粉末冶金原理_考研复习纲要 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/5/20 17:30:52星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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.钝化处理(使细粉末适度变粗,或形成氧化薄膜,防止粉末自燃) 退火温度:高于回复-再结晶温度,(0.5-0.6 ) Tm

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退火气氛:还原性气氛(CO,H);惰性气氛;真空气氛。 2 合批与混合(blending and mixing)

混合系指将不同成分的粉末混合均匀的过程。

合批则指同类粉末的混合,以消除因粉末在运输过程中产生的偏析或在粉末生产 过程中不同批号粉末之间的性能差异,获得性能均匀的粉末料。

在铁基及其它粉末冶金零件的生产过程中, 一般采用干混法;在硬质合金的 生产过程中,则采用湿磨法。 WC与 Co粉之间除产生一般的混合均匀效果以外, 还发生显著的细化效果。一般采用工业酒精作为研磨介质。 湿磨的主要优点:

.有利于环境保护(无粉尘飞扬和减轻噪音); .提高破碎效率,有利于粉末颗粒的细化; ?保护粉末不氧化。

混合均匀程度和效率取决于:

.粉末颗粒的尺寸及其组成、颗粒形状和待处理粉末组元间比重差异; .混合设备的类型;

.混合工艺(装料量、球料比、转速和研磨体的大小和组成)。 对于给定的粉末和混合设备,最佳混合工艺一般采用实验加以确定。 混合方式: .机械法混合

.化学法混合:混合较前者更为均匀。 W-Cu-Ni包覆粉末的制造工艺如下:

W粉+Ni(NQ)2溶液一混合一热解还原(700-750C)- W-Ni包覆粉+CuC2溶液一 混合一热解还原(400-450C)-W-Cu-Ni包覆粉末

.无偏聚(segregation ) 粉末 binder-treated mixture: 消除元素粉末组元(特 别是轻重组元)间的偏析(混合与运输过程) 3成形剂和润滑剂的添加

成形剂:对于硬质粉末,由于粉末变形抗力很高,无法通过压制所产生的变形而 赋予粉末坯体足够的强度,一般采用添加成形剂的方法以提高生坯强度, 便于成 形。橡胶、石蜡、PEG、PVA等。 选择准则为:

.能赋予待成形坯体以足够的强度; .易于排除;

.成形剂及其分解产物不与粉末发生反应; .分解温度范围较宽;

.分解产物不污染环境。

润滑剂:粉末颗粒与模壁间的摩擦导致压坯密度分布不均匀和影响被压制工件的 表面质量。

粉末压制用的润滑剂:硬脂酸,硬脂酸锌,二硫化钼,石墨粉,硫磺粉等。 .润滑模壁是一高效润滑方式(从前认为在技术上难以实现,现已有相关发明专 利)。

.温压粉末混合物中,润滑剂同时减小粉末与模壁间和粉末颗粒间的摩擦。 4 制粒(pelletizing or granulating)

.细小颗粒的粉末或硬质粉末(为便于成形需添加成形剂) .进行自动压制或压制形状较复杂的大型 P/M制品

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原理:借助于聚合物的粘结作用将若干细小颗粒形成一团粒,减小团粒间的摩擦 力。 制粒方法:擦筛制粒(硬质合金等)、旋转盘制粒、挤压制粒和喷雾干燥。

§压制现象

1颗粒的位移与变形 1.1粉末颗粒位移

.位移方式:(图,21) .影响因素:

..粉末颗粒间内摩擦(表面粗糙度,润滑条件,颗粒的显微硬度) ; ..可利用于颗粒间相互填充的空间(孔隙度); ..加压速度

1.2粉末的变形 .弹性变形;

