粉末冶金發(fā)展歷史

粉末冶金發(fā)展歷史 

粉末冶金方法起源于公元前三千多年。制造鐵的第一個(gè)方法實(shí)質(zhì)上采用的就是粉末冶金方法。而現(xiàn)代粉末冶金 技術(shù)的發(fā)展中共有三個(gè)重要標(biāo)志： 

1、克服了難熔金屬熔鑄過(guò)程中產(chǎn)生的困難。1909 年制造電燈鎢絲，推動(dòng)了粉末冶金的發(fā)展；1923 年粉末冶金 硬質(zhì)合金的出現(xiàn)被譽(yù)為機(jī)械加工中的革命。 

2、三十年代成功制取多孔含油軸承；繼而粉末冶金鐵基機(jī)械零件的發(fā)展，充分發(fā)揮了粉末冶金少切削甚至無(wú)切 削的優(yōu)點(diǎn)。 

3、向更高級(jí)的新材料、新工藝發(fā)展。四十年代，出現(xiàn)金屬陶瓷、彌散強(qiáng)化等材料，六十年代末至七十年代初， 粉末高速鋼、粉末高溫合金相繼出現(xiàn)；利用粉末冶金鍛造及熱等靜壓已能制造高強(qiáng)度的零件。 

粉末冶金工藝的優(yōu)點(diǎn) 

1、絕大多數(shù)難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法來(lái)制造。 

2、由于粉末冶金方法能壓制成最終尺寸的壓坯，而不需要或很少需要隨后的機(jī)械加工，故能大大節(jié)約金屬，降 低產(chǎn)品成本。用粉末冶金方法制造產(chǎn)品時(shí)，金屬的損耗只有 1-5%，而用一般熔鑄方法生產(chǎn)時(shí)，金屬的損耗可能 會(huì)達(dá)到 80%。 

3、由于粉末冶金工藝在材料生產(chǎn)過(guò)程中并不熔化材料，也就不怕混入由坩堝和脫氧劑等帶來(lái)的雜質(zhì)，而燒結(jié)一 般在真空和還原氣氛中進(jìn)行，不怕氧化，也不會(huì)給材料任何污染，故有可能制取高純度的材料。 

4、粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。 

5、粉末冶金適宜于生產(chǎn)同一形狀而數(shù)量多的產(chǎn)品，特別是齒輪等加工費(fèi)用高的產(chǎn)品，用粉末冶金法制造能大大 降低生產(chǎn)成本。 

粉末冶金工藝的基本工序

 1、原料粉末的制備?，F(xiàn)有的制粉方法大體可分為兩類(lèi)：機(jī)械法和物理化學(xué)法。而機(jī)械法可分為：機(jī)械粉碎及霧 化法；物理化學(xué)法又分為：電化腐蝕法、還原法、化合法、還原-化合法、氣相沉積法、液相沉積法以及電解法。其中應(yīng)用最為廣泛的是還原法、霧化法和電解法。 

2、粉末成型為所需形狀的坯塊。成型的目的是制得一定形狀和尺寸的壓坯，并使其具有一定的密度和強(qiáng)度。成 型的方法基本上分為加壓成型和無(wú)壓成型。加壓成型中應(yīng)用最多的是模壓成型。 

3、坯塊的燒結(jié)。燒結(jié)是粉末冶金工藝中的關(guān)鍵性工序。成型后的壓坯通過(guò)燒結(jié)使其得到所要求的最終物理機(jī)械 性能。燒結(jié)又分為單元系燒結(jié)和多元系燒結(jié)。對(duì)于單元系和多元系的固相燒結(jié)，燒結(jié)溫度比所用的金屬及合金 的熔點(diǎn)低；對(duì)于多元系的液相燒結(jié)，燒結(jié)溫度一般比其中難熔成分的熔點(diǎn)低，而高于易熔成分的熔點(diǎn)。除普通 燒結(jié)外，還有松裝燒結(jié)、熔浸法、熱壓法等特殊的燒結(jié)工藝。 

4、產(chǎn)品的后序處理。燒結(jié)后的處理，可以根據(jù)產(chǎn)品要求的不同，采取多種方式。如精整、浸油、機(jī)加工、熱處 理及電鍍。此外，近年來(lái)一些新工藝如軋制、鍛造也應(yīng)用于粉末冶金材料燒結(jié)后的加工，取得較理想的效果。 


粉末冶金材料和制品的今后發(fā)展方向 

1、具有代表性的鐵基合金，將向大體積的精密制品，高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)零部件發(fā)展。 

