粉末冶金課件

金屬粉末制備§2.1概述1m32×10181μm857個(gè)國(guó)際足球場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)面積S=6000000m27000m2S=6m21、表面積假說(shuō)RittingerHypothesis雷廷智（Rittinger）粉碎所消耗的能量用于物料分子間的引力而產(chǎn)生了新的表面所需的能量?！?.1概述2、體積假說(shuō)基克假說(shuō)物料粉碎成形狀相似的成品時(shí)，所消耗的能量與其體積成正比。σε0§2.1概述2、體積假說(shuō)基克假說(shuō)物料粉碎成形狀相似的成品時(shí)，所消耗的能量與其體積成正比?！?.1概述3、粉碎的第三理論彭德（Bond）粉碎的第三理論§2.1概述金屬粉末的制取方法可以分成機(jī)械法和物理化學(xué)法兩大類(lèi)。機(jī)械法制取粉末是將原材料機(jī)械地粉碎而化學(xué)成分基本上發(fā)生變化的工藝過(guò)程。**********************************************物理化學(xué)法則是借助化學(xué)的或物理的作用．改變?cè)牧系幕瘜W(xué)成分或聚集狀態(tài)而獲得粉末的工藝過(guò)程?！?.1概述§2.1概述制造方法物理方法化學(xué)方法機(jī)械粉碎液相法氣相法還原法、熱解法共沉淀法電解法溶膠凝膠法氣相合成法固相法機(jī)械法、霧化法§2.2制粉方法2.2.1還原法制備金屬粉末工藝上所說(shuō)的還原是指通過(guò)一種物質(zhì)，即還原劑，奪取氧化物而使其轉(zhuǎn)變?yōu)樵鼗虻蛢r(jià)氧化物過(guò)程。MeO+X→Me+XO式中：Me----生成氧化物MeO的任何金屬，

X----還原劑2Me+O2→2MeO2X+O2→2XO用兩式的差可得：MeO+X→Me+XOΔG1=RTlnPO2(MeO)ΔG2=RTlnPO2(XO)還原反應(yīng)向生成金屬方向進(jìn)行的條件：即ΔG2<ΔG1還原反應(yīng)向生成金屬方向進(jìn)行的熱力學(xué)條件是還原劑氧化反應(yīng)的自由能變化小于金屬的氧化反應(yīng)的自由能的變化，還原劑才能金屬氧化物中還原出金屬來(lái)，也金屬說(shuō)，還原劑與氧化生成的氧化物應(yīng)該比被還原的金屬氧化物穩(wěn)定。因此，凡是對(duì)氧的親和力比被還原的金屬對(duì)氧的親和力大的物質(zhì)，都能作為該金屬氧化物的還原劑。

§2.2制粉方法2.2.1還原法制備金屬粉末溫度/℃20003000ΔG/kcal/molO20-40-80-120-160-200-240SeO2COTeO2Bi2O3PbOAs2O3CO2Sb2O3H2OGeO2P2O3In2O3K2OGa2O3Na2OB2O3SiO2Al2O3BaOMgOBeOCaOSnO2Li2O010001．由圖可知，隨溫度升高，ΔG增大，即各種金屬的氧化反應(yīng)愈難進(jìn)行。由于隨溫度的升高，金屬對(duì)氧的親和力減小，因此還原金屬氧化物通常要在高溫下進(jìn)行?！?.2制粉方法2.2.1還原法制備金屬粉末氧化物的ΔG-T圖特點(diǎn)：

溫度/℃20003000ΔG/kcal/molO20-40-80-120-160-200-240SeO2COTeO2Bi2O3PbOAs2O3CO2Sb2O3H2OGeO2P2O3In2O3K2OGa2O3Na2OB2O3SiO2Al2O3BaOMgOBeOCaOSnO2Li2O010002．ΔG-T關(guān)系線(xiàn)在相變溫度處，特別是在沸點(diǎn)處發(fā)生明顯的轉(zhuǎn)折，這是由于系統(tǒng)的熵在相變時(shí)發(fā)生了變化?！?.2制粉方法2.2.1還原法制備金屬粉末氧化物的ΔG-T圖特點(diǎn)：

溫度/℃20003000ΔG/kcal/molO20-40-80-120-160-200-240SeO2COTeO2Bi2O3PbOAs2O3CO2Sb2O3H2OGeO2P2O3In2O3K2OGa2O3Na2OB2O3SiO2Al2O3BaOMgOBeOCaOSnO2Li2O010003．一氧化碳生成的ΔG-T關(guān)系線(xiàn)的走向是向下的，即一氧化碳的ΔG是隨溫度的升高而減小的?！?.2制粉方法2.2.1還原法制備金屬粉末氧化物的ΔG-T圖特點(diǎn)：

溫度/℃20003000ΔG/kcal/molO20-40-80-120-160-200-240SeO2COTeO2Bi2O3PbOAs2O3CO2Sb2O3H2OGeO2P2O3In2O3K2OGa2O3Na2OB2O3SiO2Al2O3BaOMgOBeOCaOSnO2Li2O010004．在同一溫度下，圖中位置愈低的氧化物，其穩(wěn)定性愈高，即該元素對(duì)氧的親和力愈大。因此，可以用處于圖中下部位置的金屬或元素來(lái)還原處于它上部的金屬氧化物?！?.2制粉方法2.2.1還原法制備金屬粉末§2.2制粉方法2.2.1還原法制備金屬粉末未反應(yīng)芯部反應(yīng)邊界反應(yīng)區(qū)JiJo氧化物顆粒部分還原金屬粉末示意圖

§2.2制粉方法2.2.1還原法制備金屬粉末吸附自動(dòng)催化的反應(yīng)速度與時(shí)間的關(guān)系

時(shí)間反應(yīng)速度第一階段第二階段第三階段碳還原法鐵的氧化物的還原過(guò)程是分階段進(jìn)行的，即先從高價(jià)氧化鐵還原成低價(jià)氧化鐵，最后再還原成金屬鐵：Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe§2.2制粉方法2.2.1還原法制備金屬粉末碳還原法用固體碳可以還原很多金屬氧化物，如鐵、錳、銅、鎳、鎢等的氧化物來(lái)制取相應(yīng)的金屬粉末。

