粉末冶金課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　院（部、中心） 材料科學(xué)與工程 　 </p><p>　　姓 名 學(xué) 號(hào) </p><p>　　專 業(yè) 材料科學(xué)與工程 班 級(jí) 　 </p>

2、<p>　　同組人員 </p><p>　　課程名稱 材料工藝與設(shè)備 　 </p><p>　　設(shè)計(jì)題目名稱 粉末冶金課程設(shè)計(jì) 　 </p><p>　　起止時(shí)間　

3、 　</p><p>　　成 績(jī) 　 </p><p>　　指導(dǎo)教師簽名 　 </p><p>　　xxxxxxxxxxxx學(xué)院教務(wù)處制</p><p><b>　　目錄</b&g

4、t;</p><p><b>　　一、前言1</b></p><p>　　1．1 粉末冶金技術(shù)的含義1</p><p>　　1．2 粉末冶金技術(shù)的主要作用1</p><p>　　1．3 粉末冶金技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)2</p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)的目的和內(nèi)容4</p><

5、;p>　　2.1 課程設(shè)計(jì)的目的4</p><p>　　2.2 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容5</p><p>　　三、課程設(shè)計(jì)的方法及步驟5</p><p>　　3.1 課程設(shè)計(jì)的方法5</p><p>　　3.2 課程設(shè)計(jì)的步驟6</p><p>　　四、模具的設(shè)計(jì)與繪制7</p><p&g

6、t;　　4.1模具的設(shè)計(jì)7</p><p>　　4.2 模具的測(cè)繪8</p><p>　　4.3 根據(jù)模具圖繪制制品圖9</p><p>　　五、原料粉末的制備10</p><p>　　5.1 金屬粉末的制取10</p><p>　　5.2 Cu、Sn、W三種金屬粉末的性能參數(shù)10</p>&

7、lt;p>　　5.3 金屬粉末的配比11</p><p>　　5.4 機(jī)械合金化相關(guān)參數(shù)的設(shè)定12</p><p>　　5.5 機(jī)械合金化的設(shè)備13</p><p>　　5.6 機(jī)械合金化的過(guò)程14</p><p><b>　　六、成型工藝15</b></p><p>　　6.1成

8、型的目的和意義15</p><p>　　6.2粉末壓制的特點(diǎn)16</p><p>　　6.3成型劑和潤(rùn)滑劑的選擇及作用16</p><p>　　6.4設(shè)備及特點(diǎn)和參數(shù)16</p><p>　　6.5成型過(guò)程應(yīng)注意的事項(xiàng)19</p><p><b>　　七、燒結(jié)19</b></p&

9、gt;<p>　　7.1燒結(jié)溫度的確定20</p><p>　　7.2保溫時(shí)間的確定21</p><p>　　7.3燒結(jié)曲線中各段溫度及時(shí)間的確定22</p><p>　　7.4燒結(jié)氣氛的選擇23</p><p>　　7.5氬氣流量的確定23</p><p>　　7.6燒結(jié)制品缺陷分析25&l

10、t;/p><p>　　7.7燒結(jié)設(shè)備25</p><p>　　八、制品的后處理和性能測(cè)定25</p><p>　　8.1制品的后處理25</p><p>　　8.2制品的特征及缺陷分析26</p><p>　　8.3性能測(cè)試28</p><p><b>　　九、小結(jié)29<

11、/b></p><p>　　十、參 考 文 獻(xiàn)30</p><p><b>　　一、前言</b></p><p>　　粉末冶金作為一種獨(dú)特的零件制造技術(shù), 因其制品少、無(wú)切削,成本低,效率高,越來(lái)越受到設(shè)計(jì)和制造人員的重視。特別是近幾十年來(lái), 汽車工業(yè)的飛速發(fā)展, 帶動(dòng)了鐵基粉末冶金行業(yè)的快速發(fā)展。同時(shí)，由于一些新技術(shù)的興起, 如機(jī)械合

12、金化、粉末注射成形、溫壓成形、噴射成形、微波燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)、自蔓延高溫合成、燒結(jié)硬化等, 使得粉末冶金材料和技術(shù)得到了各國(guó)的普遍重視, 其應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。</p><p>　　1．1 粉末冶金技術(shù)的含義</p><p>　　粉末冶金的方法其實(shí)由來(lái)已久。人類早期采用機(jī)械粉碎法制得金、銀、銅和青銅的粉末，用作陶器等的裝飾涂料。18 世紀(jì)下半葉和19 世紀(jì)上半葉，俄、英、西班牙等國(guó)曾以工

13、場(chǎng)規(guī)模制取海綿鉑粒，經(jīng)過(guò)熱壓、鍛和模壓、燒結(jié)等工藝制造錢幣和貴重器物。1890 年，美國(guó)的庫(kù)利吉發(fā)明用粉末冶金方法制造燈泡用鎢絲，奠定了現(xiàn)代粉末冶金的基礎(chǔ)。到1910 年左右，人們已經(jīng)用粉末冶金法制造了鎢鉬制品、硬質(zhì)合金、青銅含油軸承、多孔過(guò)濾器、集電刷等，逐步形成了整套粉末冶金技術(shù)。20 世紀(jì)30 年代，旋渦研磨鐵粉和碳還原鐵粉問(wèn)世后，用粉末冶金法制造鐵基機(jī)械零件獲得了很快的發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)后，粉末冶金技術(shù)發(fā)展迅速，新的生產(chǎn)工藝和

14、技術(shù)裝備、新的材料和制品不斷出現(xiàn)，開(kāi)拓出一些能制造特殊材料的領(lǐng)域，成為現(xiàn)代工業(yè)中的重要組成部分。</p><p>　　粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過(guò)成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合以及各種類型制品的工藝技術(shù)。粉末冶金法與生產(chǎn)陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技術(shù)也可用于陶瓷材料的制備。</p><p>　　1．2 粉末冶金技術(shù)的主要作用&

15、lt;/p><p>　　由于粉末冶金技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，它已成為解決新材料問(wèn)題的鑰匙，在新材料的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。粉末冶金技術(shù)可以最大限度地減少合金成分偏聚，消除粗大、不均勻的鑄造組織。在制備高性能稀土永磁材料、稀土儲(chǔ)氫材料、稀土發(fā)光材料、稀土催化劑、高溫超導(dǎo)材料、新型金屬材料（如Al-Li 合金、耐熱 Al 合金、超合金、粉末耐蝕不銹鋼、粉末高速鋼、金屬間化合物高溫結(jié)構(gòu)材料等）具有重要的作用。可以制備非晶、微晶、準(zhǔn)

