力下粉末的压坯密度表示。位压力下粉末的压坯密度表示。4 4）成成形形性性是是指指粉粉末末压压制制后后，压压坯

9、坯保保持持既既定定形形状状的的能能力力，通通常常用用粉粉末末得得以以成成形形所所需需的的最最小小单单位位压压制制力力表表示示或或用用压压坯坯强强度度来表示。来表示。本讲稿第七页，共四十三页5.1.1.2 5.1.1.2 粉末的制备粉末的制备 金属粉末的制取方法可分成两大金属粉末的制取方法可分成两大类类：机械法和物理化学法。：机械法和物理化学法。机机械械法法是是将将原原材材料料磨磨碎碎成成粉粉而而不不改改变变原原材材料料的的化化学学成成分分的的方方法法。如如将将金金属属切切削削成成粉粉末末颗颗粒粒；把把金金属属研研磨磨成成粉粉末末；液液态态金金属的制粒和雾化。属的制粒和雾化。物物理理化化学学法法

10、是是在在制制取取粉粉末末过过程程中中，使使原原材材料料受受到到化化学学或或物物理理的的作作用用，而而使使其其化化学学成成分分和和集集聚聚状状态态发发生生变变化化的的工工艺艺过过程程。还还原原金金属属氧氧化化物物、电电解解水水溶溶液液或或熔熔盐盐、热热离离解解羰羰基基化化合合物物、冷冷凝凝金金属属蒸蒸汽汽、晶晶间间腐腐蚀蚀和和电电腐腐蚀蚀法法等等。物物理理化化学学制制粉粉法法是是以以还还原原和和离解等化学反离解等化学反应为应为基基础础的。的。工工业业上上普普遍遍采采用用的的有有：氧氧化化物物还还原原法法、电电解解法法、热热离离解解法法、球磨法、涡旋研磨法、雾化法球磨法、涡旋研磨法、雾化法。本讲稿

11、第八页，共四十三页5.1.2 5.1.2 粉末的成形粉末的成形 5.1.2.1 5.1.2.1 成形方法成形方法 成成形形是是粉粉末末冶冶金金工工艺艺的的重重要要步步骤骤。成成形形的的目目的的是是制制得得具具有有一一定定形形状状、尺尺寸寸、密密度度和和强强度度的的压压坯坯。粉粉末末冶冶金金常常用用的的成成形方法如形方法如下下所示所示。模压成形是最基本方法。模压成形是最基本方法。松松装装烧烧结结粉粉浆浆浇浇注注模模压压成成形形热热压压成成形形等等静静压压成成形形轧轧制制成成形形离离心心成成形形挤挤压压成成形形爆爆炸炸成成形形成形成形无压成形无压成形加压成形加压成形本讲稿第九页，共四十三页1.1.

12、粉末预处理粉末预处理 预处理包括：预处理包括：粉末退火，筛分，混合，制粒，加润滑剂粉末退火，筛分，混合，制粒，加润滑剂等。等。粉粉末末的的预预先先退退火火可可使使氧氧化化物物还还原原，降降低低碳碳和和其其他他杂杂质质的的含含量量，提提高高粉粉末末的的纯纯度度；同同时时，还还能能消消除除粉粉末末的的加加工工硬硬化化、稳稳定定粉粉末末的的晶晶体结构体结构。筛分筛分的目的在于把颗粒大小不同的原始粉末进行分级。的目的在于把颗粒大小不同的原始粉末进行分级。混混合合一一般般是是指指将将两两种种或或两两种种以以上上不不同同成成分分的的粉粉末末混混合合均均匀匀的的过过程程。混合可采用。混合可采用机械法和化学法

13、机械法和化学法。制制粒粒是是将将小小颗颗粒粒的的粉粉末末制制成成大大颗颗粒粒或或团团粒粒的的工工序序，以以此此来改善粉末的流动性。来改善粉末的流动性。5.1.2.2 5.1.2.2 压制成形压制成形本讲稿第十页，共四十三页2.2.压制成形压制成形 压压模模压压制制是是将将置置于于压压模模内内的的松松散散粉粉末末施施加加一一定定的的压压力力后后，成成为为具具有有一一定定尺尺寸寸、形形状状和和一一定密度、强度的压坯，如图定密度、强度的压坯，如图5-25-2是压模示意图。是压模示意图。粉粉末末的的压压缩缩过过程程一一般般采采用用压压坯坯密密度度成成形形压压力力曲曲线线来来表表示示，如如图图5-35-