§2.2制粉方法2.2.1還原法制備金屬粉末碳還原法用固體碳直接還原鐵的氧化物時(shí)，當(dāng)溫度高于570℃，反應(yīng)按下述過(guò)程進(jìn)行：3Fe2O3+C＝2Fe3O4+COΔH298＝108.91kJ/mo1Fe3O4+C＝3FeO+COΔH298＝194.26kJ/mo1FeO+C＝Fe+COΔH298＝158.28kJ/mo1§2.2制粉方法2.2.1還原法制備金屬粉末碳還原法當(dāng)溫度低于570℃時(shí)，反應(yīng)過(guò)程則為：1/4Fe3O4+C＝3/4Fe+COΔH298＝167.59kJ/mo1FeO晶體結(jié)構(gòu)§2.2制粉方法2.2.1還原法制備金屬粉末氣體還原法氫、氨分解氣、轉(zhuǎn)化天然氣等許多都可作為氣體還原劑。氣體還原法不僅可以制取鐵、鎳、鈷、銅、鎢以及鉬等金屬粉末，還可以制取一些合金粉末。

§2.2制粉方法2.2.1還原法制備金屬粉末氣體還原法按照氫還原鐵的氧化物反應(yīng)狀態(tài)圖，用氫還原鐵的氧化物時(shí)，當(dāng)溫度高于570℃，反應(yīng)過(guò)程應(yīng)為：3Fe2O3+H2＝2Fe3O4+H2OΔH298＝-21.80kJ/mo1Fe3O4+H2＝3FeO+H2OΔH298＝63.55kJ/mo1FeO+H2＝Fe+H2OΔH298＝27.70kJ/mo1§2.2制粉方法2.2.1還原法制備金屬粉末金屬還原法金屬熱還原法主要應(yīng)用于制取稀有金屬粉末，如Ni、Ta、Ti、Zr、Th、U等金屬粉末，特別適合生產(chǎn)無(wú)碳金屬，可以制取象Cr-Ni這樣的合金粉末?！?.2制粉方法2.2.1還原法制備金屬粉末金屬還原法金屬熱還原的反應(yīng)可用一般化學(xué)式來(lái)表示：MeX十Me'＝Me'X十Me十Q式中：MeX——被還原的金屬化合物(氧化物、鹽類(lèi)等)；

Me'——金屬熱還原劑；

Q——反應(yīng)熱效應(yīng)?！?.2制粉方法2.2.1還原法制備金屬粉末霧化法是將液體金屬或合金直接破碎成為細(xì)小的液滴。霧化法可以用來(lái)制取多種金屬粉末，也可制取各種合金粉末。實(shí)際上，任何能形成液體的材料都可以進(jìn)行霧化?！?.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末普通霧化法采用惰性氣體霧化可以減少金屬液滴的氧化和氣體的溶解，這對(duì)于霧化鉻粉以及合金、錳、硅、釩、鉆、鋅等活性元素的合金鋼粉或鎳基、鈷基超合金粉末是十分重要的。使用氮?dú)饪梢試娭撇讳P鋼粉和合金鋼粉，如果合金中含有鈦、鋯等元素或鎳基、鈷基超合金粉末，則要使用氬氣噴制。

§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末圖2-15真空霧化示意圖

§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末普通霧化法圖2-17水霧化和氣霧化示意圖§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末普通霧化法圖2-19水射流構(gòu)造(a)環(huán)形噴射；(b)開(kāi)式V形噴射；(c)閉式V形噴射§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末普通霧化法§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末Lubanska理論從Lubanska理論可知,霧化粉末粒度的分布范圍越窄,產(chǎn)量越高;緊密耦合型(限制型)噴嘴比自由型噴嘴更有效。普通霧化法§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末Thompson理論

J.S.Thompson研究發(fā)現(xiàn),粉末粒度隨金屬流速的提高、射流壓力的增加及金屬過(guò)熱度的增大而減小。此后,Mannesman設(shè)計(jì)了錐形噴嘴、Wat_kingson設(shè)計(jì)了環(huán)形噴嘴,使工藝過(guò)程更加穩(wěn)定,取得了較好的改進(jìn)效果。普通霧化法§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末三階段霧化理論Hinze指出,金屬熔體的霧化過(guò)程存在三種破碎方式,即扁豆?fàn)?、雪茄形和膨脹形。發(fā)展到后來(lái)演變?yōu)楣呐?bag)、生長(zhǎng)(stretching)、突變(catastrophic)的霧化機(jī)制。Dambrowski和Hooper的模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),金屬液體束在高速氣體噴射的驅(qū)動(dòng)下,首先成膜,繼而破碎成帶,最后破碎成滴。帶的厚度取決于液膜的厚度和高速氣流的波長(zhǎng)。

氣霧化法圖2-20垂直霧化裝置示意圖1-氣體源；2-氣體；3-細(xì)粉體；4-集料室；5-粉末；6-霧化室；7-熔體；8-真空感應(yīng)溶化器§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末

氣霧化法圖2-21液體霧化示意圖§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末普通霧化法§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末正態(tài)分布理論R.M.German利用計(jì)算機(jī)技術(shù)研究發(fā)現(xiàn),霧化粉末粒度分布呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布,標(biāo)準(zhǔn)偏差δ取決于霧化條件,平均粒徑與標(biāo)準(zhǔn)偏差關(guān)系密切,要降低平均粒徑,必須嚴(yán)格控制標(biāo)準(zhǔn)偏差。普通霧化法§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末Strauss理論

J.T.Strauss理論給出了粉末平均粒徑與金屬液表面張力的關(guān)系:d50=Kσ^nd50為粉末平均粒徑;σ為金屬液表面張力;K、n為與金屬熔體物性相關(guān)的常數(shù)。金屬熔體的物性與粉末粒度的關(guān)系較為復(fù)雜,霧化參數(shù)的確定(包括霧化介質(zhì)的選擇、霧化設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì))因材料不同而異,因此金屬的霧化制粉是工藝性很強(qiáng)的生產(chǎn)過(guò)程。

氣霧化法第二破碎理論示意圖

§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末氣霧化法圖2-20垂直霧化裝置示意圖1-氣體源；2-氣體；3-細(xì)粉體；4-集料室；5-粉末；6-霧化室；7-熔體；8-真空感應(yīng)溶化器§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末水霧化法圖2-19水射流構(gòu)造(a)環(huán)形噴射；(b)開(kāi)式V形噴射；(c)閉式V形噴射§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末水霧化法圖2-18雙流霧化噴嘴結(jié)構(gòu)§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末

