003 粉末成型技术.pptVIP

5 包套材料 选择准则 可塑性和强度 不破裂和隔绝高压气体渗入 良好的可加工性和可焊接性 不与粉末发生反应和造成污染 HIP后易被除去 成本低 中低碳钢：适于粉末高速钢，1400℃ Ni：Ti,陶瓷，1430℃ 不锈钢：不锈钢，1350℃ 铅-碱玻璃：金属，陶瓷，630℃ 高硅玻璃：金属，陶瓷，890-1600℃ 石英玻璃：1130-1600℃ 6 HIP工艺流程 粉末→装入包套→真空脱气（或加热） →检漏→封焊→HIP→出炉 →除去包套（陶瓷、玻璃：敲碎；金属：机加工）→表面清理→HIP产品 7 压制方式 取决于包套材料 金属： ↑P，↑T（可采用低压压缩机系统） 玻璃、陶瓷和金属： ↑T，↑P 玻璃、陶瓷和金属： ↑(T，P) 热装炉操作 工件在预热炉加热，转入HIP压机 ↑生产效率 8 HIP的应用 HIP成形 铸件处理 扩散联结：M/C，C/C，M/M 核废料处理 9 陶瓷模工艺 陶瓷粒子作传压介质 陶瓷粒子的可流动性 普通压机加压 设备投资少 §6 粉末挤压成形 1 定义与分类 定义 将粉末、粉末压坯或粉末烧结坯在外力作用下，通过挤压筒的挤压嘴挤成坯料或制品的成形方法 分类 粉末直接挤压（冷挤压）：塑性好的金属粉末 粉末增塑挤压：加入一定量的成形剂或粘结剂，硬质粉末如硬质合金粉末 粉末包套热挤：弥散强化合金等 烧结坯或粉末压坯的热挤压：塑性较好的有色金属材料 2 粉末增塑挤压原理 粉末在挤压筒内的受力情况 三向受压缩，一方向变形。（附图） 冲头施加的压力P，筒壁约束产生侧压力Ph，相对运动产生摩擦力PfPh =ξP, Pf =μPh =ξμP物料被挤出的条件：P≥Pf + PR(变形阻力) 物料运动示意图 3 挤压过程 增塑剂（plasticizer） 石蜡+粘结剂PVA+硬脂酸（表面活性剂） 添加总量为6-8.5% 粗颗粒粉末或厚壁件取下限 细颗粒粉末或薄壁件取上限 4 粉末热挤压 借助于高温的作用改善金属的塑性流动性能，使坯体发生充分致密化，便于制造高性能P/M管材，棒材 应用 烧结坯热挤压：塑性好的金属与合金 粉末包套热挤压 含有活性高的元素粉末如Ti、B、Zr、Al、Si等高温合金或弥散强化材料 包套制作工艺与HIP相同 §7 粉末轧制 1 定义与分类 定义 将粉末引入一对轧棍之间并使之压实成具有一定粘结强度的连续带坯的成形方法 分类 粉末直接轧（direct powder rolling） 塑性良好的粉末（应用多） 粘结粉末轧制(bonded powder rolling) 加入粘结剂改善粉末体的成形性 包套粉末热轧 canned powder hot rolling 活性粉末和高致密度的坯带 2 粉末轧制原理 特征区 Ⅰ区-自由流动区 颗粒受重力和因颗粒下移而产生颗粒间的摩擦力作用 Ⅱ区-喂料区 辊表面施予粉末一定的摩擦力，带动粉末颗粒进入辊之间，导致粉末被咬入 Ⅲ区-压轧区 粉末质量不变，体积缩小，密度增加 特征区 返回 粉末轧制示意图 Hα=D(1-COS α)+δ R δ R --带坯厚度 α –咬入角 质量不变 Hα.B.Vin.ρo=δ R.b.V out.ρ →ρ=（Hα.Vin.ρo）/（δ R.V out）令轧延系数η= V out / Vin 压实系数Z=ρ/ρo ,则ρ=ρo[1+D(1-COS α)/δ R]/η或δ R = D(1-COS α)/(ηZ-1) 3 轧制过程的影响因素 粉末性能 粉末可轧制性:可塑性、成形性和流动性 流动性 粉末具有足够成形性的同时，愈高愈好 粉末硬度 低的粉末硬度便于变形和形成高的机械啮合，↑成形性 轧辊直径 ↑D,ρ（δR固定）、Hα↑ 给料方式 水平与垂直 m↑，ρ、δR↑ 轧制速度 ↑ω,ρ、δR↓（m不变） 辊缝t ↑t，轧制压力降低，ρ↓，δR↑ 4 粉末轧制的应用 多孔板材，如过滤板、催化剂板材 层状复合材料带、板材 纤维增强复合材料 §9 爆炸成形 1 原理 粉末在瞬间承受巨大冲击波作用，粉末呈现非弹塑性行为，在接触处出现复杂的应力状态，硬化过程不能进行，获得相对密度≥0.97的坯件 2 构成 粉末包套和炸药引爆装置 3 应用 硬质粉末或形状复杂的大型粉末部件的成形 超大型金属板材的焊接 孔隙的消极贡献 造成应力集中，降低零部件的强度和韧性 孔隙降低材料的热导性能，抑制热处理潜力对力学性能改善的贡献 提高铁基P/M零部件密度的技术途径 复压-复烧工艺 密度达92%左右，形状复杂程度有限，成本较高 浸铜 密度大于95%，但表面较粗糙，形状、成分设计有限，成本高 液相烧结 密度可达93%，变形较大，零件精度低，尺寸控制困难，成分设计有限 粉末锻造 全致密，但尺寸精度低，形状受限，成