粉末冶金原理试题及答案粉末冶金原料供应材质

发布日期:2020-07-29 06:27

  粉末冶金原理绪论_化学_自然科学_专业资料。教学内容提要 ? 绪论 ? 第一章 ? 第二章 ? 第三章 ? 第四章 金属粉末的生产(制取) 成形 烧结 粉末的性能和测定 §0 绪论 §0-1粉末冶金简介 一、粉末冶金 ? 定义 粉末冶金是

  教学内容提要 ? 绪论 ? 第一章 ? 第二章 ? 第三章 ? 第四章 金属粉末的生产(制取) 成形 烧结 粉末的性能和测定 §0 绪论 §0-1粉末冶金简介 一、粉末冶金 ? 定义 粉末冶金是制取金属粉末并用金 属粉末(或金属粉末的非金属粉末的 混合物)作为原料,经过成形和烧结, 制造金属材料,复合材料以及各种类 型制品的工艺技术。 ? 出现:生产难熔炼金属制品 二、基本工艺 ? 制粉 成形 烧结 1.制粉 以块状材料或化合物粉末等为原料,采用物理、化 学方法制取金属粉末。 粉末颗粒:粒径介于0.1μm~1mm的固体颗粒 2.成形 压制金属粉末使其具有一定形状、尺寸、孔隙度、 强度的坯块过程 3.烧结 粉末或压坯在低于主要组分熔点温度一下的加热处 理,过程为粉末颗粒之间的粘结,使制品达到所需的 性能。 2. 经济:效率高、成本低 3. 性能优越:无偏析、晶粒细小等。 例如:粉末超合金(高温合金)可避免成分的偏 析;粉末高速钢,其性能比熔铸法生产的好,保证 合金具有均匀的组织和稳定的性能,具有细晶粒组 织,使热加工性大为改善 4. 工艺和设备简单 但另一方面,粉末冶金制品的材料成本相对较高, 它的尺寸、形状受限制,不适于单件或小批量生产。 四、应用 ? ? ? ? ? ? ? 航空航天 电子行业 汽车 军用器械 生物材料 体育运动 食品 ? 火箭中的耐热部件、发动机组以及涡轮片等重 要部件均采用粉末冶金方法制备 航天飞机 航天飞机集火箭、卫星和飞机的技术特点于一身, 能像火箭那样垂直发射进入空间轨道,又能像卫星 那样在太空轨道飞行,还能像飞机那样再进入大气 层滑翔着陆,是一种新型的多功能航天飞行器,粉 末冶金方法为其重要的材料制备方法之一。 电子行业 电子封装材料 AlN支架 各向异性NdFeB粘结磁体 军工 Fe-Ni合金手枪零件 节省成本40% Fe-Ni合金枪保险栓和机心 ――2000年获奖产品 军用器械 集束箭弹小箭 钨基合金箭头 铁基合金尾翼 霰弹枪 医用多孔钛合金植入材料 (a) (b) (a)宏观形貌 (b)微观组织结构 高尔夫球杆 ? 食品添加剂 §0-2 粉末冶金的历史 一、块炼铁技术与粉末冶金(P/M)技术 ? 工具的生产对人类物质文明进步起到重要的推动作用 ”石器时代“ ”铜器时代“ ”铁器时代“ ? 公元3000多年前,古埃及 人类使用铁器首先从陨铁开始 “天上的金属” “天上的金属” 伊朗铁器时代的黄金饰 ? 铁器时代 公元前19世纪 非陨铁的铁器 于2300年出现 ? 我国商代开始使用陨铁 人工制铁始于 春秋(公元前6世纪) 商代中期陨铁 ? 块炼铁技术 碎铁矿石的木炭末混合后放在烧红的木炭上加热,葡京澳门赌场官网, 发生还原反应而形成海绵铁块,将块铁加热打焊接温 度进行锻打或者模锻,排除杂质,并湿气致密,制成 所要求的器物。 加热 块状海绵铁铁 锻打 铁 铁矿石 + 木炭 古印度:公元3000年 用块炼锻焊出举世闻名的 德里铁柱 W 6t H 7.2mm C 0.08 P 0.11 S 0.006 达尔铁柱 W7t C 0.02 P0.28 ? 