霧化法理論圖2-25水霧化法機(jī)理的沖擊模型“濺落”機(jī)理“擦落”機(jī)理

§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末

霧化法理論(1)空氣霧化?？諝忪F化廣泛用于Al、Sn、Pb、Cu_Sn、Cu_Zn粉末的制備,類(lèi)似于氣霧化,運(yùn)行成本低,但氧含量高,球形度差。(2)氣霧化。氣霧化廣泛用于Sn、Pb、Al、Bi、Cu、Ag、Au、Co、Ni、Fe、Zn粉末的制備,其粒度分布從10μm(與合金種類(lèi)有關(guān))到200μm,球形度好,有良好的密度和流動(dòng)性,氧含量低,生產(chǎn)效率達(dá)50kg/min,所用氣體主要是N2、Ar。(3)水霧化。水霧化廣泛用于Au、Ag、Pd、Pt、Co、Cu、Ni、Fe、Zn粉末的制備,其粒度分布從10μm級(jí)到毫米級(jí),形狀不規(guī)則,球形度差,有良好的壓制成形性,設(shè)備投資規(guī)模小,運(yùn)行成本低,水可循環(huán)使用,其氧含量≤0.4%,且可通過(guò)后工序還原去除,生產(chǎn)效率可達(dá)500kg/min,但對(duì)Al等活潑金屬不適用。(4)碳?xì)潇F化。類(lèi)似于水霧化的特點(diǎn),但無(wú)氧化,球形度更好,有利于生產(chǎn)細(xì)Al粉?！?.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末離心霧化法離心霧化示意圖§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末1234§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末旋轉(zhuǎn)電極霧化法圖2-27旋轉(zhuǎn)電極霧化示意圖§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末旋轉(zhuǎn)電極霧化法圖2-28旋轉(zhuǎn)電極霧化設(shè)備圖§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末離心霧化法圖2-29旋轉(zhuǎn)電極霧化形成微觀圖§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末振動(dòng)電極霧化法圖2-30振動(dòng)電極霧化示意圖1-旋轉(zhuǎn)銅電極；2-容器；3-振動(dòng)器；4自耗性電極；5-水§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末12345678§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末普通霧化法圖2-15真空霧化示意圖§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末普通霧化法§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末圖二次枝晶間距不意圖振動(dòng)電極霧化法圖2-32水霧化粉末粒度與二次枝晶間距的關(guān)系§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末振動(dòng)電極霧化法圖2-33溫度梯度和溫度對(duì)快速凝固粉末的顯微組織結(jié)構(gòu)的影響§2.2制粉方法2.2.2霧化法制備金屬粉末是電解銅粉的生產(chǎn)工藝流程圖§2.2制粉方法2.2.3電解法是電解銅粉的生產(chǎn)工藝流程圖§2.2制粉方法2.2.3電解法－Cu(粉)/CuSO4,H2SO4,H2O/Cu(純)＋溶液中的離子裝體CuSO4=Cu2++SO42-H2SO4=2H++SO42-H2O=H++OH-§2.2制粉方法2.2.3電解法在陰極Cu=Cu2＋＋

2e2OH－2e=H2O+ 1/2O2在陽(yáng)極Cu2＋＋2e=Cu2H＋+2e=2H=H2§2.2制粉方法2.2.3電解法§2.2制粉方法2.2.3電解法圖金屬離子濃度與至陰極之關(guān)系§2.2制粉方法2.2.3電解法

i-c關(guān)系圖§2.2制粉方法2.2.3電解法§2.2制粉方法2.2.3電解法12341-陰極2-石墨坩堝3-接觸環(huán)4-陽(yáng)極+-§2.2制粉方法2.2.3熔鹽電解法§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法擠壓碰擊研磨α§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法鄂式破碎機(jī)

鄂式破碎機(jī)

JawCrusher

§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法鄂式破碎機(jī)§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法輪碾機(jī)

輪碾機(jī)

§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法輪碾機(jī)輪碾機(jī)

(a)(b)(c)(d)第二章非金屬礦物粉碎加工§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法機(jī)械球磨

商業(yè)用的間歇式球磨機(jī)

§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法機(jī)械球磨球磨機(jī)§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法機(jī)械球磨O

PαA1AGR§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法機(jī)械球磨臨界轉(zhuǎn)速§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法機(jī)械球磨自然坡度角βGOG2G1βlαABCDE

βαBC§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法機(jī)械球磨自然坡度角Ball-powder-ballcollisionofpowdermixtureduringmechanicalalloying§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法機(jī)械球磨Schematicsofmicrostructuralevolutionduringmillingofaductile-brittlecombinationofpowders.Thisistypicalofanoxidedispersionstrengthenedcase.§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法機(jī)械球磨§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法機(jī)械球磨影響因素：球磨時(shí)間轉(zhuǎn)速球料比溫度填充量§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法機(jī)械球磨臨界晶粒尺寸球磨時(shí)間/h晶粒尺寸/nm

無(wú)定形態(tài)球磨時(shí)間粉體顆粒球料比降低高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)速臨界激活能區(qū)§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法機(jī)械球磨離心力(a)(b)§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌器

沖擊球體

密封圈

20um20umAlFeMnPCA機(jī)械合金§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法振動(dòng)球磨

1234567891011121314§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法振動(dòng)球磨

斯韋克濕式振動(dòng)球磨機(jī)

啟動(dòng)振動(dòng)研磨機(jī)時(shí)，振動(dòng)馬達(dá)產(chǎn)生強(qiáng)大的激振力，通過(guò)振動(dòng)彈簧帶動(dòng)振動(dòng)盤(pán)中的研磨混合物產(chǎn)生三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，即上下振動(dòng)、由里向外的翻轉(zhuǎn)、螺旋式的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法做金屬間化合物粉末成型方面的工作，首先熔煉得到金屬間化合物，然后破碎后球磨制粉，但在球磨過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，某個(gè)物相隨著球磨時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸消失，一些物相衍射峰減弱出現(xiàn)寬化，而主相（α-Fe）衍射峰明顯增強(qiáng)，合金中含有稀土元素La（鑭），球磨時(shí)間分別為10分鐘，30分鐘，由于剛剛開(kāi)始做這方面的研究，不知如何解釋這一現(xiàn)象，有這方面經(jīng)驗(yàn)的求指教。124365§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法

渦旋研磨

渦旋研磨§2.2制粉方法2.2.4機(jī)械法

冷氣流粉碎冷氣流粉碎的基本工藝是：利用高速高壓的氣流帶著較粗的顆粒通過(guò)噴嘴轟擊在擊碎室中的靶子，壓力立即從高壓(高達(dá)7MPa)降到0.1MPa，發(fā)生絕熱膨脹，使金屬靶和擊碎空的溫度陳列室溫以下，甚至零度以下。冷卻了的顆粒就被粉碎。氣流壓力放大，制得的粉末粒度愈細(xì)。冷流沖擊方法適用于粉碎硬質(zhì)的、磨料的以及比較昂貴的材料。

氧化鎳焙燒料回轉(zhuǎn)窯硫活化器氣化器H2+COCO，Ni(CO)4離解器Ni粉COCO還原殘?jiān)蛩峄簾凉窕幚鞱i、Co、Cu沉淀常用羥基法制備鎳粉生產(chǎn)工藝流程示意圖

