粉末冶金原理-中文.ppt

1 粉末冶金原理 郭圣達(dá)E mail enga 江西理工大學(xué)工程研究院 參考書(shū)目 1 黃培云主編 粉末冶金原理 冶金工業(yè)出版社2 王盤(pán)鑫主編 粉末冶金學(xué) 冶金工業(yè)出版社 2 3 目錄 一 粉末的制備技術(shù)二 粉末的性能及其測(cè)定三 粉末成形四 燒結(jié)五 粉末冶金材料和制品六 粉末冶金的安全知識(shí)七 粉末制備 成形 燒結(jié)新技術(shù) 4 緒論 1 粉末冶金 是一種利用制取到的金屬粉末 或金屬粉末與非金屬粉末的混合物作為原料 經(jīng)過(guò)粉末成形和燒結(jié)制造金屬材料 復(fù)合材料以及各類(lèi)型制品的工藝過(guò)程 粉末冶金法與生產(chǎn)陶瓷有相似的地方 因此也叫金屬陶瓷法 2 粉末冶金的發(fā)展粉末冶金方法起源于公元前三千多年 埃及人制造鐵的第一方法實(shí)質(zhì)上采用的就是粉末冶金方法 3 現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)的發(fā)展中共有三個(gè)重要標(biāo)志 1 克服了難熔金屬 如鎢 鉬等 熔鑄過(guò)程中產(chǎn)生的困難 1909年制造電燈鎢絲 推動(dòng)了粉末冶金的發(fā)展 1923年粉末冶金硬質(zhì)合金的出現(xiàn)被譽(yù)為機(jī)械加工中的工業(yè)革命 5 緒論 2 20世紀(jì)三十年代成功制取多孔含油軸承 繼而粉末冶金鐵基機(jī)械零件的發(fā)展 充分發(fā)揮了粉末冶金制品少切削甚至無(wú)切削的優(yōu)點(diǎn) 3 向更高級(jí)的新材料 新工藝發(fā)展 四十年代 出現(xiàn)金屬陶瓷 彌散強(qiáng)化等材料 六十年代末至七十年代初 粉末高速鋼 粉末高溫合金相繼出現(xiàn) 還有利用粉末冶金鍛造及熱等靜壓等技術(shù)已能制造高強(qiáng)度的零件 以硬質(zhì)合金來(lái)說(shuō) 新型硬質(zhì)合金已經(jīng)逐步替代傳統(tǒng)合金 如梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金 超細(xì) 納米晶 雙晶結(jié)構(gòu) 粗晶結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金等 6 緒論 粉末冶金工藝的基本工序1 原料粉末的制備 現(xiàn)有的制粉方法大體可分為兩類(lèi) 機(jī)械法和物理化學(xué)法 其中機(jī)械法又可分為 機(jī)械粉碎和霧化法 物理化學(xué)法又分為 電化腐蝕法 還原法 化合法 還原 化合法 氣相沉積法 液相沉積法以及電解法 其中應(yīng)用最為廣泛的是還原法 霧化法和電解法 2 將粉末壓制成型為所需形狀的坯塊 成型的目的是制得一定形狀和尺寸的壓坯 并使其具有一定的密度和強(qiáng)度 成型的方法基本上分為加壓成型和無(wú)壓成型 加壓成型中應(yīng)用最多的是模壓成型 還有擠壓成型 爆炸成型等 7 緒論 3 坯塊的燒結(jié) 燒結(jié)是粉末冶金工藝中的關(guān)鍵性工序 成型后的壓坯通過(guò)燒結(jié)使其得到所要求的最終物理力學(xué)性能 燒結(jié)又分為單元系燒結(jié)和多元系燒結(jié) 對(duì)于單元系和多元系的燒結(jié) 若燒結(jié)溫度比所用的金屬及合金的熔點(diǎn)低 則稱(chēng)之為固相燒結(jié) 若燒結(jié)溫度一般比其中難熔成分的熔點(diǎn)低 而高于易熔成分的熔點(diǎn) 則稱(chēng)為液相燒結(jié) 除普通燒結(jié)外 還有松裝燒結(jié) 熔浸法 熱壓法燒結(jié)等特殊的燒結(jié)工藝 緒論 4 產(chǎn)品的后序處理 燒結(jié)后的處理 可以根據(jù)產(chǎn)品要求的不同 采取多種方式 如精整 浸油 機(jī)加工 熱處理及電鍍 此外 近年來(lái)一些新工藝如軋制 鍛造也應(yīng)用于粉末冶金材料燒結(jié)后的加工 取得較理想的效果 8 9 緒論 粉末冶金工藝的優(yōu)點(diǎn)1 絕大多數(shù)難熔金屬及其化合物 氧化物彌散強(qiáng)化合金 多孔材料 陶瓷材料和硬質(zhì)合金等只能用粉末冶金方法來(lái)制造 2 由于粉末冶金方法能壓制成最終尺寸的壓坯 而不需要或很少需要后續(xù)的機(jī)械加工 故能大大節(jié)約金屬用量 降低產(chǎn)品成本 用粉末冶金方法制造產(chǎn)品時(shí) 金屬的損耗只有1 5 而用一般熔鑄方法生產(chǎn)時(shí) 金屬的損耗可能會(huì)達(dá)到80 10 3 由于粉末冶金工藝在材料生產(chǎn)過(guò)程中并不熔化材料 也就不怕混入由坩堝和脫氧劑等帶來(lái)的雜質(zhì) 而燒結(jié)一般在真空和還原氣氛中進(jìn)行 不怕氧化 也不會(huì)給材料任何污染 故有可能制取高純度的材料 4 粉末冶金能保證材料成分配比的正確性和均勻性 5 粉末冶金適宜于生產(chǎn)同一形狀而數(shù)量多的產(chǎn)品 特別是齒輪等加工費(fèi)用高的產(chǎn)品 用粉末冶金法制造能大大降低生產(chǎn)成本 11 緒論 粉末冶金材料和制品的發(fā)展方向1 具有代表性的鐵基合金 將向大體積的精密制品 高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)零部件發(fā)展 2 制造具有均勻顯微組織結(jié)構(gòu)的 加工困難而完全致密的高性能硬質(zhì)合金 3 用增強(qiáng)致密化過(guò)程來(lái)制造一般含有混合相組成的特殊合金 4 制造非均勻材料 非晶態(tài) 微晶或者亞穩(wěn)合金 5 加工獨(dú)特的和非一般形態(tài)或成分的復(fù)合零部件 12 一 粉末制備技術(shù) 1 在不同狀態(tài)下制備粉末的方法1 1在固態(tài)下制備粉末的方法1 2在液態(tài)下制備粉末的方法1 3在氣態(tài)下制備粉末的方法2 常用的粉末制備方法2 1機(jī)械粉碎法2 2霧化法2 3還原法2 4氣相沉積法2 5液相沉淀法2 6電解法3 本章小結(jié) 13 一 粉末制備技術(shù) 1 在不同狀態(tài)下制備粉末的方法1 1在固態(tài)下制備粉末的方法 1 從固態(tài)金屬與合金中制取金屬與合金粉末的方法有機(jī)械粉碎法和電化學(xué)腐蝕法 2 從固態(tài)金屬氧化物及鹽類(lèi)制取金屬與合金粉末的有還原法 3 從金屬和非金屬粉末 金屬氧化物和非金屬粉末制取金屬化合物粉末的有還原 化合法 14 一 粉末制備技術(shù) 1 2在液態(tài)下制備粉末的方法 1 從液態(tài)金屬與合金中制取金屬與合金粉末的有霧化法 2 從金屬鹽溶液置換和還原制取金屬 合金以及包覆粉末的有置換法 溶液氫還原法 從金屬熔鹽中沉淀制取金屬粉末的有熔鹽沉淀法 從輔助金屬浴中析出制取金屬化合物粉末的有金屬浴法 3 從金屬鹽溶液電解制取金屬與合金粉末的有水溶液電解法 從金屬熔鹽電解制取金屬和金屬化合物粉末的有熔鹽電解法 15 一 粉末制備技術(shù) 1 3在氣態(tài)下制備粉末的方法 1 從金屬蒸氣中冷凝制取金屬粉末的有蒸氣冷凝法 2 從氣態(tài)金屬羰基物中離解制取金屬 合金粉末以及包覆粉末的有羰基物熱離解法 3 從氣態(tài)金屬鹵化物中氣相還原制取金屬 合金粉末以及金屬 合金涂層的有氣相氫還原法 從氣態(tài)金屬鹵化物中沉積制取金屬化合物粉末以及涂層的有化學(xué)氣相沉積法 16 一 粉末制備技術(shù) 從實(shí)質(zhì)過(guò)程看 現(xiàn)有制粉方法大體可歸納為兩大類(lèi) 即機(jī)械法和物理化學(xué)法 1 機(jī)械法 是將原材料機(jī)械地粉碎 而化學(xué)成分基本上不發(fā)生變化 2 物理化學(xué)法是借助化學(xué)的或物理的作用 改變?cè)牧系幕瘜W(xué)成分或聚集狀態(tài)而獲得粉末的方法 粉末的具體生產(chǎn)方法很多 從目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的工業(yè)規(guī)模而言 應(yīng)用最廣泛的有還原法 