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        粉末制品制造工藝

        文章出處:青島豐東熱處理責任編輯:熱處理設備小許查看手機網址
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        人氣:-發表時間:2017-06-30 15:00【

        1.粉末

        粉末制取是粉末冶金的基礎,現有的制粉方法大體可分為兩類:機械法和物理化學法。機械法包括機械粉碎法和霧化法。物理化學法包括還原法、電解法、電化學腐蝕法、還原一化合法、氣相沉積法、液相沉積法等。其中以還原法、霧化法和電解法應用最廣。

        粉末的形狀與結構、粒度、粒形、密度、流動性、壓制性、成形性等對粉末冶金制品的質量影響極大。

        2.預處理

        為了獲得合格的粉末冶金制品,制坯前需對粉末進行降低雜質等處理,即將粉末進行退火、篩分、混合(包括與成形劑與潤滑劑及粘結劑混合)、制粒、干燥等處理。

        3.壓坯

        將經過預處理金屬粉末或混合粉末壓實成具有一定形狀、尺寸、強度與孔隙度的壓坯,粉末坯的成形方法很多,如壓制成形、等靜壓成形、注射成形、粉末軋制成形、爆炸成形、粉漿澆注成形等方法。

        粉末冶金最常用的成形方法是模壓成形(如圖1所示),壓力一般為1~1600MPa;在高溫下施以等靜壓成形,同時還可進行燒結,以制得接近完全致密的制品。粉末注射成形與塑料注射成形技術相似,曾被譽為21世紀的成形技術。粉漿澆注成形則是將粉末與適當的液體混合,制成具有流動性的粉漿,注入具有所需形狀的石膏模中澆注成形,待石膏模將粉漿中液體吸干后,拆模取出澆注的坯件。

        模壓成形

        圖1    模壓成形

        4.燒結

        燒結是粉末冶金工藝中的關鍵工序。成形后的坯塊還屬于散沙,不能直接使用,坯塊必須在適當的溫度和氣氛中加熱,發生一系列物理和化學變化,使松散坯塊內的粉末顆粒進一步結合起來,減少孔隙體積、孔隙數量并使孔隙形狀變簡單,使成形的粉末坯塊強化和致密化,達到所要求的性能。

        1)燒結過程

        燒結是一個很復雜的過程。在燒結過程中,粉末體要經歷一系列的物理和化學變化,如水分或有機物的蒸發或揮發,吸附氣體的排除,應力的消除等,過程通常包括粉末顆粒表面氧化物的還原、顆粒間的物質遷移、再結晶和晶粒長大三個階段(見圖2)。

        粉末燒結示意

        圖2  粉末燒結示意

        (1)粘結階段:壓坯的原始接觸點或面靠范德華力粘結。燒結的初期,顆粒間的原始接觸點或面轉變成晶體結合,即經過生核、結晶長大形成燒結頸。此階段粉末顆粒內部的晶粒、顆粒外形不發生變化。

        (2)燒結頸長大階段:隨著原子向顆粒結合面大量遷移使燒結頸擴大、顆粒間距離縮小,形成連續的孔隙網絡。由于晶粒長大、晶界越過孔隙移動,使孔隙大量消失,該階段燒結體收縮,密度和強度增加。

        (3)孔隙球化、縮小與閉孔階段:當燒結體的相對密度達到90%以后,孔隙網絡被分割,閉孔數量大為增加,孔隙形狀趨于球化并不斷縮小。燒結體收縮已緩慢,主要依靠小孔的消失和孔隙數量的減少。

        2)影響燒結體性能的因素

        影響燒結體性能的因素有燒結溫度、時間、燒結氣氛、粉末粒度、壓坯密度、原料及雜質。

        (1)燒結溫度與時間的影響

        ①燒結溫度與時間對燒結體性能的影響:燒結溫度為主成分熔點的2/3。在一定范圍內,隨燒結溫度的提高,燒結體的密度、強度、導電性不斷增加。

        ②燒結溫度與時間對收縮率(尺寸精度)的影響:控制燒結制品的密度和尺寸精度,對生產粉末零件是極為重要的??刂瞥叽缇缺瓤刂泼芏雀щy??刂泼芏戎饕靠刂浦婆鲏毫?,而尺寸精度不僅與壓力有關,還與燒結的參數有關,燒結體在各個方向上尺寸的收縮各不相同。燒結過程中多數情況下壓制的燒結件尺寸是收縮的,但由于某些原因有時也會膨脹,如制坯時壓力過大、燒結升溫速度過快,或燒結溫度過高、燒結時間過長等。

        ③燒結溫度與時間對燒結體顯微組織的影響:顯微組織中的孔隙形態、分布及大小對燒結體性能影響最大。

        (2)燒結氣氛對燒結體性能的影響

        燒結一般是在真空或還原氣氛中進行,材料不氧化也不會被污染。

        燒結氣氛的作用:①防止或減少周圍環境對燒結體產生有害反應,如氧化、脫碳等;②排除有害雜質如吸附氣體、表面氧化物、內部夾雜;③維持或改變燒結材料中的有用成分。

        燒結氣氛類型:氧化(純氧、空氣、水蒸氣)氣氛、還原(純氫、分解氨、煤氣等)氣氛、惰性(氮、氬、氦及真空)或中性(二氧化碳、水蒸氣)氣氛、滲碳(CO、CH4)氣氛、氮化(NH3)氣氛。

        5.燒結體的后處理

        燒結完成后,根據產品的不同要求可采取多種后處理方式,如精整、浸油、機加工、熱處理或各種表面處理。

        此文關鍵字:粉末制品制造工藝

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