16、晶、納米晶和超飽和固溶體等一系列高性能非平衡材料，這些材料具有優(yōu)異的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和力學(xué)性能?？梢匀菀椎貙?shí)現(xiàn)多種類型的復(fù)合，充分發(fā)揮各組元材料各自的特性，是一種低成本生產(chǎn)高性能金屬基和陶瓷復(fù)合材料的工藝技術(shù)?？梢陨a(chǎn)普通熔煉法無(wú)法生產(chǎn)的具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分離膜材料、高性能結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷材料等?？梢詫?shí)現(xiàn)凈近形成形和自動(dòng)化批量生產(chǎn)，從而，可以有效地降低生產(chǎn)的資源和能源消耗。可以充分利用礦石、尾礦、

17、煉鋼污泥、軋鋼鐵鱗、回收廢舊金屬作原料，是一種可有效進(jìn)行材料再生和綜合利用的新技術(shù)?！　?lt;/p><p>　　1．3 粉末冶金技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　隨著汽車和飛機(jī)零件以及切削和成形工具的發(fā)展，粉末冶金的強(qiáng)度和質(zhì)量都得到了改善和提高。汽車制造業(yè)是粉末冶金件的最大用戶，1996 年它占有美國(guó)粉末治金件的最大市場(chǎng)份額達(dá)69%。發(fā)展粉末冶金需要制取新技術(shù)、新工藝及其過(guò)程理論。<

18、/p><p>　　1．3．1 向全致密化發(fā)展</p><p>　　粉末冶金的重點(diǎn)是超細(xì)粉末和納米粉的制備技術(shù)，快速冷凝制備非晶、準(zhǔn)晶和微晶粉末技術(shù)，機(jī)械合金化技術(shù)，自蔓延高溫合成技術(shù)，粉末粒度、結(jié)構(gòu)、形貌、成分控制技術(shù)。總的趨勢(shì)是向超細(xì)、超純、粉末特性可控方向發(fā)展。建立以“凈近形成形”技術(shù)為中心的各種新型固結(jié)技術(shù)及其過(guò)程模過(guò)程理論，如粉末注射成形、擠壓成形、噴射成形、溫壓成形、粉末鍛造等。建

19、立以“全致密化”為主要目標(biāo)的新型固結(jié)技術(shù)及其過(guò)程模擬技術(shù)。</p><p>　　1．3．2 向高性能化、集成化和低成本等方向發(fā)展</p><p>　　粉末冶金新的成形技術(shù)層出不窮，如：粉末注射成形、溫壓成形、流動(dòng)溫壓成形、噴射成形、高速壓制成形等新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。近目前, 粉末冶金技術(shù)正向著高致密化、高性能化、集成化和低成本等方向發(fā)展。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)

20、零部件發(fā)展；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合金；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；制造非均勻材料、非晶態(tài)、微晶或者亞穩(wěn)合金；加工獨(dú)特的和非一般形態(tài)或成分的復(fù)合零部件。</p><p>　　1．3．3 粉末冶金產(chǎn)業(yè)化發(fā)展</p><p>　　由于相鄰學(xué)科和相關(guān)技術(shù)的相互滲透和結(jié)合．更賦予了粉末冶金新的發(fā)展活力。粉末冶金新工藝層出不窮。 粉末冶金產(chǎn)業(yè)

21、化是指這些技術(shù)已比較成熟。甚至在一些國(guó)家已有生產(chǎn)規(guī)模，但主流還處于研究成果向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化的過(guò)程之中。其工藝、設(shè)備、市場(chǎng)等已為產(chǎn)業(yè)化準(zhǔn)備了條件，可以產(chǎn)業(yè)化，取得社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。主要是指該技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、集群化、模塊化發(fā)展。其主要應(yīng)用領(lǐng)域有汽車用粉末冶金零部件，汽車制造業(yè)仍是粉末冶金(PM)發(fā)展的牽引力；粉末注射成(PowderInjection Molding(PIM))溫壓成形技術(shù)(Warm Compaction)在眾多為提高PM 件

22、密度的生產(chǎn)方法中。溫壓成形技術(shù)被認(rèn)為是最為經(jīng)濟(jì)的一種新工藝。以下產(chǎn)業(yè)化技術(shù)：①溫壓技術(shù)被譽(yù)為1990 年代粉末冶金技術(shù)的一大突破，于1990年取得了第一項(xiàng)采用一次壓制燒結(jié)工藝制備高密度鐵基（P / M ）零件的美國(guó)專利。該技術(shù)可使燒結(jié)鋼中的孔隙度降低到 6 % 左右（傳統(tǒng)為10% 以上），制品密度達(dá)到7.3g/cm3 以上，從而大大拓寬了高密度、高強(qiáng)度燒結(jié)鋼零件在工業(yè)上應(yīng)用的可能性。②模壁潤(rùn)滑和溫壓是平行的兩個(gè)提高鐵基結(jié)構(gòu)零件密度的手段

23、。近來(lái)發(fā)展的</p><p>　　當(dāng)前，汽車用粉末冶金材料和技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面，美國(guó)仍處于世界領(lǐng)先地位，但最近 5 年來(lái)，歐洲粉末冶金業(yè)在材料的改進(jìn)、先進(jìn)工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)、粉末冶金新領(lǐng)域的開(kāi)拓等方面，均處于領(lǐng)先地位。從工藝技術(shù)發(fā)展方面講，成形工藝主要以傳統(tǒng)壓模為主，未來(lái)向模壁潤(rùn)滑、溫壓、注射成形方向發(fā)展。而且近 5 年來(lái)，壓縮燒結(jié)粉末冶金的發(fā)展較快，其增長(zhǎng)速度達(dá) 10%。產(chǎn)品方面，采用壓 - 燒工藝生產(chǎn)的高

24、密度粉末冶金制品最具市場(chǎng)</p><p>　　潛力，其應(yīng)用以進(jìn)入汽車、摩托車和家電行業(yè)等領(lǐng)域。粉末冶金總體發(fā)展趨勢(shì)是，以汽車配套為主，向提高粉末冶金零件密度、強(qiáng)度、尺寸精度、復(fù)雜形狀方向發(fā)展，同時(shí)擴(kuò)大粉末冶金制品應(yīng)用領(lǐng)域?？傊勰┮苯鹆悴考言絹?lái)越多地用于汽車等工業(yè)，國(guó)外已達(dá)到 70%～80%，市場(chǎng)需求巨大。</p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)的目的和內(nèi)容</p><p

25、>　　2.1 課程設(shè)計(jì)的目的</p><p>　　粉末冶金課程設(shè)計(jì)是材料工藝與設(shè)備課程的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，同時(shí)是在其它課程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，進(jìn)行的一次較全面的工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練。其基本目的：</p><p>　　綜合運(yùn)用材料工藝與設(shè)備課程和其它有關(guān)先修課程的理論及生產(chǎn)實(shí)踐的知識(shí)，去分析和解決材料工藝設(shè)計(jì)中的一些基本問(wèn)題，建立材料加工的基本概念和要求，同時(shí)使所學(xué)知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固和深化。<