霧化法和電解法三種 而氣相沉淀法和液相沉淀法在特殊應(yīng)用時(shí)亦很重要 表1 1為制取粉末的一些方法 17 一 粉末制備技術(shù) 表1 1粉末生產(chǎn)方法 18 一 粉末制備技術(shù) 續(xù)表1 1 19 一 粉末制備技術(shù) 2 常用的粉末制備方法2 1機(jī)械粉碎法機(jī)械粉碎是靠壓碎 擊碎和磨削等作用 將塊狀金屬 合金或化合物機(jī)械地粉碎成粉末的 固態(tài)金屬的機(jī)械粉碎既是一種獨(dú)立的制粉方法 又常常作為某些制粉方法的補(bǔ)充工序 20 依據(jù)物料粉碎的最終程度 又可以分為粗碎和細(xì)碎兩類(lèi) 以壓碎為主要作用的有碾壓 錕軋以及顎式破碎等 以擊碎為主的有錘磨 屬于擊碎和磨削等多方面作用的機(jī)械粉碎有球磨 棒磨等 實(shí)踐表明 機(jī)械研磨比較適用于脆性材料 利用塑性金屬或合金來(lái)制取粉末多采用渦旋研磨 冷氣流粉碎等方法 21 一 粉末制備技術(shù) 2 1 1機(jī)械研磨法研磨的任務(wù)包括 減少或增大粉末粒度 合金化 固態(tài)混料 改善 轉(zhuǎn)變或改變材料的性能等 在大多數(shù)情況下 研磨的任務(wù)是使粉末的粒度變細(xì) 研磨后的金屬粉末會(huì)有加工硬化現(xiàn)象 形狀不規(guī)則以及出現(xiàn)流動(dòng)性變壞和團(tuán)塊等特征 1 研磨規(guī)律在研磨時(shí) 有四種力作用于顆粒材料上 沖擊 磨耗 剪切以及壓縮 在球磨機(jī)中球體運(yùn)動(dòng)的方式有四種 如圖1 1 滑動(dòng) 滾動(dòng) 自由下落以及在臨界轉(zhuǎn)速時(shí)球體的運(yùn)動(dòng) 22 一 粉末制備技術(shù) 圖1 1在球磨機(jī)中球體運(yùn)動(dòng)示意圖 a 滑動(dòng) b 滾動(dòng) c 自由下落 d 在臨界轉(zhuǎn)速時(shí)球體的運(yùn)動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速與圓筒直徑有關(guān) 其關(guān)系為 球體發(fā)生滾動(dòng)的臨界條件為 反之發(fā)生滑動(dòng) 為筒體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 球體表面發(fā)生傾斜 在一定的轉(zhuǎn)速和裝球量下的傾斜角 一 粉末制備技術(shù) 球體滾動(dòng)和自由下落是最有效的研磨方式 并且粉末的細(xì)磨只有在滾動(dòng)下才能實(shí)現(xiàn) 因?yàn)榧?xì)小的顆粒不會(huì)被球體的沖擊所再粉碎 23 24 一 粉末制備技術(shù) 2 影響球磨的因素球磨機(jī)中的研磨過(guò)程取決于眾多因素 筒內(nèi)裝料量 裝球量 球磨筒尺寸 球磨機(jī)轉(zhuǎn)速 研磨時(shí)間 球體與被研磨物料的比例 球料比 研磨介質(zhì)以及球體直徑等 25 一 粉末制備技術(shù) 例如 球磨筒轉(zhuǎn)速n 0 7 0 75n臨界時(shí) 球體發(fā)生拋落 n 0 6n臨界時(shí) 球體發(fā)生滾動(dòng) n 0 6n臨界時(shí) 球體以滑動(dòng)為主 在一定范圍內(nèi) 增加裝球量能提高研磨效率 但如果把球體體積與球筒容積之比稱(chēng)為裝填系數(shù) 則一般球磨機(jī)的裝填系數(shù)取0 4 0 5為宜 隨轉(zhuǎn)速的提高 裝填系數(shù)可略為增大 26 在研磨過(guò)程中一定要注意球體與物料的比例 一般在球體裝填系數(shù)為0 4 0 5時(shí) 裝料量應(yīng)以填滿(mǎn)球體的空隙 以稍微掩蓋住球體表面為原則 可取球磨筒容積的20 為裝料量 球體的大小對(duì)物料的粉碎也有很大的影響 實(shí)踐中 球磨鐵粉一般選用10 20mm的鋼球 球磨硬質(zhì)合金混合料時(shí) 則選用5 10mm大小的硬質(zhì)合金球 同時(shí)為了避免研磨球?qū)Ψ勰┑奈廴?應(yīng)取與要制備粉末成分相近的球做為研磨球 27 一 粉末制備技術(shù) 3 強(qiáng)化球磨球磨粉碎物料是一個(gè)很慢長(zhǎng)的過(guò)程 因此提高研磨效率 強(qiáng)化球磨效果對(duì)提高生產(chǎn)效率具有很大的意義 例如采用振動(dòng)球磨和行星球磨即屬于此 圖1 2為一種濕式振動(dòng)球磨機(jī) 28 一 粉末制備技術(shù) 2 1 2機(jī)械合金化這是種高能球磨法 用這種方法可制造具有可控細(xì)顯微組織的復(fù)合金屬粉末 它是在高速攪拌球磨的條件下 利用金屬粉末混合物的重復(fù)冷焊和斷裂進(jìn)行進(jìn)行合金化的 也可以在金屬粉末中加入非金屬粉末來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械合金化 29 一 粉末制備技術(shù) 用機(jī)械合金化制造的材料 其內(nèi)部的均一性與原材料粉末的粒度無(wú)關(guān) 因此 用較粗的原材料粉末 50 100 可制成超細(xì)彌散體 顆粒間距小于1 制造機(jī)械合金化彌散強(qiáng)化高溫合金的原材料都是工業(yè)上廣泛采用的純粉末 粒度約為1 200 對(duì)用于機(jī)械合金化的粉末混合物 其唯一限制 除上述粒度要求和需要控制極低的氧含量外 是混合物至少有15 容積 的可壓縮變形的金屬粉末 30 一 粉末制備技術(shù) 31 一 粉末制備技術(shù) 圖1 3為機(jī)械合金化裝置示意圖 機(jī)械合金化與滾動(dòng)球磨的區(qū)別在于 使球體運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力不同 圖1 2斯韋科濕式振動(dòng)球磨機(jī)圖1 3機(jī)械合金化裝置示意圖 2 1 3渦旋研磨一般機(jī)械研磨只適合于粉碎脆性金屬或合金 渦旋研磨則可以有效地研磨軟的塑性金屬或合金 由于在渦旋研磨中 研磨一方面依靠沖擊作用 另一方面還依靠顆粒間 顆粒與工作室內(nèi)壁以及顆粒與回轉(zhuǎn)打擊子相碰時(shí)的磨損作用 32 一 粉末制備技術(shù) 2 1 4冷氣流粉碎冷氣流粉碎的基本工藝是 利用高速高壓的氣流帶著較粗的顆粒通過(guò)噴嘴轟擊在擊碎室中的靶面 壓力立即從高壓 7MPa 降到0 1MPa 發(fā)生絕熱膨脹 使金屬靶和擊碎室的溫度降到室溫以下 甚至零度以下 冷卻了的顆粒就會(huì)被粉碎 氣流壓力越大 得到的粉末粒度越細(xì) 33 一 粉末制備技術(shù) 34 一 粉末制備技術(shù) 2 2霧化法霧化法是一種將液體金屬或合金直接破碎成為細(xì)小的液滴 其大小一般小于150 然后冷卻而形成粉末的一種制粉方法 霧化法可以用來(lái)制取多種金屬粉末 也可以制取各種預(yù)合金粉末 實(shí)踐上 任何能形成液體的材料都可以進(jìn)行霧化 35 一 粉末制備技術(shù) 前面所述的 機(jī)械粉碎法 是借機(jī)械作用破壞固體金屬原子間的結(jié)合而制得粉末 霧化法則只要克服液體金屬原子間的結(jié)合力就能使之分散成粉末 因而霧化過(guò)程所消耗的外力比機(jī)械粉碎化要小得多 從能量消耗來(lái)說(shuō) 霧化法是一種簡(jiǎn)便且經(jīng)濟(jì)的粉末生產(chǎn)方法 霧化法又可以分為二流霧化 離心霧化 真空霧化以及超聲波霧化等 36 一 粉末制備技術(shù) 2 2 1二流霧化借助高壓水流或氣流的沖擊來(lái)破碎液流 稱(chēng)為水霧化或氣霧化 也稱(chēng)二流霧化 圖1 4 根據(jù)霧化介質(zhì) 氣體 水 對(duì)金屬液流作用的方式不同 霧化具有多種形式 圖1 5 平行噴射 垂直噴射 V形噴射 錐形噴射以及漩渦環(huán)形噴射 37 一 粉末制備技術(shù) 霧化過(guò)程很復(fù)雜 按霧化介質(zhì)與金屬液流相互作用的實(shí)質(zhì) 既有物理機(jī)械作用 又有物理化學(xué)變化 高速的氣流或水流 既是破碎金屬液的動(dòng)力 又是金屬液流的冷卻劑 因此在霧化介質(zhì)同金屬液流之間既有能量交換 又有熱量交換 并且 