文档介绍：绪论
快速凝固
连续铸轧、连续挤压、连续铸挤
金属等温成形、半固态成形
粉末冶金新技术
先进连接技术
材料加工新技术与新工艺
本节主要内容:
概述
雾化制粉技术
机械合金化制粉技术
粉末注射成形技术
温压和热压成形技术
等静压成形技术
SPS烧结
五、粉末冶金新技术
1、概述
粉末冶金
制取金属粉末
成形、烧结
及烧结后处理
快速冷凝雾化制粉
机械化合金制粉
超微粉式纳米粉制粉
溶胶-凝胶技术
粉末注射成形
温压成形
冷等静压
热等静压成形
超塑性等温锻造
粉末冶金方法与液态成形方法相比其优点如下:
可避免或者减少偏析、机加工量大等缺点。用粉末冶金法生产零件制品时,金属的总损耗只有1~5%;
材料某些独特的性能或者显微组织也只能用粉末冶金方法来实现。例如,多孔材料、氧化物弥散强化合金、硬质合金等;
一些活性金属,高熔点金属制品用其他工艺成形是十分困难的,这些材料在普通工艺过程中,随着温度的升高,材料的显微组织及结构收到明显的损害,而粉末冶金法却可避免;
粉末冶金的应用:
从普通机械制造到精密仪器,从五金工具到大型机械,从电子工业到电机制造,从采矿到化工,从民用工业到军用工业,从一般技术到尖端技术,都在使用粉末冶金材料或制品,金属粉末和粉末冶金制品、材料在工业部门的应用如下表所示:
金属粉末和粉末冶金材料、制品的应用
机械制造
汽车、拖拉机、机床制造
电机制造
精密仪器
电器和电子工业
计算机工业
化学、石油工业
军工
航空
航天和火箭
原子能工程
硬质合金,金属陶瓷,粉末高速钢
机械零件,摩擦材料,多孔含油轴承,过滤器
多孔含油轴承,铜-石墨电刷
仪表零件,软磁材料,硬磁材料
电触头材料,电真空电极材料,磁性材料
记忆元件
过滤器,防腐零件,催化剂
穿甲弹头,军械零件,高比重合金
摩擦片,过滤器,防冻用多孔材料,粉末超合金
发汗材料,难熔金属及合金,纤维强化材料
核燃料元件,反应堆结构材料,控制材料
2、雾化制粉技术
定义:
雾化法是一种典型的物理制粉方法,通过高压雾化介质,如气体或水强烈冲击液流,或通过离心力使之破碎、冷却凝固来实现的。
优点:
可以有效地减少合金成分的偏析,获得成分均匀的合金粉末;通过控制冷凝速率可以获得具有非晶、准晶、微晶或过饱和固溶体等非平衡组织的粉末。
雾化过程
雾化
聚并
凝固
过程一(雾化):大的液珠当受到外力冲击的瞬间,破碎成数个小液滴,假设在破碎瞬间液体温度不变,则液体的能量变化可近似为液体的表面能增加。
过程二(聚并):液体颗粒破碎的同时,还可能发生颗粒间相互接触,再次成为一个较大的液体颗粒,并且液体颗粒形状向球形转化,这个过程中,体系的总表面能降低,属于自发过程。
过程三(凝固):液体颗粒冷却形成小的固体颗粒。
雾化制粉分类
二流雾化法借助高压液流(通常是水或油)或高压气流(空气、惰性气体)的冲击破碎金属液流来制备粉末的方法,称为气雾化或水雾化,统称二流雾化法;
单流雾化如利用离心力破碎金属液流称为离心雾化、利用超声波能力来实现液流的破碎称为超声雾化。
雾化制粉的冷凝速率一般为103~106℃/s,适用于金属粉末制备。
金属液由上方孔流出时与沿一定角度高速射击的气体或水相遇,然后被击碎成小液滴,随着液滴与气体或水流的混合流动,液滴的热量被雾化介质迅速带走,使液滴在很短的时间内凝固成为粉末颗粒。
气流
(水、油、气体)
气流
(水、油、气体)
1
2
1—液态金属
2—气流(水、油或气体)
气体雾化
气雾化的四个区域
负压紊流区—高速气流的抽吸作用,在喷嘴中心孔下方形成负压紊流层;
颗粒形成区—在气流冲击下,金属液流分裂为许多液滴;
有效雾化区—气流汇集点对原始液滴产生强烈破碎作用,进一步细化;
冷却凝固区—细化的液滴的热量迅速传递给雾化介质,凝固为粉末颗粒。
(1) 二流雾化