粉末冶金工艺原理

用金属粉末制造成形零件或半成品，如棒材和薄板的过程称为粉末冶金。
粉末冶金技术结合了独特的技术特点和成本效益，通常用于生产烧结硬质合金，称为“碳化物”或“碳化钨”。
这种技术用于生产金属和无金属粉末和部件的制造。
粉末冶金通常用于铁基部件。
用作原料的粉末可以是元素、预合金或部分合金。
像铁和铜这样的元素粉末具有更强的压缩性，可以产生强度好的压实物。
因此，预合金粉末更硬，但更不易压缩更高的压紧负荷，以生产高密度的产品。
粉末冶金技术既有许多优点，也有许多局限性。
用于形成和巩固粉末的两种主要技术是烧结和金属注射成型。最近的发展使使用金属粉末制造产品的快速制造技术成为可能。由于采用这种技术，粉末是熔化而不是烧结的，因此可以达到更好的机械强度。

粉末冶金优势:

粉末形式的金属比固体形式的贵重。此外，采用这种工艺需要昂贵的模具和设备，这意味着这种工艺是由产品中获得的不同寻常的性能证明的。粉末冶金具有以下具体的优点。

1. 可以用高熔点难熔金属生产零件，难度较小，成本较低。
2. 即使是复杂零件的生产速度也很高。这主要是因为在生产过程中使用了自动化设备。
3. 产生近净形状组件。零件的尺寸公差大多是这样的，不需要进一步加工。废料几乎可以忽略不计。
4. 零件可以用各种各样的组合物制成。因此，零件很容易具有所需的机械和物理性能，如密度、硬度、韧性、刚度、阻尼和特定的电性能或磁性。
5. 零件可以用其他材料浸渍和浸渍生产，以获得特定应用所需的特殊特性。
6. 不需要熟练的机械师，因此劳动力成本低
7. 可以生产孔隙度受控的零件
8. 双金属产品，烧结碳化物和多孔轴承只能通过这种工艺生产。

粉末冶金有以下局限性。

1. 与用于铸造或锻造部件的原材料成本相比，金属粉末的成本较高。有些粉末甚至很难储存而不变质。
2. 工装和设备成本高。当产量很小时，这是一个特别的限制。
3. 大型或复杂形状的零件很难用粉末冶金工艺生产。
4. 零件的延展性和强度比锻造生产的要低。
5. 密度均匀的产品很难生产。
6. 一些粉末(如铝、镁、钛、锆等)在最终分离状态下存在着火和爆炸危险。
7. 低熔点金属粉末(如锌、锡、镉)在烧结过程中产生热困难，因为这些金属的大多数氧化物在低于熔点的温度下无法还原。

有许多由金属粉末生产的机器部件，其中许多是在没有进行任何加工操作的情况下投入使用的。以下是一些著名的PM产品。

过滤器:

永久金属粉末过滤器比陶瓷过滤器具有更大的强度和抗冲击性能。

切削工具和模具。

硬质合金刀具刀片在机械加工车间有广泛的应用。它们是由粉末碳化钨与钴结合剂混合而成的粉末。

机械部分。

一些机械部件，包括齿轮、轴瓦和轴承、链轮和转子，都是由金属粉末与足够的石墨混合而成，以产生所需的碳含量。这些零件的孔隙率接近20%。在使用过程中，要与另一表面摩擦的部件的毛孔被浸满油，以促进安静的操作。

轴承和灌木。

用于旋转部件的轴承和衬套由铜粉和石墨混合而成。少量的铅或锡也可加入，以获得更好的耐磨性。轴承烧结后，对其进行上浆，然后进行真空浸油处理。轴承中的孔隙率可能高达体积的40%。其他由PM制造的机械部件包括离合器片，刹车鼓，球保持器和焊条。

磁体。

由铁、铝、镍、钴等不同成分的粉末制成的小磁体表现出了优异的性能，远远优于铸造的小磁体。

电气部分。

结合几种金属粉末并保持每种粉末的某些特性的可能性促进了电接触部件的生产。这些部件要求具有优良的导电性，耐磨，并有些耐火。几种组合如铜钨、钴钨、银钨、铜镍和银钼已用于这些部件的生产。