液態(tài)金屬的粘度和表面張力在霧化過(guò)程和冷卻過(guò)程中不斷發(fā)生變化 以及液態(tài)金屬與霧化介質(zhì)的化學(xué)作用 如氧化 脫碳 使霧化過(guò)程變得較為復(fù)雜 38 一 粉末制備技術(shù) 圖1 4水霧化和氣霧化示意圖圖1 5霧化的多種形式 39 一 粉末制備技術(shù) 1 氣霧化在氣霧化中 金屬由感應(yīng)爐熔化并流入噴嘴 氣流由排列在熔化金屬四周的多個(gè)噴嘴噴出 霧化介質(zhì)采用的是惰性氣體 霧化可獲得粒度分布范圍較寬的球形粉末 在氣霧化中 霧化過(guò)程可以用圖1 6來(lái)說(shuō)明 圖1 6氣霧化時(shí)金屬粉末的形成 40 一 粉末制備技術(shù) 2 水霧化水霧化時(shí)制取金屬或合金粉末最常用的工藝技術(shù) 水可以單個(gè)的 多個(gè)的或環(huán)形的方式噴射 高壓水流直接噴射在金屬液流上 強(qiáng)制其粉碎并加速凝固 因此粉末形狀比起氣霧化來(lái)呈不規(guī)則形狀 粉末的表面是粗糙的并且含有一些氧化物 由于散熱快 過(guò)熱度要超過(guò)熔融金屬熔點(diǎn)較多 以便控制粉末的形狀 在水霧化中 包括制取合金粉末在內(nèi) 其化學(xué)偏析是非常有限的 41 在水霧化時(shí) 金屬液滴的形成是水滴對(duì)液體金屬表面的沖擊作用而不是剪切作用 水霧化中 霧化的粉末粒度D主要與水速v有關(guān) 式中C為與材料和霧化裝置結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)a為金屬液流與水流軸之間的夾角表1 2為氣霧化與水霧化的一些比較 一 粉末制備技術(shù) 42 一 粉末制備技術(shù) 表1 2氣霧化與水霧化的比較 43 一 粉末制備技術(shù) 3 影響二流霧化性能的因素霧化粉末有三個(gè)重要的性能 一 粒度 包括平均粒度 粒度分布及可用粉末收得率等 二 顆粒形狀及與其有關(guān)的性能 如松裝密度 流動(dòng)性 壓坯密度及比表面等 三 顆粒的純度和結(jié)構(gòu) 影響這些性能的主要因素是霧化介質(zhì) 金屬液流的特征以及霧化裝置的結(jié)構(gòu)特征等 44 一 粉末制備技術(shù) 2 2 2離心霧化用離心力破碎液流得到霧化粉末的方法稱(chēng)為離心霧化 離心霧化的發(fā)展是與控制粉末粒度的要求和解決制取活性金屬粉末的困難有關(guān) 離心霧化有旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)霧化 旋轉(zhuǎn)坩堝霧化 旋轉(zhuǎn)電極霧化等多種形式 如圖1 7所示 圖1 7離心霧化示意圖 45 一 粉末制備技術(shù) 2 2 3其他霧化工藝除了利用水和氣體沖擊熔化金屬 以及和旋轉(zhuǎn)相關(guān)的霧化方法之外 還有一些可使用熔融金屬破碎的工藝方法 比如 錕筒霧化法 熔融金屬被喂入快速旋轉(zhuǎn)的軋輥中而霧化成粉末 振動(dòng)電極霧化法 通過(guò)自耗電極的振動(dòng)來(lái)生產(chǎn)高純度粉末的方法 熔滴霧化法 熔融金屬經(jīng)坩堝底部的小孔流出 流入真空或惰性氣體中 膨脹并形成球開(kāi)顆粒得到粉末 以及超聲霧化法以及真空霧化法等等 46 表1 3 一些霧化工藝的比較 一 粉末制備技術(shù) 47 一 粉末制備技術(shù) 2 2 4霧化粉末顯微結(jié)構(gòu)的控制在快速冷卻的合金粉末中 顯微組織結(jié)構(gòu)的控制取決于形核和長(zhǎng)大因素 在凝固中 較大的溫度梯度的情況易于形成非晶態(tài) 相反 要在低的冷卻速率和小的溫度梯度的條件下 則易形成具有偏析的顯微組織結(jié)構(gòu) 圖1 8是顯微組織結(jié)構(gòu)與粉末顆粒溫度梯度和溫度之間的關(guān)系 48 圖1 8溫度梯度和溫度對(duì)快速凝固粉末的顯微組織結(jié)構(gòu)的影響 49 一 粉末制備技術(shù) 2 3還原法用還原劑還原金屬氧化物及鹽類(lèi)來(lái)制取金屬粉末的方法 這是一種廣泛采用的制粉方法 還原劑可以是固態(tài) 氣態(tài)或液態(tài) 被還原的物料也可采用固態(tài) 氣態(tài)或液態(tài)形式的物質(zhì) 表1 4為用不同還原劑和被還原的物質(zhì)進(jìn)行還原作用來(lái)制取粉末的一些例子 50 表1 4還原法廣義的使用范圍 一 粉末制備技術(shù) 51 一 粉末制備技術(shù) 工藝上所說(shuō)的還原是指通過(guò)一種物質(zhì) 稱(chēng)為還原劑 奪取氧化物或鹽類(lèi)中的氧 或酸根 而使其轉(zhuǎn)變?yōu)榧冊(cè)鼗虻蛢r(jià)氧化物 低價(jià)鹽 的過(guò)程 最簡(jiǎn)單的反應(yīng)可用下式表示 52 為了能順利進(jìn)行還原反應(yīng) 還原劑X對(duì)氧的化學(xué)親和力必須大于金屬M(fèi)e對(duì)氧的親和力 由于不同的金屬元素對(duì)氧的作用情況不同 因而生成氧化物的穩(wěn)定性也不大一樣 可采用標(biāo)準(zhǔn)生成自由能作為衡量對(duì)氧親和力大小的尺度 凡是對(duì)氧的親和力比被還原的金屬對(duì)氧的親和力大的物質(zhì) 都能作用該金屬氧化物的還原劑 一 粉末制備技術(shù) 53 一般說(shuō)來(lái) 在冶金過(guò)程中 特別是在粉末冶金中 可采用氣體 氫 一氧化碳 碳或某些金屬作還原劑 因此可把這些還原反應(yīng)分類(lèi)稱(chēng)為碳還原 氣體還原和金屬熱還原 一 粉末制備技術(shù) 54 一 粉末制備技術(shù) 在還原過(guò)程中 還原進(jìn)行的速度和還原的程度是與還原的條件有關(guān)的 影響還原反應(yīng)速度和還原程度的因素是很復(fù)雜的 并且這些反應(yīng)往往在多相中反應(yīng) 因此在還原過(guò)程中 除了反應(yīng)物的濃度 反應(yīng)過(guò)程的溫度外 還與界面的特征 如晶格缺陷 界面的面積 液體的速度 反應(yīng)相的比例 形核以及擴(kuò)散層等有關(guān) 圖1 9是氧化物被還原形成金屬粉末的示意圖 其反應(yīng)速率取決于兩個(gè)擴(kuò)散流 圖1 9氧化物顆粒部分還原為金屬粉末的示意圖 55 一 粉末制備技術(shù) 56 實(shí)際表明 反應(yīng)速度與時(shí)間的關(guān)系具有自動(dòng)催化的特點(diǎn) 如圖1 10所示 圖1 10 吸附自動(dòng)催化的反應(yīng)速度與時(shí)間的關(guān)系共分三個(gè)階段 第一階段速度很慢 反應(yīng)僅在固體表面開(kāi)始 第二階段當(dāng)新相形成 由于新舊界面力場(chǎng)不對(duì)稱(chēng) 較易吸附還原劑 反應(yīng)面擴(kuò)大 速度增加 第三階段由于反應(yīng)沿著以新相晶核為中心而逐漸擴(kuò)大 反應(yīng)面不斷減小 引起反應(yīng)速度的降低 一 粉末制備技術(shù) 57 一 粉末制備技術(shù) 2 3 1碳還原法用固體碳可以還原很多金屬氧化物 但用這種方法制成的銅粉 鎳粉等易被碳玷污 故一般不使用碳來(lái)還原這類(lèi)金屬氧化物制取相應(yīng)的金屬粉末 在工業(yè)上 大規(guī)模應(yīng)用碳作為還原劑的方法可用于制取還原鐵粉和碳化鎢粉 但需要嚴(yán)格控制碳含量 58 圖1 11用一氧化碳還原鐵的氧化物的反應(yīng)狀態(tài)圖 圖1 11為用一氧化碳還原鐵的氧化物的反應(yīng)狀態(tài)圖 從圖可看出一氧化碳的量以及確定氧化物還原反應(yīng)的方向與溫度 氣相成分的關(guān)系 59 一 粉末制備技術(shù) 2 3 2氣體還原法氣體還原法不僅可以制取鐵 鎳 鈷 銅以及鎢等金屬粉末 還可以制取一些合金粉末 氣體還原法制取的粉末比用固體還原法制取的要更純 從而得到了很大的發(fā)展 鎢粉的生產(chǎn)主要是用氫還原法 影響鎢粉粒度和純度的主要因素有 原料 氫氣流量與進(jìn)氣速度 還原速度 還原時(shí)間和料層厚度 以及添加劑等 1 氫還原法制取鐵粉 2 水冶法生產(chǎn)鈷粉 3 氫還原法制取鎢粉 60 一 