粉末冶金技術(shù)講座

粉末冶金(fěnmòyějīn)技術(shù)

主要內(nèi)容(nèiróng)包括粉末冶金工藝概述、工藝過程及粉末冶金制品及其應(yīng)用三個(gè)部分，最后簡介粉末冶金若干新工藝。1共一百零三頁一、概述(ɡàishù)1.1粉末冶金技術(shù)的發(fā)展1.2現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)發(fā)展的三個(gè)重要?dú)v史(lìshǐ)階段1.3粉末冶金技術(shù)的特點(diǎn)-獨(dú)特性1.4粉末冶金技術(shù)的特點(diǎn)-經(jīng)濟(jì)性1.5粉末冶金技術(shù)的適用范圍2共一百零三頁1.1粉末冶金技術(shù)(jìshù)的發(fā)展粉末冶金是一門研究制造各種金屬粉末和以粉末為原料通過壓制成形、燒結(jié)和必要的后續(xù)處理制備材料和制品的科學(xué)技術(shù)。用這種技術(shù)制造的材料和制品，或者具有優(yōu)異的組織和性能(xìngnéng)，或者表現(xiàn)出顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。3共一百零三頁粉末冶金技術(shù)(jìshù)的發(fā)展粉末冶金技術(shù)起源于遠(yuǎn)古，一些國家(guójiā)的考古學(xué)資料表明，早在紀(jì)元前，人們在原始的爐子里用碳還原鐵礦，得到海綿鐵塊，再行錘打，制成各種器件。以后，隨著冶金爐技術(shù)的發(fā)展，19世紀(jì)中葉出現(xiàn)了熔煉法制造各種金屬材料。由于熔煉法能大批量生產(chǎn)鋼鐵和有色金屬，加上機(jī)械加工工業(yè)的不斷發(fā)展，經(jīng)典的粉末冶金工藝逐漸被熔鑄法取代。4共一百零三頁粉末冶金(fěnmòyějīn)技術(shù)的發(fā)展于是，在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)，這種傳統(tǒng)工藝被人們淡漠而變得陌生起來。到了20世紀(jì)初，粉末冶金工藝又重新受到重視，并得到了十分迅速的發(fā)展。如果從1909年到1910年用粉末冶金工藝制造電燈鎢絲的成功算起，迄今已有近百年的歷史，在這期間有3個(gè)重要階段，標(biāo)志著現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)不斷地向更高水平、更廣闊的領(lǐng)域開拓，而成為當(dāng)今(dāngjīn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展所不可缺少的一個(gè)領(lǐng)域。5共一百零三頁1.2現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)發(fā)展(fāzhǎn)的三個(gè)重要?dú)v史階段-

第一階段采用粉末冶金技術(shù)，能夠生產(chǎn)出用熔鑄方法等其他技術(shù)無法制得的各類材料和制品。即粉末冶金是惟一可以(kěyǐ)制取這些材料和制品的技術(shù)方法。鎢礦石純鎢粉棒條鎢絲如由鎢礦石制取純鎢粉、鎢粉成形為棒條，通過燒結(jié)、錘鍛和拉絲，奠定了現(xiàn)代粉末冶金一個(gè)相當(dāng)完整的工藝技術(shù)過程。6共一百零三頁現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)發(fā)展的三個(gè)重要(zhòngyào)歷史階段-第一階段白熾燈鎢絲作為電光源的新材料，給人類長夜帶來了光明，是一個(gè)(yīɡè)劃時(shí)代的進(jìn)步。7共一百零三頁現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)發(fā)展的三個(gè)重要?dú)v史(lìshǐ)階段-第一階段隨后許多難熔金屬材料鎢、鉬、鉭、鈮等無不都是以粉末冶金為惟一的工藝方法，使粉末冶金這一傳統(tǒng)的古老技術(shù)獲得(huòdé)了新生，并且在20世紀(jì)20年代,這一獨(dú)特的工藝技術(shù)成功地制造了硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金的出現(xiàn)，被譽(yù)為機(jī)械加工業(yè)的一次革命。正是由于用粉末冶金制得了難熔金屬和硬質(zhì)合金等一系列熔鑄方法難于制備的高熔點(diǎn)、高硬度等許多新型材料，從而奠定了它在材料領(lǐng)域中的地位。硬質(zhì)合金鉆頭硬質(zhì)合金刀片硬質(zhì)合金模具硬質(zhì)合金軋輥8共一百零三頁在20世紀(jì)二三十年代，用粉末冶金工藝(gōngyì)成功制得多孔含油軸承。首先是青銅基含油軸承，不久又采用廉價(jià)鐵粉制成鐵基含油軸承，并且很快在汽車工業(yè)、紡織工業(yè)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)代粉末冶金技術(shù)發(fā)展的三個(gè)重要(zhòngyào)歷史階段-第二階段隨后隨著鐵粉質(zhì)量不斷提高，成形和燒結(jié)技術(shù)不斷完善，進(jìn)一步開發(fā)出高密度、高強(qiáng)度、形狀復(fù)雜、精度又高的各類粉末冶金結(jié)構(gòu)零件，使粉末冶金技術(shù)成為高效節(jié)能、節(jié)材、無切削和少切削的新型加工工藝，成為整個(gè)粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域中產(chǎn)量最大、應(yīng)用面最廣的一個(gè)產(chǎn)業(yè)部門。9共一百零三頁石墨散嵌合金軸承，具有雙金屬軸承的耐壓、耐磨性能，經(jīng)過石墨散嵌后達(dá)到了無油潤滑的作用。在無油或少油條件下摩擦系數(shù)較小，完全防御咬軸的現(xiàn)象。