14、3所所示示。压压坯坯密密度度变变化化分分为为三三个个阶阶段段。滑滑动动阶阶段段：在在压压力力作作用用下下粉粉末末颗颗粒粒发发生生相相对对位位移移，填填充充孔孔隙隙，压压坯坯密密度度随随压压力力增增加加而而急急剧剧增增加加；二二是是粉粉末末体体出出现现压压缩缩阻阻力力，即即使使再再加加压压其其孔孔隙隙度度不不能能再再减减少少，密密度度不不随随压压力力增增高高而而明明显显变变化化；三三是是当当压压力力超超过过粉粉末末颗颗粒粒的的临临界界压压力力时时，粉粉末末颗颗粒粒开开始始变变形形，从从而而使使其其密密度度又又随随压压力力增增高高而而增增加。加。图图5-2模压示意图模压示意图图图5-3压坯密度与压

15、力压坯密度与压力本讲稿第十一页，共四十三页 压压坯坯密密度度分分布布不不均均匀匀：用用石石墨墨粉粉作作隔隔层层的的单单向向压压制制实实验验，得得到到如如图图5-45-4所所示示的的压压坯坯形形状状，各各层层的的厚厚度度和和形形状状均均发发生生了了变变化化，由由图图5-55-5可可知知在在任任何何垂垂直直面面上上，上上层层密密度度比比下下层层密密度度大大；在在水水平平面面上上，接接近近上上模模冲冲的的断断面面的的密密度度分分布布是是两两边边大大，中中间间小小；而远离上模冲的截面的密度分别是中间大，两边小。而远离上模冲的截面的密度分别是中间大，两边小。因因为为粉粉末末体体在在压压模模内内受受力力后

16、后向向各各个个方方向向流流动动，于于是是引引起起垂垂直直于于压压模模壁壁的的侧侧压压力力。侧侧压压力力引引起起摩摩擦擦力力，会会使使压压坯坯在在高高度度方方向向存存在在明明显的压力降。显的压力降。a)压制前压制前b)压制后压制后图图5-4用石墨粉作隔层的单向压坯用石墨粉作隔层的单向压坯a）单向压制）单向压制b)双向压制双向压制图图5-5压坯密度沿高度分布图压坯密度沿高度分布图本讲稿第十二页，共四十三页 为了改善压坯密度的不均匀性，一般采取以下措施：为了改善压坯密度的不均匀性，一般采取以下措施：1）减减小小摩摩擦擦力力：模模具具内内壁壁上上涂涂抹抹润润滑滑油油或或采采用用内内壁壁更更光光洁洁的的

17、模具；模具；2）采用双向压制）采用双向压制以改善压坯密度分布的不均匀性，以改善压坯密度分布的不均匀性，如图如图5-5所示所示；3）模具设计时尽量降低高径比）模具设计时尽量降低高径比。粉粉末末的的压压制制一一般般在在普普通通机机械械式式压压力力机机或或液液压压机机上上进进行行。常常用用的的压力机吨位一般为压力机吨位一般为5005005000kN5000kN。如如图图5-65-6为为双向双向压压制制衬衬套的套的4 4个工步示意个工步示意图图。本讲稿第十三页，共四十三页5.1.3 5.1.3 烧结烧结 烧烧结结是是将将压压坯坯按按一一定定的的规规范范加加热热到到规规定定温温度度并并保保温温一一段段时

18、时间间，使使压压坯坯获获得一定的物理及力学性能的工序得一定的物理及力学性能的工序。烧烧结结机机理理：粉粉末末的的表表面面能能大大，结结构构缺缺陷陷多多，处处于于活活性性状状态态的的原原子子也也多多，它它们们力力图图把把本本身身的的能能量量降降低低。将将压压坯坯加加热热到到高高温温，为为粉粉末末原原子子所所储储存存的的能能量量释释放放创创造造了了条条件件，由由此此引引起起粉粉末末物物质质的的迁迁移移，使使粉粉末末体体的的接接触触面面积积增增大大，导导致致孔孔隙隙减减少少，密密度度增增高高，强强度度增增加加，形成了形成了烧结烧结。固固相相烧烧结结：烧烧结结发发生生在在低低于于其其组组成成成成分分熔