粉末制備技術(shù) 2 3 3金屬熱還原金屬熱還原法主要應(yīng)用于制取稀有金屬粉末 如鈦 鋯 鈾 釷 鈮等金屬粉末 在金屬還原法中 多采用鈉 鈣 鎂作金屬還原劑 2 3 4難熔化合物粉末的制取制取難熔化合物粉末 碳化物 硼化物 氮化物和硅化物 的主要方法 與還原法制取金屬粉末極為相似 碳 硼和氮能與過(guò)渡族金屬元素形成間隙固溶體或間隙化合物 而硅與這類(lèi)金屬元素只能形成非間隙固溶體或非間隙化合物 61 難熔化合物具有高熔點(diǎn) 高硬度以及其他有用的性能 因此在現(xiàn)代技術(shù)中已被廣泛地用來(lái)作為硬質(zhì)合金 耐熱材料 電工材料 耐蝕材料以及其他材料地基體 2 4氣相沉積法在粉末冶金技術(shù)中應(yīng)用氣相沉積法有幾種方式 金屬蒸氣冷凝 羰基物熱離解 氣相還原以及化學(xué)氣相沉積 一 粉末制備技術(shù) 62 一 粉末制備技術(shù) 2 4 1金屬蒸氣冷凝法這種方法主要用于制取具有大蒸氣壓的金屬 如鋅 鎘等 粉末 由于這些金屬的特點(diǎn)是具有較低的熔點(diǎn)和較高的揮發(fā)性 如果將這些金屬蒸氣在冷卻面上冷凝下來(lái) 便可形成很細(xì)的球形粉末 2 4 2羰基物熱離解法羰基物熱離解法 簡(jiǎn)稱(chēng)羰基法 就是離解金屬羰基化合物而制取金屬粉末的方法 用這種方法不僅可以生產(chǎn)純金屬粉末 而且如果同時(shí)離解幾種羰基物的混合物 則可制得合金粉末 如果在一些顆粒表面上沉積熱離解羰基物 就可以制得包覆粉末 圖1 12是常壓羰基法制取鎳粉的工藝流程 63 一 粉末制備技術(shù) 圖1 12常壓羰基法制取鎳粉的工藝流程示意圖 64 2 4 3化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法 CVD 是從氣態(tài)金屬鹵化物 主要是氯化物 還原化合沉積制取難熔化合物粉末和各種涂層 包括碳化物 硼化物 硅化物和氮化物等的方法 在沉積法過(guò)程中也可用等離子弧法 這種方法可用來(lái)制取微細(xì)碳化物 圖1 13為等離子弧法裝置示意圖 65 一 粉末制備技術(shù) 圖1 13等離子弧法裝置示意圖 66 2 4 4氣相還原法氣相還原法包括氣相氫還原法和氣相金屬熱還原法 氣相氫還原是指用氫還原氣態(tài)金屬鹵化物 主要是還原金屬氯化物 此法可制取鎢 鉬 鈮 鉻 釩 鎳 鈷等金屬粉末 也可同時(shí)還原幾種金屬氯化物而制得合金粉末 也可以制取包覆粉末 此法所得粉末一般都是很細(xì)或超細(xì)的 而用鎂氣還原四氯化鈦 四氯化鋯等屬于氣相金屬熱還原 67 一 粉末制備技術(shù) 2 5液相沉淀法用液相沉淀法可以制取復(fù)合粉末 一般有兩種方案 1 用基體金屬和彌散相金屬鹽或氫氧化物在某種溶液中同時(shí)析出達(dá)到均勻分布 然后經(jīng)過(guò)干燥 分解 還原過(guò)程以得到基體金屬和彌散相的復(fù)合粉末 2 將彌散相制成最終粒度 然后懸浮在含基體金屬的水溶液中作為沉淀結(jié)晶核心 待基體金屬以某種化合物沉淀后 經(jīng)過(guò)干燥和還原就得到以彌散相為核心 基體金屬包覆在彌散相核心外面的包覆粉末 68 一 粉末制備技術(shù) 2 6電解法在一定條件下 粉末可以在電解槽的陰極上沉積出來(lái) 一般說(shuō)來(lái) 電解法生產(chǎn)的粉末成本較高 因此在粉末生產(chǎn)中所占的比重是較小的 電解粉末具有吸引力的原因是它的純度高 電解法制取粉末主要采用水溶液電解和熔鹽電解 水溶液電解可以生產(chǎn)銅 鐵 鎳 銀 錫 鉛 鉻 錳等金屬粉末 在一定條件下也可以使幾種元素同時(shí)沉積而制得鐵 鎳 鐵 鉻等合金粉末 圖1 14為電解過(guò)程示意圖 69 圖1 14電解過(guò)程示意圖 一 粉末制備技術(shù) 70 一 粉末制備技術(shù) 熔鹽電解法可以制取鈦 鋯 鉭 鈮 釷 鈾 鈹?shù)燃兘饘俜勰?也可制取如鉭 鈮等合金粉末 以及制取各種難熔化合物粉末 影響熔鹽電解過(guò)程和電流效率的主要因素有 電解質(zhì)成分 電解質(zhì)溫度 電流密度和極間距離等 圖1 15為電解制鉭示意圖 圖1 15電解制鉭示意圖 71 一 粉末制備技術(shù) 3 本章小結(jié)綜上所述 制取粉末的方法使多種多樣的 并且在工程中應(yīng)用的所有金屬材料幾乎都可以加工成為粉末形態(tài) 在選擇制取粉末方法時(shí) 應(yīng)該考慮到對(duì)粉末所提出的要求和遵循經(jīng)濟(jì)的原則 當(dāng)需要采用廉價(jià)的粉末作原料時(shí) 經(jīng)濟(jì)問(wèn)題便是先決條件 但是當(dāng)需要粉末具有嚴(yán)格的性能要求時(shí) 則也可選用昂貴的制粉方法 表1 5金屬和合金粉末的推薦制取方法 72 一 粉末制備技術(shù) 續(xù)表1 5 73 二 粉末的性能及其測(cè)定 1 粉末及粉末性能1 1粉末體和粉末顆粒1 2粉末顆粒結(jié)晶構(gòu)造和表面狀態(tài)1 3粉末性能2 金屬粉末的取樣和分析2 1取樣數(shù)目2 2取樣和分樣3 化學(xué)檢驗(yàn)4 顆粒形狀5 粉末的粒度及其測(cè)定5 1粒度和粒度組成5 2粉末粒度的測(cè)定方法 74 二 粉末的性能及其測(cè)定 6 粉末的比表面及其測(cè)定6 1氣體吸附法6 2透過(guò)法7 金屬粉末工藝性能測(cè)試7 1金屬粉末的松裝密度和振實(shí)密度的測(cè)定7 2金屬粉末其他工藝性能的測(cè)試7 3金屬粉末有效密度的測(cè)定 75 二 粉末的性能及其測(cè)定 1 粉末及粉末性能1 1粉末體和粉末顆粒 1 粉末體固態(tài)物質(zhì)按分散程度不同可分為致密體 粉末體和膠體三類(lèi) 大小在1mm以上的稱(chēng)為致密體或常說(shuō)的固體 0 1 以下的稱(chēng)為膠體 而介與兩者之間的稱(chēng)為粉末體 76 二 粉末的性能及其測(cè)定 粉末體簡(jiǎn)稱(chēng)粉末 是由大量顆粒及顆粒之間的空隙所構(gòu)成的集合體 粉末體內(nèi)顆粒之間有許多小孔隙而且聯(lián)結(jié)面很少 面上的原子之間不能形成強(qiáng)的健力 因此它不像致密體那樣具有固定形狀 而表現(xiàn)出與液體相似的流動(dòng)性 但由于相對(duì)移動(dòng)時(shí)有摩擦 故粉末的流動(dòng)性是有限的 77 二 粉末的性能及其測(cè)定 2 粉末顆粒粉末中能分開(kāi)并獨(dú)立存在的最小實(shí)體稱(chēng)為單顆粒 單顆粒如果以某種形式聚集就構(gòu)成所謂二次顆粒 其中的原始顆粒就稱(chēng)為一次顆粒 78 二 粉末的性能及其測(cè)定 顆粒的聚集狀態(tài)和聚集程度不同 粒度的含義和測(cè)試方法也就不同 粉末顆粒的聚集狀態(tài)和程度對(duì)粉末的工藝性能影響很大 從粉末的流動(dòng)性和松裝密度看 聚集顆粒相當(dāng)于一個(gè)大的單顆粒 流動(dòng)性和松裝密度均比細(xì)的單顆粒高 壓縮性也較好 而在燒結(jié)過(guò)程中 則一次顆粒的作用比二次顆粒顯得更重要 79 二 粉末的性能及其測(cè)定 1 2粉末顆粒結(jié)晶構(gòu)造和表面狀態(tài) 1 金屬及多數(shù)非金屬顆粒都是結(jié)晶體 2 制粉工藝對(duì)粉末顆粒的結(jié)晶構(gòu)造起著主要作用 一般說(shuō)來(lái) 粉末顆粒具有多晶結(jié)構(gòu) 而晶粒的大小取決于工藝特點(diǎn)和條件 對(duì)于極細(xì)粉末可能出現(xiàn)單晶顆粒 粉末顆粒實(shí)際構(gòu)造的復(fù)雜性還表現(xiàn)為晶體的嚴(yán)重不完整性 即存在許多結(jié)晶缺陷 如空隙 畸變 夾雜等 因此粉末總是貯存有較高的晶格畸變能 具有較高的活性 80 3 粉末顆粒的表面狀態(tài)十分復(fù)雜 一般粉末顆粒愈細(xì) 外表面愈發(fā)達(dá) 同時(shí)粉末顆粒的缺陷多 內(nèi)表面也就相當(dāng)大 粉末發(fā)達(dá)的表面貯藏著相當(dāng)高的表面能 因而超細(xì)粉末容易自發(fā)地聚集成二次顆粒 并且在空氣中極易氧化和自燃 二 粉末的性能及其測(cè)定 81 二 