該產(chǎn)品適用于橡膠輪胎模具的導(dǎo)向部位，升降設(shè)備的滑動(dòng)部位，水輪機(jī)的高速滑動(dòng)部位等高溫、高速、不能長期加油(jiāyóu)的場合。10共一百零三頁銅合金鑲嵌式固體潤滑劑自潤滑軸承，結(jié)合了銅合金的耐磨性及固體潤滑劑的自潤滑性能，使其在使用過程中無需加油維護(hù)(wéihù)。產(chǎn)品被廣泛用于高載、間歇性或搖擺運(yùn)動(dòng)，如汽機(jī)車生產(chǎn)流水線、水輪機(jī)、塑膠機(jī)械、氣動(dòng)行業(yè)、沖床周邊設(shè)備等。根據(jù)使用的工況，可以提供各種類型的銅合金。11共一百零三頁P(yáng)TFE/纖維+銅粉+青銅基板

適用于無法加油或較難加油的工作部位，耐磨性能好、摩擦系數(shù)小、使用壽命長；走合性能好、低噪音、無污染、耐腐蝕性好；運(yùn)轉(zhuǎn)中形成的轉(zhuǎn)移膜起到保護(hù)對磨軸的作用，無咬軸現(xiàn)象(xiànxiàng)；同時(shí)LTB-1D特殊的耐磨層設(shè)計(jì)為在潤滑條件上比LTB-1具有更好的耐磨性于極低的摩擦系數(shù)。12共一百零三頁鋼板鑲嵌軸承，是在鋼套的基體內(nèi)，整體燒結(jié)(shāojié)錫青銅粉后嵌入固體潤滑劑的固體潤滑產(chǎn)品，提高抗壓強(qiáng)度。它的端面可以與基體焊接安裝使用，因此適用于治金機(jī)械、建筑機(jī)械和輸油機(jī)械中等不可以加油的領(lǐng)域。13共一百零三頁如今，在國際粉末冶金發(fā)展的年度報(bào)告中，由于硬質(zhì)合金和難熔金屬材料等許多材料分別(fēnbié)以專用名詞冠名和評估，所以在粉末冶金年度報(bào)告中，常將鐵、銅基等機(jī)械零件的快速發(fā)展作為粉末冶金發(fā)展的主要評估對象，并在許多粉末冶金設(shè)計(jì)手冊、名詞術(shù)語詞典等著作中也常常以鐵銅基等機(jī)械零件作為主要內(nèi)容加以論述。鐵基含油軸承(zhóuchéng)

粉末冶金鐵基零件

14共一百零三頁第三階段：20世紀(jì)五六十年代以后，粉末冶金技術(shù)被化工、冶金、材料、機(jī)械等學(xué)科的科技工作者和生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注和重視，學(xué)科之間互相滲透，開發(fā)出如粉末高速鋼、粉末超合金、金屬陶瓷、彌散強(qiáng)化材料、纖維增強(qiáng)材料等新材料，以及注射(zhùshè)成形、粉末鍛造、等靜壓制、溫壓技術(shù)等新工藝。隨著現(xiàn)代技術(shù)經(jīng)濟(jì)對各類新材料、新產(chǎn)品的需求，粉末冶金技術(shù)還將向更高水平、更廣闊的領(lǐng)域拓展?，F(xiàn)代粉末冶金技術(shù)發(fā)展的三個(gè)重要(zhòngyào)歷史階段-第三階段15共一百零三頁粉末冶金材料和制品出現(xiàn)年代鎢1909難熔碳化物1900～1914電觸頭材料1917～1920WC-Co硬質(zhì)合金1923～1925燒結(jié)摩擦材料1929多孔青銅軸承1921～1930WC-TiC-Co硬質(zhì)合金1929～1932燒結(jié)磁鐵1936多孔鐵軸承1936機(jī)械零件、合金鋼機(jī)械零件1936～1946燒結(jié)鋁1946金屬陶瓷（TiC-Ni）1949鋼結(jié)硬質(zhì)合金1957粉末高速鋼196816共一百零三頁1.3粉末冶金技術(shù)(jìshù)的特點(diǎn)-獨(dú)特性粉末冶金工藝能夠生產(chǎn)許多用其他制備方法所不能生產(chǎn)的材料和制品。如許多難熔材料至今還只能用粉末冶金方法來生產(chǎn)。還有一些特殊性能的材料，如由互不溶解的金屬或金屬與非金屬組成(zǔchénɡ)的假合金（銅-鎢、銀-鎢、銅-石墨），這種假合金具有高的導(dǎo)電性和高的抗電蝕穩(wěn)定性，是制造電器觸頭制品不可缺少的材料。再如，粉末冶金多孔材料，能夠通過控制其孔隙度、孔徑大小獲得優(yōu)良的使用特性等等。17共一百零三頁①多孔材料（孔隙度可控）；②假合金（如Cu-W）；③復(fù)合材料，如硬質(zhì)合金和金屬陶瓷、彌散強(qiáng)化材料、纖維強(qiáng)化材料；④特種陶瓷（結(jié)構(gòu)(jiégòu)陶瓷、功能陶瓷）；18共一百零三頁1.4粉末冶金(fěnmòyějīn)技術(shù)的特點(diǎn)-經(jīng)濟(jì)性粉末冶金還是一門制造各種機(jī)械零件的重要而又經(jīng)濟(jì)的成形技術(shù)。由于(yóuyú)粉末冶金工藝具有獲得最終尺寸和形狀的零件，不需要或很少需要機(jī)械加工這一特性，可以大量節(jié)省金屬原材料，節(jié)省工時(shí)，節(jié)約能源等，因而具有突出的經(jīng)濟(jì)效益。19共一百零三頁①是一種少切削、無切削工藝；②可大批量生產(chǎn)同一零件；③形狀很復(fù)雜零件（如齒輪、凸輪或多功能零件）的制造公差(gōngchā)窄；④不需或可簡化機(jī)械的精加工作業(yè)；⑤節(jié)能、省材；⑥可制造自潤滑材料。20共一百零三頁粉末冶金(fěnmòyějīn)局限性①粉末成本高；②形狀(xíngzhuàn)、尺寸受到一定限制；③成形模具較貴；一般要生產(chǎn)量在5000～10000個(gè)/批，才經(jīng)濟(jì)。④燒結(jié)零件韌性相對差（但可通過粉模鍛造或復(fù)燒改善）。21共一百零三頁1.5粉末冶金(fěnmòyějīn)技術(shù)的適用范圍目前采用粉末冶金工藝可以制造板、帶、棒、管、絲等各種型材，以及齒輪、棘輪、軸套類等各種零件，可以制造重量僅百分之幾克的小制品，也可以用熱等靜壓法制造近兩噸載重的大型坯料。粉末冶金工藝已成為(chéngwéi)當(dāng)今世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家十分重視的課題。22共一百零三頁二、粉末冶金(fěnmòyějīn)工藝2.1粉末冶金(fěnmòyějīn)定義及過程2.2粉末冶金一般工藝2.3粉末制備技術(shù)2.4壓制成形2.5燒結(jié)23共一百零三頁2.1粉末冶金定義(dìngyì)及過程定義：制取金屬及化合物粉末，采用成形和燒結(jié)(shāojié)工藝制成金屬材料、復(fù)合材料、陶瓷材料及其它們的制品的技術(shù)科學(xué)。涉及：多學(xué)科交叉的綜合性技術(shù)。涉及到化工、冶金、材料制備、壓力加工、熱工、機(jī)械、自動(dòng)控制等學(xué)科技術(shù)。尺寸：最大可制造：3噸的制件（熱等靜壓）；最小：零點(diǎn)零幾克（～0.01克）；制品最小厚度：可達(dá)15～20μm24共一百零三頁2.2粉末冶金(fěnmòyějīn)一般工藝

