目 錄
緒論 …………………………………………………………………………………………………１
*一章 粉體的性能及其檢測 ……………………………………………………………………５
１.１ 粉末體與粉末性能 ……………………………………………………………………… ５
１.１.１ 粉末體 （或粉末） 的概念 ……………………………………………………………… ５
１.１.２ 粉末的性能 …………………………………………………………………………… ６
１.２ 粉末的化學成分 ………………………………………………………………………… ６
１.３ 粉末的物理性能 ………………………………………………………………………… ８
１.３. １ 顆粒的形狀與結構 ……………………………………………………………………… ８
１.３.２ 顆粒密度 ……………………………………………………………………………… ９
１.３.３ 顯微硬度 ……………………………………………………………………………… ９
１.３.４ 粉末粒徑和粒徑組成 …………………………………………………………………… ９
１.３.５ 粒徑的測定 …………………………………………………………………………… １４
１.３. ６ 顆粒的比表面積 ……………………………………………………………………… ２２
１. ４ 粉末的工藝性能………………………………………………………………………… ２８
１.４. １ 松裝密度和搖實密度 ………………………………………………………………… ２８
１. ４. ２ 流動性 ……………………………………………………………………………… ２９
１. ４. ３ 壓制性 ……………………………………………………………………………… ３０
１. ５ 粉末的應用……………………………………………………………………………… ３１
１. ５. １ 食品添加劑 …………………………………………………………………………… ３１
１. ５. ２ 顏料、 油墨和復印用粉末……………………………………………………………… ３１
１.５.３ 燃料、 煙火和炸藥用粉末……………………………………………………………… ３２
１. ５. ４ 磁性探傷用粉末 ……………………………………………………………………… ３２
１. ５.５ 焊藥、 表面涂層用粉末 ……………………………………………………………… ３３
１. ５. ６ ３Ｄ 打印用粉末………………………………………………………………………… ３３
１.５.７ 其他方面用粉末 ………………………………………………………………………３４
*二章 粉末的制備 ……………………………………………………………………………３５
２.１ 粉末制取方法概述……………………………………………………………………… ３５
２. ２ 還原法…………………………………………………………………………………… ３６
２.２.１ 還原過程的基本原理 ………………………………………………………………… ３７
２.２.２ 碳還原法 ……………………………………………………………………………… ４５
２. ２.３ 氣體還原法 …………………………………………………………………………… ５０
２. ３ 還原－化合法 …………………………………………………………………………… ５３
２.４ 電解法…………………………………………………………………………………… ５７
２. ４. １ 水溶液電解的基本原理 ……………………………………………………………… ５７
２.４.２ 電解法生產銅粉 ……………………………………………………………………… ６０
２. ５ 霧化法…………………………………………………………………………………… ６２
２.５.１ 霧化法的分類 ………………………………………………………………………… ６３
２.５.２ 霧化法的基本原理 …………………………………………………………………… ６５
２.５.３ 噴嘴結構 ……………………………………………………………………………… ６８
２. ５.４ 影響霧化粉末性能的因素……………………………………………………………… ７０
２. ６ 機械粉碎法……………………………………………………………………………… ７２
２.６.１ 球磨的基本規律 ……………………………………………………………………… ７３
２.６.２ 影響球磨的因素 ……………………………………………………………………… ７４
２. ６.３ 球磨能量與粉末粒徑的基本關系 ……………………………………………………… ７６
２. ６. ４ 強化研磨 ……………………………………………………………………………… ７６
２. ７ 納米粉體的制備技術…………………………………………………………………… ７８
２. ７.１ 化學制備法 …………………………………………………………………………… ７９
２.７. ２ 化學物理合成法 ……………………………………………………………………… ８７
２. ７.３ 物理方法 ……………………………………………………………………………… ９１
２.８ 球形粉體的制備………………………………………………………………………… ９９
第三章 粉末成型……………………………………………………………………………… １０６
３. １ 概述 …………………………………………………………………………………… １０６