粉末的性能及其測(cè)定 1 3粉末性能粉末是顆粒與顆粒間的空隙所組成的集合體 因此研究粉末體時(shí)應(yīng)分別研究單顆粒 粉末體和粉末體中空隙等的一切性質(zhì) 單顆粒的性質(zhì) 1 由粉末材料決定的性質(zhì) 如點(diǎn)陣結(jié)構(gòu) 理論密度 熔點(diǎn) 塑性 彈性 電磁性質(zhì) 化學(xué)成分等 2 由粉末生產(chǎn)方法所決定的性質(zhì) 如粒度 顆粒形狀 密度 表面狀態(tài) 晶粒結(jié)構(gòu) 點(diǎn)陣缺陷 顆粒內(nèi)氣體含量 表面吸附的氣體與氧化物 活性等 82 粉末體的性質(zhì) 除單顆粒的性質(zhì) 以外 還有平均粒度 粒度組成 比表面 松裝密度 振實(shí)密度 流動(dòng)性 顆粒間的摩擦狀態(tài) 粉末的孔隙性質(zhì) 總孔隙體積 顆粒間的孔隙體積 顆粒內(nèi)孔隙體積 顆粒間孔隙數(shù)量 平均孔隙大小 孔隙大小的分布以及孔隙的形狀 二 粉末的性能及其測(cè)定 83 二 粉末的性能及其測(cè)定 在粉末的實(shí)踐應(yīng)用中通常按化學(xué)成分 物理性能和工藝性能來(lái)進(jìn)行劃分和測(cè)定粉末的性能 化學(xué)成分主要是指粉末中金屬的含量和雜質(zhì)含量 物理性能包括顆粒形狀與結(jié)構(gòu) 粒度與粒度組成 比表面積 顆粒密度 顯微硬度 以及光學(xué) 電學(xué) 滋學(xué)和熱學(xué)等諸性質(zhì) 84 實(shí)際上 粉末的熔點(diǎn) 蒸氣壓 比熱容與同成分的致密材料差別很小 一些性質(zhì)與粉末冶金關(guān)系不大 因此本部分僅介紹顆粒形狀 粒度及粒度組成 比表面 顆較密度 粉末體密度及其測(cè)試的方法 工藝性能包括松裝密度 振實(shí)密度 流動(dòng)性 壓縮性和成形性 85 二 粉末的性能及其測(cè)定 2 金屬粉末的取樣和分析2 1取樣數(shù)目由于粉末在裝料 出料 運(yùn)輸過(guò)程以及貯存時(shí)受到震動(dòng)等都可能造成物料的分布不均勻 因此 取樣要按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 GB5314 85 進(jìn)行 如果粉末是裝在容器中的 則按表2 1數(shù)目取樣 如果整批粉末是通過(guò)一個(gè)孔口連續(xù)流動(dòng)的 則取樣應(yīng)在全部出料時(shí)間內(nèi) 按一定的時(shí)間間隔進(jìn)行 取樣數(shù)目取決于要求的精確度 至少應(yīng)取三份試樣 一份在出料開(kāi)始后不久 一份在出料過(guò)程中 一份在出料結(jié)束前不久 86 87 二 粉末的性能及其測(cè)定 2 2取樣和分樣如果是在連續(xù)流動(dòng)出料時(shí)取樣 則在垂直于粉流方向上 等速地用粉流截面的矩形取樣器貫穿粉末流即可 取出的粉末注入總樣容器內(nèi) 取樣器如圖2 1所示 總樣容器內(nèi)的試樣粉末 要分成若干份 以隨后進(jìn)行測(cè)試之用 可用分樣器進(jìn)行分樣 以達(dá)到測(cè)定粉末性能所要求的粉重 圖2 1插入式取樣器 88 二 粉末的性能及其測(cè)定 3 化學(xué)檢驗(yàn)金屬粉末的化學(xué)分析與常規(guī)的分析方法相同 首先測(cè)定主要成分的含量 然后測(cè)定其它成分包括雜質(zhì)的含量 粉末的化學(xué)成分包括主要金屬的含量和雜質(zhì)的含量 雜質(zhì)主要包括 1 與主要金屬結(jié)合 形成因溶體或化臺(tái)物的金屬或非金屬成分 如還原鐵粉中的硅 錳 碳 硫 磷 氧等 2 從原料和從粉末生產(chǎn)過(guò)程中帶入的機(jī)械夾雜 如二氧化硅 氧化鋁 硅酸鹽 難熔金屬碳化物等酸不溶物 89 3 粉末表面吸附的氧 水蒸氣和其它氣體 氮 二氧化碳 4 制粉工藝帶進(jìn)的雜質(zhì) 如水溶液電解粉末中的氫 氣體還原粉末中溶解的碳 氮和氫 羰基粉末中溶解的碳等 金屬粉末的氧含量 除采用庫(kù)侖分析法測(cè)定全氧以外 還可根據(jù)GB4164 84和GB51E8 85的標(biāo)準(zhǔn)分別測(cè)定金屬粉末中可被氫還原的氧含量 二 粉末的性能及其測(cè)定 90 二 粉末的性能及其測(cè)定 菲水滴定法是將含有金屬氧化物的金屬粉末試祥置于純凈 干燥的氫氣流中加熱 金屬氧化物與氫反應(yīng)生成水 然后用試劑滴定出水的含量 從而確定氧的含量 氫損測(cè)定是把金屬粉末的試祥在純氫氣流中燃燒足夠長(zhǎng)的時(shí)間 如鐵粉為1000 l050 1h 銅粉為875 0 5h 粉末中的氧被還原生成水蒸氣 某些元素 碳 硫 與氫生成揮發(fā)性化合物 與揮發(fā)性金屬 鋅 鎘 鉛 一同排出 測(cè)得試樣粉末的質(zhì)量損失稱(chēng)為氫損 91 氫損按下式計(jì)算 式中A為粉末試樣加燒舟的質(zhì)量B為氫中煅燒后殘留物加燒舟的質(zhì)量C為燒舟的質(zhì)量氫損法被認(rèn)為是對(duì)金屬粉末中可被氫還原的氧化物的氧含量的估計(jì) 若粉末中有在分析條件下不被氫所還原的氧化物 如二氧化硅 氧化鈣等 則測(cè)定的氧值將低于實(shí)際氧含量 二 粉末的性能及其測(cè)定 92 金屬粉末的雜質(zhì)測(cè)定方法還可采用酸不溶物法 粉末試樣用某種無(wú)機(jī)酸 銅用硝酸 鐵用鹽酸 溶解 將不溶物沉淀并過(guò)濾 在980 下煅燒lh后稱(chēng)重 再按下式計(jì)算酸不溶物含量 例如測(cè)定鐵粉時(shí) 式中A為鹽酸不溶物的質(zhì)量B為粉末試樣的質(zhì)量 二 粉末的性能及其測(cè)定 93 二 粉末的性能及其測(cè)定 4 顆粒形狀顆粒的形狀是指粉末顆粒的幾何形狀 任何不同顆粒的幾何形狀不可能完全相同 因此可以籠統(tǒng)地劃分為規(guī)則形狀和不規(guī)則形狀兩大類(lèi) 規(guī)則形狀的顆粒外形可近似地用某種幾何形狀地名稱(chēng)描述 它們與粉末生產(chǎn)方法密切相關(guān) 94 表2 2描述了顆粒形狀和生產(chǎn)方法之間的關(guān)系 粉末顆粒外形如圖2 2所示 表2 2顆粒形狀與粉末生產(chǎn)方法的關(guān)系 二 粉末的性能及其測(cè)定 95 二 粉末的性能及其測(cè)定 圖2 2粉末顆粒形狀一般說(shuō)來(lái) 準(zhǔn)確描述粉末顆粒的形狀是很困難的 在測(cè)定和表示粉末粒度時(shí) 常常采用表形狀因子 體積形狀因子和比形狀因子 96 二 粉末的性能及其測(cè)定 對(duì)于任意形狀的顆粒 其表面積和體積可以認(rèn)為與某一相當(dāng)直徑的平方和立方成正比 而比例系數(shù)則與選擇的直徑有關(guān) 形狀愈復(fù)雜 則比形狀因子就愈大 表2 3 顆粒的形狀對(duì)粉末的流動(dòng)性 松裝密度以及壓制和燒結(jié)均有影響 表2 3某些金屬粉末的形狀因子 97 二 粉末的性能及其測(cè)定 5 粉末的粒度及其測(cè)定粉末的粒度和粒度組成對(duì)金屬粉末的加工性能有重大影響 在很大程度上 它們決定著最終粉末冶金材料和制品的性能 粉末的粒度和粒度的組成主要與粉末的制取方法和工藝有關(guān) 機(jī)械粉碎粉末一般較粗 氣相沉積粉末極細(xì) 而還原粉末和電解粉末則可以通過(guò)還原溫度或電流密度 在較寬的范圍的范圍內(nèi)變化 98 5 1粒度和粒度組成用直徑表示顆粒大小稱(chēng)為粒度粒徑 由于組成粉末的無(wú)數(shù)顆粒不屬于同一粒徑 于是又用不同粒徑的顆粒占全部粉末的百分含量來(lái)表示粉末顆粒大小的狀況 稱(chēng)為粒度組成 又稱(chēng)粒度分布 因此 粒度僅指單顆粒而言 粒度組成則指整個(gè)粉末體 但通常所說(shuō)的粒度包含有粉末平均粒度的意思 也就是粉末的某種統(tǒng)計(jì)學(xué)平均粒徑 二 粉末的性能及其測(cè)定 99 二 粉末的性能及其測(cè)定 5 1 1粒徑基準(zhǔn)多數(shù)粉末顆粒由于形狀不對(duì)稱(chēng) 僅用一維幾何尺寸不能精確地表示顆粒地真實(shí)大小 可用長(zhǎng) 寬 高三維尺寸的某種平均值來(lái)度量 這稱(chēng)為幾何學(xué)粒度徑 