（1）制粉（2）物料準(zhǔn)備（3）成形（4）燒結(jié)單元(dānyuán)系燒結(jié)多元系燒結(jié)固相燒結(jié)液相燒結(jié)熱壓(熱等靜壓)、熔浸等。（5）燒結(jié)后處理25共一百零三頁2.3粉末(fěnmò)制備技術(shù)制取金屬粉末是粉末冶金的第一步。目前在粉末冶金材料和制品(zhìpǐn)的生產(chǎn)中不僅使用金屬粉末，也使用合金粉末。不同的材料和制品(zhìpǐn)對粉末的性能要求是不一樣的。為了滿足粉末冶金材料對粉末性能的各種要求，研究出了各種制粉方法。粉末的制造方法通常分為兩大類，即物理化學(xué)法和機(jī)械粉碎法，工業(yè)上應(yīng)用最廣的是還原法、霧化法和電解法。26共一百零三頁27共一百零三頁28共一百零三頁鐵粉的制備方法和一般(yībān)特征羥基(qiǎngjī)法29共一百零三頁粉末制備(zhìbèi)技術(shù)-球磨法在適宜的球磨筒轉(zhuǎn)速下(圖b)，磨球通過(tōngguò)拋落錘擊、滾動(dòng)碾磨等破碎球體與球體、球體與球磨筒之間的粉末。30共一百零三頁粉末制備(zhìbèi)技術(shù)-球磨法振動(dòng)(zhèndòng)球磨－通過球磨筒的振動(dòng)(zhèndòng)加強(qiáng)球磨效果。31共一百零三頁一般機(jī)械粉碎只適用于粉碎脆性金屬和合金(héjīn)，而渦流粉碎法可用于粉碎較軟的塑性金屬如純鐵粉。渦流粉碎機(jī)也稱漢米塔克研磨機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖所示。32共一百零三頁渦流法粉碎的原理是：在機(jī)殼內(nèi)裝有兩只旋轉(zhuǎn)方向相反的螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)，形成兩股相對的氣流(qìliú)，氣流(qìliú)帶動(dòng)物料顆粒互相撞擊，同時(shí)物料與機(jī)殼和螺旋槳之間也有撞擊，從而達(dá)到粉碎的目的。渦流法粉碎的金屬粉末較細(xì)，為防止粉末氧化，一般需向粉碎室通入惰性氣體或還原性氣體。33共一百零三頁粉末(fěnmò)制備技術(shù)-還原法34共一百零三頁粉末制備技術(shù)(jìshù)-羥基法羥基法屬于熱分解法。羥基法已在工業(yè)上得到(dédào)應(yīng)用。這種方法是將Fe或Ni與CO反應(yīng)制成液態(tài)的羥基鐵[Fe(CO)5]或羥基鎳[Ni(CO)4]，將這些液體在250℃或180℃左右的溫度下，與熱解塔中熱離解而制成純鐵粉或純鎳粉。35共一百零三頁粉末制備(zhìbèi)技術(shù)-金屬置換法置換法適用于大量生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)而優(yōu)質(zhì)的錫、銅、銀粉。往金屬水溶液中加入更高電位(diànwèi)序的金屬時(shí)，即從水溶液中置換沉淀較低電位(diànwèi)的金屬的粉末。例如將金屬鋅加入氯化亞錫(SnCl2)的水溶液中，可沉淀出錫粉。同樣，將銅或鐵加入硝酸銀水溶液中即可置換得到銀粉。36共一百零三頁金屬置換法可以是以一種金屬為核心，包覆另一種金屬外殼形成的所謂復(fù)合粉末。如制造碳軸承所使用的包銅鉛粉，即將細(xì)鉛粉末加入到具有一定溫度并被攪拌(jiǎobàn)著的硫酸銅水溶液中，鉛粒與硫酸銅之間進(jìn)行反應(yīng)，結(jié)果鉛粒子表面部分溶解，而銅則沉積在鉛粒子表面，當(dāng)鉛粉上全部表面都被銅所包覆時(shí)，反應(yīng)即停止。37共一百零三頁粉末(fěnmò)制備技術(shù)霧化法38共一百零三頁霧化(wùhuà)法工藝參數(shù)（1）環(huán)境壓力：熔煉室氣壓（AM），霧化筒中背壓（AT）。（2）熔融金屬：化學(xué)成分（M），粘度（η），表面張力（σ），熔煉溫度范圍（Δtm），過熱度（Δts），金屬液體流量（Vm），導(dǎo)液管直徑（d）。（3）霧化介質(zhì)：氣體或液體（G/L），壓力（P），霧化介質(zhì)流量（V），速度（v），粘度（η）。（4）噴射流形狀：伸展范圍（D），長度（E），金屬液流長度（F），噴射頂角（α）。（5）霧化筒參數(shù)：飛行(fēixíng)距離（H），淬冷介質(zhì)（Q）。二流霧化各種參數(shù)圖譜39共一百零三頁霧化法滿足(mǎnzú)下列條件將有利于獲得細(xì)粉