19、熔点点的的温温度度，如如普普通通铁铁基基粉末冶金粉末冶金轴轴承承烧结烧结。液液相相烧烧结结：烧烧结结发发生生在在两两种种组组成成成成分分熔熔点点之之间间。如如硬硬质质合合金金与与金金属属陶陶瓷瓷制制品品的的烧烧结结。液液相相烧烧结结时时，在在液液相相表表面面张张力力的的作作用用下下，颗颗粒相互靠粒相互靠紧紧，故，故烧结烧结速度快、制品速度快、制品强强度高度高。本讲稿第十四页，共四十三页 烧烧结结时时的的影影响响因因素素：烧烧结结温温度度、烧烧结结时时间间和和大大气气环环境境，粉粉末末材材料、料、颗颗粒尺寸及形状、表面特性以及粒尺寸及形状、表面特性以及压压制制压压力等力等。常常用用粉粉末末冶冶金

20、金制制品品的的烧烧结结温温度度与与烧烧结结气气氛氛见见表表5-15-1。烧烧结结温温度度过过高高或或时时间间过过长长，都都会会使使压压坯坯歪歪曲曲和和变变形形，其其晶晶粒粒亦亦大大，产产生生所所谓谓“过过烧烧”的的废废品品；如如烧烧结结温温度度过过低低或或时时间间过过短短，则则产产品品的的结结合合强强度等性能达不到要求，度等性能达不到要求，产产生所生所谓谓“欠欠烧烧”的的废废品。品。粉冶材料粉冶材料铁基制品铁基制品铜基制品铜基制品硬质合金硬质合金不锈钢不锈钢磁性材料磁性材料(F(Fe e-N-Ni i-C C0 0)钨、铝、钨、铝、钒钒烧结温烧结温度度10501050 200020007007

21、00 9009001350 1350 1550155012501250120012001700 1700 33003300烧结气氛烧结气氛发生炉煤发生炉煤气，分解气，分解氨氨分解氨，分解氨，发生炉煤发生炉煤气气真空、氢真空、氢氢氢氢、真空氢、真空氢氢表表5-1 5-1 常用粉末冶金制品的烧结温度与烧结气氛常用粉末冶金制品的烧结温度与烧结气氛本讲稿第十五页，共四十三页5.1.4 5.1.4 后处理后处理 后后处处理的方法按其目的不同，有以下几种：理的方法按其目的不同，有以下几种：1 1）为为提提高高制制件件的的物物理理及及力力学学性性能能，方方法法有有：复复压压、复复烧烧、浸浸油油、热锻热锻与与

22、热热复复压压、热处热处理及化学理及化学热处热处理。理。2 2）为为改改善善制制件件表表面面的的耐耐腐腐蚀蚀性性，方方法法有有：水水蒸蒸气气处处理理、磷磷化化处处理、理、电镀电镀等。等。3 3）为为提高制件的形状与尺寸精度，提高制件的形状与尺寸精度，方法有：精整、机械加工等。方法有：精整、机械加工等。4 4）熔熔渗渗处处理理，它它是是将将低低熔熔点点金金属属或或合合金金渗渗入入到到多多孔孔烧烧结结制制作作的的孔孔隙隙中中去，以增加烧结件的密度、强度、塑性或冲击韧度。去，以增加烧结件的密度、强度、塑性或冲击韧度。本讲稿第十六页，共四十三页第第2 2节节 粉末冶金模具粉末冶金模具 粉粉末末冶冶金金模

