• 粉末冶金新工艺、新材料的发展； 如：粉末注射成形、金属陶瓷
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粉末冶金材料概述
现代粉末冶金技术与发展
• 技术特征： • 技术多样性;
粉末制备、成形、烧结技术多选择
• 工艺复杂性; • 手段先进性；
压机、烧结炉等设备与最新科技结合
• 性能优异性； • 零件复杂性； • 规模扩大性； • 成本低廉性。
530人，年销售额6210万 美元，人均年销售额97.25 万元人民币。
宁波粉末冶金厂
400人，年销售额1.2亿元，人 均年销售额30万元； 扬州保来得公司
300人，年销售额1.8亿元，人 均年销售额60万元； 国内一般粉末冶金厂
人均年销售2万元。
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粉末冶金材料概述
• 发展趋势
• 辐射领域越来越广
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粉末冶金材料概述
• PM Production of notch segment for truck transmission
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粉末冶金材料概述
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粉末冶金材料概述
• 采用PM技术制备材料/产品的缺点：
• 原料粉末价格较贵； • 模具成本高，靠产量规模降低费用； • 烧结制品残余孔隙影响性能； • 氧和杂质含量较高； • 制备高纯活性金属困难；
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粉末冶金材料概述
St*
*1st=0.9078
**Reflects P/M grade powders only includes stainless steels after 1996
Sourse:MPIF,JPMA,EPMA
International iron and steel powder Metal powder in
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粉末冶金材料概述
• 粉末制备技术
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• 雾化制粉* • 还原法 • 机械合金化* • 气相沉积 • 溶胶凝胶* • 自蔓燃反应合成*
• 纳米材料与纳米结构?
粉末冶金材料概述
• 粉末成形技术
• 喷射沉积*
• 注射成形
• 挤压成形
• 粉末锻造
• 粉末轧制*
• 温压成形*
• 冷热等静压及特种固结技术
技术多样性
• 粉末制备：雾化制粉、还原法、机械合金化、 气相沉积、溶胶凝胶、自蔓燃反应合成、电解
• 成形：喷射沉积、注射成形、挤压成形、粉末 锻造、粉末轧制、温压成形、冷热等静压及特 种固结技术、爆炸成形
• 烧结技术：微波烧结、反应烧结、液相烧结、 超固相线液相烧结、电火花烧结、原位成形
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• 工艺过程的变异 粉末直接成形
• 多学科交叉点 技术手段、应用领域
• 特异性能、规模化、低成本
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粉末冶金材料概述
发展方向举例
1）铁基结构合金的高精度﹑高质量﹑大数量产品。 2）致密高性能材料，主要是理想的密度和牢固性。 3）难加工材料的制造，全密度具有统一微观结构的高性
能合金。 4）特殊合金，主要为包含有多相的组分，通过增强密度
材料、应用
• 工艺过程的变异
粉末直接成形
• 多学科交叉点
技术手段、应用领域
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• 朝特异性能、规模化、低成本方 向发展
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课程结构与内容
• 粉末冶金材料的孔隙特征 • 孔隙对粉末冶金材料性能的影响 • 提高粉末冶金材料致密度的途径 • 粉末冶金材料的强韧化 • 粉末冶金结构材料 • 高性能粉末冶金材料及其制备工艺
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粉末冶金材料概述
•粉末冶金技术与材料发展
• 公元前3000年以前，古埃及人制造铁器；公元 前2300年左右出现块炼铁技术：固相碳还原铁 矿石（800~1000C）。通过高温锻焊成各种器 件。如公元300年左右印度的Dehli Piller, 重6吨； 我国西汉（公元前113年）的刘胜墓出土的错 金书刀等。1930年Hoganas公司开始用固相还 原法生产海绵铁。
*1 st =0.9087 mt
P/M Parts
Other Uses
Copper and Copper base powder in North America Copper and copper-base powder in 2004 increased 11.3% and
copper powder base parts increased 7%.
are reported
PM Connecting rod used in BMW engines
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粉末冶金材料概述
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粉末冶金材料概述
• OIL PUMP GEARS • SYNCHRONISATION SYSTEM
•ROCKER ARMS
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粉末冶金材料概述
7.3kg(16lb) 7.6kg(16.7lb) 8.0kg(17.6lb)
Europe 2.5kg(5.5lb)
3.2kg(7lb) 4.1kg(9lb) 5.7kg(12.5lb) 6.1kg(13.46lb)
7.02kg(15.5lb) 7.4kg(16.3lb) 8.2kg(18lb) 8.1kg(17.8lb) 8.3kg(18.3lb) 8.7kg(19lb) 9.0kg(19.8lb)
2004 increased by 6.5% to 527,918(mt), figure Iron
powder increased 7% over 2003 to 430,119mt.
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粉末冶金材料概述
*st
*1st=0.9078 **reflects P/M grade powders only source:MPIF,JPMA,EPMA
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粉末冶金材料概述
• 随后出现Au(300年)、Ag、Cu、Sn (1000年)、Pt 粉及Pt块(1800年）；
• 1910年Coolidge发明电灯W丝，奠定了近代粉末 冶金的基础；
• 1914年WC、MoC粉末出现（德国）；
• 1923年德国Krupp公司生产硬质合金，导致了金 属切削技术的革命；
Mechanical industry
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粉末冶金材料概述
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粉末冶金材料概述
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粉末冶金材料概述
• 2000、2005 及2010年国
距
– 工艺装备落后
• 多数企业仍采用性能较差的设备、能耗大、效率 低、炉温均匀性差，质量不稳定；国内还没有形
成一个专业生产粉末冶金模具、模架的企业
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粉末冶金材料概述
企业技术经济效益与国外同类企业相比 差距较大
日本住友电工（株）
650人，年产粉末冶金零 件24000吨，年销售额近2 亿美元，人均年销售额 255.4万元人民币； 台湾保来得公司
Automobile industry
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粉末冶金材料概述
• 典型的汽车用粉末冶金零部件 • Main Bearing Cap Set
• VALVE SEAT AND VALVE GUIDE
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粉末冶金材料概述
• CONNECTING RODS
– Connecting Rod (fracture split) Ford Motor Company has already used more than 25 million Powder Forged (PF) connecting rods ；Total cost savings of over 20%
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P/M parts content in a typical vehicle
粉末冶金材料概述
st*
30,000
Hale Waihona Puke 25,00020,000
15,000
10,000
5,000
0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004
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粉末冶金材料概述
原料：元素粉末、合金粉末
成形：热压（ 热等静压、挤压...） 冷压（模压、冷等静压...）
烧结：真空、气氛、外场
其它制备技术：复压、精整、熔浸...
其它后续处理技术：热处理、机加工...
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工艺复杂性
粉末冶金材料概述
发展趋势
• 辐射领域越来越广 材料、应用
• 1956年后大量铁基、铝基零件上市；
• 1969年机械合金化技术出现；
• 20世纪80年代后，PM制品，如蜗轮引擎零件广 泛应用于航空。
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粉末冶金材料概述
三个重要标志
• 克服了难熔金属熔铸过程中产生的困难； 如：1909年钨丝、1923年硬质合金
• 粉末冶金方法生产多孔材料的成功； 如：1930年含油轴承、轴瓦
*1 st =0.9087 mt
P/M Parts
Other Uses
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North America copper and copper base powder
粉末冶金材料概述
粉末冶金材料的主要应用
• 粉末冶金零件市场