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粉末冶金的方法,粉末冶金有什么用途

日期: 2019-09-12
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粉末冶金是制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为质料,经过成形和烧结,制作金属资料、复合资料以及各种类型成品的技能技能。粉末冶金法与出产陶瓷有类似的当地,因而,一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷资料的制备。因为粉末冶金技术的长处,它已成为处理新材料问题的钥匙,在新材料的发展中起着举足轻重的效果。

粉末冶金的方法,粉末冶金有什么用途


粉末冶金具有共同的化学构成和机械、物理功用,而这些功用是用传统的熔铸办法无法取得的。运用粉末冶金技能能够直接制成多孔、半细密或全细密资料和成品,如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等,是一种少无切削技能。


粉末冶金用途


1、粉末冶金技术能够最大极限地削减合金成分偏聚,消除粗大、不均匀的锻造安排。在制备高功用稀土永磁资料、稀土储氢资料、稀土发光资料、稀土催化剂、高温超导资料、新式金属资料如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温构造资料等)具有主要的效果。


2、能够制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱满固溶体等一系列高功用非平衡资料,这些资料具有优良的电学、磁学、光学和力学功用。


3、能够容易地完成多种类型的复合,充分发挥各组元资料各自的特性,是一种低成本出产高功用金属基和陶瓷复合资料的技能。


4、能够出产普通熔炼法无法出产的具有特殊构造和功用的资料和成品,如新式多孔生物资料,多孔别离膜资料、高功用构造陶瓷磨具和功用陶瓷资料等。


5、能够完成近净形成形和自动化批量出产,然后,能够有用地降低出产的资本和能源消耗。


6、能够充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作质料,是一种可有用进行资料再生和综合利用的新技能。


粉末冶金的方法


(1)生产粉末。粉末的生产过程包括粉末的制取、粉料的混合等步骤。为改善粉末的成型性和可塑性通常加入机油、橡胶或石蜡等增塑剂。


(2)压制成型。粉末在15-600MPa压力下,压成所需形状。


(3)烧结。在保护气氛的高温炉或真空炉中进行。烧结不同于金属熔化,烧结时至少有一种元素仍处于固态。烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程,成为具有一定孔隙度的冶金产品。


(4)后处理。一般情况下,烧结好的制件可直接使用。但对于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件还要进行烧结后处理。后处理包括精压、滚压、挤压、淬火、表面淬火、浸油、及熔渗等。


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断的增多,其质量不断提高,要求提供的粉末的种类愈来愈多。


例如,从材质范围来看,不仅使用金属粉末,也使用合金粉末,金属化合物粉末等;从粉末外形来看,要求使用各种形状的粉末,如产生过滤器时,就要求形成粉末;从粉末粒度来看,要求各种粒度的粉末,粗粉末粒度有500~1000微米超细粉末粒度小于0.5微米等等。


为了满足对粉末的各种要求,也就要有各种各样生产粉末的方法这些方法不外乎使金属、合金或者金属化合物呈固态、液态或气态转变成粉末状态。制取粉末的各种方法以及各种方法制的粉末。


呈固态使金属与合金或者金属化合物转变成粉末的方法包括:


(1)从固态金属与合金制取金属与合金粉末的有机械粉碎法和电化腐蚀法:

(2)从固态金属氧化物及盐类制取金属与合金粉末的还原法从金属和合金粉末、金属氧化物和非金属粉末制取金属化合物粉末的还原-化合法


呈液态使金属与合金或者金属化合物转变成粉末方法包括:


(1)从液态金属与合金制取与合金粉末的有雾化法

(2)从金属盐溶液置换和还原制取金属合金以及包覆粉末的有置换法、溶液氢还原法;从金属熔盐中沉淀制取金属粉末的有熔盐陈定法;从辅助金属浴中析出制取金属化合物粉末的有金属浴法。

(3)从金属盐溶液电解制取金属与合金粉末的有水溶液电解法;从金属熔盐电解制取金属和金属化合物粉末的有熔盐电解法。


呈气态使金属或者金属化合物转变成粉末的方法:


(1)从金属蒸汽冷凝制取金属粉末的有蒸汽冷凝法;

(2)从气态金属碳基物离解制取金属、合金以及包覆粉末的有碳基物热离解法

(3)从气态金属卤化物气相还原制取金属、合金粉末以及金属、合金涂层的有气相氢还原法;从气态金属卤化物沉积制取金属化合物粉末以及涂层的有化学气相沉积法。


但是,从过程的实质来看,现有制粉方法大体上可归纳为两大类,即机械法和物理化学法。机械法是将原材料机械的粉碎,而化学成分基本上不发生变化的工艺过程;物理化学法是借助化学的或物理的作用,改变原料的化学成分或聚集状态而获得粉末的工艺过程,粉末的生产方法很多从工业规模而言,应用最广泛的汉斯还原法、雾化法和电解法有些方法如气相沉积法和液相沉积法在特殊应用时亦很重要。


粉末冶金工艺的基本工序是:


1、原料粉末的制备

现有的制粉方法大体可分为两类:机械法和物理化学法。而机械法可分为:机械粉碎及雾化法;物理化学法又分为:电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。


2、粉末成型为所需形状的坯块

成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯,并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。此外还可使用3D打印技术进行胚块的制作。


3、坯块的烧结

烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。对于单元系和多元系的固相烧结,烧结温度比所用的金属及合金的熔点低;对于多元系的液相烧结,烧结温度一般比其中难熔成分的熔点低,而高于易熔成分的熔点。除普通烧结外,还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。


4、产品的后序处理

烧结后的处理,可以根据产品要求的不同,采取多种方式。如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。此外,近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工,取得较理想的效果。

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