26、/p><p>　　2.學(xué)習(xí)粉末冶金的基本原理，了解和掌握粉末冶金生產(chǎn)加工所需設(shè)備的原理及基本性能，選擇設(shè)備的基本原則等，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，特別是設(shè)備選型的能力。</p><p>　　3.通過(guò)計(jì)算和繪圖，學(xué)會(huì)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)和查閱相關(guān)技術(shù)資料，培養(yǎng)應(yīng)用粉末冶金技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本能力。</p><p>　　2.2 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容</p&g

27、t;<p>　　課程設(shè)計(jì)是以實(shí)際的目標(biāo)物出發(fā)，通過(guò)對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合、概括，選擇合適的材料、工藝、設(shè)備，通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)踐，對(duì)制品進(jìn)行檢驗(yàn)、分析，得到成功與否的結(jié)論。具體內(nèi)容如下：</p><p>　?。?）粉末冶金的基本原理；課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容</p><p>　?。?）所選目標(biāo)物設(shè)計(jì)圖紙；</p><p><b>　?。?）工

28、藝流程圖；</b></p><p>　?。?）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，說(shuō)明材料、工藝、設(shè)備選擇依據(jù)及要求。</p><p>　　要求完成：粉末冶金的基本原理示意圖1張；所選目標(biāo)物設(shè)計(jì)圖紙一份；生產(chǎn)工藝流程圖1張；制品照片1份；設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份.</p><p>　　三、課程設(shè)計(jì)的方法及步驟</p><p>　　3.1 課程設(shè)計(jì)的方法<

29、/p><p>　　3．1．1 繼承中的獨(dú)立思考</p><p>　　任何設(shè)計(jì)都不可能由設(shè)計(jì)者完全憑空想象、不依靠其它資料所能完成的。設(shè)計(jì)時(shí)，要查閱和研究大量前人的資料，要借鑒其它生產(chǎn)設(shè)計(jì)人員的最新研究成果，但在設(shè)計(jì)中，不能全盤照抄，應(yīng)根據(jù)具體的生產(chǎn)環(huán)境，生產(chǎn)條件和要求，獨(dú)立思考，大膽進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。只有如此，才能高質(zhì)量地完成一個(gè)設(shè)計(jì)，也只有這樣，才能通過(guò)課程設(shè)計(jì)來(lái)提高學(xué)生自身的綜合素質(zhì)。<

30、;/p><p>　　3．1．2 要從材料、工藝、設(shè)備的現(xiàn)有狀況來(lái)設(shè)計(jì)</p><p>　　任何一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)都要考慮生產(chǎn)條件，工藝流程都需要合理配置，并且布局要合理，對(duì)于一個(gè)連續(xù)生產(chǎn)的企業(yè)尤其重要。因此在設(shè)計(jì)中，應(yīng)從材料、工藝、設(shè)備的現(xiàn)有狀況來(lái)設(shè)計(jì)。</p><p>　　3．1．3 設(shè)計(jì)方法</p><p>　?、僭O(shè)計(jì)產(chǎn)品零件圖；②設(shè)計(jì)產(chǎn)品生產(chǎn)工

31、藝；</p><p>　?、郯凑债a(chǎn)品要求選擇原材料、各種輔料等。進(jìn)行工藝計(jì)算，按照產(chǎn)量計(jì)算出所需的原材料、各種輔料的需求量；</p><p>　?、芨鶕?jù)產(chǎn)品要求，和加工過(guò)程中的各個(gè)工序進(jìn)行設(shè)備選型和模具設(shè)計(jì)、制造；</p><p>　?、輰?duì)前面的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行全面校核，檢查，然后送交技術(shù)負(fù)責(zé)人進(jìn)行審核，審批；</p><p>　?、抟罁?jù)審查通過(guò)

32、的技術(shù)文件組織生產(chǎn)。</p><p>　　3．1．4 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范</p><p>　　在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中應(yīng)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，一般只有在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備不能滿足生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量要求的情況下，才自己設(shè)計(jì)設(shè)備。在自己設(shè)計(jì)所需設(shè)備時(shí)，要注意使用機(jī)械行業(yè)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，一般來(lái)說(shuō)，凡有標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的，要盡量按照標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.2 課程設(shè)計(jì)的步驟</p&g

33、t;<p>　　3．2．1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備</p><p>　　了解設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)任務(wù)和步驟，在設(shè)計(jì)前，應(yīng)通過(guò)查閱有關(guān)資料，盡可能多地掌握設(shè)計(jì)任務(wù)的情況，了解設(shè)計(jì)對(duì)象，并準(zhǔn)備好設(shè)計(jì)中所需資料和工具。</p><p>　　3.2.2 計(jì)算各種工藝參數(shù)和工藝流程圖</p><p>　　在設(shè)計(jì)準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上，計(jì)算各種工藝參數(shù)，所需原料和各種輔料，水電需求等。同時(shí)繪制

34、出工藝流程圖（如圖3-1）。圖3-1 本次課程設(shè)計(jì)的工藝流程圖</p><p>　　3.2.3 按照計(jì)算出的各種工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)備選擇</p><p>　　按照計(jì)算出的各種工藝參數(shù)，選擇所需設(shè)備，并查閱出各種設(shè)備的體積、高度等。</p><p>　　3.2.4 簡(jiǎn)單的成本核算</p><p>　　按照計(jì)算出的各種工藝參數(shù)，將產(chǎn)品價(jià)格，總值、各

35、種原材料、輔料、水電、工人工資、各種稅收等列表，計(jì)算出企業(yè)利潤(rùn)等。</p><p>　　3.2.5 編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p>　　設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中應(yīng)包括：目錄（標(biāo)題、頁(yè)次）；設(shè)計(jì)的目的和意義；工藝參數(shù)的計(jì)算；設(shè)備的選擇依據(jù)；成本核算；設(shè)計(jì)小節(jié)；參考文獻(xiàn)等。</p><p><b>　　模具的設(shè)計(jì)與繪制</b></p><p

36、><b>　　4.1模具的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　粉末成形是粉末冶金的主要工序之一，而粉末冶金模具的設(shè)計(jì)是粉末成形的重要環(huán)節(jié)。粉末冶金模具設(shè)計(jì)的基本原則是：</p><p>　　1.要充分發(fā)揮粉末冶金少、無(wú)切削工藝特點(diǎn)，保證坯件達(dá)到所需的幾何形狀、精度和表面光潔度、坯體密度及其分布這三項(xiàng)基本要求；</p><p>　　2.合理設(shè)

