粉末冶金製品是(shì)采用成形和燒結工藝將金屬粉末(或金(jīn)屬粉末(mò)與非金屬粉末的混合物)製成材(cái)料和製(zhì)品(pǐn)的工藝技術。它是(shì)冶金和材料科學的一個分支學科。
粉末冶金製品的應用範圍(wéi)十分廣泛,從普通機械製造(zào)到(dào)精密儀器;從五金工(gōng)具到大型機械;從電子工業到電機製造;從民用工業到軍事工業(yè);從一般技術(shù)到尖(jiān)端高技(jì)術,均能見到粉末冶金工藝的身影(yǐng)。
粉末冶金發展曆史:
粉末冶金方法起源於公元前三千多年。製造鐵的第(dì)一個方法實(shí)質上采用的就是粉末冶金方法。而現代粉末冶金技術的發展中共有三個重要標誌:
1、克服了難熔金屬熔鑄過程(chéng)中產生的困難。1909年製造電燈鎢絲,推動了粉末冶金的發(fā)展;1923年粉末冶金硬質合金的出現被譽為機械加工中(zhōng)的(de)革命。
2、 三十年代成功製取(qǔ)多孔(kǒng)含油軸承;繼而粉末冶(yě)金鐵基機械零件的(de)發展,充分發揮(huī)了(le)粉末冶金少切削(xuē)甚至無切削(xuē)的優點。
3、向更高級的新材料、新工藝發展。四十年代,出現(xiàn)金屬陶瓷、彌散強(qiáng)化等材(cái)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(jì)出現(xiàn);利用粉(fěn)末冶金鍛造及熱等靜(jìng)壓已能製造高強度的零件。
粉末冶金工(gōng)藝的優(yōu)點(diǎn):
1、絕大多數難熔金屬(shǔ)及其化合(hé)物、假合金、多孔材料隻能用粉(fěn)末冶金方法來製(zhì)造。
2、由於粉末冶金方法能(néng)壓製成最終尺寸的壓坯,而不需要或很少需要隨後(hòu)的機械加工,故能大大節約(yuē)金屬,降低產品成本。用粉末冶金方法製造產品時,金屬的損耗隻(zhī)有1-5%,而用(yòng)一般熔鑄方法生產時,金屬的損耗可能會達到80%。
3、由於粉末冶金工藝在材料生產過程中並不(bú)熔化材料,也就不怕混(hún)入由坩堝和脫氧劑等帶來的雜質,而燒結一般在(zài)真空和還原氣氛中進行,不怕氧化,也不會給材料任何汙染,故有可能製取高純度的材料(liào)。
4、粉末冶金法能保證材料成分(fèn)配比的正確性和(hé)均勻性(xìng)。
5、粉末冶金適宜於生產(chǎn)同一形狀而(ér)數量多的產品,特別(bié)是齒輪(lún)等加工費用高的產品,用粉末冶金法製造能大(dà)大降低生產成本。
粉末冶金工藝的的缺點:總體上的缺點:1)製品(pǐn)內(nèi)部總有孔隙;2)普通粉末冶金製品的強度比相應的鍛件或鑄件要低(約低20%~30%);3)由於成形過程中粉末的流動性遠不如液態金(jīn)屬,因此對產品結構形狀有一定的限(xiàn)製;4)壓製(zhì)成形所需的壓強高,因而製品受壓製設備能力等限製;5)壓模成本(běn)高,一般隻適用(yòng)於成批或大(dà)量生產。金屬粉方麵:最終產品的品質(zhì)難以控製自如(rú);金屬粉昂貴;粉末不順從水力學定律,而使產品結構形狀有一定限製。製造設備、方法方麵:1)加壓(yā)機:常需使用昂貴的強力壓機2)壓模:屬消耗(hào)品,成本較高3)燒結爐4)粉(fěn)末易氧化,混(hún)合需長時間5)製品的尺寸及形狀受限製。
粉末冶金工藝的基本工序是:
1、原料粉末的製備。現有的製粉方法大體可分為兩類:機械法和物理化學法。而機械法可分為:機械粉(fěn)碎及霧化法;物理化學法又(yòu)分(fèn)為:電化腐蝕法、還原法、化合法、還原-化合(hé)法、氣相沉積法、液相沉(chén)積(jī)法以及電(diàn)解法。其中應用最(zuì)為廣泛(fàn)的是還原法、霧(wù)化法(fǎ)和電解法。
2、粉末成型為所(suǒ)需形狀的坯塊。成型的目的是製得一定形狀和尺寸(cùn)的(de)壓坯,並使其具(jù)有一定的密度和強度。成型的方法基本上分為加壓成型和無壓成(chéng)型。加壓成型中應(yīng)用最多的是(shì)模壓成型。
3、坯塊的燒結。燒結是粉末冶(yě)金工藝中的關鍵性工序。成型後的(de)壓坯通過燒(shāo)結使(shǐ)其得到所要求的最終物理機械性能。燒結又分為(wéi)單元係燒結和多元係燒結。對於單元係和多元係的固相燒結,燒結溫度(dù)比所用的金屬及合金的熔點低(dī);對於多(duō)元係的液相燒結,燒結(jié)溫度一般比其中難熔成(chéng)分的熔點(diǎn)低(dī),而(ér)高於易熔成(chéng)分的熔點。除普通燒結外,還有鬆裝燒結、熔浸法、熱(rè)壓法等特殊(shū)的燒結工藝。
4、產品的後序處理。燒結後的處理,可以根(gēn)據產品要求的不同,采取多種(zhǒng)方式。如(rú)精整、浸油、機加工、熱處理及電鍍。此外,近年來一些新工藝如軋(zhá)製、鍛造也應用於粉末(mò)冶(yě)金材料燒(shāo)結後的加工,取得較理想(xiǎng)的效果。
粉末冶金材料和製品的今後發展方向:
1、有代(dài)表(biǎo)性的鐵基合金(jīn),將向(xiàng)大體積的精密(mì)製品,高質量的結構(gòu)零部件發展(zhǎn)。
2、製造具有均勻顯(xiǎn)微組織結構的、加工困難而完全致密的高性能合金。
3、用增強致密化過程(chéng)來製造一般含有混合相組成的特(tè)殊合金。
4、製(zhì)造非均勻材料、非晶態、微晶(jīng)或者亞穩合金。
5、加工獨特的和非一般形態或成分的複合零部件。