§2.2制粉方法2.2.5氣相沉積法H2MeClnCH4

§2.2制粉方法2.2.5氣相沉積法這種方法已經(jīng)用來(lái)制取微細(xì)碳化物，如碳比鈦、碳化鉭、碳化鈮等。等離子弧法的基本過(guò)程是使氫通過(guò)等離于體發(fā)生器將氫加熱到平均3000℃的高溫，再將金屬氯化物蒸氣和碳?xì)浠衔餁怏w噴入熾熱的氫氣流(火焰)中，則金屬氯化物隨即被還原、碳化，在反射墻上驟冷而得到極細(xì)的碳化物。

§2.2制粉方法2.2.6液相沉積法金屬置換法可以用來(lái)制取銅、鉛、錫、銀、金等粉末。用一種金屬?gòu)乃芤褐腥〈隽硗庖环N金屬的過(guò)程叫置換。從熱力學(xué)來(lái)說(shuō)，只能用負(fù)電位較大的金屑去置換溶液中正電位較大的金屬。置換序的排列次序?yàn)椋轰?、鉀、鈉、鎂、鋁、錳、鋅、鐵、鎘、鈷、鎳、錫、鉛、氫、銅、銀、金。

§2.2制粉方法2.2.6液相沉積法金屬置換法可以用來(lái)制取銅、鉛、錫、銀、金等粉末。用一種金屬?gòu)乃芤褐腥〈隽硗庖环N金屬的過(guò)程叫置換。從熱力學(xué)來(lái)說(shuō)，只能用負(fù)電位較大的金屑去置換溶液中正電位較大的金屬。置換序的排列次序?yàn)椋轰?、鉀、鈉、鎂、鋁、錳、鋅、鐵、鎘、鈷、鎳、錫、鉛、氫、銅、銀、金。

§2.2制粉方法2.2.6液相沉積法鍍銅石墨和粗化石墨XRD圖譜

§2.2制粉方法2.2.6液相沉積法鍍銅石墨粉體SEM顯微形貌

§2.2制粉方法2.2.6液相沉積法鍍銅石墨銅基與石墨銅基復(fù)合材料宏觀形貌粉末的性能及其測(cè)定§3.1概述

粉體是粉體冶金學(xué)研究的基本對(duì)象。工業(yè)生產(chǎn)單元操作過(guò)程中所處理的物料，因其物質(zhì)種類(lèi)千差萬(wàn)別，粒子的形成方式不同，所以其各種性質(zhì)也不相同。而這些性質(zhì)與有關(guān)的單元操作過(guò)程密切相關(guān)，直接影響這些過(guò)程的正常進(jìn)行，巳直接影響原料、半成品及成品的質(zhì)量。

顆粒粉體§3.1概述3.2.1粉末體定義和粉末體顆粒粉末體簡(jiǎn)稱(chēng)粉末或粉體(powder)，通常是指由大量的固體顆粒及顆粒間的空隙所構(gòu)成的集合體。而組成扮末體的最小單位或個(gè)體稱(chēng)為粉末顆粒(powderparticle)，簡(jiǎn)稱(chēng)顆粒，其大小一般小于1000μm。粉末體實(shí)際上是由大量的固體顆粒組成的一種分散體系。其他的多顆粒體系還包括霧滴和氣泡群?！?.2粉末及粉末性能§3.2粉末及粉末性能

聚集顆粒示意圖

3.2.1粉末體定義和粉末體顆粒一次顆粒之間形成一定的粘結(jié)面，在二次顆粒內(nèi)存在一些微細(xì)的孔隙。一次顆?；騿晤w粒可能是單晶顆粒，而更普遍情況下是多晶顆粒，但晶粒間不存在空隙。多數(shù)場(chǎng)合下，顆粒與鄰近的顆粒粘附，并且有時(shí)形成鏈狀或更復(fù)雜的形狀。顆粒間的粘附力，據(jù)拉提（Latty）和克拉克(Clark)計(jì)算，比范德華引力大得多，而接近電荷的庫(kù)侖引力。§3.2粉末及粉末性能3.2.1粉末體定義和粉末體顆粒二次顆粒是由單顆粒以某種方式聚集而成，通常由化合物的單晶體或多晶體經(jīng)分解、焙(bei)燒、還原、置換或化合等物理化學(xué)反應(yīng)并通過(guò)相變或晶型轉(zhuǎn)變而形成；也可以由極細(xì)的單顆粒通過(guò)高溫處理(如煅燒，退火)燒結(jié)而形成?！?.2粉末及粉末性能§3.2粉末及粉末性能3.2.1粉體粒徑和粉末體的定義

Fineparticle顆粒從個(gè)體顆粒出發(fā)，稱(chēng)為顆粒學(xué)

Powder粉體從集合粉體出發(fā)，稱(chēng)為粉體工程學(xué)3.2.2粉末顆粒構(gòu)造和表面狀態(tài)粉末顆粒實(shí)際構(gòu)造的復(fù)雜性還表現(xiàn)為晶體的嚴(yán)重不完整性，即存在許多結(jié)晶缺陷，如空隙、畸變、夾雜等。因此，粉末總是貯存有較高的晶格畸變能，具有較高的活性。

§3.2粉末及粉末性能3.2.2粉末顆粒構(gòu)造和表面狀態(tài)§3.2粉末及粉末性能開(kāi)孔閉孔氧化物3.2.3粉末性能§3.2粉末及粉末性能粉體的基本性質(zhì)

粉體的幾何形態(tài)性質(zhì)

粉體的力學(xué)性質(zhì)

粉體的物理化學(xué)性質(zhì)

3.3.1粉體取樣§3.3金屬粉末的取樣和分樣插入式取樣器

3.3.1粉體取樣§3.3金屬粉末的取樣和分樣Snorkel型取樣設(shè)備

3.3.1粉體取樣§3.3金屬粉末的取樣和分樣四分法分樣器

3.3.2化學(xué)成分檢測(cè)§3.3金屬粉末的取樣和分樣粉末的化學(xué)成分菲水滴定法/氫損值

酸不溶物法/鐵粉鹽酸不溶物

3.3.2化學(xué)成分檢測(cè)§3.3金屬粉末的取樣和分樣菲水滴定法/氫損值金屬粉末的試樣在純氫氣中煅燒足夠長(zhǎng)時(shí)間，粉末中的氧被還原成水蒸氣，某些元素與氫生成揮發(fā)性的化合物，與揮發(fā)性金屬一同排除，測(cè)得試樣粉末的相對(duì)質(zhì)量損失，稱(chēng)為氫損。