.塑性变形(点接触处局部—面接触处局部—整体); .断裂

脆性粉末:点接触应力 >断裂强度—断裂

塑性粉末:点接触应力 >屈服强度—塑性变形—加工硬化—脆化—断裂 2致密化现象(此处需一表示粉末颗粒变形及致密化的动画 ) 2.1致密化

松散状态—拱桥效应的破坏(颗粒位移和变形—颗粒重排restacking or rearra ngemenl —孔隙体积收缩—致密化

拱桥效应的影响因素(与粉末松装密度、流动性存在一定联系) .颗粒形状 .粒度组成

.颗粒表面粗糙度

.颗粒表面粘附作用(液膜存在) .颗粒比重

颗粒滑动与旋转阻力的影响因素: .颗粒形状 .粒度组成 .表面粗糙度 .颗粒间润滑状态 变形阻力的影响因素

.颗粒的显微硬度(本质和合金化程度) .加工硬化速度(晶体结构) .颗粒形状 .压制速度

2.2 弹性后效 Spring back

指压坯脱出模腔后尺寸胀大的现象。 弹性后效的大小取决于残留应力的高低: .压制压力

.粉末颗粒的弹性模量 .粉末粒度组成

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.颗粒形状

.颗粒表面氧化膜

.粉末混合物的成份(如石墨含量) 3 压坯强度 Green strength

表征压坯抵抗破坏的能力,即颗粒间的粘结强度。 影响因素: 本征因素:

颗粒间的结合强度(机械啮合 mecha ni cal in terlocki ng)和接触面积 颗粒间的结合强度:

.颗粒表面的粗糙度 .颗粒形状

.颗粒表面洁净程度 .压制压力 .颗粒的塑性

.硬脂酸锌及成形剂添加与否 .高模量组份的含量

颗粒间接触面积:即颗粒间的邻接度(con tiguity) .颗粒的显微硬度 .粒度组成

.压制时颗粒间的相互填充程度 .压制压力

外在因素:残留应力大小

.压坯密度分布的均匀性(粉末的填充性) .粉末压坯的弹性后效 .模具设计的合理性

表征方法:抗弯强度或转鼓试验的压坯重量损失

§3压坯密度与压制压力间的关系

1压制过程力的分析

.P施加在模腔中的粉末体—粉末向周围膨(附图) 胀T侧压力Fn(Pn);

.粉末与模壁之间出现相对运动一摩擦力 Ff( Pf); .下冲头的压力Pb。

Ph = V /(1- V ) P=E P

Pf =卩 Pn =讥 P Pb = P- Pf

压力损失△ P=P- Pb

在距上冲为X处的有效外压Px可表示如下,

Px=P °exp(-4 三卩 X/D)

式中D为模腔内径。从而,模壁作用在粉末体上的侧压力和摩擦力也呈现相似的布。

脱模压力(ejection force ):

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.压坯密度或压制压力

.粉末原料(显微硬度、颗粒形状、粒度及其组成、润滑剂含量).粉末颗粒与模壁之间的摩擦系数 .模具材料的硬度 .零件的侧面积

2密度与压力间的关系一压制方程

压坯密度P是外压的函数,即P =k.f(P)。 2.1常用力学模型 .理想弹性体-虎克体(H体)

CT =M£

.理想流体-牛顿体(N体)

c = n d £ /dt

.线弹-塑性体-Maxwell体(M体):H体与N体串联 C T= C l+ C 2 £ T= £ l+ £ 2

.线弹性体-Kelvin体(K体):H体与N体并联

C T= C 1 + C 2

£ T= £ 1 = £ 2

C =M( £ + T 2d £ /dt) T 2应变驰预时间

.标准线性固体(SLS体):M体与H体并联

C T= C 1+ C 2 £ T= £ 1+ £ 2

C + T 1d C /dt=M( £ + T 2d £ /dt) .标准非线性固体(SNLS体)

(C + T 1d C /dt) \£ + T 2d £ /dt) n<1

,

T 1、T 2分别为应力、应变驰豫时间

恒应力C o作用并充分保压,经数学变换得

C on =M& 或 C o = (M £ ) 1/n

2. 2大程度应变的处理

自然应变£ =/;odL/L=ln(L/L。) 若压坯的受压面积固定不变,则 £ =-l n[(V-Vm)/(Vo-Vm)]

=ln{[( P m-p o) p ]/[( P m-p ) p ]} 2.3巴尔申方程: 基本假设:

?将粉末体视为弹性体 .不考虑粉末的加工硬化 .忽略模壁摩擦

任意一点的变形与压力间的变化率

d C /d £ =k C =P/A

£ -对应于压缩量;A-颗粒间有效接触面积