由于度量顆粒的幾何尺寸非常麻煩 計(jì)算幾何學(xué)平均粒徑比較繁瑣 因此又有通過(guò)測(cè)定粉末的沉降速度 比表面 光波衍射和散射等性質(zhì) 而用當(dāng)量或名義直徑表示粒度的方法 可以采用四種粒徑作為基準(zhǔn) 100 1 幾何學(xué)粒徑dg 用顯微鏡投影幾何學(xué)原理測(cè)得的粒徑稱(chēng)為投影徑 一般要根據(jù)與顆粒最穩(wěn)定平面垂直方法投影所測(cè)得的投影像來(lái)測(cè)量 然后取各種幾何學(xué)平均徑 還可根據(jù)與顆粒最大投影面積f與顆粒體積v相同的矩形 正方形或圓 球的邊長(zhǎng)或直徑來(lái)確定顆粒的平均粒徑 稱(chēng)名義粒徑 二 粉末的性能及其測(cè)定 101 二 粉末的性能及其測(cè)定 2 當(dāng)量粒徑de 用沉降法 離心法或水力學(xué)方法 風(fēng)篩法 水篩法 測(cè)得的粉末粒度稱(chēng)為當(dāng)量粒徑 當(dāng)量粒徑中有一種斯托克斯徑 其物理意義是與被測(cè)粉末具有相同沉降速度且服從斯托克斯定律的同質(zhì)球形粒子的直徑 由于粉末的實(shí)際沉降速度還受顆粒形狀和表面狀態(tài)的影響 故形狀復(fù)雜 表面粗糙的粉末 斯托克斯徑總比按體積計(jì)算的幾何學(xué)名義徑小 102 3 比表面粒徑dsp 利用吸附法 透過(guò)法和潤(rùn)濕熱法測(cè)定粉末的比表面 再換算成具有相同比表面值的均勻球形顆粒的直徑表示 稱(chēng)為比表面粒徑 因此 由比表面相同 大小相等的均勻小球直徑可以求得粉末的比表面粒徑 4 衍射粒徑dsc 對(duì)于粒度接近電磁波波長(zhǎng)的粉末 基于光和電磁波 如X線(xiàn)等 的衍射現(xiàn)象所測(cè)得的粒徑稱(chēng)為衍射粒徑 X線(xiàn)小角度衍射法測(cè)定極細(xì)粉末的粒度就屬于這一類(lèi) 二 粉末的性能及其測(cè)定 103 二 粉末的性能及其測(cè)定 5 1 2粒度分布基準(zhǔn)粉末粒度組成為各種粒徑的顆粒在全體粉末總數(shù)量中所占的百分?jǐn)?shù) 可用某種統(tǒng)計(jì)分布曲線(xiàn)或統(tǒng)計(jì)分布函數(shù)來(lái)描述 粒度的統(tǒng)計(jì)分布可以選擇四種不同的基準(zhǔn) 1 個(gè)數(shù)基準(zhǔn)分布 以每一粒徑間隔內(nèi)的顆粒數(shù)占全部顆?？倲?shù)中的個(gè)數(shù)表示 又稱(chēng)為頻度分布 2 長(zhǎng)度基準(zhǔn)分布 以每一粒徑間隔內(nèi)的顆?？傞L(zhǎng)度占全部顆粒的長(zhǎng)度總和的多少表示 104 3 面積基準(zhǔn)分布 以每一粒徑間隔內(nèi)的顆?？偙砻娣e占全部顆粒的總表面積和中的多少表示 4 質(zhì)量基準(zhǔn)分布 以每一粒徑間隔內(nèi)的顆?？傎|(zhì)量占全部顆粒的質(zhì)量總和中的多少表示 四種基準(zhǔn)之間雖存在一定的換算關(guān)系 但實(shí)際應(yīng)用的是頻率分布和質(zhì)量分布 二 粉末的性能及其測(cè)定 105 二 粉末的性能及其測(cè)定 5 1 3粒度分布函數(shù)粒度分布曲線(xiàn)若用數(shù)學(xué)式表達(dá)出來(lái) 就稱(chēng)為分布函數(shù) 黑赤 喬特由正態(tài)幾率分布函數(shù)導(dǎo)出計(jì)算粉末中具有粒徑d的顆粒頻度n的公式 106 按正態(tài)分布函數(shù)作出頻度分布曲線(xiàn)是以算術(shù)平均值為均值的 這時(shí)算術(shù)平均值與多數(shù)徑和累積分布曲線(xiàn)中的中位徑是一致的 是一種最理想的分布曲線(xiàn) 而用各種粉末實(shí)測(cè)的粒度分布曲線(xiàn)常比正態(tài)分布曲線(xiàn)復(fù)雜得多 圖2 3 圖2 3粒度分布曲線(xiàn)的幾種類(lèi)型 二 粉末的性能及其測(cè)定 107 二 粉末的性能及其測(cè)定 5 1 4平均粒度粉末粒度組成的表示比較麻煩 應(yīng)用也不大方便 許多情況下只需要知道粉末的平均粒度即可 計(jì)算平均粒度的公式如表2 4所示 公式中的粒徑可以按前述四種基準(zhǔn)中的任一種統(tǒng)計(jì) 表2 4粉末統(tǒng)計(jì)平均粒徑的計(jì)算公式 108 二 粉末的性能及其測(cè)定 5 2粉末粒度的測(cè)定方法粉末粒度的測(cè)定是粉末冶金生產(chǎn)中檢驗(yàn)粉末質(zhì)量 以及調(diào)節(jié)和控制工藝過(guò)程的重要依據(jù) 測(cè)定粉末粒度的方法很多 表2 5為常用的一些測(cè)量粒度的方法及其應(yīng)用的范圍 表2 5常用的一些測(cè)量粒度的方法 109 二 粉末的性能及其測(cè)定 5 2 1篩分析法篩分析法是粒度分布測(cè)量方法中最簡(jiǎn)單最快速的方法 應(yīng)用很廣 篩分析所用的設(shè)備主要有震篩機(jī)和試驗(yàn)篩 網(wǎng)篩標(biāo)準(zhǔn)則因各國(guó)制定的標(biāo)準(zhǔn)不同 網(wǎng)絲直徑和篩孔大小也不一樣 目前 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)采用泰勒篩制 表2 6 表2 6泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩制 110 習(xí)慣上以網(wǎng)目數(shù) 簡(jiǎn)稱(chēng)目 表示篩網(wǎng)的孔徑和粉末的粒度 所謂目數(shù)是指篩網(wǎng)1英寸 25 4mm 長(zhǎng)度上的網(wǎng)孔數(shù) 目數(shù)愈大 網(wǎng)孔愈細(xì) 由于網(wǎng)孔是網(wǎng)面上絲間的開(kāi)孔 每一英寸上的網(wǎng)孔數(shù)與絲的根數(shù)應(yīng)相等 所以網(wǎng)孔的實(shí)際尺寸還與絲的直徑有關(guān) 二 粉末的性能及其測(cè)定 111 二 粉末的性能及其測(cè)定 5 2 2顯微鏡法光學(xué)顯微鏡的分辨能力 在理想情況下可達(dá)到0 2 m 它和光源的波長(zhǎng) 透鏡的數(shù)值孔徑有關(guān) 但在實(shí)際應(yīng)用中 光學(xué)顯微鏡的粒度測(cè)量范圍是0 8 150 m 再小的粉末粒度唯有電子顯微鏡等方法才能觀察和測(cè)定 同時(shí) 由于反射光工作的光學(xué)顯微鏡僅能測(cè)量粒度大于5 m顆粒物質(zhì) 因此粒度分析一般采用透射光工作的顯微鏡 112 二 粉末的性能及其測(cè)定 為了計(jì)算顆粒的大小 在顯微鏡目鏡上配有顯微刻度尺 常用于分析的顯微刻度尺有三種 1 帶十字線(xiàn)的直線(xiàn)刻度尺 測(cè)量時(shí)刻度尺的分值大小須視放大系統(tǒng)而定 2 網(wǎng)格顯微刻度尺 3 花樣顯微刻度尺 三種刻度尺使用時(shí)事先都應(yīng)校準(zhǔn) 113 二 粉末的性能及其測(cè)定 由于采用顯微鏡法進(jìn)行粒度分析時(shí)所用樣品量少 而且每次觀測(cè)時(shí)又只對(duì)樣品的一部分區(qū)域進(jìn)行測(cè)量計(jì)數(shù) 因此所取樣品需要有充分的代表性 一般 取樣按四分法進(jìn)行 將0 5克左右的粉末顆粒放在玻璃板上充分混合 分割成四份 取其中的兩份混合再分割為四份 再取兩份依次做下去 直到剩余顆粒的質(zhì)量約為0 01克為止 取樣完成 114 二 粉末的性能及其測(cè)定 用透射顯微鏡測(cè)定時(shí) 一般采用玻璃片制樣 將取好的樣置于干凈的玻璃片上 滴幾滴分散介質(zhì)以便將樣品分散開(kāi)來(lái)觀察測(cè)量 此時(shí) 分散介質(zhì)的選擇是重要的 對(duì)分散介質(zhì)的要求 1 分散介質(zhì)與所測(cè)粉末顆粒不起化學(xué)反應(yīng) 2 分散介質(zhì)揮發(fā)的蒸氣對(duì)顯微鏡鏡頭沒(méi)有腐蝕作用 3 分散介質(zhì)應(yīng)是無(wú)色透明并能較好地濕潤(rùn)所測(cè)顆粒 4 分散介質(zhì)對(duì)人體健康沒(méi)有危害 115 二 粉末的性能及其測(cè)定 顯微鏡法測(cè)量的是顆粒的表觀粒度 即顆粒的投影尺寸 對(duì)稱(chēng)性好的球形顆粒 如霧化粉 或立方體顆?？