第9章 粉末压制和常用复合材料成形简介

一、内容提要

1．粉末压制成形技术理论基础

粉末压制的成形原理、实质、特点与应用：

粉末压制的原理：颗粒态烧结成形。

粉末压制的实质：用金属粉末（或者金属和非金属粉末的混合物）做原料，经模具压制成形后烧结而制造各种类型的零件和产品的成形方法。

粉末压制的特点：

（1）能够生产出其他方法不能或很难制造的制品。可制取难熔、极硬和特殊性能的材料，例如：钨丝、硬质合金、磁性材料、高温耐热材料等；又能生产净形和近似净形加工的优质机械零件，如：多孔含油轴承、精密齿轮、摆线泵内外转子、活塞环等。

（2）材料的利用率很高，接近100%。

（3）虽然有些制品用其他方法也可以制造，但用粉末冶金法更为经济。

（4）一般说来，金属粉末的价格较高，粉末冶金的设备和模具投资较大，零件几何形状受一定限制，因此粉末冶金适宜于大批量生产的零件。

2．粉末压制工艺

制取粉末的方法多种多样，其中主要有：矿物还原法、电解法、雾化法、机械粉碎法等。工程中应用的所有金属材料几乎都可以加工成为粉末形态。

金属粉末的特性对粉末的压制、烧结过程、烧结前强度及最终产品的性能都有重大影响。

影响金属粉末的基本性能的因素包括：成分、粒径分布、颗粒形状和大小以及技术特征等。

粉末混合料中常常要添加一些能改善成形过程的物质，即润滑剂或成形剂，或者添加在烧结过程中能造成一定孔隙的造孔剂。这类物质在烧结时可挥发干净，例如可选用石蜡、合成橡胶、樟脑、塑料以及硬脂酸或硬脂酸盐等物质来做添加剂。混匀度越大，表示混合越均匀；也就越有利于制品的性能要求。

钢模冷压成形压坯密度的不均匀程度有差别。造成压坯密度不均匀的原因是在压制过程中，粉末颗粒之间、粉末颗粒与模冲、模腔壁之间存在摩擦，使压力损耗而造成的。压坯密度的均匀性是其质量的重要标志，烧结制品的强度、硬度及各部分性能的同一性，皆取决于密度分布的均匀程度。此外，压坯密度分布不均匀，在烧结时将导致收缩不均匀，从而使制品中产生很大的应力，出现翘曲变形、甚至裂纹等。

烧结对粉末冶金材料和制品的性能有着决定性的影响。在烧结过程中，压坯要经过一系列的物理化学变化。开始是水分或有机物的蒸发或挥发，吸附气体的排除，应力的消除，粉末颗粒表面氧化物的还原；继之是原子间发生扩散，粘性流动和塑性流动，颗粒间的接触面增大，发生再结晶和晶粒长大等。出现液相时，还可能有固相的溶解和重结晶。这些过程彼此之间并无明显的界限，而是穿插进行，互相重叠，互相影响。

对于一些要求较高的粉末冶金制品，烧结后还需要进行其他处理与加工，以满足要求。

3．粉末压制产品及应用

粉末压制可获得具有特殊性能的材料或在特殊工作条件下的零部件，在各行业得到广泛应用。

4．陶瓷制品成形过程简介

陶瓷制品是人类最早使用的制品，现代陶瓷制品的成形属粉末或颗粒状材料成形，其成形过程与粉末压制的相同（可以说粉末压制是沿用了陶瓷制作的技术），现代陶瓷技术和粉末压制技术相互结合，相互渗透，共同发展。

5．纤维复合材料成形方法

纤维复合材料制作制品的成形方法按基体材料在成形时的状态主要分为固态法和液态法。

二、本章重点

（1）掌握粉末压制的成形原理；

（2）熟悉粉末压制的成形工艺过程；

（3）熟悉常见产品及其应用。