３. ２ 壓制成型原理 ………………………………………………………………………… １０６
３. ２.１ 粉末的壓制過程……………………………………………………………………… １０６
３. ２.２ 壓制過程中壓坯的受力分析 ………………………………………………………… １０９
３. ２.３ 壓坯密度及其分布 …………………………………………………………………… １１３
３.２.４ 壓制壓力與壓坯密度的關系 ………………………………………………………… １１６
３.２.５ 壓坯強度 …………………………………………………………………………… １１９
３.２. ６ 成型劑 ……………………………………………………………………………… １１９
３. ３ 成型工藝 ……………………………………………………………………………… １２０
３. ３.１ 壓制前的準備 ……………………………………………………………………… １２０
３. ３.２ 壓制工藝 …………………………………………………………………………… １２１
３. ３.３ 壓制參數 …………………………………………………………………………… １２３
３. ４ 成型廢品分析 ………………………………………………………………………… １２３
３.４.１ 物理性能方面 ……………………………………………………………………… １２３
３. ４. ２ 幾何精度方面 ……………………………………………………………………… １２３
３. ４. ３ 外觀質量方面 ……………………………………………………………………… １２４
３.４.４ 開裂 ………………………………………………………………………………… １２５
３. ５ 影響成型的因素 ……………………………………………………………………… １２７
３. ５.１ 粉末性能對壓制過程的影響 ………………………………………………………… １２７
３. 5. ２ 潤滑劑和成形劑對壓制過程的影響 …………………………………………………… １２９
３.５. ３ 壓制方式對壓制過程的影響 ………………………………………………………… １３０
３. ６ 成型方式簡介 ………………………………………………………………………… １３１
３.６. １ 壓力機法 …………………………………………………………………………… １３１
３. ６.２ 離心成型法 ………………………………………………………………………… １３１
３. ６.３ 擠壓成型 …………………………………………………………………………… １３１
３. ６. ４ 等靜壓成型 ………………………………………………………………………… １３１
３.６. ５ 三向壓制成型 ……………………………………………………………………… １３２
３.６. ６ 熱壓法 ……………………………………………………………………………… １３２
３.６. ７ 粉末軋制法 ………………………………………………………………………… １３２
３.６.８ 粉漿澆注法 ………………………………………………………………………… １３３
３.６.９ 粉末熱鍛技術 ……………………………………………………………………… １３４
３.６.１０ 高能成型法 （爆炸成型法） ………………………………………………………… １３４
３.６. １１ 注射成形………………………………………… １３５
３. ６.１２ 粉末流延成型 ……………………………………………………………………… １３５
３.６.１３ 楔形 （循環） 壓制 ………………………………………………………………… １３６
３.６. １４ 高速壓制成型 ……………………………………………………………………… １３６
３. ６. １５ 凝膠鑄模成型 ……………………………………………………………………… １３６
３. ６. １６ 溫壓成型技術 ………………………………………………………………………１３６
第四章 鋼壓模具設計 …………………………………………………………………………１３８
４. １ 概述 …………………………………………………………………………………… １３８
４. １. １ 模具及其在工業生產中的作用 ……………………………………………………… １３８
４.１. ２ 壓模的基本結構……………………………………………………………………… １３９
４. １. ３ 粉末冶金模具的分類 ………………………………………………………………… １３９
４. １.４ 粉末冶金模具設計的指導思想和原則 ………………………………………………… １４０
４.１.５ 粉末冶金模具設計的內容及步驟……………………………………………………… １４０
４.１.６ 編制模具零件工藝規程的步驟 ……………………………………………………… １４１
４.２ 模具設計理論基礎 …………………………………………………………………… １４２
４. ２. １ 粉末的受力與計算 …………………………………………………………………… １４２
４.２.２ 壓制過程中粉末的運動規律 ………………………………………………………… １４６
４.３ 成型模具結構設計 …………………………………………………………………… １４８
４. ３. １ 基本原則 …………………………………………………………………………… １４８
４. ３.２ 等高制品成型模設計原理 …………………………………………………………… １４９