23、模具具主主要要是是指指在在粉粉末末压压制制成成形形、烧烧结结、后后处处理理等等工序中所用到的模具工序中所用到的模具。根根据据用用途途可可分分为为：压压模模、精精整整模模、复复压压模模、锻锻模模、挤挤压压模模、热热压压模、等静压模、粉浆浇铸模、松装烧结模等。模、等静压模、粉浆浇铸模、松装烧结模等。按按制制作作材材料料又又可可分分为为：钢钢模模、硬硬质质合合金金模模、石石墨墨模模、塑塑料料橡橡皮皮模和石膏模等。模和石膏模等。在在工工业业生生产产中中应应用用最最广广泛泛的的是是压压制制、精精整整、复复压压和和锻锻造造用用的的钢模及硬质合金模。本节重点介绍压模的几种常见类型。钢模及硬质合金模。本节重点

24、介绍压模的几种常见类型。本讲稿第十七页，共四十三页5.2.1 5.2.1 单向压模单向压模 单单向向压压模模在在压压制制过过程程中中，相相对对于于阴阴模模运运动动的的只只有有一一个个模模冲冲，或或是是上上模模冲冲或或是是下下模模冲冲。如如图图5-7是是压压制制轴轴套套类类压压坯坯的的单单向向手手动动压压模模，其其基基本本组组成成部部分分有有阴阴模模、上上模模冲冲、下下模模冲冲和和芯芯杆杆。一一般只用来生产高度不大（高径比般只用来生产高度不大（高径比H/D1）、形状简单的零件）、形状简单的零件。图图5-7单向手动压模单向手动压模本讲稿第十八页，共四十三页5.2.2 5.2.2 双向压模双向压模

25、双双向向压压制制的的特特点点是是：上上下下模模冲冲相相对对阴阴模模都都有有移移动动，模模腔腔内内粉粉末末体体受受到到两两个个方方向向的的压压缩缩，或或下下模模冲冲固固定定不不动动，由由上上模模冲冲和和阴阴模模对对着着下下模模冲冲做做不不同同距距离离的的移移动动，实实现现双双向向压压制制。如如图图5-85-8所所示示为为压压制制套类压坯的双向手动压模。套类压坯的双向手动压模。一一般般用用来来生生产产实实体体类类压压坯坯的的高高径径比比H HD D1 1或或管管套套类类压压坯坯的的高高度度与与壁壁厚厚之之比比H HT T3 3的零件。的零件。图图5-8双向手动压模双向手动压模本讲稿第十九页，共四十

26、三页5.2.3 5.2.3 摩擦芯杆压模摩擦芯杆压模 摩摩擦擦芯芯杆杆压压模模压压制制特特点点：芯芯杆杆和和上上模模冲冲同同速速同同向向对对着着固固定定的的阴阴模模和和下下模模冲冲移移动动压压缩缩粉粉末末体体，或或者者是是阴阴模模和和上上模模冲冲同同速速同同向向对对着着固固定定的的芯芯杆杆和和下下模模冲冲运运动动压压缩缩粉粉末末体体。如如图图5-95-9所示为套类零件摩擦芯杆浮动压模。所示为套类零件摩擦芯杆浮动压模。一一般般用用于于压压制制较较长长的的薄薄壁壁套套类类零件的压坯。零件的压坯。图图5-9摩擦芯杆浮动压模摩擦芯杆浮动压模本讲稿第二十页，共四十三页组组合合压压模模是是几几种种压压制制

27、方方式式（如如单单向向压压制制、双双向向压压制制和和摩摩擦擦芯芯杆杆压压制制等等）及及其其压压模模结结构构的的综综合合运运用用。即即在在设设计计压压制制模模具具时时，综综合合各各种种压压模模的的结结构构特特点点，设设计计成成多多种种形形状状的的组组合合模模冲冲来来完完成成复复杂杂零零件件的的压压制制成成形形工工序序，并并采采取取几几种种压压制制方方式式综综合合运运用用来来保保证证压压坯坯质量；质量；所以，组合压模是形式最多且应用最广泛的压模结构。所以，组合压模是形式最多且应用最广泛的压模结构。5.2.4组合压模组合压模本讲稿第二十一页，共四十三页第第3节节常用粉末冶金材料简介常用粉末冶金材料简

