【粉末冶金】粉末冶金的方法 粉末冶金有什么用途

粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為質(zhì)料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制作金屬資料、復(fù)合資料以及各種類型成品的技能技能。粉末冶金法與出產(chǎn)陶瓷有類似的當(dāng)?shù)?，因而，一系列粉末冶金新技術(shù)也可用于陶瓷資料的制備。因?yàn)榉勰┮苯鸺夹g(shù)的長(zhǎng)處，它已成為處理新材料問題的鑰匙，在新材料的發(fā)展中起著舉足輕重的效果。

粉末冶金具有共同的化學(xué)構(gòu)成和機(jī)械、物理功用，而這些功用是用傳統(tǒng)的熔鑄辦法無法取得的。運(yùn)用粉末冶金技能能夠直接制成多孔、半細(xì)密或全細(xì)密資料和成品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導(dǎo)桿、刀具等，是一種少無切削技能。

粉末冶金用途

1、粉末冶金技術(shù)能夠最大極限地削減合金成分偏聚，消除粗大、不均勻的鍛造安排。在制備高功用稀土永磁資料、稀土儲(chǔ)氫資料、稀土發(fā)光資料、稀土催化劑、高溫超導(dǎo)資料、新式金屬資料如Al-Li合金、耐熱Al合金、超合金、粉末耐蝕不銹鋼、粉末高速鋼、金屬間化合物高溫構(gòu)造資料等)具有主要的效果。

2、能夠制備非晶、微晶、準(zhǔn)晶、納米晶和超飽滿固溶體等一系列高功用非平衡資料，這些資料具有優(yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和力學(xué)功用。

3、能夠容易地完成多種類型的復(fù)合，充分發(fā)揮各組元資料各自的特性，是一種低成本出產(chǎn)高功用金屬基和陶瓷復(fù)合資料的技能。

4、能夠出產(chǎn)普通熔煉法無法出產(chǎn)的具有特殊構(gòu)造和功用的資料和成品，如新式多孔生物資料，多孔別離膜資料、高功用構(gòu)造陶瓷磨具和功用陶瓷資料等。

5、能夠完成近凈形成形和自動(dòng)化批量出產(chǎn)，然后，能夠有用地降低出產(chǎn)的資本和能源消耗。

6、能夠充分利用礦石、尾礦、煉鋼污泥、軋鋼鐵鱗、回收廢舊金屬作質(zhì)料，是一種可有用進(jìn)行資料再生和綜合利用的新技能。

粉末冶金的方法

（1）生產(chǎn)粉末。粉末的生產(chǎn)過程包括粉末的制取、粉料的混合等步驟。為改善粉末的成型性和可塑性通常加入機(jī)油、橡膠或石蠟等增塑劑。

（2）壓制成型。粉末在15-600MPa壓力下，壓成所需形狀。

（3）燒結(jié)。在保護(hù)氣氛的高溫爐或真空爐中進(jìn)行。燒結(jié)不同于金屬熔化，燒結(jié)時(shí)至少有一種元素仍處于固態(tài)。燒結(jié)過程中粉末顆粒間通過擴(kuò)散、再結(jié)晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化學(xué)過程，成為具有一定孔隙度的冶金產(chǎn)品。

（4）后處理。一般情況下，燒結(jié)好的制件可直接使用。但對(duì)于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件還要進(jìn)行燒結(jié)后處理。后處理包括精壓、滾壓、擠壓、淬火、表面淬火、浸油、及熔滲等。

粉末的制取方法

制取粉末是粉末冶金的第一步。粉末冶金材料和制品不斷的增多，其質(zhì)量不斷提高，要求提供的粉末的種類愈來愈多。例如，從材質(zhì)范圍來看，不僅使用金屬粉末，也使用合金粉末，金屬化合物粉末等；從粉末外形來看，要求使用各種形狀的粉末，如產(chǎn)生過濾器時(shí)，就要求形成粉末；從粉末粒度來看，要求各種粒度的粉末，粗粉末粒度有500~1000微米超細(xì)粉末粒度小于0.5微米等等。

為了滿足對(duì)粉末的各種要求，也就要有各種各樣生產(chǎn)粉末的方法這些方法不外乎使金屬、合金或者金屬化合物呈固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)轉(zhuǎn)變成粉末狀態(tài)。制取粉末的各種方法以及各種方法制的粉末。

呈固態(tài)使金屬與合金或者金屬化合物轉(zhuǎn)變成粉末的方法包括：

（1）從固態(tài)金屬與合金制取金屬與合金粉末的有機(jī)械粉碎法和電化腐蝕法：

（2）從固態(tài)金屬氧化物及鹽類制取金屬與合金粉末的還原法從金屬和合金粉末、金屬氧化物和非金屬粉末制取金屬化合物粉末的還原-化合法

呈液態(tài)使金屬與合金或者金屬化合物轉(zhuǎn)變成粉末方法包括：

（1）從液態(tài)金屬與合金制取與合金粉末的有霧化法

（2）從金屬鹽溶液置換和還原制取金屬合金以及包覆粉末的有置換法、溶液氫還原法；從金屬熔鹽中沉淀制取金屬粉末的有熔鹽陳定法；從輔助金屬浴中析出制取金屬化合物粉末的有金屬浴法。

（3）從金屬鹽溶液電解制取金屬與合金粉末的有水溶液電解法；從金屬熔鹽電解制取金屬和金屬化合物粉末的有熔鹽電解法。

呈氣態(tài)使金屬或者金屬化合物轉(zhuǎn)變成粉末的方法：

（1）從金屬蒸汽冷凝制取金屬粉末的有蒸汽冷凝法；

（2）從氣態(tài)金屬碳基物離解制取金屬、合金以及包覆粉末的有碳基物熱離解法

（3）從氣態(tài)金屬鹵化物氣相還原制取金屬、合金粉末以及金屬、合金涂層的有氣相氫還原法；從氣態(tài)金屬鹵化物沉積制取金屬化合物粉末以及涂層的有化學(xué)氣相沉積法。

但是，從過程的實(shí)質(zhì)來看，現(xiàn)有制粉方法大體上可歸納為兩大類，即機(jī)械法和物理化學(xué)法。機(jī)械法是將原材料機(jī)械的粉碎，而化學(xué)成分基本上不發(fā)生變化的工藝過程；物理化學(xué)法是借助化學(xué)的或物理的作用，改變?cè)系幕瘜W(xué)成分或聚集狀態(tài)而獲得粉末的工藝過程，粉末的生產(chǎn)方法很多從工業(yè)規(guī)模而言，應(yīng)用最廣泛的漢斯還原法、霧化法和電解法有些方法如氣相沉積法和液相沉積法在特殊應(yīng)用時(shí)亦很重要。

粉末冶金工藝的基本工序是：

1、原料粉末的制備?，F(xiàn)有的制粉方法大體可分為兩類：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壓成型。加壓成型中應(yīng)用最多的是模壓成型。此外還可使用3D打印技術(shù)進(jìn)行胚塊的制作。

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。

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