４. ３.３ 不等高制品成型模設計 ……………………………………………………………… １５０
４.３. ４ 復雜制品成型模設計 ………………………………………………………………… １５１
４. ４ 模具零件的尺寸計算 ………………………………………………………………… １５４
４. ４. １ 壓模零件尺寸的計算依據 …………………………………………………………… １５４
４. ４. ２ 陰模外徑及陰模強度的計算 ………………………………………………………… １５８
４.４.３ 其他模具零件的尺寸計算 …………………………………………………………… １６１
４.５ 典型模具結構及壓模零件尺寸計算 ………………………………………………… １６２
４. ５. １ 帶臺階壓坯壓模的尺寸計算 ………………………………………………………… １６２
４. ５.２ 無臺階壓坯壓模的尺寸計算 ………………………………………………………… １６５
４. ６ 模具制造 ……………………………………………………………………………… １６５
４. ６. １ 模具材料的選擇……………………………………………………………………… １６５
４. ６. ２ 模具主要零件的加工、 熱處理及提高壽命的途徑……………………………………… １６７
４.６. ３ 鋼模壓型設備 ……………………………………………………………………… １６９
４. ６. ４ 模架簡介 …………………………………………………………………………… １７０
４. ７ 模具損傷和壓件缺陷分析 …………………………………………………………… １７１
４. ７.１ 模具損傷 …………………………………………………………………………… １７１
４.７. ２ 成型件的缺陷分析 ……………………………………………………………………１７５
第五章 燒結 ……………………………………………………………………………………１７８
５. １ 概述 …………………………………………………………………………………… １７８
５. １.１ 燒結的定義 ………………………………………………………………………… １７８
５. １. ２ 燒結的分類 ………………………………………………………………………… １７８
５.１.３ 燒結理論的發展過程 ………………………………………………………………… １７９
５.２ 燒結過程的動力學原理 ……………………………………………………………… １７９
５.２.１ 燒結的基本過程……………………………………………………………………… １７９
５. ２.２ 燒結過程中壓坯的宏觀體積變化……………………………………………………… １８１
５. ２. ３ 燒結過程中燒結體顯微組織的變化 …………………………………………………… １８２
５.２. ４ 燒結過程中物質的遷移方式 ………………………………………………………… １８４
５. ２. ５ 致密化機理 ………………………………………………………………………… １８９
５. ３ 燒結過程的熱力學原理 ……………………………………………………………… １８９
５.４ 固相燒結 ……………………………………………………………………………… １９２
５. ４. １ 單元系固相燒結……………………………………………………………………… １９２
５. ４. ２ 多元系固相燒結……………………………………………………………………… １９３
５. ４. ３ 固相燒結合金化及影響因素 ………………………………………………………… ２０２
５. ５ 液相燒結 ……………………………………………………………………………… ２０３
５.５.１ 液相燒結滿足的條件 ………………………………………………………………… ２０３
５. ５. ２ 液相燒結基本過程及機理 …………………………………………………………… ２０５
５.５.３ 液相燒結的致密化及定量描述 ……………………………………………………… ２０６
５.５.４ 熔浸 ………………………………………………………………………………… ２０７
５. ６ 燒結后期的晶粒長大與致密化 ……………………………………………………… ２０８
５. ６.１ 晶粒的正常生長與晶粒異常長大……………………………………………………… ２０８
５.６.２ 晶粒生長理論基礎 …………………………………………………………………… ２１０
５. ６. ３ 控制晶粒生長的途徑 ………………………………………………………………… ２１２
５. ７ 燒結設備 ……………………………………………………………………………… ２１５
５. ８ 燒結工藝 ……………………………………………………………………………… ２１８
５.８.１ 燒結前的準備 ……………………………………………………………………… ２１８
５. ８.２ 燒結工藝及其對性能的影響 ………………………………………………………… ２１８
５. ８.３ 粉末冶金制品的燒結后處理 ………………………………………………………… ２２０
５.９ 燒結氣氛 ……………………………………………………………………………… ２２４
５. ９.１ 氣氛的作用與分類 …………………………………………………………………… ２２４
５.９. ２ 還原性氣氛 ………………………………………………………………………… ２２４
５. ９. ３ 吸熱型與放熱型氣氛 ………………………………………………………………… ２２７