最早的块炼铁技术已被人遗忘但是粉 末冶金仍取其固态还原、烧结的技术 思想,粉末冶金原理试题及答案不通过熔炼而在固态下制取致 密金属材料和制品 19世纪初 俄国和西班牙制造铂币(1826.5.24) 随后人们用O2-H2的熔炼铂后,粉末冶金技术 被人遗忘 19世纪末20世纪初,爱迪生发明白炽灯后制造钨丝 1908年美国通用电气的库利奇(lidge)为爱迪生 研制的钨灯丝为近代粉末冶金开端,为人类带来光明 Patant No.108292938(Dec.30.1913) 进入粉末冶金工业蓬勃发展的時期 粉末冶金史上的里程碑 1914年Voigtlander和Lohman製作WC和Mo2C粉末 1923年 硬质合金首先在德国研制出来,1925年取得专 利——机械加工中的革命 1927年德国克鲁伯(Kruppl)公司开始生产碳化钨超硬 合金 1930年铜系自润滑轴承发明等 1940年以后一些稀有元素,如:Ti、粉末冶金原料供应Zr、粉末冶金材质切割视频Nb、Re、粉末冶金原料标准Mo 等,及其合金,也都用粉末冶金的方式制造生产。 1945年 Frenkel、Kuczynski、Rheines 和 Herring等 建立烧结理论基础,同期粉末冶金的理论开始发展。 我国粉末冶金工业在建国后得到发展 1953年研制成功中0.18mm的钨丝,并投入了生产。 1952年上海生产粉末冶金铜基制品含油轴承 1958年 苏联援建株州硬质合金厂建成投产,设计规模 为年产500吨硬质合金,成为我国刀具及硬质材料工 具生产基地。 1966年全国已建立了66家粉末冶金制品厂。 WC+Co 至今仍为主导产品 我国是W YG大国 YG年产量 数万吨 同时粉末冶金机械零件出现并获得成功的发展 它是PM的最大应用领域 不是没它不行,而是有它更好 更适合市场经济 二、近代发展 ? 近代粉末粉末冶金技术的发展中共有三个重要标志: ? 1、克服了难熔金属熔铸过程中产生的困难。1909 年制造电灯钨丝,推动了粉末冶金的发展;1923年粉 末冶金硬质合金的出现被誉为机械加工中的革命。 ? 2、三十年代成功制取多孔含油轴承;继而粉末冶 金铁基机械零件的发展,充分发挥了粉末冶金少切削 甚至无切削的优点。 ? 3、向更高级的新材料、新工艺发展。四十年代, 出现金属陶瓷、弥散强化等材料,六十年代末至七十 年代初,粉末高速钢、粉末高温合金相继出现;利用 粉末冶金锻造及热等静压已能制造高强度的零件。 三、现代发展 ? 汽车工业的大发展 ? 50~60年代 粉末高速钢 HIP (Hot Isostatic Pressing) ? 70年代 粉末高性能材料 粉末高温合金 粉末热锻 ? 80年代 激冷凝固 注射成形 sintering-hip §0-3 我国粉末冶金现状 ? 1. 金属粉末的发展 铁粉产量是衡量一个国家或地区粉末冶金产业 规模的重要参数,我国铁粉产量约占世界1/8。 近5年全国铁基金属粉末生产状况统计 年份 产量/万t 增长率/% 统计厂家 产销率/% 2000 7.38 11 22 97.4 2001 7.48 1.4 22 98.8 2002 10.16 35.8 28 97.4 2003 11.82 16.3 28 99 2004 16.16 36.7 28 98 ? ? ? ? ? ? 铜、铜合金和镍等有色金属粉末的发展 1990年电解铜粉全国产量为1201吨;2000年为3100 吨;2004年为6600吨 雾化铜和铜合金粉在1990年为3500吨(其中6-6-3铜粉 占90%产量是高峰);2000年产量为2100吨;2004年 6家产量为2200吨。 2001年金川集团与北京有色院、钢研总院联合设计 高压循环生产超细羰基镍粉、镍合金粉,年产能力 为500吨。 四川857厂在扩大生产后启动年产500吨羰基镍粉的 工程。重庆华浩冶炼公司具有电解镍粉150吨的年生 产能力。 2004年生产统计主要应用的有色金属粉末有:电解 铜粉6600吨,雾化铜和铜合金粉2200吨,镍粉230吨, 钻粉100吨,锡粉400吨,铅粉40吨。