低的金屬粘度；低的金屬表面張力；提高(tígāo)熔融金屬過熱度；減小導(dǎo)液管直徑，即減低金屬液體流量；提高霧化介質(zhì)壓力；增加霧化介質(zhì)流量；提高霧化介質(zhì)流速；縮短金屬流程；最佳的霧化頂角；較高的粉末飛行距離。40共一百零三頁采取下列措施將有利于獲得松裝密度(mìdù)高、流動(dòng)性較好的球形粉末：高的金屬表面張力；窄的熔煉溫度范圍；提高霧化溫度（水霧化）；氣體特別是惰性氣體霧化；降低(jiàngdī)噴射速度；在水霧化時(shí)，采用大的霧化頂角；增加粉末飛行距離；防止液滴的氧化。41共一百零三頁2.4壓制(yāzhì)成形成形是將粉末密實(shí)成具有一定形狀、厚度和強(qiáng)度(qiángdù)的壓坯，是粉末冶金生產(chǎn)的主要工序之一?？煞譃殇搲耗３尚魏吞厥獬尚蝺纱箢?。42共一百零三頁鋼壓模成形在粉末冶金工業(yè)生產(chǎn)中具有極重要的地位。這種成形方法是將金屬粉末或混合料裝入鋼制壓模內(nèi)，在模沖壓力(yālì)的作用下對粉末體加壓，然后卸壓，再將壓坯從陰模中脫出。43共一百零三頁壓制成形(chénɡxínɡ)-單向壓制單向(dānxiànɡ)壓制時(shí)，陰模和下模沖不動(dòng)，由上模沖單向(dānxiànɡ)加壓，在這種情況下，因摩擦力的作用使制品上下兩端密度不均勻。即壓坯直徑越大或高度越小,壓坯的密度差越小。44共一百零三頁壓制(yāzhì)成形-雙向壓制雙向壓制時(shí)，陰模固定不動(dòng)，上下模沖以大小(dàxiǎo)相等、方向相反的壓力，同時(shí)加壓。這種壓坯中間密度低，兩端密度高而且相等。正如兩個(gè)條件相同的單向壓壞，從尾部連接起來一樣。45共一百零三頁壓制成形(chénɡxínɡ)-浮動(dòng)壓制如圖所示，下模沖固定不動(dòng)，陰模用彈簧、氣缸、油缸等支撐，受力后可以浮動(dòng)。當(dāng)上模沖加壓時(shí)，由于側(cè)壓力而使粉末與陰模壁之間產(chǎn)生摩擦力Fs。此時(shí)，F(xiàn)s阻止粉末向下移動(dòng)，與上模沖壓力Ps方向相反。當(dāng)Fs大于浮動(dòng)壓力Pf時(shí)，彈簧壓縮(yāsuō)，陰模與下模沖產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，等于下沖頭反向壓制。此時(shí)，上模沖與陰模沒有相對運(yùn)動(dòng)。46共一百零三頁壓制(yāzhì)成形-等靜壓制等靜壓制是將粉末裝于有彈性的橡皮或塑料套中，用高壓液體進(jìn)行均勻壓制的一種方法(fāngfǎ)。壓制時(shí)液體壓力從零逐漸增大到要求值。47共一百零三頁熱等靜壓在高溫高壓密封(mìfēng)容器中，以高壓氬氣為介質(zhì)，對其中的粉末或待壓實(shí)的燒結(jié)坯料(或零件)施加各向均等靜壓力，形成高致密度坯料(或零件)的方法。各種合金的精密鑄件，如高溫合金渦輪葉片和鑄鈦機(jī)匣等，經(jīng)熱等靜壓致密化處理可消除內(nèi)部疏松和縮孔，提高性能、可靠性和使用壽命。熱等靜壓還是返修舊件以延長使用壽命的一種有效方法。48共一百零三頁熱等靜壓制品(zhìpǐn)49共一百零三頁壓制(yāzhì)成形-軟模成形軟模成形不是以液體作介質(zhì)，而是把彈性體（橡膠(xiàngjiāo)、塑料等）既作為模腔又作為傳遞壓力的介質(zhì)。把彈性模放在普通鋼壓模內(nèi)，在壓機(jī)上加壓成形。它也是一種等靜壓制，可以成形球體、圓錐體等難于用鋼模壓制成形的壓坯，而且密度較高。50共一百零三頁2.5燒結(jié)(shāojié)所謂燒結(jié)，就是將粉末料坯在低于其主要成分熔點(diǎn)的溫度下進(jìn)行加熱，從而提高抗壓強(qiáng)度和各種物理機(jī)械性能的一種(yīzhǒnɡ)粉末冶金工藝過程。燒結(jié)是粉末冶金生產(chǎn)過程中最基本的工序之一，對產(chǎn)品最終的性能起著決定性的作用。一般來說，燒結(jié)廢品是無法挽救的。51共一百零三頁收縮a收縮b收縮無氣孔的多晶體ca:顆粒聚焦b:開口堆積體中顆粒中心逼近(bījìn)c:封閉堆積體中顆粒中心逼近燒結(jié)(shāojié)現(xiàn)象示意圖燒結(jié)過程52共一百零三頁單元系燒結(jié)指壓坯中只有一種成分，多元系燒結(jié)指壓坯中含有(hányǒu)兩種以上成分。單元系燒結(jié)多是固相燒結(jié)，如純鐵制品及鎢、銅等的燒結(jié)。多元系燒結(jié)有固相燒結(jié)和液相燒結(jié)，固相燒結(jié)如鐵-石墨、銅-石墨等，液相燒結(jié)如鐵-銅及鎢鈷類硬質(zhì)合金等。按燒結(jié)(shāojié)過程有無明顯的液相出現(xiàn)和燒結(jié)(shāojié)系統(tǒng)的組成進(jìn)行分類按照成分可分為單元系燒結(jié)和多元系燒結(jié)。53共一百零三頁三、粉末冶金(fěnmòyějīn)材料、制品的應(yīng)用3.1硬質(zhì)合金3.2摩擦材料(cáiliào)3.3電工材料3.4金剛石制品3.5鎢基高密度合金3.6磁性材料3.7汽車結(jié)構(gòu)件54共一百零三頁工業(yè)部門金屬粉末和粉末冶金材料、制品應(yīng)用舉例地質(zhì)、采礦工具硬質(zhì)合金，金剛石-金屬材料機(jī)械加工硬質(zhì)合金，陶瓷刀具，粉末高速鋼汽車、拖拉機(jī)制造機(jī)械零件，摩擦材料，多孔含油軸承，過濾器機(jī)床制造、紡織機(jī)械機(jī)械零件，多孔含油軸承等機(jī)車制造多孔含油軸承，摩擦材料等造船多孔含油軸承，摩擦材料，油漆用鋁粉等冶金礦山機(jī)械多孔含油軸承，機(jī)械零件，等電機(jī)制造多孔含油軸承，銅-石墨電刷，硬磁材料精密儀器、儀表零件硬磁材料，軟磁材料，功能陶瓷等工業(yè)爐電熱材料，電真空材料電氣和電子工業(yè)電接觸材料，電真空材料，磁性材料，功能陶瓷無線電和電視磁性材料，功能陶瓷等五金和辦公用具機(jī)械零件等醫(yī)療器械機(jī)械零件，特殊器械等化學(xué)、石油工業(yè)過濾器，防腐零件，催化劑載體等軍事工業(yè)穿甲彈頭，炮彈箍，軍械零件等航空摩擦材料，過濾器，粉末超合金等航天和火箭難熔金屬及合金，纖維強(qiáng)化材料，發(fā)汗材料等原子能工業(yè)核燃料元件，反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料，控制材料等55共一百零三頁硬質(zhì)合金是把一些高硬度、高熔點(diǎn)的粉末（WC、TiC等）和膠結(jié)物質(zhì)（Co、Ni等）混合、加壓、燒結(jié)成型的一種粉末冶金材料。它雖不是合金工具鋼，但是一種常用的，主要的刃具材料。其特點(diǎn)是：硬度極高（HRA89~91）；紅硬性(yìngxìng)好（切削溫度可達(dá)1000℃）；耐磨性好。3.1粉末冶金材料、制品(zhìpǐn)-硬質(zhì)合金56共一百零三頁用硬質(zhì)合金制作的刀具(dāojù)，切削速度比高速鋼還可提高4~5倍。由于硬質(zhì)合金的硬度很高，切削加工困難。因此形狀復(fù)雜的刀具(dāojù)，如拉刀、滾刀就不能用硬質(zhì)合金來制作。一般硬質(zhì)合金做成刀片，鑲在刀體上使用。除了用硬質(zhì)合金來制作刀具(dāojù)外，還可以制作冷作模具、量具及耐磨零件等。