５.９. ４ 真空燒結 …………………………………………………………………………… ２２８
５.９.５ 發生爐煤氣 ………………………………………………………………………… ２２９
５.１０ 燒結廢品分析………………………………………………………………………… ２３０
５. １０.１ 燒結廢品簡介 ……………………………………………………………………… ２３０
５. １０. ２ 主要廢品分析 ……………………………………………………………………… ２３２
５. １０.３ 廢品的處理 ………………………………………………………………………… ２３３
５. １１ 特種燒結……………………………………………………………………………… ２３３
５. １１.１ 松裝燒結 …………………………………………………………………………… ２３３
５. １１. ２ 放電等離子體燒結 ………………………………………………………………… ２３４
５.１１.３ 微波燒結 …………………………………………………… ２３４
５.１１. ４ 爆炸燒結 …………………………………………………………………………… ２３５
５.１１.５ 電火花燒結 ………………………………………………………………………… ２３５
５.１１. ６ 快速原理制作技術 ………………………………………………………………… ２３６
５. １１. ７ 燒結方法對比 ………………………………………………………………………２３７
第六章 粉末冶金材料 ………………………………………………………………………… ２３８
６. １ 概述 …………………………………………………………………………………… ２３８
６.２ 結構材料 ……………………………………………………………………………… ２３８
６. ２. １ 概述 ………………………………………………………………………………… ２３８
６. ２. ２ 粉末冶金結構材料的制備 …………………………………………………………… ２３９
６.２.３ 粉末冶金結構材料發展趨勢 ………………………………………………………… ２４４
６.３ 摩擦材料 ……………………………………………………………………………… ２４６
６.３.１ 概述 ………………………………………………………………………………… ２４６
６.３.２ 粉末冶金摩擦材料的制備 …………………………………………………………… ２５０
６.３. ３ 粉末冶金摩擦材料發展趨勢 ………………………………………………………… ２５５
６.４ 電工材料 ……………………………………………………………………………… ２５７
６. ４. １ 概述 ………………………………………………………………………………… ２５７
６. ４. ２ 觸頭材料 …………………………………………………………………………… ２５７
６. ４. ３ 電刷材料 …………………………………………………………………………… ２６７
６.４.４ 電極材料 …………………………………………………………………………… ２７０
６.４.５ 粉末冶金電工材料的發展趨勢 ……………………………………………………… ２７２
６. ５ 磁性材料 ……………………………………………………………………………… ２７３
６. ５.１ 磁性材料概述 ……………………………………………………………………… ２７３
６.５.２ 粉末冶金磁性材料的制備 …………………………………………………………… ２７６
６.５.３ 粉末冶金磁性材料的發展趨勢 ……………………………………………………… ２８３
６.６ 多孔材料 ……………………………………………………………………………… ２８４
６.６.１ 多孔材料概述 ……………………………………………………………………… ２８４
６.６. ２ 粉末冶金含油軸承 …………………………………………………………………… ２８７
６.６.３ ３Ｄ 打**孔材料 …………………………………………………………………… ２９４
６. ６. ４ 粉末冶金多孔材料的發展趨勢 ……………………………………………………… ２９４
６.７ 工具材料 ……………………………………………………………………………… ２９５
６.７.１ 工具材料概述 ……………………………………………………………………… ２９５
６. ７.２ 粉末冶金工具材料的制備 …………………………………………………………… ３００
６.７. ３ 粉末冶金工具材料的發展趨勢 ……………………………………………………… ３１３
６. ８ 粉末冶金武器材料 …………………………………………………………………… ３１３
６.８.１ 粉末冶金武器材料概述 ……………………………………………………………… ３１３
６. ８. ２ 粉末冶金武器材料制備 ……………………………………………………………… ３１５
６.９ 其他材料 ……………………………………………………………………………… ３２２
６.９. １ 航空航天工業用粉末冶金材料 ……………………………………………………… ３２２
６.９.２ 核工業用粉末冶金材料 ……………………………………………………………… ３２２
６.９.３ 生物醫用粉末冶金材料 ……………………………………………………………… ３２３
參考文獻………………………………………………………………………………………… ３２６