3.3.2化學(xué)成分檢測(cè)§3.3金屬粉末的取樣和分樣

酸不溶物法/鐵粉鹽酸不溶物

金屬粉末中在溶解金屬的無(wú)機(jī)酸中不溶的非金屬。在銅粉中，這種不溶物有二氧化硅、不溶性硅酸鹽、氧化鋁、粘土及其他耐火材料。不溶性材料中也可能含有硫酸鉛。在鐵粉中，除了上述銅粉中含有的物質(zhì)以外，其不溶物中可能有碳化物。§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.3顆粒形狀粉末的形狀規(guī)則形狀

不規(guī)則形狀§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.3顆粒形狀粉末顆粒的形狀

Feret徑§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.3顆粒形狀Martin徑§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.3顆粒形狀hblHeywood徑§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.3顆粒形狀a1篩分徑圖示

a2§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.3顆粒形狀等表面積球當(dāng)量徑與顆粒等表面積球的直徑§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.3顆粒形狀等體積球當(dāng)量徑與顆粒同體積球的直徑?！?.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.3顆粒形狀Stoke徑Re<1與顆粒相同沉降速度的球的直徑?！?.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.3顆粒形狀當(dāng)量表面S=πd2=kd2V=πd3/6=Md3當(dāng)量體積形狀系數(shù)=K/M=π/(π/6)=6§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.3顆粒形狀§1.1粉體顆粒的粒徑與形狀1.1.5顆粒的形狀形狀系數(shù)/形狀因子形狀系數(shù)=？

§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.3顆粒形狀§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.3顆粒形狀§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.3顆粒形狀(a)(b)(c)(d)制備的粉體SEM形貌

§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.4粉末的粒度及其測(cè)定幾何形體的投影圖

3.3.4顆粒形狀§3.3金屬粉末的取樣和分樣累積分布曲線(xiàn)

3.3.4顆粒形狀§3.3金屬粉末的取樣和分樣累積分布曲線(xiàn)

3.3.4顆粒形狀§3.3金屬粉末的取樣和分樣粒度分布曲線(xiàn)的幾何類(lèi)型

不規(guī)則尺寸d的重量%粉體顆粒尺寸d多模尺寸d的重量%粉體顆粒尺寸d尺寸d的重量%寬化粉體顆粒尺寸d標(biāo)準(zhǔn)(單模)尺寸d的重量%粉體顆粒尺寸d§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.4顆粒形狀§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.4顆粒形狀3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法§3.3金屬粉末的取樣和分樣粒度分布曲線(xiàn)的幾何類(lèi)型

篩分析法3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法§3.3金屬粉末的取樣和分樣粒度分布曲線(xiàn)的幾何類(lèi)型

篩分析法012345678910

直線(xiàn)測(cè)微尺

網(wǎng)絡(luò)測(cè)微尺

§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法顯微鏡法12345671234567§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法顯微鏡法定向徑定向等分徑投影面積徑最大水平截距§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法顯微鏡法垂直投影法測(cè)量粒度

§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法顯微鏡法dddddddddd線(xiàn)性分割法測(cè)量粒度

§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法顯微鏡法第二章粉末的表征與測(cè)量§1.2粉末粒徑測(cè)量1.2.2顯微鏡法激光器激光束透鏡樣品池透鏡衍射光束未衍射光束光傳感器列陣中心傳感器粉末§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法激光衍射法

激光器接收器攪拌器探測(cè)器樣品槽泵打印機(jī)處理器§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法激光衍射法

§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法激光衍射法

§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法激光衍射法

§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法激光衍射法

§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法庫(kù)爾特計(jì)數(shù)器原理圖

計(jì)數(shù)器法

顆粒受力分析FeFDFb§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法沉降分析法

沉降速度：

黏性阻力區(qū)Re<1;

§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法沉降分析法

黏性阻力區(qū)Re<1;

§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法沉降分析法

§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法沉降分析法

沉降分析

§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法沉降分析法

沉降分析

§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法沉降分析法

沉降分析

§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法沉降分析法

沉降分析

§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法沉降分析法

比濁儀的結(jié)構(gòu)示意圖

§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法沉降分析法

比濁儀的結(jié)構(gòu)示意圖

第一章粉末的表征與測(cè)量§1.2粉末粒徑測(cè)量1.2.4重量沉降光透法重力沉降光透法基本原理ClAII0§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法沉降分析法

比濁儀測(cè)試粒度原理§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法淘析法

水力分級(jí)器原理

§3.3金屬粉末的取樣和分樣3.3.5顆粒粒度的測(cè)定方法淘析法

離心淘析原理

§3.4粉末的比表面及其測(cè)定3.4.1顆粒粒度的測(cè)定方法尺寸效應(yīng)法是根據(jù)粉末粒度組成和形狀系數(shù)計(jì)算表面積的一種方法。如以f為表面形狀系數(shù)、k為體積形狀系數(shù)，ρc為顆粒有效密度，dsv為體面積平均徑，則計(jì)算的比表面等于：比表面1g質(zhì)量的粉體所具有的表面積。m2/gcm2/g反映出吸附溶解活性的性能。3.4.1顆粒粒度的測(cè)定方法§3.4粉末的比表面及其測(cè)定3.4.1顆粒粒度的測(cè)定方法§3.4粉末的比表面及其測(cè)定化學(xué)鍵力原子狀態(tài)被吸附/低溫下氣體被吸附物理吸附化學(xué)吸附范德華力分子狀態(tài)被吸附3.4.1顆粒粒度的測(cè)定方法§3.4粉末的比表面及其測(cè)定單分子層覆蓋

氣體壓力吸附量P0

P0

P0

P0

P0

3.4.1氣體吸附法§3.4粉末的比表面及其測(cè)定單分子層覆蓋

3.4.1顆粒粒度的測(cè)定方法§3.4粉末的比表面及其測(cè)定單分子層覆蓋

3.4.1顆粒粒度的測(cè)定方法§3.4粉末的比表面及其測(cè)定單分子層覆蓋

單分子層覆蓋

3.4.1顆粒粒度的測(cè)定方法§3.4粉末的比表面及其測(cè)定P/VPk=單分子層覆蓋

3.4.1顆粒粒度的測(cè)定方法§3.4粉末的比表面及其測(cè)定

多分子層BET公式3.4.1顆粒粒度的測(cè)定方法§3.4粉末的比表面及其測(cè)定

多分子層BET公式3.4.1顆粒粒度的測(cè)定方法§3.4粉末的比表面及其測(cè)定BET比表面積是BET比表面積測(cè)試法的簡(jiǎn)稱(chēng)，該方法由于是依據(jù)著名的BET理論為基礎(chǔ)而得名。BET是三位科學(xué)家（Brunauer、Emmett和Teller）的首字母縮寫(xiě)，三位科學(xué)家從經(jīng)典統(tǒng)計(jì)理論推導(dǎo)出的多分子層吸附公式基礎(chǔ)上，即著名的BET方程，成為了顆粒表面吸附科學(xué)的理論基礎(chǔ)，并被廣泛應(yīng)用于顆粒表面吸附性能研究及相關(guān)檢測(cè)儀器的數(shù)據(jù)處理中。

