粉末冶金原理1资料.ppt

 粉末冶金原理(Ⅱ) 曹 顺 华 粉末冶金研究院粉体材料系 导 论 1 课程的任务和意义 粉末冶金材料加工的两个基本过程 金属粉末 小部分直接应用 隐形涂料 Fe,Ni及其合金纳米粉末 食品医药 超细铁粉 涂料 汽车用Al粉, 变压器用超细铜粉 化工合成 铁粉 自发热材料(取暖和野外食品自热) 超细Fe粉 固体火箭发动机燃料 超细Al, Mg粉等 金刚石合成粉末触媒 Fe-Ni合金粉末 电子焊料(solder) 电子封装用Cu,Ag合金粉末 太阳能电池微细铝粉末 高性能电路保护器 PTC中超细金属Ni, Fe粉 焊料 细铁粉 军用含能材料：纳米Al+Fe2O3 …… 绝大多数用于工程结构中部件的制造原料 加工成块体材料或部件 (粉末冶金制品) 经过成形和烧结操作 Powder mixtures(Metal or Metal+ceramic powders) Pressing+Sintering sintered parts or sintered materials 成形和烧结控制着粉末冶金材料及其部件的微观结构与性能 主宰着粉末冶金材料及其部件的应用 2 课程对象 研究粉末冶金加工过程中的相关工程科学（Engineering Science）问题 研究粉末成形与烧结过程中的工程科学问题 材料设计的概念 工程应用(服役条件)→技术指标（性能要求）→材料性能设计→微观结构设计→材质类型、加工工艺设计(经济性) 研究粉末类型、加工工艺参数与材料微观结构及部件几何性能间的关系 3 粉末冶金技术的主要特点 What is Powder Metallurgy？ 利用金属粉末或及其与化合物粉末的混合物为原料，经过成形和烧结操作，制取金属材料及其复合材料制品或零部件的加工方法 冶金方法 零件制造技术 1）经济性：低成本 材料冶金与零件制造有机地结合在一起 直接制造零部件 A 短流程、低能耗、高材料利用率 B 生产效率高 制造过程高度自动化 齿轮 1)传统工艺：铸锭冶金+机加工 铁精矿→ 高炉炼铁→铁水 →炼钢 →铸锭 →开坯(多道次) →热挤压(多道次) →钢锭（棒料） → 下料→机加工(车外圆 → 平端面→铣轴向孔 →滚齿) →（热处理）→齿轮 2)粉末冶金 铁精矿粉末(总铁大于71.5%,SiO2小于0.3%)→ 隧道窑高温还原(1050-1100℃ ) →破碎→磁选→精还原(750-800℃) →破碎 →磁选 →合批→铁粉→混合(添加合金元素) →压制→烧结→（热处理）→P/M齿轮 ①主要工序：前者15个以上 后者8个 ②高温工序：前者8个以上 后者3个 前者材料利用率约为40% PM可达95-100% 短流程、低能耗、节材特点 automatic Powder press全自动液压机 Adaptor 模架 mesh belt walk beam Sintering Furnace 汽车部件 电动工具与汽车部件 行星齿轮支架Planetary carrier 2）易于制造难加工材料 陶瓷/金属复合材料---金属陶瓷cermet 粉末超合金 powder superalloys 粉末高速钢 powder high-speed steels 金属基复合材料 metal matrix composites 弥散强化材料 dispersion-strengthened materials 微观结构可控材料 多孔材料，非晶态材料，超细结构材料等 钨合金 硬质合金 重合金 钨靶材 钨/钼基电工合金 纳米晶材料 nano-grained materials 梯度复合材料functionally gradient materials等 3）尺寸一致性高 铁基P/M零件 钢模寿命：2万件左右 硬质合金模：5-6万件 4）绿色环保 废弃物排放很低 “洁净”冶金 粉末冶金技术的不足 1）加工的零件或材料尺寸有限 2）应用范围有限 固相烧结材料中的孔隙造成部件或材料的物理、力学性能较低低强度，低拉伸塑性 逐渐被粉末冶金新技术所克服 扩大粉末冶金部件或材料的应用范围 5 粉末冶金材料应用 1）机械零件 汽车（70%） 工程机械 摩托车 家电 办公机械 电动