28、介粉粉末末冶冶金金常常用用来来制制作作减减摩摩材材料料、结结构构材材料料、摩摩擦擦材材料料、硬硬质质合合金金、难难熔熔金金属属材材料料、过过滤滤材材料料、金金属属陶陶瓷瓷、无无偏偏析析高高速速工工具具钢钢、磁性材料、耐热材料等。磁性材料、耐热材料等。5.3.1硬质合金硬质合金硬硬质质合合金金是是粉粉末末冶冶金金工工具具材材料料的的一一种种，主主要要用用于于制制造造高高速速切切削削硬硬而而韧韧材材料料的的刀刀具具，制制造造某某些些冷冷作作模模具具、量量具具及及不不受受冲击、振动的高耐磨零件。冲击、振动的高耐磨零件。1.1.硬质合金的性能特点硬质合金的性能特点1 1）具具有有很很高高的的常常温温硬

29、硬度度（6981HRC），高高的的热热硬硬性性(可可达达9001000)，优良的耐磨性。，优良的耐磨性。本讲稿第二十二页，共四十三页2 2）具有高的抗压强度（可达）具有高的抗压强度（可达6000 MPa6000 MPa），但抗弯强度较低；），但抗弯强度较低；3 3）良好的耐蚀性）良好的耐蚀性(抗大气、酸、碱等抗大气、酸、碱等)和抗氧化性；和抗氧化性；4 4）线膨胀系数小。）线膨胀系数小。2.2.切削加工用硬质合金分类、分组代号切削加工用硬质合金分类、分组代号 切切削削加加工工用用硬硬质质合合金金按按其其切切屑屑排排出出形形式式和和加加工工对对象象的的范范围围可分为三个主要类别，分别以字母可分为

30、三个主要类别，分别以字母P P、M M、K K表示。表示。P P适用于加工长切屑的黑色金属，以蓝色作标志；适用于加工长切屑的黑色金属，以蓝色作标志；M M适于加工长切屑或短切屑的黑色金属和有色全属，以黄色作标志；适于加工长切屑或短切屑的黑色金属和有色全属，以黄色作标志；K K适适于于加加工工短短切切屑屑的的黑黑色色金金属属、有有色色金金属属及及非非金金属属材材料料，以以红红色色作作标标志志。切切削削加加工工用用硬硬质质合合金金用用途途分分组组代代号号与与硬硬质质合合金金牌牌号号对对照照见见表表5-25-2，表表5-35-3。本讲稿第二十三页，共四十三页3.3.硬质合金的应用硬质合金的应用1）用

31、用作作刀刀具具材材料料。硬硬质质合合金金作作刀刀具具材材料料的的用用量量最最大大，如如车车刀刀、铣铣刀、刨刀、钻头等；刀、刨刀、钻头等；2 2）用用作作模模具具材材料料。用用硬硬质质合合金金作作模模具具主主要要是是指指冷冷作作模模，如如冷拉模、冷冲模、冷挤模和冷镦模等；冷拉模、冷冲模、冷挤模和冷镦模等；3 3）用作量具及耐磨零件。如千分尺、块规、塞规等。）用作量具及耐磨零件。如千分尺、块规、塞规等。5.3.2含油轴承材料含油轴承材料 含含油油轴轴承承材材料料是是一一种种具具有有多多孔孔性性的的粉粉末末冶冶金金材材料料，常常用用以以制制造造轴轴承承零零件件。这这种种材材料料压压制制成成轴轴承承后

32、后，放放在在润润滑滑油油中中浸浸润润，由由于于粉粉末末冶冶金金材材料料的的多多孔孔性性，在在毛毛细细现现象象作作用用下下，可可吸吸附附大大量量润润滑滑油油(一一般般含含油油率为率为12%30)，故称为含油轴承。，故称为含油轴承。本讲稿第二十四页，共四十三页常用的含油轴承有铁基和铜基含油轴承两类。常用的含油轴承有铁基和铜基含油轴承两类。1 1）铁铁基基含含油油轴轴承承是是铁铁-石石墨墨(0.5%(0.5%)粉粉末末冶冶金金材材料料或或铁铁-硫硫(0.5%(0.5%1 1)-)-石石墨墨(1%(1%2 2)粉粉末末冶冶金金材材料料；铁铁-石石墨墨粉粉末末冶冶金金材材料料的的组组织织为为珠珠光光体体