37、計(jì)模具結(jié)構(gòu)和選擇模具材料，使零件具有足夠高的強(qiáng)度、剛度和硬度，具有耐磨性和使用壽命，同時(shí)還要便于操作、調(diào)節(jié)，保證安全可靠；</p><p>　　3.注意模具結(jié)構(gòu)的可加工性和模具制造成本問(wèn)題，從模具設(shè)計(jì)要求和模具加工條件出發(fā)，合理地提出模具加工的技術(shù)要求（如公差、精度、表面光潔度和熱處理硬度等），既要保證坯件質(zhì)量，又要便于加工制造。</p><p>　　但是由于本次課程設(shè)計(jì)時(shí)間緊，任務(wù)重，再

38、加之實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有一套模具，我們本著節(jié)約時(shí)間、節(jié)約成本、合理利用資源的原則，就沒(méi)有再次重復(fù)的設(shè)計(jì)模具，而是將現(xiàn)有的模具測(cè)繪，然后生成二維裝配圖、爆炸圖以及工程圖。這樣不僅合理利用了資源，而且也方便了其他組同學(xué)展開(kāi)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容。</p><p><b>　　4.2 模具的測(cè)繪</b></p><p>　　4.2.1模具測(cè)繪的步驟</p><p>　

39、　首先，用游標(biāo)卡尺測(cè)量各模具的主要尺寸，然后將模具的各個(gè)零件在計(jì)算機(jī)中建模，將各個(gè)零件裝配到一起使之還原成模具，然后出相應(yīng)的二維圖。</p><p>　　4.2.2模具測(cè)繪所用儀器</p><p><b>　　1 游標(biāo)卡尺；</b></p><p>　　2 計(jì)算機(jī)（其中要裝有pro/eWildfire 5.0、Auto CAD等必要的CAD軟件

40、）</p><p>　　4.2.3在pro/eWildfire 5.0進(jìn)行模具建模</p><p>　　從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，將每個(gè)零件在pro/eWildfire 5.0中建模（如圖4-1），然后在進(jìn)行裝配（如圖4-2）。</p><p>　?。╝） （b）</p><p>　?。╟）

41、 （d）</p><p>　　圖4-1 部分零件圖（a 底座，b 模套，c 上模具，d左右模具）</p><p>　?。╝） （b）</p><p>　　圖4-2 裝配圖（a 檢測(cè)用模具，b 制品用模具）</p><p>　　4.2.

42、4在Auto CAD中進(jìn)行二維工程圖的繪制 </p><p>　　將轉(zhuǎn)換成dwg格式的圖用Auto CAD打開(kāi)，進(jìn)行簡(jiǎn)單的修改，以彌補(bǔ)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的圖形損失，然后按照中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行繪制，標(biāo)注等，具體的二維圖請(qǐng)參見(jiàn)附件。</p><p>　　4.3 根據(jù)模具圖繪制制品圖</p><p>　　根據(jù)已繪制出來(lái)的模具圖，用Auto CAD大致繪制出制品圖，以供其他組同學(xué)參考

43、，具體制品圖見(jiàn)附件。</p><p><b>　　原料粉末的制備</b></p><p>　　5.1 金屬粉末的制取</p><p>　　制取粉末是粉末冶金的第一步，粉末既是粉末冶金工業(yè)的一大產(chǎn)品，同時(shí)又可以為后續(xù)工序（成型和燒結(jié)）提供原料?，F(xiàn)在的制粉方法可以分為機(jī)械法和物理化學(xué)法兩大類。具體的方法有：礦物還原法、霧化法、機(jī)械粉碎法、電解法等。

44、由于金屬的特性，使得制粉比較困難，因此金屬粉末的價(jià)格一般很貴。這也是制約粉末冶金的一個(gè)主要因素。本課程設(shè)計(jì)所用的粉末為購(gòu)買的200目的粉末。</p><p>　　5.2 Cu、Sn、W三種金屬粉末的性能參數(shù)</p><p>　　金屬粉末的特性在粉末冶金工業(yè)生產(chǎn)中，一般測(cè)定粉末體的三項(xiàng)性能：即化學(xué)成分、物理性能和工藝性能?；瘜W(xué)成分包括主要金屬的含量和雜質(zhì)的含量。物理性能主要包括：粉末的顆粒形

45、狀；粉末的粒度和粒度組成；粉末的比表面積。工藝性能包括：松裝密度；振實(shí)密度；流動(dòng)性；壓縮性；成形性。</p><p>　　通過(guò)查閱相關(guān)資料，我們了解到銅（Cu）、錫（Sn）均為重有色金屬，純銅（Cu）又稱紫銅，密度為8.96g/cm3，熔點(diǎn)為1083℃,具有面心立方晶格,無(wú)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，純銅有很好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，化學(xué)穩(wěn)定性?？勾髿夂退母g性強(qiáng)，并且是抗磁性金屬,塑性好(δ=50%),但強(qiáng)度較低(σb=230～

46、250MPa).硬度很低(40～50HBS),不能熱處理強(qiáng)化,只能通過(guò)冷加工變形強(qiáng)化。</p><p>　　鎢（W）則是高熔點(diǎn)金屬，熔點(diǎn)為3407℃,熔點(diǎn)最高，硬度大，密度高，高溫強(qiáng)度好。</p><p>　　金屬錫柔軟，易彎曲，熔點(diǎn)231.89°C，沸點(diǎn)2260°C。有三種同素異形體：白錫為四方晶系，密度7.28 克/立方厘米;，硬度2，延展性好；灰錫為金剛石形立方晶

47、系，密度5.75 克/立方厘米;；脆錫為正交晶系，密度6.54 克/厘米。</p><p>　　具體物理性能如表1：</p><p>　　5.3 金屬粉末的配比</p><p>　　粉末配混是根據(jù)產(chǎn)品配料計(jì)算并按特定的粒度分布把各種金屬粉末及添加物(如油酸熔點(diǎn)是286℃等)進(jìn)行充分地混合，此工序通過(guò)混粉機(jī)完成。添加物的加入主要在于改善混合粉的成形技術(shù)特征?；旌戏鄣奶?/p>

48、性常用混勻度表示?；靹蚨仍酱螅硎净旌显骄鶆?；也就越有利于制品的性能要求。但粉末混合過(guò)程須謹(jǐn)慎，太激烈的混合將會(huì)引起變形硬化、顆粒相互磨損、起層等，故一定要按照成形技術(shù)要求和規(guī)范進(jìn)行。本設(shè)計(jì)所采用的磨介為顆粒狀黑色α-SiC燒結(jié)球，含SiC97％以上。其硬度介于剛玉和金剛石之間，機(jī)械強(qiáng)度高于剛玉，可作為磨料和其他工業(yè)材料使用。在本實(shí)驗(yàn)中各樣品的磨料比為4:1</p><p>　　在成型前，粉末混合料中常常要添加一