57共一百零三頁58共一百零三頁3.2粉末冶金材料(cáiliào)、制品-摩擦材料用粉末冶金的方法(fāngfǎ)制成的、具有高摩擦系數(shù)和高耐磨性的金屬與非金屬組成的材料，也稱燒結(jié)摩擦材料。這種材料通常由基體金屬(銅、鐵或其合金)、潤滑組元(鉛、石墨、二硫化鉬等)、摩擦組元（二氧化硅、石棉等）3部分組成。其組織特點(diǎn)是：具有特殊性能的各種質(zhì)點(diǎn)均勻地分布在連續(xù)的金屬基體中。金屬基體發(fā)揮良好的導(dǎo)熱性并承受機(jī)械應(yīng)力，均勻分布的質(zhì)點(diǎn)保證所需的摩擦性能。59共一百零三頁粉末冶金摩擦材料按基體成分可分為銅基和鐵基兩大類。鐵基的比銅基的有稍高的硬度、強(qiáng)度、摩擦系數(shù)，允許承受的工作比壓和表面瞬時(shí)溫度也較高；而銅基的比鐵基的有較好的導(dǎo)熱性、耐腐蝕性和小的磨損。為了增加粉末冶金摩擦材料的強(qiáng)度，通常將其粘結(jié)(zhānjié)在鋼背上而成為雙金屬結(jié)構(gòu)。60共一百零三頁銅基摩擦材料大多(dàduō)用于離合器中，尤其在濕式離合器中更顯示其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。鐵基摩擦材料多用于制動(dòng)器中。這兩種材料已廣泛用于飛機(jī)、坦克、汽車、船舶、拖拉機(jī)、工程機(jī)械和機(jī)床等的離合器或制動(dòng)器中。銅基摩擦片鐵基摩擦片粉末冶金摩擦部件61共一百零三頁飛機(jī)剎車系統(tǒng)