芍苯影粗睆交蜷L(zhǎng)度計(jì)算 但對(duì)于非球形的不規(guī)則顆粒 不能用直接計(jì)算的方法 顆粒的尺寸必須考慮到顆粒形狀而有不同的表示方法 實(shí)際上 粒度測(cè)量應(yīng)用垂直投影法比較簡(jiǎn)單 還有比垂直投影法更簡(jiǎn)單的是線(xiàn)切割法 顯微鏡法最大的缺點(diǎn)是操作繁瑣且費(fèi)力 116 二 粉末的性能及其測(cè)定 5 2 3沉降分析法沉降的方法一般分為液體沉降和氣體沉降兩大類(lèi) 沉降法的優(yōu)點(diǎn)是粉末取樣較多 代表性好 使結(jié)果的統(tǒng)計(jì)性和再現(xiàn)性提高 能適應(yīng)較寬的粒度范 0 01 50 m 沉降分析法測(cè)定粉末顆粒大小的原理在于測(cè)定粉末顆粒在某一分散介質(zhì)中的沉降速度 顆粒在介質(zhì)中等速降落時(shí)同時(shí)受三種力的作用 顆粒重力 介質(zhì) 一般只用液體 的浮力和懸濁液介質(zhì)對(duì)球形顆粒運(yùn)動(dòng)的阻力 117 二 粉末的性能及其測(cè)定 1 沉降天平法沉降天平的形式很多 圖2 4為其工作原理示意圖 2 光透過(guò)法光透過(guò)法屬于增量分析法 特點(diǎn)是沉降槽容積小 懸濁液濃度稀薄且用量少 光透過(guò)式粒度測(cè)定儀常見(jiàn)的有 比濁儀 X光比濁儀以及光掃描比濁儀 圖2 5為比濁儀測(cè)量粒度的原理圖 課本148頁(yè) 118 圖2 4沉降天平法工作原理示意圖工作原理 天平一端的金屬盤(pán)吊在玻璃沉降管中 粉末懸浮液有一定的深度H 粉末從不同的高度以不同的速度逐漸降落在盤(pán)上 通過(guò)自動(dòng)機(jī)構(gòu)使天平杠桿隨時(shí)恢復(fù)平衡 測(cè)量并記錄沉降盤(pán)上粉末的累積質(zhì)量隨時(shí)間的變化 就可以計(jì)算粉末的粒度組成 二 粉末的性能及其測(cè)定 119 圖2 5比濁儀測(cè)量粒度的原理圖隨著顆粒的重力沉降 懸浮液濃度逐漸變淡薄 通過(guò)光的強(qiáng)度隨之增強(qiáng) 光強(qiáng)度由檢流計(jì)示出或用記錄器記錄 從而通過(guò)公式可以計(jì)算得出不同粒級(jí)顆粒的粒度組成 二 粉末的性能及其測(cè)定 120 二 粉末的性能及其測(cè)定 3 X光透過(guò)法對(duì)于0 1 1 的細(xì)顆粒 可采用X光作為入射光源 這樣既避免了細(xì)顆粒組分的散射效應(yīng) 又可直接測(cè)得懸濁液的顆粒濃度 4 光掃描比濁法該法的原理為 在固定沉降時(shí)間t內(nèi) 如果測(cè)定沉降槽中不同高度的懸濁液濃度差 便可求出懸濁液中顆粒的粒度組成 如圖2 6所示 121 圖2 6光透過(guò)不同高度的懸濁液圖2 6中 設(shè)懸浮液靜置T時(shí)間后 用一與液面相平行的極細(xì)光束很快地從上到下掃過(guò)沉降槽 同時(shí)記錄相應(yīng)于各種高度時(shí)的透光強(qiáng)度 從而計(jì)算得出各粒度等級(jí)分布 二 粉末的性能及其測(cè)定 122 二 粉末的性能及其測(cè)定 5 2 4淘析法顆粒在流動(dòng)介質(zhì) 氣體或液體 中發(fā)生非自然沉降而分級(jí)稱(chēng)為重力淘析或簡(jiǎn)稱(chēng)淘析法 氣體淘析就是風(fēng)選 液體淘析也稱(chēng)為水力分級(jí) 淘析法用于極細(xì)和超細(xì)粉末的分級(jí) 具有設(shè)備簡(jiǎn)單 操作方便和效率高的特點(diǎn) 其中液體淘析又可分為 1 水平液流式粉末懸浮液以一定速度沿水平方向流動(dòng) 顆粒同時(shí)發(fā)生重力沉降 粒度不同的粉末最后的落點(diǎn)有遠(yuǎn)近之分 從而達(dá)到分級(jí)效果 見(jiàn)課本151 123 二 粉末的性能及其測(cè)定 2 上升液流式在一豎直圓柱容器內(nèi) 當(dāng)懸浮液以臨界粒徑的沉降速度連續(xù)向上流動(dòng)時(shí) 液內(nèi)具有大于臨界粒徑的顆粒將降落在底部 而小于臨界粒徑的顆粒從上方溢流中排出 從而達(dá)到分級(jí)的目的 3 離心淘析式懸浮液以一定的切線(xiàn)速度繞一中心軸旋轉(zhuǎn)流動(dòng) 由此產(chǎn)生的離心力將強(qiáng)化粉末的重力沉降過(guò)程 從而加快細(xì)粉末的分級(jí)速度 這樣以臨界粒徑為界 把粉末分成粗細(xì)兩部分 圖2 7為水平液流分級(jí)器 見(jiàn)課本151 124 圖2 7水平分級(jí)器原理 二 粉末的性能及其測(cè)定 125 二 粉末的性能及其測(cè)定 6 粉末的比表面及其測(cè)定粉末比表面定義為1g質(zhì)量的粉末所具有的總表面積 是粉末的平均粒度 顆粒形狀和顆粒密度的函數(shù) 測(cè)定粉末比表面通常采用尺寸效應(yīng)法 吸附法和透過(guò)法 比表面屬于粉末體的一種綜合性質(zhì) 是由單顆粒性質(zhì)和粉末體性質(zhì)共同決定的 126 二 粉末的性能及其測(cè)定 尺寸效應(yīng)法是根據(jù)粉末粒度組成和形狀因子計(jì)算表面積的一種方法 如以f為表面形狀因子 K為體積形狀因子 為顆粒有效密度 則計(jì)算比表面公式為 公式中d為體面積平均徑 因此 按上式由均勻球形顆粒比表面計(jì)算的統(tǒng)計(jì)粒徑就是體面積平均徑 127 二 粉末的性能及其測(cè)定 6 1氣體吸附法利用氣體在固體表面的物理吸附量來(lái)測(cè)定物質(zhì)比表面的原理是 測(cè)量吸附在固體表面上氣體單分子層的質(zhì)量或體積 再由氣體分子的橫截面積計(jì)算1g物質(zhì)的總表面積 即得克比表面積 描述吸附量與氣體壓力關(guān)系的有所謂 等溫吸附線(xiàn) 圖2 8 128 二 粉末的性能及其測(cè)定 圖2 8等溫吸附線(xiàn)的幾種類(lèi)型圖中橫坐標(biāo)P0為吸附氣體的飽和蒸氣壓力 氣體吸附法測(cè)定比表面的靈敏度和精確度最高 它分為靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法兩大類(lèi) 前者又包括容量法 重量法和熱解吸色譜法等 129 二 粉末的性能及其測(cè)定 容量法 根據(jù)吸附平衡前后吸附氣體容積的變化來(lái)確定吸附量 實(shí)際上就是測(cè)定在已知容積內(nèi)氣體壓力的變化來(lái)測(cè)得比表面 重量法 用吸附秤直接精確稱(chēng)量粉末試樣在吸附前后的質(zhì)量變化來(lái)確定比表面的方法 熱解吸色譜法 流動(dòng)的吸附氣 載氣混合氣連續(xù)地通過(guò)固體或粉末試樣 借助變化吸附氣流速 以改變混合氣的組成 得到不同的相對(duì)壓強(qiáng) 根據(jù)壓強(qiáng)變化來(lái)確定樣品的氣體吸附量 130 二 粉末的性能及其測(cè)定 6 2透過(guò)法氣體透過(guò)法是通過(guò)測(cè)定氣體透過(guò)粉末層的透過(guò)率來(lái)計(jì)算粉末比表面或平均粒徑的方法 透過(guò)法測(cè)定的粒度是一種當(dāng)量粒徑 即比表面平均徑 透過(guò)法根據(jù)所用的介質(zhì)的不同 分為氣體透過(guò)法和液體透過(guò)法 后者只適用于粗粉末或孔隙較大的多孔性固體 如金屬過(guò)濾器 在粉末測(cè)試中用得很少 131 液體透過(guò)粉末床的透過(guò)率或所受的阻力與粉末的粗細(xì)或比表面的大小有關(guān) 當(dāng)粉末床的孔隙度不變時(shí) 液體通過(guò)粗粉末比通過(guò)細(xì)粉末的流量大 根據(jù)柯青 卡門(mén)推導(dǎo) 可得出粉末的比表面S0的基本公式 如果將比表面平均徑的計(jì)算式代入上式并以微米表示 則平均粒度的計(jì)算公式為 132 二 粉末的性能及其測(cè)定 6 2 1空氣透過(guò)法常壓空氣透過(guò)法分為穩(wěn)流式和變流式兩種基本形式 