49、些能改善成形過(guò)程的物質(zhì)，即潤(rùn)滑劑和成型劑。添加劑對(duì)制品成型于質(zhì)量有著重要的影響，其中油酸主要在機(jī)械合金化的過(guò)程中起到溶劑的作用，選用這該種溶劑主要是考慮到它們不與物料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，且沸點(diǎn)低易揮發(fā)，無(wú)毒，對(duì)混合后粉末的松裝密度影響不大，來(lái)源廣泛，成本低。本設(shè)計(jì)所添加的成形劑為聚乙烯醇，潤(rùn)滑劑為甘油，濕混液體介質(zhì)為無(wú)水乙醇，設(shè)計(jì)中原料配比如下表5-2：</p><p>　　表5-2：粉末冶金原料配比</p>

50、;<p>　　注：（1）粉體的總質(zhì)量為銅（Cu）、錫（Sn）、鎢（W）質(zhì)量,添加劑（即所加的油酸）不包括在內(nèi)。</p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)的銅（Cu）、錫（Sn）、鎢（W）三種金屬粉末的配比屬于探索性的實(shí)踐,并無(wú)成功的確切數(shù)據(jù)可以參考,因此,我們?cè)诓殚喯嚓P(guān)資料,參考其它相關(guān)銅合金,主要是以參考錫青銅的配比后設(shè)定了三種金屬粉末的配比.通過(guò)參考錫青銅的相關(guān)資料,我們了解到錫青銅是以錫為主要元素的銅

51、合金,錫在銅中可形成固溶體,也可以形成金屬化合物,因此錫的含量不同,錫青銅的組織及性能也就不同.抗拉強(qiáng)度隨Sn 含量的增加而升高，當(dāng)Sn 的含量>6%時(shí)，伸長(zhǎng)率就開(kāi)始降低，當(dāng)Sn 的含量> 20%時(shí)，因組織中出現(xiàn)大量的δ 相。合金變脆，強(qiáng)度也隨之降低。工業(yè)用錫青銅的Sn 含量均在3%-14%之間，很少能達(dá)到20%。Sn 含量<7-8%的合金，有高的塑性和較高的強(qiáng)度，適用于塑性加工，Sn 含量>10%的合金。因塑性

52、低，只適用于鑄造。</p><p>　　5.4 機(jī)械合金化相關(guān)參數(shù)的設(shè)定</p><p>　　機(jī)械合金化是一種高能球磨法，用這種方法可制造具有可控顯微組織的復(fù)合金屬粉末。它是在高速攪拌磨的條件下，利用金屬粉末混合物的重復(fù)冷焊和斷裂進(jìn)行機(jī)械合金化的。機(jī)械合金化和機(jī)械粉碎由于目的的不同，所以工藝參數(shù)的選擇有較大的差別。機(jī)械粉碎主要以粉碎為目的，而機(jī)械合金化除粉碎外，各種成分的均勻混合、揉搓、冷

53、焊也是非常重要的。影響機(jī)械合金化的主要因素有：球磨機(jī)轉(zhuǎn)速和球磨時(shí)間、球磨介質(zhì)的選擇、球料比和填充系數(shù)、球磨氣氛、工藝控制劑和球磨溫度?？紤]到課程設(shè)計(jì)的時(shí)間緊迫，設(shè)定機(jī)械合金化所用的時(shí)間為4h。由于球磨機(jī)的容量有限，加入里面的物質(zhì)較多，所以在磨的時(shí)候，我們把磨料比按4:1加入。球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為250r/min。</p><p>　　5.5 機(jī)械合金化的設(shè)備</p><p>　　5.5.1 攪拌

54、球磨機(jī)</p><p>　　將球磨介質(zhì)和物料按一定比例裝人球磨桶，在主電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，攪拌軸帶動(dòng)攪拌器產(chǎn)生的高速運(yùn)動(dòng)力使研磨介質(zhì)球與被粉碎物料作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，介質(zhì)球和物料之間發(fā)生相互撞擊、摩擦和剪切，全部動(dòng)能均有效地用于物料的破碎，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的超細(xì)粉碎。裝料、取料和工作時(shí)攪拌器研磨裝置連同電機(jī)一起通過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)升降，并由限位套和滑塊固定螺釘限位。攪拌球磨機(jī)的球磨時(shí)間主要取決于被加工物料的特性，如原始粒度、硬

55、度、添加料的數(shù)量和料與乙醇的比例，也取決于球磨介質(zhì)的物性，如介質(zhì)的直徑、真密度和硬度，以及轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速和攪拌器的形式。針對(duì)不同的被粉碎物料選取不同的球磨介質(zhì)、轉(zhuǎn)機(jī)械合金化的過(guò)程。</p><p>　　5.5.2 電熱恒溫干燥箱</p><p>　　電熱恒溫干燥箱外殼由鋼板沖壓折制、焊接成型，外殼表面采用高強(qiáng)度的靜電噴塑涂裝處理，漆膜光滑牢固，工作室采用碳鋼板或鏡面不銹鋼板折制而成，工作室與外

56、殼之間填充保溫棉。工作室的內(nèi)部放有擱板，用來(lái)放置各種試驗(yàn)物品，工作室的底部裝有電加熱元件并有進(jìn)氣孔。冷空氣經(jīng)過(guò)加熱后從工作室底的兩側(cè)風(fēng)孔進(jìn)入工作室，再?gòu)墓ぷ魇翼敳颗懦?，形成自然?duì)流，從而保證工作室內(nèi)部溫度均勻。門封條采用硅橡膠條密封，箱門上設(shè)有可供觀察用的雙層鋼化玻璃視鏡，外殼的頂部設(shè)有排氣孔，排氣量的大小可以自行調(diào)節(jié)。電熱恒溫干燥箱外殼的底部為電器箱，電器箱的前面板上裝有溫度控制儀、電源開(kāi)關(guān)等,電器箱內(nèi)裝有電器元件。</p>

57、;<p>　　5.6 機(jī)械合金化的過(guò)程</p><p>　　5.6.1 選用原料及其用量</p><p>　　金屬粉末: 銅粉，錫粉，鎢粉。 添加劑：聚乙烯醇，油酸。其質(zhì)量配比同表5-2。</p><p><b>　　5.6.2 混料</b></p><p>　　使用電子天平稱取所需的粉料量，要求一人進(jìn)

58、行操作，在托盤上將粉料混合到一起放入球磨機(jī)料桶中。</p><p><b>　　5.6.3 磨料</b></p><p>　　將混好的物料在攪拌球磨機(jī)內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)2.5h，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為250r/min，加入了90.6克磨介，最后稱得磨介質(zhì)量為87.9克。</p><p><b>　　5.6.4 干燥</b></p&g