波音757飛機(jī)剎車副

飛機(jī)剎車片62共一百零三頁3.3粉末冶金材料(cáiliào)、制品-電工材料在發(fā)明發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的初期，使用的都是石墨或其他純金屬的電刷；到20世紀(jì)初，開始應(yīng)用粉末冶金方法制成的銀-石墨、銅-石墨電刷，并在一些繼電器和儀表中應(yīng)用粉末冶金純鎢觸頭。到30年代，用粉末冶金方法分別研制成功鎢-銀、鎢-銅類高壓用觸頭材料和銀-鎳、銀-氧化鎘等低壓用觸頭材料，用它們代替純銀、純銅觸頭，性能有很大改善。目前主要(zhǔyào)使用的觸頭材料是銀基、銅基、鎢基和鉑族貴金屬基等各種觸頭材料系列，其中大部分是用粉末冶金方法生產(chǎn)的。70～80年代，隨著真空開關(guān)電器的發(fā)展，又研制成功粉末冶金鉻-銅系觸頭。

63共一百零三頁銀基觸頭材料是以銀粉為主要原料加入其它材料及粉末冶金(fěnmòyějīn)工藝制成的觸頭產(chǎn)品，具有安全可靠、導(dǎo)電性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，可用于各種低壓開關(guān)和交流接觸器中做觸頭使用，目前產(chǎn)品主要有：銀碳化鎢、銀鎢、銀氧化鋅，銀鎢合金。

64共一百零三頁采用燒結(jié)熔鑄的方法將粉末冶金銅鎢合金與銅棒融為一體。整體加工而成，性能(xìngnéng)優(yōu)良連接牢靠。主要產(chǎn)品油開關(guān)整體觸頭、自力型整體觸頭及觸頭用合金材料。65共一百零三頁Cu-W合金電極材料Cu-Cr觸頭銀石墨（Ag-C）

銀碳化鎢(AgWC)66共一百零三頁3.4粉末冶金材料(cáiliào)、制品-金剛石制品67共一百零三頁3.5鎢基高密度合金(héjīn)68共一百零三頁高密度(高比重(bǐzhòng))合金金屬鎢的熔點(diǎn)高達(dá)3410℃，難于直接熔煉，加入少量能溶鎢的低熔點(diǎn)金屬，用粉末冶金液相燒結(jié)的方法，可發(fā)揮(fāhuī)鎢的高強(qiáng)、高密的特點(diǎn)，制得鎢合金制品。1935年，由麥克倫南(J.C.McLennan)等人首先用粉末冶金液相燒結(jié)的方法研制成功W-Ni-Cu合金，并用作鐳射線的屏蔽部件。69共一百零三頁高密度合金是一種以鎢為基(鎢含量為82-98％)，并加入鎳、鐵、銅、鈷、錳等元素而成的合金。在所有過渡族元素中，鎳對鎢的潤濕性好，所以，Ni是液相燒結(jié)工藝過程中的必要(bìyào)元素，但當(dāng)Ni中含有43%W時(shí)會形成WNi4脆性相，需要加入Fe、Cu、Co、Mo等第三組元，以降低鎢在鎳中的溶解度，提高合金的強(qiáng)度和塑性。高密度合金現(xiàn)已有W-Ni-Cu，W-Ni-Fe，W-Ni-Co，W-Ni-Mo等多個(gè)系列產(chǎn)品，應(yīng)用較為廣泛的還是W-Ni-Cu，W-Ni-Fe兩大系列產(chǎn)品。70共一百零三頁1）比重大：一般比重為16.5-18.75g/cm3；2）強(qiáng)度高：抗拉強(qiáng)度為700-1000MPa；3）吸收射線能力強(qiáng)：比鉛高30-40%；4）導(dǎo)熱系數(shù)大：鎢合金的導(dǎo)熱系數(shù)為模具鋼的5倍；5）熱膨脹系數(shù)小：只有鐵或鋼的1/2-1/3，6）良好的可導(dǎo)電性能；無因?yàn)槠淞己玫膶?dǎo)電性能而廣泛應(yīng)用于照明和電焊行業(yè)7）具有良好的可焊性和加工性。鑒于高比重合金有上述優(yōu)異的功能，它被廣泛(guǎngfàn)地運(yùn)用在航天、航空、軍事、石油鉆井，電器儀表、醫(yī)學(xué)等工業(yè)。71共一百零三頁1）體育用品系列產(chǎn)品：專業(yè)鎢合金飛鏢的標(biāo)桿鎢合金漁墜系列：子彈型、水滴型、圓管型、半水滴型、圓柱有孔型。鎢珠、鎢球系列：用于魚墜配重、子母彈、醫(yī)療儀器配重、獵槍彈丸；2）配重產(chǎn)品(chǎnpǐn)