33、(大大于于40%)40%)十十铁铁索索体体十十渗渗碳碳体体(小小于于5%)5%)十十石石墨墨+孔孔隙隙，硬硬度度3030110HBS110HBS。铁铁-硫硫-石石墨墨粉粉末末冶冶金金材材料料的的组组织织除除了了与与铁铁-石石墨墨粉粉末末冶冶金金材材料料相相同同的的组组织织以以外外还还有有硫硫化化物物，可可进进一一步步改改善善摩摩擦擦条条件件，硬度为硬度为353570 HBS70 HBS。2）铜铜基基含含油油轴轴承承常常用用的的是是青青铜铜粉粉末末与与石石墨墨粉粉末末制制成成的的冶冶金金材材料料，它它具具有有较较好好的的热热导导性性、耐耐蚀蚀性性抗抗咬咬合合性性，但但承承压压能能力力较较铁基含油

34、轴承小。铁基含油轴承小。含含油油轴轴承承材材料料一一般般用用于于制制作作中中速速、轻轻载载荷荷的的轴轴承承，尤尤其其适适宜宜制制作作不不能能经经常常加加油油的的轴轴承承，如如纺纺织织机机械械、电电影影机机械械、食食品品机机械械、家家用用电电器器(如如电电风风扇扇、电电唱唱机机)等等的的轴轴承承，在在汽汽车车、拖拖拉拉机机机机床床电机中也得到广泛应用。电机中也得到广泛应用。本讲稿第二十五页，共四十三页5.3.3 5.3.3 铁基结构材料铁基结构材料 铁铁基基结结构构材材料料是是以以碳碳钢钢或或合合金金钢钢粉粉末末为为主主要要原原材材料料，采采用用粉末冶金方法制造结构零件。粉末冶金方法制造结构零件

35、。用用这这类类材材料料制制造造的的结结构构零零件件具具有有制制品品精精度度较较高高、表表面面粗粗糙糙度度值值低低，不不需需或或只只需需少少量量切切削削加加工工，节节省省材材料料，提提高高生生产产率率等等特特点点。制制品品还还可可通过热处理方法强化和提高耐磨性。通过热处理方法强化和提高耐磨性。这这类类材材料料广广泛泛用用于于制制作作各各种种机机械械零零件件，如如机机床床上上的的调调整整垫垫圈圈、调调整整环环法法兰兰盘盘、偏偏心心轮轮，汽汽车车制制造造中中的的油油泵泵齿齿轮轮差差速速器器齿齿轮轮、止止推推环以及拖拉机上的传动齿轮、活塞环等。环以及拖拉机上的传动齿轮、活塞环等。本讲稿第二十六页，共四

36、十三页第第4 4节节 粉末冶金制品结构工艺性粉末冶金制品结构工艺性 考考虑虑粉粉末末冶冶金金零零件件结结构构工工艺艺性性时时，总总的的原原则则是是零零件件应应尽尽量量平平整整简简单单，即即不不带带倒倒角角、尖尖角角、凸凸起起、凹凹槽槽以以及及难难于于直直接接压压制制或或脱脱模模出出的的内内、外外螺螺纹纹、倒倒锥锥度度、与与压压制制方方向向垂垂直直的的孔孔、槽槽等等。一一般般需需要要从从压压制制困困难难性性、脱脱模模困困难难性性、粉粉末末均均匀匀填填充充困困难难性性和和压压模模强强度度、寿寿命命等诸方面考虑。等诸方面考虑。5.4.1考虑压制困难性及简化模具考虑压制困难性及简化模具 零零件件的的内

37、内、外外螺螺纹纹、倒倒锥锥度度、与与压压制制方方向向垂垂直直的的孔孔、槽槽等等均均不不能能直直接接压压制制出出。图图5-10a5-10a中中与与压压制制方方向向垂垂直直的的退退刀刀槽槽需需改改为为图图5-10b5-10b的的结结构构；图图5-11a5-11a所所示示零零件件，应应在在模模具具上上做做出出垫垫块块（图图5-5-11b11b）本讲稿第二十七页，共四十三页5.4.2 5.4.2 考虑脱模困难性考虑脱模困难性 在在压压制制过过程程中中，由由于于压压制制压压力力较较大大而而阴阴模模会会发发生生弹弹性性膨膨胀胀；当当压压力力去去除除后后，压压坯坯阻阻碍碍阴阴模模弹弹性性收收缩缩，压压坯坯受