59、t;<p>　　設(shè)定干燥箱的干燥溫度為120℃，將得到的粉末在此溫度下加熱保溫4個(gè)小時(shí)后自然冷卻。其干燥曲線如下圖示:</p><p><b>　　六、成型工藝</b></p><p>　　6.1成型的目的和意義</p><p>　　制取的粉末經(jīng)過(guò)篩分與混合混料均勻，并加入適當(dāng)?shù)脑鏊軇┰龠M(jìn)行壓制成型，顆粒間的原子通過(guò)固相擴(kuò)散和機(jī)械

60、咬合作用使制件結(jié)合為具有一定強(qiáng)度的整體。壓力越大則制件密度越大，強(qiáng)度相應(yīng)增加。有時(shí)為減小壓力和增加制件密度，也可采用熱等靜壓成型的方法。粉末的壓制成型是主要且基本的工序，其過(guò)程包括稱粉、裝粉、壓制、保壓及脫模等。</p><p>　　壓制成型的方法有很多種如鋼模壓制、流體等靜壓制、三向壓制、粉末鍛造、擠壓、震動(dòng)壓制、高能率成形等。本次試驗(yàn)采用單向壓制通過(guò)單向加壓成型制備紀(jì)念牌。</p><p&

61、gt;　　1）制得一定形狀和尺寸的壓坯，并使具有一定的密度和強(qiáng)度，成型方法為加壓成型中最多用的模壓成型。</p><p>　　2）粉末壓制（這里主要指粉末冶金）是用金屬粉末（或者金屬和非金屬粉末的混合物）作原料，經(jīng)壓制成型后燒結(jié)后制的各種類型的零件和產(chǎn)品的方法。</p><p>　　3）顆粒狀材料兼有固體和液體的雙重性，即整體具有一定的流動(dòng)性和每個(gè)顆粒的塑性，正式利用這種特性來(lái)實(shí)現(xiàn)粉末的成

62、型，獲得所需的產(chǎn)品。</p><p>　　6.2粉末壓制的特點(diǎn)</p><p>　　1）能夠生產(chǎn)出其他方法不能或難以制造的產(chǎn)品?？梢灾迫∠耠y熔極硬和特殊性能的材料。2）材料的利用率很高，接近100%。</p><p>　　3）雖然用其他方法可以制造，但是粉末冶金更為經(jīng)濟(jì)。</p><p>　　4）一般來(lái)說(shuō)，金屬粉末的價(jià)格較高，粉末冶金的設(shè)備和

63、模具投資較大，零件的幾何形狀受一定限制，因此適用于大批量生產(chǎn)的零件。</p><p>　　6.3成型劑和潤(rùn)滑劑的選擇及作用</p><p>　　成型劑是為了改善粉末成型性能而添加的物質(zhì)，可以增加壓坯強(qiáng)度，防止粉末混合料離析以及消除壓坯內(nèi)的物理缺陷。潤(rùn)滑劑是降低粉末顆粒之間及粉末與模壁和模沖間的摩擦，改善密度分布，減少壓膜磨損和有利于脫模而添加的一種物質(zhì)。加入成型劑或潤(rùn)滑劑后，還可以明顯提高

64、模具的壽命。在本次試驗(yàn)中，我們選擇了用水溶解了的聚乙烯醇和油酸作為成型劑以達(dá)到增塑和潤(rùn)滑的目的。</p><p>　　6.4設(shè)備及特點(diǎn)和參數(shù)</p><p>　　6.4.1設(shè)備和參數(shù)</p><p>　　本次試驗(yàn)所用的設(shè)備是實(shí)驗(yàn)室的液壓式壓機(jī)（圖6-1），其最大壓力可達(dá)80噸，考慮目標(biāo)物（紀(jì)念牌）的尺寸及其原料的性能要求，選擇了最大壓力為20噸。每個(gè)紀(jì)念牌我們稱取8

65、0克粉，其加壓方式為先快后慢，時(shí)間為60s，卸壓方式為先慢后快，時(shí)間為30s，保壓時(shí)間為1分鐘。在本次課程設(shè)計(jì)中由于屬于探索性的實(shí)踐,并無(wú)成功的確切數(shù)據(jù)可以參考，所以在成型時(shí)壓力并不是固定的一個(gè)值而是在不斷的變化。本次課程設(shè)計(jì)所做樣品的成型數(shù)據(jù)如表6-1：本次課程設(shè)計(jì)所做樣品的壓制方式如圖6-2：</p><p><b>　　6.4.2壓機(jī)特點(diǎn)</b></p><p>

66、;　　生產(chǎn)速率高，磨損少?？煽刂蒲b粉的深度，壓坯高度尺寸精度高。設(shè)備價(jià)格及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低于其他設(shè)備。過(guò)載保護(hù)能力好。壓機(jī)在下死點(diǎn)附近工作距離長(zhǎng)，也就是保壓時(shí)間長(zhǎng)，即使壓縮性和成型性較差的原料成型時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生裂紋。</p><p>　　表6-1 本次課程設(shè)計(jì)所做樣品的成型數(shù)據(jù)</p><p>　　圖6-1 實(shí)驗(yàn)室的液壓式壓機(jī)</p><p>　　圖6-2 本次課程設(shè)計(jì)所做

67、樣品的壓制方式</p><p>　　6.4.3脫模劑選擇</p><p>　　在壓制的時(shí)候，我們發(fā)現(xiàn)模具在脫模的時(shí)候很難脫模紀(jì)念牌上的字體沒(méi)有完全凸顯出來(lái)為了達(dá)到最好的效果，在老師和同學(xué)們的集體智慧下，經(jīng)過(guò)一系列的科學(xué)實(shí)驗(yàn)最終確定了試驗(yàn)方法。為了便于脫模，我們?cè)谥鲏侯^上鋪了一層塑料薄膜，再涂上一層油酸，起到潤(rùn)滑作用。得到的紀(jì)念牌字體凸顯的效果較好。</p><p>

68、　　6.5成型過(guò)程應(yīng)注意的事項(xiàng)</p><p>　　1）加壓不能過(guò)快，以防粉料從模具中逸出。</p><p>　　2）加壓時(shí)壓力應(yīng)預(yù)設(shè)為10～25噸之間，等壓力加到預(yù)設(shè)的噸位時(shí)再緩慢加壓，壓制完成后應(yīng)先緩慢缷壓，再快速缷壓，以防制品產(chǎn)生裂紋。</p><p>　　3）壓制完成一次后必須將模具清理后再進(jìn)行裝粉。</p><p>　　圖6-3 壓

69、制完成后的一個(gè)樣品型坯</p><p><b>　　七、燒結(jié)</b></p><p>　　壓坯或松裝粉末體的強(qiáng)度和密度都是很低的,為了提高壓坯或松裝粉末體的強(qiáng)度,需要在適當(dāng)?shù)臈l件下進(jìn)行熱處理,從而使粉末顆粒相互結(jié)合起來(lái),改善其性能,這種熱處理叫燒結(jié)。在生產(chǎn)過(guò)程中，原料或半成品中含有高于工藝要求的水分或溶劑，需要不同程度的脫除，同時(shí)干燥的成品便于裝卸、運(yùn)輸、存儲(chǔ)及使用。