高密度鎢基合金配重系列：機(jī)械用的平衡錘；飛錘；石油鉆井配重桿；飛鏢桿；高爾夫球配重塊；賽車配重塊；手機(jī)、游戲機(jī)振子；航空航天的陀螺儀；鐘表擺錘；平衡配重球；防震刀桿。

72共一百零三頁3）醫(yī)療器械醫(yī)用鎢合金射線屏蔽材料系列;4）電器材料電火花加工的電極和電阻(diànzǔ)焊的電極；高比重電觸點(diǎn)、空氣斷路器中的觸點(diǎn)。5）軍用產(chǎn)品：穿甲彈；子母彈、球、棒、方粒、圓柱，其他鎢合金電鐓塊，核技術(shù)應(yīng)用中鎢合金。6）高比重合金熱沉材料。73共一百零三頁Nd-Fe-B、Sm-Co、鐵氧體永磁3.6粉末冶金材料(cáiliào)、制品-磁性材料74共一百零三頁軟磁鐵氧體75共一百零三頁精細(xì)(jīngxì)陶瓷制品76共一百零三頁熱敏壓敏

77共一百零三頁3.7粉末冶金材料(cáiliào)、制品-汽車結(jié)構(gòu)件

汽車(qìchē)發(fā)動(dòng)機(jī)用粉末燒結(jié)鋼零件78共一百零三頁汽車變速器系統(tǒng)(xìtǒng)用粉末燒結(jié)鋼件79共一百零三頁3.8粉末冶金(fěnmòyějīn)材料、制品-軍工產(chǎn)品粉末冶金技術(shù)在美軍彈藥引信上的應(yīng)用已超過30年。如M549、M550彈保險(xiǎn)及解除保險(xiǎn)裝置的卡銷均為粉末冶金黃銅件；50mm彈的引信保險(xiǎn)器、Beehive戰(zhàn)斗部的引信定時(shí)器殼和引信底座等均采用(cǎiyòng)了316L不銹鋼粉末冶金件；此外，銅斑蛇導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)中也有形狀復(fù)雜的粉末冶金鋼質(zhì)件。引信又稱信管。裝在炮彈、炸彈、地雷等上的一種引爆裝置。引信是利用目標(biāo)信息和環(huán)境信息，在預(yù)定條件下引爆或引燃彈藥戰(zhàn)斗部裝藥的控制裝置（系統(tǒng)）。根據(jù)不同炮彈彈種和對付目標(biāo)的需要選擇不同的引信。爆竹的火藥捻子即是最早的引信。80共一百零三頁粉末冶金技術(shù)在彈藥中應(yīng)用廣泛。如20mm、50mm彈的純鐵質(zhì)粉末冶金旋轉(zhuǎn)彈帶、鎢重金屬粉末冶金動(dòng)能穿甲彈芯、金屬粉末注射成型穿甲彈尾翼、破甲彈藥形罩、自動(dòng)尋的導(dǎo)引頭粉末冶金件等等，其應(yīng)用量非常大。俄羅斯大口徑炮彈(pàodàn)也采用黃銅粉末冶金成型彈帶。旋轉(zhuǎn)彈帶高密度穿甲彈芯尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈

81共一百零三頁粉末冶金技術(shù)在槍械中的應(yīng)用非常廣闊。如12.7mm口徑M85機(jī)槍的快慢機(jī)、護(hù)筒、閉鎖機(jī)、閂鎖等22種零件可用粉末冶金鋼鍛件來代替(dàitì)；12.7mm口徑M2機(jī)槍的計(jì)算尺、托架、槍栓等12種零件可用粉末冶金件代替(dàitì)；7.62mm

M60機(jī)槍的撞針桿、送彈桿、前后瞄準(zhǔn)器等18種零件可由粉末冶金件代替(dàitì)。如金屬粉末注射成型槍械發(fā)射阻鐵，為4340鋼粉末冶金件，熱處理后硬度達(dá)到38～42HRC（洛氏硬度），氧化發(fā)黑后可代替(dàitì)以前的精密鑄件。M16