多分子層BET公式EdwardTeller,PaulEmmettandStephenBrunauer,ca.1960s

3.4.1顆粒粒度的測(cè)定方法§3.4粉末的比表面及其測(cè)定

多分子層P/(V(P0-P))P/P0k=a=3.4.1顆粒粒度的測(cè)定方法§3.4粉末的比表面及其測(cè)定P/(V(P0-P))P/P0k=a=3.4.1顆粒粒度的測(cè)定方法§3.4粉末的比表面及其測(cè)定P/(V(P0-P))P/P0k=a=

多分子層

S=VmNAAm/(22400W)3.4.1顆粒粒度的測(cè)定方法§3.4粉末的比表面及其測(cè)定3.4.1顆粒粒度的測(cè)定方法§3.4粉末的比表面及其測(cè)定3.4.1顆粒粒度的測(cè)定方法§3.4粉末的比表面及其測(cè)定3.5.1粉體的堆積性質(zhì)§3.5金屬的工藝性能空隙率ε=1-Φ填充率Φ=1-ε空隙率ε=1-Φ填充率Φ=1-ε3.4.1顆粒粒度的測(cè)定方法§3.4粉末的比表面及其測(cè)定粉末的堆積形狀等徑球形堆積

立方

單斜3.5.1粉體的堆積性質(zhì)§3.5金屬的工藝性能粉末的堆積形狀等徑球形堆積雙斜棱錐

3.5.1粉體的堆積性質(zhì)§3.5金屬的工藝性能粉末的堆積形狀不等徑球形堆積0.1550.2250.4140.7321.0000.190.2070.26ε3.5.1粉體的堆積性質(zhì)§3.5金屬的工藝性能量杯漏斗3.5.2金屬粉末的松裝密度與振實(shí)密度的測(cè)定§3.5金屬的工藝性能3.5.2金屬粉末的松裝密度與振實(shí)密度的測(cè)定§3.5金屬的工藝性能測(cè)量筒凸輪導(dǎo)套鋼砧固定套與導(dǎo)桿3.5.2金屬粉末的松裝密度與振實(shí)密度的測(cè)定§3.5金屬的工藝性能比重瓶3.5.3金屬粉末有效密度的測(cè)定§3.5金屬的工藝性能比重瓶3.5.3金屬粉末有效密度的測(cè)定§3.5金屬的工藝性能浸潤(rùn)液體粉體吊斗懸絲3.5.2金屬粉末的松裝密度與振實(shí)密度的測(cè)定§3.5金屬的工藝性能3.5.2金屬粉末的松裝密度與振實(shí)密度的測(cè)定§3.5金屬的工藝性能粉體質(zhì)量粉體質(zhì)量粉體質(zhì)量-

粉體浮力3.5.4金屬粉末其他性能的測(cè)定§3.5金屬的工藝性能注入法泄流法傾容器法沙漏又稱(chēng)“沙鐘”，是我國(guó)古代一種計(jì)量時(shí)間的儀器。沙漏的制造原理與漏刻大體相同，它是根據(jù)流沙從一個(gè)容器漏到另一個(gè)容器的數(shù)量來(lái)計(jì)量時(shí)間。這種采用流沙代替水的方法，是因?yàn)槲覈?guó)北方冬天空氣寒冷，水容易結(jié)冰的緣故。最著名的沙漏是1360年詹希元?jiǎng)?chuàng)制的“五輪沙漏”。流沙從漏斗形的沙池流到初輪邊上的沙斗里，驅(qū)動(dòng)初輪，從而帶動(dòng)各級(jí)機(jī)械齒輪旋轉(zhuǎn)。最后一級(jí)齒輪帶動(dòng)在水平面上旋轉(zhuǎn)的中輪，中輪的軸心上有一根指針，指針則在一個(gè)有刻線(xiàn)的儀器圓盤(pán)上轉(zhuǎn)動(dòng)，以此顯示時(shí)刻，這種顯示方法幾乎與現(xiàn)代時(shí)鐘的表面結(jié)構(gòu)完全相同。此外，詹希元還巧妙地在中輪上添加了一個(gè)機(jī)械撥動(dòng)裝置，以提醒兩個(gè)站在五輪沙漏上擊鼓報(bào)時(shí)的木人。每到整點(diǎn)或一刻，兩個(gè)木人便會(huì)自行出來(lái)，擊鼓報(bào)告時(shí)刻。這種沙漏脫離了輔助的天文儀器，已經(jīng)獨(dú)立成為一種機(jī)械性的時(shí)鐘結(jié)構(gòu)。3.5.4金屬粉末其他性能的測(cè)定§3.5金屬的工藝性能3.5.4金屬粉末其他性能的測(cè)定§3.5金屬的工藝性能BT-1000粉體綜合特性測(cè)試儀3.5.4金屬粉末其他性能的測(cè)定§3.5金屬的工藝性能3.5.4金屬粉末其他性能的測(cè)定§3.5金屬的工藝性能3.5.4金屬粉末其他性能的測(cè)定§3.5金屬的工藝性能轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)機(jī)3.5.4金屬粉末其他性能的測(cè)定§3.5金屬的工藝性能+++3.5.4金屬粉末其他性能的測(cè)定§3.5金屬的工藝性能wtLPP/2P/2PL/43.5.4金屬粉末其他性能的測(cè)定§3.5金屬的工藝性能成形§4.1概述粉末冶金成形是粉末冶金零件生產(chǎn)中最重要的最基本的工序之一，它是粉末壓制成所需形狀及強(qiáng)度的壓坯，也是粉末冶金零件生產(chǎn)的關(guān)鍵工序之一。壓坯的生產(chǎn)質(zhì)量，不僅直接影響以后各道工序，我們務(wù)必了解模壓成形的基本原理，掌握壓制過(guò)程中有關(guān)的力的計(jì)算，幾種壓制方式的選擇以及壓坯密度均勻性的分析，學(xué)會(huì)制定生產(chǎn)及掌握操作規(guī)程，熟悉簡(jiǎn)單和復(fù)雜形狀零件的成型模具結(jié)構(gòu)及其工作原理，了解成型設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)和相匹配的模架，以利用生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的粉末冶金零件。

§4.2成形前原料的準(zhǔn)備4.2.1退火工藝

§4.2成形前原料的準(zhǔn)備4.2.2混合

雙錐形混料機(jī)