70、</p><p>　　燒結(jié)是粉末冶金生產(chǎn)過(guò)程必不可少的最基本工序之一,對(duì)粉末冶金材料和制品的性能有著決定性的影響。在燒結(jié)過(guò)程中,壓坯要經(jīng)歷一系列的物理化學(xué)變化。開(kāi)始是水分或有機(jī)物的蒸發(fā)或揮發(fā),吸附氣體的排除,應(yīng)力的消除,粉末顆粒表面氧化的還原;隨之是顆粒間發(fā)生原子擴(kuò)散,粘性流動(dòng)和塑性流動(dòng),顆粒間的接觸增大,發(fā)生在結(jié)晶,晶粒長(zhǎng)大等。燒結(jié)過(guò)程在專用的燒結(jié)爐中進(jìn)行。主要技術(shù)因素為燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間與爐內(nèi)氣氛。</

71、p><p>　　7.1燒結(jié)溫度的確定</p><p>　　燒結(jié)過(guò)程從致密化機(jī)理上看是一個(gè)包含擴(kuò)散、流動(dòng)和化學(xué)反應(yīng)的綜合反應(yīng)的綜合反應(yīng)的綜合過(guò)程，而從唯象上看是粉末中孔隙（或空穴）遷出體外的過(guò)程。黃培云基于這種空穴遷移過(guò)程中的物質(zhì)（空穴）守恒，同時(shí)考慮擴(kuò)散，流動(dòng)和物理化學(xué)反應(yīng)的作用，建立了綜合燒結(jié)理論，由于該種作用，燒結(jié)體的空穴濃度隨位置與時(shí)間而變化</p><p>　　

72、其中 C：燒結(jié)體內(nèi)空穴濃度 t：時(shí)間 X： X軸上的距離 d：空穴擴(kuò)散系數(shù)</p><p>　　V：空穴流動(dòng)速度 ：燒結(jié)終點(diǎn)的空穴濃度 K：化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)</p><p>　　燒結(jié)過(guò)程可以由下列方程描述：</p><p>　　令 為燒結(jié)前樣品密度； d：燒結(jié)后樣品密度； ：致密金屬密度。</p><p>　　則有

73、：與呈直線關(guān)系。（T：燒結(jié)溫度）</p><p>　　燒結(jié)溫度與燒結(jié)密度的關(guān)系由下圖反映</p><p>　　注：圖2.4、2.5均摘自《粉末冶金基礎(chǔ)理論與新技術(shù)》。</p><p>　　擬合后，兩直線方程分別為：</p><p>　　圖2.4： ……… 1 圖2.5： …… 2</p><p>

74、;<b>　　其中，，</b></p><p>　　根據(jù)7個(gè)方塊壓坯的的密度，可以求出平均的壓坯密度，燒成密度d按照粉末冶金大部分制品的經(jīng)驗(yàn)值，可取96%的理論密度，即：d=0.96*dm </p><p>　　代入1式可得:T1 代入2式可得:T2 故燒結(jié)溫度應(yīng)在T1~T2℃左右。但是由于本次課程設(shè)計(jì)時(shí)間緊，任務(wù)重，方塊壓坯我們沒(méi)有壓制。我們只是在理論上以及參考前

75、人的工藝大致的確定了一個(gè)燒結(jié)溫度理論范圍。</p><p>　　根據(jù)大多數(shù)粉末冶金技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)：燒結(jié)溫度一般為熔點(diǎn)（主要成分）絕對(duì)溫度的~，其底限略高于結(jié)晶溫度。上限從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上考慮，并結(jié)合燒結(jié)時(shí)間同時(shí)選擇。（注：此處，Cu為主要成分，)</p><p>　　Sn在232℃熔化后由于毛細(xì)管力作用，會(huì)被吸入到銅粉顆粒間的孔隙中去，形成粘結(jié)介質(zhì)，其中會(huì)發(fā)生銅和錫的相互擴(kuò)散，即Sn擴(kuò)散到Cu

76、中。與此同時(shí)，發(fā)生Cu在Sn相中的熔解擴(kuò)散。該情況一般描述了Cu-Sn粉末混合料壓制的自潤(rùn)滑軸承在燒結(jié)過(guò)程（800~830℃）中所發(fā)生的現(xiàn)象。由于Sn熔化，并被吸入孔隙中，因此，壓坯中原先有錫粉存在的地方變成了孔隙。根據(jù)其理論，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)定為780℃。</p><p>　　7.2保溫時(shí)間的確定</p><p>　　根據(jù)液相燒結(jié)致密化過(guò)程中致密化系數(shù)與燒結(jié)時(shí)間的關(guān)系可以得出大概的保溫時(shí)間，其中

77、致密化系數(shù)ɑ為：ɑ=（d-）/（-）×100% </p><p>　　在圖7-3中對(duì)應(yīng)的燒結(jié)時(shí)間約為150min，同時(shí)結(jié)合指導(dǎo)老師的經(jīng)驗(yàn)，將保溫時(shí)間定為180min。</p><p>　　圖7-3 液相燒結(jié)致密化過(guò)程</p><p>　　7.3燒結(jié)曲線中各段溫度及時(shí)間的確定</p><p>　　已經(jīng)壓制好的坯料由于壓制操作過(guò)程中

78、以及在空氣中放置時(shí)，會(huì)吸收空氣中的水分，故需對(duì)坯料進(jìn)行二次干燥。二次干燥主要是為排除坯料中的自由水，故溫度不需要太高，升溫到150℃即可，保溫時(shí)間為15min。</p><p>　　在混料及磨粉過(guò)程中，加入了成型劑油酸，并且在壓坯過(guò)程中，坯料上表面覆蓋了聚乙烯薄膜，在燒結(jié)過(guò)程中，必先將這些有機(jī)物除去。已知PE熔點(diǎn)為140℃，油酸的沸點(diǎn)為286℃。加熱至350℃，保溫45min，可以將有機(jī)物全部除去，得到純凈的合金

79、成分。</p><p>　　由于Cu-Sn合金結(jié)晶間隔大，液相流動(dòng)性差，Sn原子擴(kuò)散較慢，難以達(dá)到平衡組織，容易產(chǎn)生偏析，所以不采用直接升溫到燒成溫度，而是先加熱到500℃，保溫1h，這樣有利于Cu-Sn合金中的Sn擴(kuò)散，使其形成更加均勻的低共熔點(diǎn)的混合物，同時(shí)可減少高溫區(qū)的保溫時(shí)間，為后面的燒成創(chuàng)造條件。</p><p>　　關(guān)于燒成溫度的確定，結(jié)合前面的綜合燒結(jié)理論T約為628~768

