材料成形技术基础
第4章 粉末压制和常用复合材料成形过程
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主要内容
第1节 粉末压制成形过程 第2节 粉末压制产品及应用 第3节 粉末压制零件或制品的结构特征 第4节 陶瓷制品成形过程简介 第5节 常用复合材料成形过程简介
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金属粉末的特性
筛号与网孔大小的对应关系
筛号/目 网孔大小/μm
32 495
42 351
60 246
80 175
100 147
150 104
200 74
250 61
325 44
400 37
(3)粒度分布
粒度分布是指大小不同的粉粒级别的相对含量，也称为 粒度组成。粉末粒度组成的范围广，则制品的密度高，
③虽然用其他方法也可以制造，但用粉末冶金法更为经济。
④一般说来，金属粉末的价格较高，粉末冶金的设备和模具投资 较大，零件几何形状受一定限制，因此粉末冶金适宜于大批量生 产的零件。
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机 电 工 程 学 院 School of Mechanical & Electric.3 压制成形
1)目的：
将松散的粉料通过压制或其它方法制成具有一定 形状尺寸的压坯。
2)成形机理：
装入模具型腔内的金属粉料在 150~1600MN/m2 成 形压力作用下，粉粒之间的原子通过固相扩散互 相渗透促进粉粒的结合。 另一方面因粉粒表面凹凸不平，受压后互相合， 致使压坯密度提高，强度增大。
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4.1.3 压制成形
粉末压制成型的工序包括: 称粉、装粉、压制、保压及脱模等。
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金属粉末的特性
(2)颗粒形状和大小
颗粒形状是影响粉末技术特征（如松装密度、流动性等）的 因素之一。通常，粉粒以球状或粒状为好。
颗粒大小常用粒度表示。粉末粒度通常在0.1~500μm，
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1)钢模压制
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2)流体等静压制
流体等静压制是利用高压流体 ( 液体或气体 ) 同时 从各个方向对粉末材料施加压力而成形的方法。
软、硬两种粉末压制中压力与密度之间的关系 1—软质材料粉末；2—硬质材料粉末
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4.1.3 压制成形
一个粉末冶金产品是以密度、强度、精度来表示的。
压坯的强度是一个比较重要的品质指标。压制过程中
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4.1粉末压制成形过程
粉末压制(主要指粉末冶金)是用金属粉末(或者金属和非
金属粉末的混合物)做原料，经压制成形后烧结而制造各种
类型的零件和产品的方法。 颗粒状材料兼有液体和固体的双重特性，即整体具有一 定的流动性和每个颗粒本身的塑性，人们正是利用这特性 来实现粉末的成形，以获得所需的产品。
4.1.1 金属粉末的制取及其特性
3)雾化法：
雾化法是使熔化的液态金属从雾
化塔上部的小孔中流出，同时喷
入高压气体，在气流的机械力和 急冷作用下，液态金属被雾化， 冷凝成细小粒状的金属粉末，落 入雾化塔下的盛粉桶中。
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150μm以上的定为粗粉，40~150μm定为中等粉，10~40μm的
定为细粉，0.5~10μm为极细粉，0.5μm以下的为超细粉。粉
末颗粒大小通常用筛号表示其范围，各种筛号表示每平方英 寸（1 in2=6.45×10-4 m2）筛网上的网孔数。
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，随着压力增大，压坯强度也提高，这主要是因为一
方面粉末接触表面的塑性变形导致的原子间作用力增
大，另一方面是粉粒表面凹凸不平而产生的机械啮合
力的结果。
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4.1.3 压制成形
压坯的密度和强度大小对烧结体的品质有直接的
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压制成形方法
压制成形的方法有很多，如钢模压制、流体等静压制、三向压 制、粉末锻造、挤压、振动压制、高能率成形等。常用的有： 1)钢模压制 钢模压制指在常温下，用机械式压力机或液压机，以一定的比 压 (压力常在 150~160MPa) 将钢模内的松装粉末成形为压坯的方 法。这种成形技术方法应用最多且最广泛。
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金属粉末的特性
重要金属粉末生产方法
金属粉末 铁 铜、镍 钨、钼、钒、钴 钛、锆、钽 铌、钍、铬、锰 生产方法 还原法、水雾化法、 空气雾化法、研磨法 电解法、雾化法、 还原法 还原法 还原法、电解法 电解法、还原法 金属粉末 铍 银 硅 铝 锌、锡、铅 生产方法 研磨法、还原法 电解法 电解法、沉淀法 研磨法 雾化法、研磨法 雾化法
4.1 粉末压制成形过程
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粉末压制生产技术流程
原材料粉末+添加剂 →配混→压制成形 →烧结 →制品/其他处理加工 →制品
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影响，密度大，强度高，烧结体的品质也好。另
外，坚固的压坯便于生产过程中的运输和半成品
加工。对于某些硬质材料的粉粒，因塑性变形能
力差，压制中即使增大压力也产生不了很大效果
。故生产中常靠加入润滑剂（又叫成形剂）来增
加压制时粉末间的黏结与压坯的强度。凡影响成
形性的因素都将影响压坯的密度和强度。
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金属粉末的特性
金属粉末的特性对粉末的压制、烧结过程、 烧结前强度及最终产品的性能都有重大影响。 影响金属粉末的基本性能的因素包括：成分、 粒径分布、颗粒形状和大小及技术特征等。 (1)成分 粉末的成分通常指主要金属或组分、杂质及气体的含 量。金属粉末中主要金属的含量大都不低于98%~99%， 完全可以满足烧结机械零件等的要求。但在制造高性 能粉末冶金材料时，需要使用纯度更高的粉末。
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4.1.1 金属粉末的制取及其特性
4) 机械粉碎法
机械破碎法中最常用的 是钢球或硬质合金球对 金属块或粒原料进行球 磨，适宜于制备一些脆 性的金属粉末，或者经 过脆性化处理的金属粉 末（如经过氢化处理变 脆的钛粉）。
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4.1.2 粉末配混
• 粉末配混是根据产品配料计算并按特定的粒度分布把 各种金属粉末及添加物（如润滑剂等）进行充分地混 合，此工序通过混粉机完成。
为改善粉末的成形 性和可塑性，在粉 料中添加增塑剂 (如汽油、橡胶溶 液、石腊等)。
性能也好，尤其对制品边角的强度尤为有利。
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金属粉末的特性
(4)技术特征
①松装密度：又称松装比，指单位容积自由松装粉末的质量。受粉 末粒度、粒形、粒度组成及粒间孔隙大小决定。松装比的大小影响 压制与烧结性能，同时对压模设计是一个十分重要的参数。 ②流动性：指50g粉末在粉末流动仪中自由下降至流完后所需的时间。 时间愈短，流动性愈好。流动性好的粉末有利于快速连续装粉及复 杂零件的均匀装粉。 ③压制性：包括压缩性与成形性。压缩性的好坏决定压坯的强度与 密度，通常用压制前后粉末体的压缩比表示。粉末压缩性主要受粉 末硬度、塑性变形能力与加工硬化性决定。经退火后的粉末压缩性 较好。为保证压坯品质，使其具有一定的强度，且便于生产过程中 的运输，粉末需有良好的成形性。
方形、套筒等。
1—侧向压力；2—轴向冲头；3—放气孔
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