雙錐形混料機(jī)

§4.2成形前原料的準(zhǔn)備4.2.3篩分

三層旋振篩

§4.2成形前原料的準(zhǔn)備4.2.3造粒

滾筒式造粒機(jī)

§4.3金屬粉末壓制過(guò)程4.3.1金屬粉末壓制現(xiàn)象

§4.3金屬粉末壓制過(guò)程4.3.1金屬粉末壓制現(xiàn)象

§4.3金屬粉末壓制過(guò)程4.3.1金屬粉末壓制現(xiàn)象

§4.3金屬粉末壓制過(guò)程4.3.2金屬粉末的壓坯強(qiáng)度§4.3金屬粉末壓制過(guò)程4.3.2金屬粉末的壓坯強(qiáng)度電解銅粉壓坯的抗彎強(qiáng)度和成形壓力的關(guān)系

§4.3金屬粉末壓制過(guò)程4.3.2金屬粉末的壓坯強(qiáng)度電解銅粉轉(zhuǎn)鼓實(shí)驗(yàn)的壓坯壓力與質(zhì)量損失率的關(guān)系§4.4壓制壓力與壓坯密度的關(guān)系

4.4.2壓制壓力與壓坯密度的定量關(guān)系壓坯密度與成形壓力的關(guān)系

§4.4壓制壓力與壓坯密度的關(guān)系

4.4.2壓制壓力與壓坯密度的定量關(guān)系壓坯相對(duì)密度和壓制壓力的相對(duì)關(guān)系1一電解釷粉；2一鈣熱還原釷粉；3-還原鋯粉；4-研磨鈹粉；5-氫化物離解鈾粉；6-硼化鈦粉；7-鉻粉§4.4壓制壓力與壓坯密度的關(guān)系

4.4.1金屬粉末壓制時(shí)壓坯密度的變化規(guī)律典型實(shí)際壓制圖§4.5壓制過(guò)程中力的分析4.5.1側(cè)壓力壓坯受力示意圖§4.5壓制過(guò)程中力的分析4.5.1側(cè)壓力軸向壓力與側(cè)壓力之間的關(guān)系曲線(xiàn)

§4.5壓制過(guò)程中力的分析4.5.1側(cè)壓力壓制壓力與側(cè)壓系數(shù)的關(guān)系

§4.5壓制過(guò)程中力的分析4.5.2外摩擦力

§4.5壓制過(guò)程中力的分析4.5.3脫模壓力

如壓制鐵粉時(shí)，如壓制鐵粉時(shí)，P脫≈0.13P；當(dāng)壓制硬質(zhì)合金一類(lèi)制品時(shí)，P脫≈0.3P。§4.5壓制過(guò)程中力的分析4.5.3脫模壓力

鐵粉脫模壓力隨模沖位移變化曲線(xiàn)

§4.5壓制過(guò)程中力的分析4.5.4彈性后效

§4.5壓制過(guò)程中力的分析4.5.4彈性后效

鐵粉和銅粉的彈性后效與壓力的關(guān)系

§4.6壓制密度及其分布4.5.4壓坯密度分布規(guī)律

用石墨粉作隔層的單向壓制壓坯§4.6壓制密度及其分布4.5.4壓坯密度分布規(guī)律

鎳粉坯體的密度分布

§4.6壓制密度及其分布4.6.2壓坯密度分布規(guī)律

單向壓制與雙向壓制的壓坯密度沿高度方向的分布

§4.6壓制密度及其分布4.6.2壓坯密度分布規(guī)律

帶摩擦芯桿的壓模

§4.6壓制密度及其分布4.6.2壓坯密度分布規(guī)律

套管壓坯密度沿高度的變化

§4.6壓制密度及其分布4.6.2壓坯密度分布規(guī)律

球形粉體堆積穩(wěn)定化密度增加

§4.6壓制密度及其分布4.6.2壓坯密度分布規(guī)律

同步器齒轂壓坯密度分布模擬

§4.6壓制密度及其分布4.6.3復(fù)雜形狀壓坯的壓制

異形壓坯的壓制的形狀和壓力分布

§4.7成形劑4.6.3成形劑的用量及效果

成形劑粒度對(duì)粉體流動(dòng)性和松裝密度的影響

§4.7成形劑4.6.3成形劑的用量及效果

潤(rùn)滑方式對(duì)壓坯密度的影響

§4.8壓制廢品分析

壓制分層§4.8壓制廢品分析

矩形壓坯的應(yīng)力分布

§4.8壓制廢品分析

壓制裂紋

§4.8壓制廢品分析

壓制裂紋

§4.10特殊成型

濕式等靜壓成型

選擇模具材料及模具制作選擇粉末并測(cè)量粉末裝模排氣、密封、清理及將模型裝于容器中密封壓力容器確定工藝參數(shù)加壓保壓減壓打開(kāi)容器取出壓坯取出工具僅限濕袋工藝僅限濕袋工藝?yán)涞褥o壓成型的流程圖

§4.10特殊成型§4.10特殊成型

濕袋模具壓制

§4.10特殊成型干袋模具壓制圖

§4.10特殊成型

軟模成型示意圖

§4.10特殊成型三軸壓制裝置示意圖

§4.10特殊成型粉末注射成形流程圖

粉漿澆注工藝原理圖

§4.10特殊成型粉末軋制過(guò)程示意圖

§4.10特殊成型楔形壓制裝置示意圖

§4.10特殊成型擠壓時(shí)混合料的受力情況

§4.10特殊成型爆炸成形示意圖

燒結(jié)§5.1概述燒結(jié)?壓坯或松裝粉末體的強(qiáng)度和密度都是很低的。為了提高壓坯或松裝粉末體的強(qiáng)度，需要在適當(dāng)?shù)臈l件下進(jìn)行熱處理。這就是把壓坯或松裝粉末體加熱到其基本組元熔點(diǎn)以下的溫度(約0.7-0.8Tm)，并在此溫度下保溫，從而使粉末顆粒相互結(jié)合起來(lái)，改善其件能。這種熱處理就叫做燒結(jié)。MT=meltingpoint§5.1概述各種類(lèi)型的燒結(jié)

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)致密化參數(shù)Φ

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)燒結(jié)時(shí)間的影響

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

燒結(jié)階段示意圖

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力Young-Laplace推導(dǎo)

對(duì)活塞稍加壓力，將毛細(xì)管內(nèi)液體壓出少許，使液滴體積增加dV，相應(yīng)地其表面積增加dA。克服附加壓力

p環(huán)境所作的功與可逆增加表面積的吉布斯自由能增加應(yīng)該相等。代入得：

p

p§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

1805年Young-Laplace導(dǎo)出了附加壓力與曲率半徑之間的關(guān)系式：特殊式（對(duì)球面）：根據(jù)數(shù)學(xué)上規(guī)定，凸面的曲率半徑取正值，凹面的曲率半徑取負(fù)值。所以，凸面的附加壓力指向液體，凹面的附加壓力指向氣體，即附加壓力總是指向球面的球心。一般式：§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力燒結(jié)的兩球模型