38、受径径向向压压力力。压压坯坯脱脱出出阴阴模模的的部部分分，由由于于本本身身弹弹性性后后效效作作用用而而向向外外膨膨胀胀。这这使使得得在在脱脱模模过过程程中中，压压坯受坯受到方向相反的切到方向相反的切应应力作用力作用，如图，如图5-125-12所示。所示。在在压压坯坯脱脱模模过过程程中中，压压坯坯上上的的一一些些薄薄弱弱部部位位有有可可能能在在上上述述切切应应力力作作用用下下发发生生毁毁坏坏。所所以以零零件件在在结结构构上上应应尽尽可可能能避避免免薄薄壁壁、深深而而窄窄的的槽槽、锐锐边边、小小而而薄薄的的凸凸台台等等形形状状。如如图图5-13a5-13a所所示示结结构构宜宜改改成成图图5-5-1

39、3b13b。图图5-14a5-14a脱脱模模不不便便，改改成成图图5-14b5-14b结构为妥。结构为妥。图图5-12压坯脱模过程中的切应力压坯脱模过程中的切应力本讲稿第二十八页，共四十三页5.4.3考虑粉末均匀填充及压坯密度考虑粉末均匀填充及压坯密度 密密度度均均匀匀是是压压坯坯质质量量的的一一个个重重要要指指标标。在在压压制制薄薄壁壁或或截截面面上上厚厚度度差差异异较较大大的的压压坯坯时时，装装粉粉不不易易均均匀匀，薄薄壁壁和和尖尖角角处处难难于于充充填填粉粉末末，引引起起压压坯坯密密度度很很不不均均匀匀，烧烧结结时时易易发发生生变变形形或开裂。或开裂。压压坯坯的的最最小小壁壁厚厚取取决决

40、于于零零件件尺尺寸寸。一一般般偏偏心心孔孔零零件件最最薄薄处处壁壁厚厚t t1mm1mm（图图5-15a5-15a所所示示）。设设计计圆圆柱柱体体空空心心件件最最小小壁壁厚厚规规定定为为1.2mm1.2mm；实实际际设设计计中中，壁壁厚厚t t与与高高度度H H有有关关，一一般般取取H/tH/t2020（图图5-15b5-15b）。）。零零件件结结构构带带有有尖尖角角时时，不不利利于于装装粉粉、密密度度不不易易均均匀匀、且且模具制造困难、寿命低，宜将尖角改为圆弧。模具制造困难、寿命低，宜将尖角改为圆弧。本讲稿第二十九页，共四十三页5.4.4 5.4.4 考虑压模强度及寿命考虑压模强度及寿命 主

41、主要要应应考考虑虑压压模模结结构构上上一一些些薄薄弱弱部部位位易易在在压压制制高高压压下下损损坏坏。例例如如，机机械械加加工工中中极极易易加加工工的的倒倒角角，在在粉粉末末冶冶金金压压制制时时，成成了了模模具具的的薄薄弱弱部部位位（尖尖角角）而而极极易易在在压压制制时时损损坏坏（图图5-16a5-16a所所示示），宜宜改改成成图图5-16b5-16b所所示结构。示结构。a)b)图图5-16倒角结构的改进倒角结构的改进本讲稿第三十页，共四十三页第第5节节粉末冶金技术的新发展粉末冶金技术的新发展5.5.1粉末制备粉末制备1.快速冷凝技术快速冷凝技术2.2.机械合金化机械合金化 3.3.自蔓延高温合

