液相的数量和性质：水分是泥团出现可塑性的必 要条件，当水分适量时才能呈现最大可塑性。
第一节 粉体成形原理
可塑性评价指标：σy＊εp 。 屈服值随含水量增加而减少； 最大变形量随含水量增加而增加。
•Forming theory •of powder
•可塑泥团的可塑性与含水量的关系
第一节 粉体成形原理
•Forming theory •of powder
粉料的堆积（填充）特性 与形状有关：拱桥效应，形状越不规则，空隙率 越高。 与粒径分布有关：粒径分布越宽，空隙率越小， 堆积密度越大。
粉料的流动性 自然安息角越小，反映出流动性越好 球形粉末的流动性好
第一节 粉体成形原理
•Forming theory •of powder
粉末冶金与陶瓷材料的 成形工艺
2020年4月20日星期一
第七章 粉末冶金与陶瓷材料的成形工艺
本章基本要求 粉体的基本物理性能 粉体成形原理 了解几种常用的成形工艺
第七章 目录
❖ 第一节 粉体成形原理 ❖ 第二节 粉体制备技术 ❖ 第三节 粉末冶金的成形工艺 ❖ 第四节 陶瓷材料的成形工艺 ❖ 第五节 烧结 ❖ 第六节 陶瓷与粉末快速成形工艺 ❖
粉碎法：机械粉碎、气流粉碎 不易制备1微米以下的微细颗粒 设备定型化，产量大，容易操作，被广泛地应用 于粉末生产中，属于物理法 机械合金化（高速高能球磨）
第一节 粉体成形原理
第一节 粉体成形原理
•Forming theory •of powder
与材料液态铸造成形与固态塑性成形方法不同，粉 末冶金与陶瓷的成形方法是利用粉末特有的性能，通 过坯体成形、烧结等系列工艺组成的。
生产工艺过程:
粉末冶金与陶瓷所用原材料都是“粉体”
第一节 粉体成形原理
•Forming theory •of powder
•两次之间有 间隙，利于 空气排出
•加压方式和压力分布状态图 •(a) 单面加压；(b)双面同时加压；(c)双面先后加压；(d)四面加压（等静压）
•密度均匀程度增加
第一节 粉体成形原理
❖ 对压制用粉料的工艺性能要求 ❖ (由于压制成型时粉料颗粒必须能充满模型的各
第一节 粉体成形原理
•Forming theory •of powder
粉体颗粒的表面能和表面状态
表面能：晶体破碎后内部原子在周围原子的均等作用 下处于能量平衡状态，而表面原子只是一侧受到内部 原子的引力，另一侧则处于一种具有“过剩能量”的状 态，该“过剩能量”称为表面能。
吸附与凝聚
第一节 粉体成形原理
•注浆成型对泥浆的总的工艺性能的要求
流动性好； 稳定性好； 适当的触变性； 含水量少； 滤过性好； 坯体强度高； 脱模容易； 不含气泡。
•Forming theory •of powder
第二节 粉体制备技术
•Preparation technologies •of powder
❖ 粉体制备方法
❖ 二、 粉体成形原理
将粉体原料制成块状坯体一般采用三种不同的方法：
压制成形：直接将不含液体（水或有机溶剂）或 含有少量液体的粉体加压成形。
可塑成形：将粉体加入适量的液体，做成可塑泥 团，通过塑性变形制成坯体。
浆料成形：将粉体中加入足够多的液体（含液量 超过可塑泥团），做成流体形的浆料，将其浇注 至模具内形成坯体。
•Forming theory •of powder
❖ 一、 粉料的基本物理性能
粒度：d、等效直径
粒度分布、形貌（宏观、微观）
拱桥效应：粉体颗粒的形貌千差万别，直接影响到粉 体的流动性和填充性。由于实际粉料不是球形，加上 表面粗糙不平以及附着和凝聚的作用，颗粒之间相互 咬合，形成拱桥形空间，增大了空隙率，使粉料自由 堆积的空隙率往往比理论计算值大得多。
❖ 可塑坯料的工艺性能要求
可塑性好； 含水量适当； 干燥强度高； 收缩率小； 颗粒细度适当； 空气含量低。
第一节 粉体成形原理
•Forming theory •of powder
❖ （3）浆料成形原理
将制备好的坯料泥浆注入多孔性模型内，由于多孔性模型的吸 水性，在贴近模壁的一层泥浆被模型吸水而形成一均匀的泥层 ，这泥层随着时间的延长而逐渐加厚，当达到所需的厚度时， 可将多余的泥浆倒出。最后该泥层继续脱水收缩而与模型脱离 。从模型取出后即为毛坯。
开裂
σy－流限、屈服值 σp－强度极限 εn－假塑性形变 εy－回复形变 εp－最大变形量
•泥团中颗粒产生相对位 移所致
•出现裂纹前的 最大变形量
•可塑泥团的应力－应变曲线
第一节 粉体成形原理
•Forming theory •of powder
影响泥团可塑性的因素 固相颗粒大小和形状：颗粒越粗，呈现最大塑性 时所需水分愈少，最大可塑性愈低;颗粒愈细，比 表面积愈大，每个颗粒表面形成水膜所需的水分 与多，可塑性愈高。
个角落)
良好的流动性。 粉料中气体越少越好。以便得到较高的素坯密度。 粉料的堆积密度越高越好。
第一节 粉体成形原理
•Forming theory •of powder
❖ （2）可塑成形原理
主要用于形成陶瓷坯体，不用于粉末冶金
可塑泥团的流变特性 弹性变形
Байду номын сангаас
•少量空气和有机增 塑剂的作用
假塑性变形
第一节 粉体成形原理
•Forming theory •of powder
❖ （1）压制成形原理：
基于较大压力 成形过程中坯体的密度、强度、压力发生变化。
•图7－3 单面加压 时坯体内部压力分
布情况
•H－坯体高度 •D－坯体直径
高而细的产品不适于压制法成型
第一节 粉体成形原理
影响坯体密度的因素 ➢成形压力 ➢加压方式：单面、双面、四面 ➢加压速度：一轻、二重、慢提起 ➢润滑剂等添加剂
第一节 粉体成形原理
影响泥浆流变性能的因素 泥浆浓度：浓度越高，在同一剪切速率下所需应力越大，流 动性降低。 固相颗粒大小：颗粒越细，吸引力越大，流动阻力越大； 电解质的作用：泥浆解凝 泥浆的pH值：影响离解程度，或胶溶或絮凝
•未解凝的可塑粘 土泥浆浓度与流 动曲线的关系
第一节 粉体成形原理