穩(wěn)流式是在空氣流速和壓力不變的情況下來(lái)測(cè)定粉末的比表面和平均粒度的 如費(fèi)歇爾微粉粒度分析儀 變流式則在空氣流速和壓力隨時(shí)間而變化的條件下 測(cè)定粉末的比表面或平均粒度 如布萊因粒度儀 133 二 粉末的性能及其測(cè)定 1 費(fèi)歇爾微粉粒度分析儀簡(jiǎn)稱(chēng)費(fèi)歇爾篩 已被許多國(guó)家列為國(guó)家測(cè)定標(biāo)準(zhǔn) 費(fèi)氏空氣透過(guò)儀如圖2 9所示 圖2 9費(fèi)歇爾儀示意圖 134 二 粉末的性能及其測(cè)定 2 布萊因法與費(fèi)歇爾法不同 布萊因法的測(cè)定原理是在變流條件下測(cè)定空氣透過(guò)粉末床時(shí) 平均壓力或流量達(dá)到某規(guī)定值時(shí)所需的時(shí)間來(lái)確定的 圖2 10為微粉測(cè)試儀的示意圖 變流透過(guò)法計(jì)算比表面的近似公式是凱斯提出的 圖2 10變流式U形管透過(guò)儀 135 二 粉末的性能及其測(cè)定 6 2 2低壓氣體擴(kuò)散法用氣體擴(kuò)散裝置來(lái)測(cè)定比表面 就可適用于粒度小至0 01 的粉末 氣體擴(kuò)散法分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩類(lèi) 前者與常壓透過(guò)法相同 測(cè)得的是外比表面 而用動(dòng)態(tài)法測(cè)定的才接近于全比表面 1 靜態(tài)擴(kuò)散裝置圖2 11為克努曾流動(dòng)儀 它利用公式 公式中A為試樣管斷面積 L為試樣管內(nèi)粉末層厚度 q氣體流速 P氣體壓力最高值 M氣體克分子量 在實(shí)驗(yàn)中 只要測(cè)出P和q就可計(jì)算出比表面Sw 2 動(dòng)態(tài)擴(kuò)散裝置當(dāng)粉末顆粒內(nèi)存在大量潛孔和微細(xì)裂隙時(shí) 可利用分子 136 二 粉末的性能及其測(cè)定 流原理 設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)擴(kuò)散裝置 如圖2 12所示 此時(shí) 測(cè)定全比表面的計(jì)算公式為 公式中L粉末床厚度 M氣體的相對(duì)分子質(zhì)量 R為常數(shù) T實(shí)驗(yàn)溫度 圖2 11克努曾流動(dòng)儀圖2 12動(dòng)態(tài)擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)裝置 137 二 粉末的性能及其測(cè)定 7 金屬粉末工藝性能測(cè)試金屬粉末的工藝性能包括松裝密度 振實(shí)密度 流動(dòng)性 壓縮性和成形性 工藝性能主要取決于粉末的生產(chǎn)方法和粉末的處理工藝 球磨 退火 加潤(rùn)滑劑 制粒等 7 1金屬粉末的松裝密度和振實(shí)密度的測(cè)定7 1 1松裝密度松裝密度是粉末試樣自然地充滿(mǎn)規(guī)定的容器時(shí) 單位容積的粉末質(zhì)量 松裝密度可用漏斗法 斯柯特容量計(jì)法或震動(dòng)漏斗法來(lái)測(cè)定 漏斗法是用圖2 13所示的標(biāo)準(zhǔn)漏斗來(lái)測(cè)定金屬粉末松裝密度的 本法僅適用于能自由流過(guò)孔徑為2 5mm或5mm標(biāo)準(zhǔn)漏斗的粉末 見(jiàn)131頁(yè) 138 二 粉末的性能及其測(cè)定 斯柯特容量計(jì)法 如圖2 14所示 適用于不能自由流過(guò)漏斗法中孔徑為5mm的漏斗和用振動(dòng)漏斗法易改變特性的金屬粉末 特別適用于難熔金屬及化合物粉末 圖2 13漏斗法測(cè)量松裝密度裝置圖2 14斯柯特容量計(jì)法測(cè)定松裝密度裝置 139 二 粉末的性能及其測(cè)定 震動(dòng)漏斗法適用于不能自由流過(guò)漏斗法中孔徑為5mm漏斗的金屬粉末 但不適用于在震動(dòng)過(guò)程中易于破碎的金屬粉末 如團(tuán)聚顆粒 纖維狀或針狀的粉末 震動(dòng)漏斗裝置如圖2 15所示 圖2 15震動(dòng)漏斗裝置示意圖 140 二 粉末的性能及其測(cè)定 7 1 2振實(shí)密度金屬粉末的振實(shí)密度是指將粉末裝入振動(dòng)容器中 在規(guī)定條件下經(jīng)過(guò)振實(shí)后測(cè)得的粉末密度 一般振實(shí)密度比松裝密度高20 30 振實(shí)密度的測(cè)定通常是在振實(shí)裝置上進(jìn)行的 振實(shí)裝置上的量筒有幾種 因此所用量筒和粉末量應(yīng)根據(jù)粉末的松裝密度來(lái)選擇 表2 7 表2 7粉末松裝密度與所選用量筒和粉末質(zhì)量關(guān)系 141 二 粉末的性能及其測(cè)定 7 1 3影響松裝密度和振實(shí)密度的因素松裝密度是粉末自然堆積的密度 因而取決于顆粒間的粘附力 相對(duì)滑動(dòng)的阻力以及粉末體孔隙被小顆粒填充的程度 粉末體的密度 顆粒形狀 顆粒密度和表面狀態(tài) 粉末的粒度和粒度組成等因素 1 粉末顆粒形狀愈規(guī)則 其松裝密度就愈大 顆粒表面愈光滑 松裝密度也愈大 表2 8為粒度大小和粒度組成大致相同的三種銅粉 由于形狀不同表現(xiàn)出密度和孔隙度的差異 表2 8三種顆粒形狀不同的銅粉密度 142 二 粉末的性能及其測(cè)定 2 粉末顆粒愈粗大 其松裝密度就愈大 表2 9表示粉末粒度對(duì)松裝密度的影響 細(xì)粉末形成拱橋和互相粘結(jié)防礙了顆粒相互移動(dòng) 故粉末的松裝密度減少 表2 9鎢粉的粒度對(duì)松裝密度的影響 3 粉末顆粒愈致密 松裝密度就愈大 表面氧化物的生成提高了粉末的松裝密度 4 粉末粒度范圍窄的粗細(xì)粉末 松裝密度都較低 當(dāng)粗細(xì)粉末按一定比例混合均勻后 可獲得最大松裝密度 143 二 粉末的性能及其測(cè)定 7 2金屬粉末其他工藝性能的測(cè)試金屬粉末的其他工藝性能還有流動(dòng)性 壓制性以及與壓制 燒結(jié)有關(guān)的尺寸測(cè)定 7 2 1流動(dòng)性粉末的流動(dòng)性是指50g粉末從標(biāo)準(zhǔn)的流速漏斗流出所需的時(shí)間 單位為s 50g 其倒數(shù)是單位時(shí)間流出粉末的質(zhì)量 稱(chēng)為流速 流速的測(cè)定方法可采用前述圖2 13所示孔徑為2 5mm的標(biāo)準(zhǔn)漏斗 粉末顆粒愈大 顆粒形狀愈規(guī)則 粒度組成中極細(xì)粉末所占比例小 流動(dòng)性都將變好 粉末氧化能提高流動(dòng)性 如果顆粒密度不變 相對(duì)密度增加 會(huì)使流動(dòng)性提高 顆粒表面吸附水分 氣體或加入成形劑會(huì)降低粉末流動(dòng)性 144 二 粉末的性能及其測(cè)定 7 2 2壓縮性和成形性壓縮性也可以是壓縮性和成形性的總稱(chēng) 壓縮性就是金屬粉末在規(guī)定的壓制條件下被壓緊的能力 成形性是指粉末壓制后 壓坯保持既定形狀的能力 壓縮性的測(cè)定是在封閉模具中采用單軸雙向壓制 在規(guī)定的潤(rùn)滑條件下加以測(cè)定 用規(guī)定的單位壓力下粉末所達(dá)到的壓坯密度來(lái)表示 成形性的測(cè)定可通過(guò)轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn) 我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用矩形壓坯的橫向斷裂強(qiáng)度來(lái)測(cè)定壓坯強(qiáng)度方法表示成形性 影響壓縮性和成形性的主要因素有顆粒的塑性和顆粒形狀 在評(píng)價(jià)粉末的壓制性時(shí) 必須綜合比較壓縮性和成形性 一般說(shuō)來(lái) 成形性好的粉末 往往壓縮性差 壓縮性好的粉末 成形性差 145 二 粉末的性能及其測(cè)定 7 2 3金屬粉末與成形和燒結(jié)有聯(lián)系的尺寸測(cè)定所謂金屬粉末與成形和燒結(jié)有聯(lián)系的尺寸變化 簡(jiǎn)稱(chēng)尺寸變化 通常是指金屬粉末在壓制成形過(guò)程