烧结温度约为主成分熔点的2/3。保护气氛可用氢气等还原性气体，氨气、园气等 惰性气体或者在真空中进行烧结。
粉末冶金的生产过程
4、 后处理 经过烧结后，大部分制品已可使用。但对一些尺寸精度要求严格
，或对使用性能有特殊要求的制品还需进行后处理。后处理有多种 方式，如精整、浸油、机加工、热处理和电镀等。锻造也可用来对 粉末冶金制品进行后处理。
粉末冶金的生产过程
2、成形 成形分模压成形和特殊成形两大类。
模压成形就是将预处理良好的粉末按一定量(体积或重量)装入精密模具，用压 力机压成所希望的形状和尺寸的压坯。
在压制过程中，粉末与粉末、粉末 与模壁之间摩擦的存在，造成了压 力分布的不均匀，因而使得压坯各 部分的密度和强度分布也不均匀。
模压成形因受压机能力和压模设计 的限制，压坯的尺寸较小，单重较 轻，形状也较简单。
•粉末冶金法可直接将金属粉末制成成品或接近成品的最终形状和尺寸的制品，因 而不需要或只需很少的切削加工，可节约金属材料，提高劳动生产率。
粉末冶金的技术经济特点
事物总是一分为二的，粉末冶金作为一种先进的工艺技术在应 用上也存在一些不足之处。例如，粉末的成本较高，粉末冶金 制品的尺寸和形状也受到限制等。随着粉末冶金技术以及相关 技术的发展，这些不足正在逐步解决。粉末冶金必将在国民经 济的发展中发挥愈来愈大的作用。
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粉末冶金的技术经济特点
1) 能生产用普通熔炼法无法生产的具有特殊性能的材料
• 能控制制品的孔隙度，生产多孔材料。适当地选择和控制粉末粒 度、压制压力、烧结温度和时间等参数，或在原料粉中预先混入一 定量低熔点金属粉末或在低温下易挥发的有机物粉末，即能得到质 量均匀的多孔材料。这种多孔材料可用作含油轴承，广泛地应用在 汽车、家庭电动设备等方面。
图1 粉末冶金材料或制品的工艺流程
粉末冶金的生产过程
粉末冶金的生产过程主要包括粉末的制取、成形和烧结。
粉末制备
坯料制备
成型
干燥
烧结
后处理
成品
热压或热等静压烧结
粉末冶金的生产过程示意图
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粉末冶金的生产过程
1、 金属粉末的制取和准备
粉末冶金所用的原料粉可能是一种，也可能是数种 。即使是一种粉料，为了保证压坯的质量，可能需要 多种不同粒度的粉末均匀混合。由于产品最终性能的 需要或成形过程的要求，上述粉末原料在成形之前都 要经过一些预处理。预处理包括粉末退火，筛分、混 合、制粒、加润滑剂等。
特殊成形方法，比如，等静压成形，连续成形， 无压成形，高能成形等。
在以上诸多成 形方法中，模 压成形仍然占 主导地位。
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粉末冶金的生产过程
3、烧结 成形后的粉末毛坯还不具备应有的物理、机械性能，还不能直接使用。粉末毛坯必
须在适当的温度和气氛中受热，发生一系列物理和化学的变化，使粉末颗粒的聚集体 变成为晶粒的聚集体，从而获得所需的物理、机械性能，成为可用的制品或材料。这 个过程称之为烧结。烧结对最终产品的性能起着决定性的作用，是粉末冶金生产过程 中最重要的工序之一。
用还原剂还原金属氧化物或 盐类，使其成为粉末
较低熔点的金属
金属氧化物或卤族化合 物
在溶液或熔盐中，通入直流 电，使金属离子重新获得外 层电子，变成金属粉末
金属与CO,H2或Hg作用,生 成化合物,加热后分解出 CO,H2或Hg,制得金属粉末
用活性(负电性)大的金属， 置换活性小的金属离子制得 粉末
金属盐类
粉末冶金和陶瓷的 制备
——材料加工工程
在前面的章节中，所涉及到的都是液态或固态材料，本章 所要讨论的则是粉末材料。粉末冶金((Powder Metallurgy， P/M)是材料加工工程学科的一个分支，是制取金属粉末或以金 属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)为原料，经成形和 烧结，制成各种金属或金属—非金属材料和制品的工艺技术。 粉末冶金与陶瓷生产有许多相似之处。因此也被称为金属陶瓷 法。粉末冶金材料或制品的生产工艺流程见图1。
• 使互不相溶的金属—金属或金属—非金属组合成具有特殊性能的材 料。例如铜—石墨、银—石墨电刷材料，钨—铜假合金型电触头材料 等。
• 能生产各种复合材料。例如，由难熔化合物和金属组成的硬质合 金和金属陶瓷、弥散强化复合材料、纤维强化复合材料等。
粉末冶金的技术经济特点
2) 生产出的材料性能更优越
• 高合金粉末冶金材料，如粉末高速钢、粉末超合金材料，可避免成分偏析，组织 均匀，晶粒细小，性能稳定，因而热加工性能也大为改善。
• 可生产难熔金属材料或制品。现代科学技术虽已发展到很高水平，但材料如果熔 点过高，在工业上熔化仍有困难。目前，适于熔炼法生产的金属熔点约在2000℃ 以下，金属及碳化物一般均须依靠粉末冶金法制取。最近，等离子喷射法可以得 到10000℃以上的高温，使难熔金属的熔化成为可能。但是，与熔液不起化学反应 ，而自身也不熔化的耐火材料容器尚未制成，因而熔炼法制取难熔金属还存在许 多困难。
能 与 CO，H2 或 Hg 生 成 化合物的金属 较贵重的金属
颗粒
粉末生产方法
颗粒形状 粉末生产方法颗形状来自粒形状
球形
气相沉积,液相沉 树枝状 淀
水溶液电解
与
粉
近球形 气体雾化,置换(溶 不规则形 水雾化,机械粉碎,化学
末
液)
沉淀
生
产
方
多角形 机械粉碎
法
多 孔 海 绵 金属氧化物还原 状
的
关
片状
塑性金属机械研 碟 状
金属旋涡研磨
系
磨
粉末的制取及特征——粉末的形状和结构
粉末颗粒的形状直接影响粉末的流动性、松装密度、 透气性、压制性及烧结强度等制粉工艺对粉末颗粒的 晶体结构起主要作用。一般情况下，粉末颗粒为多晶 体结构。晶粒内存在亚结构，同时晶体还存在严重的 不完整性，如空隙、畸变、夹杂等，晶粒内部往往含 有较高的空位浓度和位错密度。
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金 属 粉 末 的 生 产 方 法
生产方法
简要说明
应用范围
固
球
体
磨
机粉
械碎
研
法
磨
液
雾
体
化
粉法
碎
还原法
物 电解法
理
化
学 法
热离解法
化学置换法
通过滚动或振动筒的运动， 脆性金属及合金 使球撞击物料，粉碎成粉末
用气流或液流，带动物料颗 脆性、韧性金属丝或小
粒相互碰撞摩擦而成粉末
块边角余料
用高压气体、高压液体或高 速旋转的叶片，将熔融金属 打散成雾状液滴，冷却后成 粉末