步槍激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的可調(diào)旋鈕也采用黃銅、鋼及不銹鋼粉末冶金件。82共一百零三頁M60坦克正齒輪用于M60坦克驅(qū)動(dòng)鏈，與主驅(qū)動(dòng)齒輪相匹配。美國TRW公司用粉末冶金技術(shù)制造這種高性能齒輪替代鍛鋼件。采用工業(yè)水霧化(wùhuà)4620鋼粉，在414MPa壓力下冷等靜壓制成預(yù)型坯，然后在1200℃氫氣中燒結(jié)1小時(shí)，再于900℃，10t/平方英寸下進(jìn)行精密等溫鍛造。最終材料密度可達(dá)99.5％理論密度，機(jī)械性能與鍛鋼件性能相當(dāng)，抗拉強(qiáng)度約758MPa，屈服強(qiáng)度約580MPa，延伸率15％，面縮率40％。

83共一百零三頁127mm制導(dǎo)(zhìdǎo)炮彈尾翼

用粉末冶金鍛造技術(shù)制造這種高強(qiáng)度精密尾翼(wěiyì)。他們采用4640鋼粉340g，與0.48％石墨和0.75％硬脂酸鋅混合壓坯，燒結(jié)后達(dá)到80％-85％理論密度，然后于1200℃預(yù)熱后立即進(jìn)行精密等溫模鍛，鍛后密度可達(dá)99.5％-100％理論密度，尺寸精度可達(dá)±2.5um機(jī)械性能均可滿足設(shè)計(jì)要求，抗拉強(qiáng)度可達(dá)1207MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)1193MPa

，延伸率5.3％，斷面收縮率25.0％，材料利用率達(dá)83％。84共一百零三頁復(fù)合(fùhé)裝甲普通裝甲是用單一材料制成的，如鋼裝甲、鋁合金裝甲，又稱均質(zhì)裝甲。隨著反坦克炮彈、導(dǎo)彈和火箭彈的穿透力不斷增大，均質(zhì)裝甲抵御不了這類武器(wǔqì)的攻擊。繼續(xù)增加裝甲的厚度固然可以提高坦克的防護(hù)力，但增加裝甲度勢必增加坦克的重量，影響坦克的機(jī)動(dòng)性。于是人們想出用不同的制成多層裝甲，這就是復(fù)合裝甲。由于所用的材料不同，復(fù)合裝甲有多種，有的內(nèi)外兩用金屬，中間夾一層非金屬材料；有的由四五層金層、非金屬材料疊合而成。

復(fù)合裝甲85共一百零三頁復(fù)合裝甲(zhuāngjiǎ)有多層，穿甲彈或破甲彈每穿透一層都要消耗一定的能量。由于各層材料硬度不同，可以使穿甲彈的彈芯或破甲彈的金屬射流改變方向，甚至把穿甲彈芯折斷。因此，復(fù)合裝甲的防穿透能力比均質(zhì)裝甲要高得多。在裝甲的單位面積重量相同時(shí)，復(fù)合裝甲抗破甲彈的能力比均質(zhì)鋼裝甲提高兩倍。復(fù)合(fùhé)裝甲86共一百零三頁復(fù)合(fùhé)裝甲87共一百零三頁復(fù)合(fùhé)裝甲88共一百零三頁復(fù)合(fùhé)裝甲89共一百零三頁上世紀(jì)70年代初，蘇聯(lián)T-72坦克最先采用(cǎiyòng)復(fù)合裝甲，坦克車身的前裝甲用鋼-玻璃鋼-鋼制成，炮塔前裝甲用鋼-陶瓷-鋼制成。1976年英國發(fā)明一種稱為“喬巴姆”的復(fù)合裝甲，曾經(jīng)在國外軍界引起一陣轟動(dòng)，被認(rèn)為是裝甲技術(shù)的一項(xiàng)創(chuàng)新。它是由特種鋼、鈦和陶瓷等材料制成。英國的“挑戰(zhàn)者”-1和“挑戰(zhàn)者”-2坦克分別采用第一代和第二代“喬巴姆”裝甲。美國的“艾布拉姆斯”M1坦克采用由鈦合金、高強(qiáng)度防彈纖維織物和鈦合金制成的復(fù)合裝甲；M1A1和M1A2坦克用的貧鈾裝甲也是一種復(fù)合裝甲。90共一百零三頁發(fā)汗(fāhàn)材料這種材料用高熔點(diǎn)金屬構(gòu)成多孔的基體，孔隙中滲入低熔點(diǎn)金屬；在高溫下工作時(shí)，低熔點(diǎn)金屬蒸發(fā)吸熱，借以冷卻(lěngquè)材料的表面。這是依據(jù)人體蒸發(fā)汗液吸熱降低體溫的原理設(shè)計(jì)成的，因而得名。多孔發(fā)汗材料如鎢滲銅材料由于具有生產(chǎn)周期短、妓率低、耐燒蝕性能好等突出優(yōu)點(diǎn)，已在多種戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈上做為喉襯和燃?xì)舛娌牧习l(fā)揮了巨大作用……金屬發(fā)汗殼體導(dǎo)彈發(fā)汗殼體91共一百零三頁四、金屬(jīnshǔ)注射成型金屬注射成形(MetalInjectionMolding，簡稱MIM)是一種從塑料注射成形行業(yè)中引伸出來的新型粉末冶金近凈成形技術(shù)，眾所周知，塑料注射成形技術(shù)低