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力燒結(jié)頸曲面下的空位溶度分布

§5.3燒結(jié)中物質(zhì)的遷移

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力兩種類(lèi)型的物質(zhì)擴(kuò)散§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力黏性流動(dòng)黏性流動(dòng)

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力庫(kù)欽斯基燒結(jié)模型

顆粒表面蒸發(fā)

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力圖玻璃球-平板燒結(jié)實(shí)驗(yàn)§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力圖三種擴(kuò)散機(jī)制

體積擴(kuò)散

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力

空位與原子的擴(kuò)散

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力圖5-12燒結(jié)時(shí)空位擴(kuò)散途徑§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力階梯狀表面示意圖

表面擴(kuò)散§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力空位從顆粒接觸面向顆粒表面(a)或晶界；(b)擴(kuò)散的模型

晶界擴(kuò)散

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力直徑0.13mm的銅絲在1075℃氫氣中燒結(jié)408h后的斷面形貌

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力塑性流動(dòng)模型

塑性流動(dòng)機(jī)制

§5.3燒結(jié)中的物質(zhì)遷移

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力晶格擴(kuò)散latticediffusion體積擴(kuò)散Volumediffusion塊體擴(kuò)散Bulkdiffusion位錯(cuò)芯管擴(kuò)散Dislocationpipediffusion晶界擴(kuò)散Grainboundarydiffusion表面擴(kuò)散Surfacediffusion擴(kuò)散的短回路Shortcircuitpath

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力塑性流動(dòng)晶界擴(kuò)散表面擴(kuò)散

空位濃度梯度

影響擴(kuò)散系數(shù)的因素溫度材料成分晶體結(jié)構(gòu)晶體缺陷其他因素影響程度：溫度－成分－結(jié)構(gòu)－其它§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

溫度提高，能超過(guò)能壘的幾率越大，同時(shí)晶體的平衡空位濃

度也越高，這些都是提高擴(kuò)散系數(shù)的原因。原子之間的結(jié)合鍵力越強(qiáng)，通常對(duì)應(yīng)材料的熔點(diǎn)也越高，激活能較大，擴(kuò)散系數(shù)較小。原子排列越緊密，晶體結(jié)構(gòu)的致密度越高，激活能較大，擴(kuò)散系數(shù)較小?！?.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力粉體顆粒燒結(jié)的計(jì)算模擬法結(jié)果

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力細(xì)水霧化不銹鋼粉在燒結(jié)時(shí)的致密化和收縮

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力銅粉燒結(jié)時(shí)的表面減少§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力中間階段燒結(jié)時(shí)孔隙結(jié)構(gòu)及其相互聯(lián)系§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力孔隙晶粒邊界中間階段時(shí)的兩種可能性§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力晶界、空位與收縮的關(guān)系模型§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力孔隙孤立和球化過(guò)程示意圖

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力孔隙度與燒結(jié)時(shí)間的關(guān)系

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力晶粒大小和孔隙大小與燒結(jié)時(shí)間的關(guān)系

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力鐵粉燒結(jié)的SEM形貌：(a)燒結(jié)前；(b)燒結(jié)后§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力顆粒燒結(jié)的接觸點(diǎn)頸部長(zhǎng)大與球形孔隙形成過(guò)程示意圖§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力銅粉壓坯在900℃燒結(jié)時(shí)總孔隙度和閉孔隙度的變化

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力W-Ni-Fe合金在氫氣中1460℃燒結(jié)10min的斷口形貌§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力形狀系數(shù)比值β

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力在燒結(jié)過(guò)程中的晶核形成、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大示意圖§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力

孔隙阻止晶界示意圖§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力晶界移動(dòng)通過(guò)第二相質(zhì)點(diǎn)§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力晶界溝的影響

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力Visualizationofhigh-temperaturephenomenainasessiledroptest§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力96Mo-4Ni(wt%)樣品在三循環(huán)（60+30+30min）在1460℃燒結(jié)在Murakami腐蝕液下典型的晶粒A附近存在液態(tài)凝固相§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力液相燒結(jié)時(shí)顆粒彼此靠攏§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力液相燒結(jié)致密化過(guò)程§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力鐵-銅壓坯燒結(jié)時(shí)的收縮率和時(shí)間的關(guān)系（銅粉粒度9.4μm）§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力

鎢球在液態(tài)銅中的不同浸潤(rùn)角的分布：(a)8°；(b)85°§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力熔浸方式(a)部分溶浸法；(b)全部溶浸法；(c)接觸法§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力二元混合粉末的均勻化

AAB§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力80%銅-20%鎳燒結(jié)的X射線(xiàn)衍射強(qiáng)度分布曲線(xiàn)§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力粉體燒結(jié)成致密體的表面能§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力的示意圖§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力燒結(jié)過(guò)程表面驅(qū)動(dòng)力的不同情況

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力W-Ni液相燒結(jié)晶粒長(zhǎng)大的SIMTFS計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力不均勻粉體顆粒的隨機(jī)堆積采用Deform軟件模擬的燒結(jié)結(jié)果§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力電火花燒結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力SPS燒結(jié)參數(shù)與時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)圖§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力熱等靜壓原理§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力熱等靜壓工藝流程示意圖§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力熱等靜壓設(shè)備簡(jiǎn)圖§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力粉末擠壓示意圖§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力熱擠壓鋁粉工藝流程§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力粉末鍛造流程

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力噴霧鍛造示意圖§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力大氣壓力固結(jié)法§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力填充坯料擠壓工藝流程

§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力燒結(jié)爐中進(jìn)行的順序§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力連續(xù)燒結(jié)爐§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力燒結(jié)溫度和燒結(jié)體性能的關(guān)系§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力金屬粉末燒結(jié)體的硬度與燒結(jié)溫度的關(guān)系§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力燒結(jié)體的導(dǎo)電率與燒結(jié)密度的關(guān)系§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力電解銅粉在各種氣氛中均勻加熱時(shí)電阻率的變化與溫度的關(guān)系§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力含有橢圓形孔隙的板型試樣中拉伸時(shí)的應(yīng)力分布狀態(tài)§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力金屬粉末燒結(jié)體的硬度與燒結(jié)溫度的關(guān)系§5.2燒結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

5.2.3燒結(jié)原動(dòng)力燒結(jié)銅試樣的強(qiáng)度與平均粒度的關(guān)系