工、热工、机械、自动控制等学科技术。
最大可制造：3吨的制件；
最小：零点零几克（～0.01克）；
制品最小厚度：可达15～20µ m
粉末冶金发展简史
• 约3000年前，埃及人就制得海绵铁，并锻打成铁器；
• • •
3世纪，印度人用同样方法制得“德里柱”，重达6.5吨； 19世纪出现Pt粉的冷压、烧结、热锻工艺； 现代粉末冶金从1909年，W.D. Coolidge 的电灯钨丝问世开始。
粉末成型技术
• 1.等静压成型 • 2.粉末无压成型 • 3.粉末挤压成型 • 4.粉末热压成型 • 5.粉末注射成型 • 6.温压成型等
成型前粉末预处理
• 为了具有一定粒度又具有一定的物理化学性能，金属粉末冶金成型前要
进行一些预处理。包括退火、筛分、制粒、加入润滑剂等。
• 1.退火的目的可使氧化物还原，降低碳和其他杂质的含量，提高粉末的
• 1.粉末冶金科学与技术的应用 • 2.粉末冶金科学与技术的发展
粉末冶金科学与技术的应用
• 粉末冶金的应用非常广泛： • （1）就材料 成分而言，有铁基粉末冶金、有色金属粉末冶金、稀有金
属粉末冶金
• （2）就材料性能而言，既有多孔材料，又有致密材料；既有硬质材料
，又有软质材料；既有高密度合金，也有泡沫材料。
① 避免成分偏析、晶粒细，组织均匀，性能大幅提高。如，粉末高速钢、 粉末高温合金。 ② 钨、钼、钽等难熔金属采用熔铸法晶粒粗大、纯度低，工业上一般采用 粉末冶金方法生产。
（三）比普通熔炼法更经济
① 是一种少切削、无切削工艺（近净成型near net-shape）；
② 可大批量生产同一零件；
③ 形状很复杂零件（如齿轮、凸轮或多功能零件）的制造公差窄；
• 但是国内本身粉末冶金行业不强，数量多而规模不强，集中度不高，研
发能力普遍低下、高精尖器件的制作原材料依然需要进口，行业内缺乏 技术与国际接轨的大型企业。
第二部分
粉末冶金技术的工艺
粉末冶金工艺
• 粉末冶金生产工艺由四大步骤组成： • （1）粉末生产 • （2）成型前预处理 • （3）粉末成型 • （4）成形坯烧结 • 粉末冶金材料和零件主要制造流程如下图
现代粉末冶金发展的三个重要标志：
• •
1909年制造电灯钨丝的技术成功（钨粉压制成形烧结旋锻一拉丝技术）；1923年硬质合
金研制成功。
20世纪30年代，多孔含油轴承成功；相继发展铁20世纪40年代，金属陶瓷、弥散强化材料（如烧结铝）；60年
代末～70年代初，粉末高速钢、粉末高温合金，粉末锻造技术已能生产高强度零件。
纯度，同时还能消除粉末的加工硬化，稳定粉末的晶体结构等。
• 2.筛分的目的是使粉末中的组元均匀化。 • 3.制粒是将小颗粒的粉末制成大颗粒或团粒的工序，常用来改善粉末的
流动性。
• 4.粉末冶金零件的压制和脱模过程中，粉末和模具之间的摩擦力很大，
必须在粉末中加入润滑剂
粉末生产的几种主流制备方法
• （一）物理法（机械粉碎法） • （二）化学法 • 1.气相沉积法 • 2.雾化法 • 3.电解法 • 4.氧化还原法
第三部分
粉末冶金技术的特点
（一）粉末冶金能生产普通冶炼方法无法生 产的具有特殊性能的材料
① 多孔材料（孔隙度可控）；
② 假合金（如Cu-W）；
③ 复合材料，如硬质合金和金属陶瓷、弥散强化材料、纤维强化材料；
④ 特种陶瓷（结构陶瓷、功能陶瓷）；
多孔含油轴承
铜钨合金
碳碳复合材料
特种陶瓷刀具
（二）某些P/M材料与熔铸材料相比，性能 更优越
相关研究单位
• 国内系统的研究粉末冶金的高校较少。除了我们学校外，其他比较知名
的有北科大粉末冶金研究所、北京有色金属研究总院、株洲硬质合金集 团有限公司、四川自贡硬质合金有限公司、赣州章源钨业、宁波东睦、 杭州粉末冶金研究所等单位。 多或少有涉及。
• 如果扩大到粉末冶金研究方向，全国各大高校材料学院及研究院所都或
粉末冶金概论
• 粉末冶金的定义及历史背景
• 粉末冶金技术的工艺
• 粉末冶金技术的特点 • 粉末冶金技术的应用及前景
第一部分
粉末冶金的定义及历史背景
粉末冶金定义
制取金属及化合物粉末，采用成形和烧结工艺制成金属材料、复 合材料、金属陶瓷材料（硬质合金）及其制品的工艺技术（或技术科 学）。
多学科交叉的综合性技术，涉及到化工、冶金、材料制备、压力加
粉末冶金技术的发展前景
• 随着粉末冶金知识的积累和技术的扩展，粉末冶金将应用于更多的领域，
• •
粉末冶金的低成本特点如果与其他因素，如强度、质量、密度控制以及 独特的成形能力结合起来，将会带来更多的机遇与挑战。 为了满足经济发展对粉末冶金产品日益增长的需要，必须进一步扩大粉 末冶金材料和制品的生产，改进生产工艺，提高生产质量。同时还必须 进行深入的研究，发明新技术，解决各种特殊的结构材料顿号、功能材 料和复合材料的关键科学与技术问题，创造新的材料。 粉末冶金领域在蓬勃发展，粉末冶金产品的应用量也连续增长，增长速 度比其他金属制造领域更快。
粉末冶金保持继续增长的必要条件
• （1）能生产铁基结构合金的高精度、高质量、大体积产品 • （2）高性能材料的致密化，主要是理想的致密度和力学性能 • （3）难加工材料的制造，具有均一微观结构的高性能合金 • （4）特殊合金组织均匀化，主要为包含有多相的合金材料 • （5）非平衡材料的合成，例如非晶、微晶和亚稳合金 • （6）具有独特形状的产品
④ 不需或可简化机械的精加工作业；
⑤ 节能、省材；
⑥ 精度高，粗糙度低
缺点
① 粉末成本高；
② 形状、尺寸受到一定限制；
③ 成形模具较贵；一般要生产量在5000～10000个/批，才经济。
④ 烧结零件韧性相对差（但可通过粉末模锻或复烧改善）。
第四部分
粉末冶金技术的应用及前景
粉末冶金科学与技术的应用以及发展
• （3）就材料组成而言，既有金属材料，又有复合材料。
粉末冶金材料及制品的应用
粉末冶金技术的发展以及未来
• 分析应用几种材料系统的粉末可以发现，粉末冶金过去的成
功在于它的经济性和特殊性。近年来，特种材料合难加工材 料在提升制造技术的同时扩大了粉末冶金的用途，有望 在 粉末冶金新应用中保持同样的特性。