锌粉主要是雾 化法生产,产量约3000吨。 2.粉末冶金制品的发展 ? 60年代铜基、铁基含油轴承等零部件占粉末冶金制 品的90%。 ? 1989年结构农机部件仍然占主要比重,但汽车工业 零件已达到36.5%。 ? 2000年,农机工业占11.6%,汽车工业占42.9% 我国粉末冶金零件应用市场分布 年份 1989年 2000年 汽车工业 家电工业 农机工业 36.48% 42.97% 16.02% 24.40% 33.87% 11.58% 其他 13.63% 21.04% 3.硬质合金发展 ? 1994年统计硬质合金的企业约150家,总生产能力超 过7000吨,株洲硬质合金厂年生产能力超过3000吨, 自贡硬质合金厂年生产能力超过2000吨。 ? 90年代以来,大连、天津、南昌等硬质合金产量降 低,而新建的一批企业分布在沿海省份较多,其中 以浙江最多。内陆省份新建硬质合金企业较多的是: 湖南、河北、四川、江西等。 ? 到2003年增加为13500吨,其中包括混合粉和非硬质 合金产品约1600吨,实际年产量硬质合金为11900吨 为世界首位,大约为世界总产量的1/3。 ? 株洲硬质合金厂产量为3611吨和自贡硬质合金产量 为2833吨,两厂总产量占全国总产量的50%以上。 粉末冶金研究所简介 ? 1960年:北京钢铁学院“粉末冶金教研室”成立,是 我国开设粉末冶金专业最早的学校之一; ? 1987年:获粉末冶金专业博士授予权,是我国粉末冶 金专业的第一个博士点; ? 1995年:成立材料科学与工程学院时,更名为“粉末 冶金系”; ? 2001年:更名为“粉末冶金研究所”; ? 2001年:经北京市教委和北京市科委批准,建立“北 京市先进粉末冶金材料与技术重点实验室”。 ? 2008年:归属“新材料技术研究院” 粉末冶金研究所所下设三个研究室 1) 先进粉末冶金成形技术研究室 2) 复合材料与烧结技术研究室 3) 反应合成与纳米材料研究室 先进粉末冶金成形技术研究室 梯队负责人:曲选辉教授 曲选辉 贾成厂 秦明礼 李平 尹海清 段柏华 主要研究方向 ? ? ? ? ? ? ? 粉末注射成形技术 微注射成形技术 高速压制成形技术 高性能电子封装材料 注射成形过程的计算机模拟与智能控制 磁性材料与补偿合金 高温合金与储氢合金 粉末注射成形 主要研究方向 ? 温压成形技术 ? 等静压成形技术 ? 粉末冶金材料设计与工艺过程模拟 ? 太阳能电池材料研究 SHS制备陶瓷内衬钢管 ----国家自然科学基金,国家863计划 SHS离心法制备的陶瓷内衬钢管 ( ?820x2000mm) SHS陶瓷内衬复合钢管 SHS陶瓷内衬复合钢 管的研究与开发处于世 界领先水平(我国陶瓷 内衬复合钢管的产值已 经达到数十亿元产值) Ti-Ni多孔形状记忆合金 超细硬质合金的工业化制备技术 ? ? ? ? ? 纳米WO3粉的制备 (催化凝胶) 20nm 纳米W粉的制备 50nm 纳米WC粉的制备(气相碳化) 80nm 晶粒长大抑制剂加入(包覆) 超细硬质合金生产(Sintering—HIP) 超细硬质合金 超细硬质合金 §0-4 材料科学与粉末冶金 ? ? ? ? ? 纳米材料 高温超导材料 金刚石薄膜 Nb-Fe-B (永磁材料) SHS-自蔓延高温合成 纳米材料 ? “高温超导磁悬浮实验车”这辆磁悬浮车整个采 用高温超导材料制造,车身在承载530多公斤 的情况下,悬浮高度可以达到20毫米 金刚石薄膜 ?金刚石涂层PCB微钻 ? 薄膜“薄膜”CVD 金刚石镀层 ? 梯度功能材料件 ? 钕铁硼制品 思考题 1. 粉末冶金工艺产生的历史背景? 2. 粉末冶金在材料科学发展的地位和作用?