2、制造具有均勻顯微組織結(jié)構(gòu)的、加工困難而完全致密的高性能合金。 

3、用增強(qiáng)致密化過(guò)程來(lái)制造一般含有混合相組成的特殊合金。

4、制造非均勻材料、非晶態(tài)、微晶或者亞穩(wěn)合金。 

5、加工獨(dú)特的和非一般形態(tài)或成分的復(fù)合零部件。 


粉末冶金術(shù)語(yǔ)（粉末） 

粉末 powder 通常是指尺寸小于 1mm 的離散顆粒的集合體。 

粉漿 slurry 粉末在液體中形成的可澆注的粘性分散體系。 

坯料 feedstock 用作注射成形或粉末擠壓原料的塑化粉末。 

霧化粉 atomized powder 熔融金屬或合金分散成液滴并凝固成單個(gè)顆粒的粉末。 （分散介質(zhì)通常是高速氣流或液流) 

羰基粉 carbonyl powder 熱離解金屬羰基化合物而制得的粉末。 

電解粉 electrolytic powder 用電解沉積法制得的粉末。 

還原粉 reduced powder 用化學(xué)還原法還原金屬化合物而制成的粉末。 

海綿粉 sponge powder 將還原法制得的高度多孔金屬海綿體粉碎而制成的多孔性還原粉末。 

合金粉 alloyed powder 由兩種或多種組元部分或完全合金化而制得的金屬粉末。 

預(yù)合金粉 pre-alloyed powder 通常指將熔體霧化而制成的完全合金化的粉末。 

復(fù)合粉 composite powder 每一顆粒由兩種或多種不同成分組成的粉末。 

包覆粉 coated powder 由一層異種成分包覆在顆粒表面而形成的復(fù)合粉。 

合批粉 blended powder 由名義成分相同的不同批次粉末混合而成的粉末。 

粘結(jié)劑 binder 為了提高壓坯的強(qiáng)度或防止粉末偏析而添加到粉末中的可在燒結(jié)前或燒結(jié)過(guò)程中除掉的物質(zhì)。 

摻雜劑 dopant 為了防止或控制燒結(jié)體在燒結(jié)過(guò)程中或在使用過(guò)程中的再結(jié)晶或晶粒長(zhǎng)大而在金屬粉末中加入的少量物質(zhì)。 （主要用于鎢粉末冶金）潤(rùn)滑劑 lubricant 為了減少顆粒之間及壓坯與模壁表面之間的摩擦而加入粉末中的物質(zhì)。 

增塑劑 plasticizer 用于粘結(jié)劑，旨在提高粉末成形性的熱塑性材料。 

制粒 granulation 為改善粉末流動(dòng)性而使較細(xì)顆粒團(tuán)聚成粗粉團(tuán)粒的工藝。 

機(jī)械合金化 mechanical alloying 用高能研磨機(jī)或球磨機(jī)實(shí)現(xiàn)固態(tài)合金化的過(guò)程。 

松裝密度 apparent density 在規(guī)定條件下粉末自由填充單位容積的質(zhì)量。 

散裝密度 bulk density 在非規(guī)定條件下測(cè)得的單位容積粉末的質(zhì)量。 

振實(shí)密度 tap density 在規(guī)定條件下容器中的粉末經(jīng)振實(shí)后所測(cè)得的單位容積的質(zhì)量。 

壓縮性 compressibility 在加壓條件下粉末被壓縮的程度，通常是在封閉模中的單軸向壓制。 

成形性 compactibility 粉末被壓縮成一定形狀并在后續(xù)加工過(guò)程中保持這種形狀的能力，它是粉末流動(dòng)性、壓縮性和壓坯強(qiáng)度的函 數(shù)。 

壓縮比 compression ratio 加壓前粉末的體積與脫模后壓坯的體積之比。 

裝填系數(shù) fill factor 粉末充填模具的高度與脫模后壓坯高度之比。 

流動(dòng)性 flowability 描述粉末流過(guò)一個(gè)限定孔的定性術(shù)語(yǔ)。 

氫損 hydrogen loss 金屬粉末或壓坯在規(guī)定條件下在純氫中加熱所引起的相對(duì)質(zhì)量損失。 

比表面積 specific surface area 單位質(zhì)量粉末的總表面積。 

粒度 particle size 通過(guò)篩分或其他合適方法測(cè)得的單個(gè)粉末顆粒的線性尺寸。 

粒度分布 particle size distribution 將粉末試樣按粒度不同分為若干級(jí)，每一級(jí)粉末（按質(zhì)量、按數(shù)量或按體積）所占的百分率。

粒度級(jí) cut 分級(jí)后介于兩種名義粒度界限內(nèi)的粉末部分。