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粉末冶金的工藝流程

發布時間:2024-07-18

粉末冶金(Powder Metallurgy, PM)的工藝流程主要包括以下幾個關鍵步驟:

一、制粉

1.目的:將原料制成粉末。

2.常用方法:氧化物還原法、霧化法、電解法、旋轉電極法、機械破碎法等。這些方法各有特點,如霧化法生產的粉末粒度細、純度高,廣泛用于制備鋼鐵、鋁合金、銅合金等粉末;還原法則主要用于制備鐵、銅、鎢等金屬粉末。

二、混料

1.目的:將各種所需的粉末按一定比例混合,并使其均勻化制成粉坯。

2.混料方法:分為干式、半干式和濕式三種。在混合過程中,需要注意不同成分顆粒的比重差異可能導致的偏析現象,以及顆粒大小不均可能導致的孔隙率上升。通過使用粉末冶金粘結劑,可以有效改善這些問題,提高粉末的均勻性和壓坯強度。

三、成形

1.目的:將混合均勻的混料裝入壓模中,壓制成具有一定形狀、尺寸和密度的型坯。

2.常用方法

3.冷壓:在室溫下對粉末施加高壓,使其形成具有一定強度和密度的坯件。冷壓工藝簡單、成本低,適用于大批量生產。

4.熱壓:在加熱狀態下對粉末施加壓力,使其成形并部分燒結。熱壓可以提高坯件的致密度和強度,適用于制備高性能材料。

5.注射成形:將粉末與粘結劑混合制成具有流動性的料漿,然后注射到模具中成形。注射成形適用于制造復雜形狀和精細結構的零部件。

6.等靜壓:將粉末放入柔性模具中,利用液體或氣體對模具施加等靜壓,使粉末均勻致密地成形。等靜壓適用于制備大尺寸、高均勻性的零部件。

7.3D打印:利用3D打印技術將粉末逐層堆積并粘結成形,適用于制造復雜結構和個性化設計的零部件。

四、燒結

1.目的:通過熔燒使型坯顆粒間發生擴散、熔焊、再結晶等過程,使粉末顆粒牢固地焊合在一起,孔隙減小、密度增大,最終得到所需物理及力學性能的材料或制品。

2.燒結過程:將壓坯或松裝粉末體置于適當的氣氛中,在低于其主要成分熔點的溫度下保溫一定時間。燒結溫度、時間和氣氛對材料的最終性能有重要影響。

五、后處理

1.目的:為提高制品的物理性能、力學性能、耐腐蝕性、形狀尺寸精度而進行的后期處理工作。

2.常用方法

3.整形:將燒結后的零件裝入與壓模結構相似的整形模內,在壓力機上再進行一次壓形,以提高零件的尺寸精度和減少零件的表面粗糙度。

4.浸油:將零件放入熱油中或在真空下使油滲入粉末零件孔隙中,提高耐磨性并防止生銹。

5.蒸汽處理:使零件內外表面形成一層硬而致密的氧化膜,提高耐磨性和防腐蝕性。

6.硫化處理:將零件放置在熔融硫槽內處理,使零件表面孔隙形成硫化物,提高減摩性和改善加工性能。

7.其他處理:如精整、機械加工、熱處理及化學熱處理等,以提高制品的綜合性能。

綜上所述,粉末冶金的工藝流程是一個復雜而精細的過程,涉及多個關鍵步驟和多種技術方法。通過精確控制每個步驟的工藝參數和條件,可以制備出具有優良性能和高精度的粉末冶金制品。