42、成自蔓延高温合成 SHS SHS4.4.气体雾化制粉气体雾化制粉5.5.2 5.5.2 成形成形1.1.粉末注射成形粉末注射成形2.2.喷射沉积喷射沉积3.3.大气压力固结大气压力固结 本讲稿第三十一页，共四十三页4.4.温压技术温压技术5.5.流动温压工艺流动温压工艺5.5.3 5.5.3 烧结烧结1.电场活化烧结电场活化烧结2.等离子体活化烧结等离子体活化烧结3.微波烧结微波烧结4.低温烧结低温烧结本讲稿第三十二页，共四十三页思考题：思考题：1.何谓粉末冶金？粉末冶金的主要工序有哪些？何谓粉末冶金？粉末冶金的主要工序有哪些？2.粉末冶金模具主要有哪几种类型？粉末冶金模具主要有哪几种类型？3

43、.常见粉末冶金材料有哪些？并指出下列牌号的含义：常见粉末冶金材料有哪些？并指出下列牌号的含义：YG6X YT14 YW1 YT14 YW1 本讲稿第三十三页，共四十三页返回文档返回文档原料粉末原料粉末其他添加剂其他添加剂混合混合松松装装烧烧结结（石石膏膏模模）粉粉末末浇浇注注模压成形模压成形预烧结预烧结烧结烧结二次模压二次模压二次烧结二次烧结整形整形高温烧结高温烧结锻造锻造拉丝拉丝烧结烧结锻锻造造轧轧制制挤挤压压冷冷等等静静压压轧轧制制挤挤压压烧烧结结热热压压热热挤挤压压热热等等静静压压后续处理（选择）：浸渍后续处理（选择）：浸渍热处理热处理电镀电镀机械加工机械加工粉末冶金材料、制品粉末冶金材

44、料、制品图图5-1粉末冶金材料或制品的工艺流程粉末冶金材料或制品的工艺流程本讲稿第三十四页，共四十三页返回文档返回文档a)单向压制单向压制b)双向压制双向压制图图5-5压坯密度沿高度方向的分布图压坯密度沿高度方向的分布图本讲稿第三十五页，共四十三页返回文档返回文档a)a)填充粉料填充粉料 b)b)双向压坯双向压坯 c)c)上冲模复位上冲模复位 d)d)顶出坯块顶出坯块 图图5-6 5-6 双向压制粉末冶金坯块工步示意图双向压制粉末冶金坯块工步示意图本讲稿第三十六页，共四十三页返回文档返回文档类别类别合合金金牌号牌号化化学学成成分分（%）WCTiCTaC(NbC)Co其它钨钴类合金钨钴类合金YG

45、3XYG6XYG6AYG6YG8N96.593.592.094.091.00.50.52136668钨钛钴钨钛钴类合金类合金YT5YT14YT3085.078.066.0514301084钨钛钽钨钛钽(铌铌)类类合金（万用合金（万用合金）合金）YW1YW28485828366343468碳化钛镍碳化钛镍钼合金钼合金YN1015621Mo10Ni12表表5-2常用硬质合金的牌号及化学成分常用硬质合金的牌号及化学成分注：摘自注：摘自YB84975硬质合金牌号。硬质合金牌号。本讲稿第三十七页，共四十三页返回文档返回文档用途分组用途分组代号代号硬质合金硬质合金牌号牌号用途分组用途分组代号代号硬质合金硬

46、质合金牌号牌号P01YT30YN10M20YW2P10YT15K01YG3XP20YT14K10YG6XYG6AP30YT5K20YG6YG6NM10TW1K30YG8YG8N表表5-3用途分组代号与硬质合金牌号对照表用途分组代号与硬质合金牌号对照表本讲稿第三十八页，共四十三页返回文档返回文档a)b)图图5-10简化槽的结构简化槽的结构本讲稿第三十九页，共四十三页返回文档返回文档图图5-11避免多台阶零件避免多台阶零件a)b)本讲稿第四十页，共四十三页a)b)返回文档返回文档图图5-13避免小而薄的凸台避免小而薄的凸台本讲稿第四十一页，共四十三页返回文档返回文档图图5-14考虑方便脱模的结构考虑方便脱模的结构a)b)本讲稿第四十二页，共四十三页返回文档返回文档图图5-15考虑壁厚均匀的改进考虑壁厚均匀的改进a)b)本讲稿第四十三页，共四十三页