80、℃，粉末冶金經(jīng)驗(yàn)理論值溫度631~812℃，再根據(jù)指導(dǎo)老師前幾屆的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將燒成溫度定在780℃，燒成時(shí)間3h。具體燒成溫度-時(shí)間如圖7-4：</p><p>　　圖7-4 Ｃｕ－Ｗ－Ｓｎ燒成曲線</p><p>　　7.4燒結(jié)氣氛的選擇</p><p>　　燒結(jié)氣氛對(duì)于保證燒結(jié)過(guò)程的順利進(jìn)行和產(chǎn)品質(zhì)量十分重要。其主要作用是防止空氣進(jìn)入爐內(nèi)、燒除潤(rùn)滑劑或是壓坯脫蠟

81、排除吸附氣體、還原顆粒表面氧化物和控制或改變材料成分等。燒結(jié)氣氛有：氧化氣氛；還原氣氛；惰性或中性氣氛；可控碳勢(shì)氣氛；氮化氣氛。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)中有金屬的存在，在空氣中加熱會(huì)氧化，故應(yīng)做氣體保護(hù)。考慮成本等方面因數(shù)，最終選擇Ａｒ氣作為保護(hù)氣體。</p><p>　　7.5氬氣流量的確定</p><p>　　將爐內(nèi)裝料完成之后，首先打開(kāi)Ar氣閥門，先通Ar

82、氣排盡爐腔內(nèi)的空氣。測(cè)量的爐腔內(nèi)體積：。</p><p>　　因爐門破裂漏氣較為嚴(yán)重，故開(kāi)始是設(shè)置流量為4L/min，通氣5min，以完全排除爐內(nèi)空氣。然后開(kāi)始升溫加熱，可將流量增加到5L/min，130℃保溫結(jié)束之后，還將繼續(xù)升溫，考慮到在高溫下金屬原子活性更大，更易被氧化，故將流量加大到6L/min，500到780℃時(shí)調(diào)到7.5L/min以對(duì)燒結(jié)體做更好的保護(hù)。在780℃以后，即燒成之后的隨爐冷卻階段，考慮到

83、氣體的余量，可以適當(dāng)減少流量，減小到6L/min，直到最后冷到室溫。</p><p>　　具體的氬氣流量確定如圖7-5：</p><p>　　圖7-5 Ａｒ氣流量時(shí)間曲線</p><p>　　表7-1 燒結(jié)過(guò)程相關(guān)數(shù)據(jù)一覽表</p><p>　　7.6燒結(jié)制品缺陷分析</p><p>　　制品燒結(jié)之后出現(xiàn)了三方面的缺陷

84、，氧化皮過(guò)厚，翹曲和內(nèi)部孔隙。</p><p>　　由于爐內(nèi)的高溫作用，在爐腔密封狀況不好情況下，即使通入保護(hù)氣體，金屬成分也可能被氧化。另外，在最后的隨爐冷卻過(guò)程中，由于沒(méi)有記錄保護(hù)氣體的最終耗盡時(shí)間，很可能在爐溫較高的情況下氬氣已經(jīng)用完，這也是造成氧化的一個(gè)潛在原因。</p><p>　　在壓制過(guò)程中采用的是單向壓制，壓坯密度不均勻，燒結(jié)時(shí)膨脹率不同是造成翹曲的主要原因；另外，在加熱時(shí)

85、爐腔內(nèi)溫度分布不均勻也是翹曲的原因之一。</p><p>　　內(nèi)部孔隙的形成一是由于壓制時(shí)壓力不夠，二是在燒結(jié)過(guò)程中，保溫時(shí)間不夠充分，金屬原子擴(kuò)散沒(méi)有完全進(jìn)行完，導(dǎo)致致密化不充分。</p><p><b>　　7.7燒結(jié)設(shè)備</b></p><p>　　馬弗爐（如圖7-6）：型號(hào)１０－１３，最高燒結(jié)溫度1300℃</p><

86、;p><b>　　圖7-6 馬弗爐</b></p><p>　　八、制品的后處理和性能測(cè)定</p><p><b>　　8.1制品的后處理</b></p><p>　　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

87、加工，取得較理想的效果。對(duì)于一些要求較高的粉末冶金制品，燒結(jié)后還需要進(jìn)行其他處理與加工，以滿足要求。</p><p>　　1)滲透(又叫熔滲)：把低熔點(diǎn)金屬或合金滲人到多孔燒結(jié)制品的孔隙中去的方法稱為熔滲。通過(guò)滲透獲得致密制品。此法也可用于燒結(jié)體的補(bǔ)充處理。當(dāng)金屬組元液態(tài)互不相溶時(shí)，采用滲透法通過(guò)毛細(xì)管作用也可形成合金。滲透法獲得的制品密度高，組織均勻細(xì)致，制品的強(qiáng)度一般、塑性與抗沖擊能力都有較大幅度增加，但此過(guò)

88、程費(fèi)用較貴，過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)。</p><p>　　2)復(fù)壓 ：將燒結(jié)后的粉末壓制件再放到壓形模中壓一次，叫做復(fù)壓。復(fù)壓可起一定的校形作用。 </p><p>　　3)粉末金屬鍛造：以金屬粉末為原料，先用粉末冶金法制成具有一定形狀和尺寸的預(yù)成形坯，然后將預(yù)成形坯加熱后置于鍛模中鍛成所需零件的方法。</p><p>　　4)精壓：對(duì)于某些制品，為了嚴(yán)格保證其尺寸精度，及進(jìn)一

89、步提高密度，常在燒結(jié)后進(jìn)行鍛造或沖壓整形的工序。</p><p>　　5)其他后續(xù)處理 粉末冶金制品有一些后續(xù)工序，如含油軸承的浸油處理，以及機(jī)械加工、噴砂處理，有時(shí)還須進(jìn)行一些必要的熱處理等。</p><p>　　根據(jù)技術(shù)要求，生產(chǎn)粉末金屬零件可選擇下述過(guò)程：</p><p>　?、賶褐?燒結(jié)；②壓制+燒結(jié)+復(fù)壓； ③壓制+預(yù)燒結(jié)+精壓+燒結(jié)；</p>

90、<p>　?、軌褐?預(yù)燒結(jié)+精壓+燒結(jié)+復(fù)壓。</p><p>　　通常情況下：①類過(guò)程的應(yīng)用約占80％；但②類過(guò)程的應(yīng)用也不少。而較復(fù)雜的③類和④類過(guò)程僅用于某些特殊零件。近年來(lái)，由于可壓實(shí)性粉末材料及高耐磨模具材料的開(kāi)發(fā)，經(jīng)一次壓制就可獲得較高強(qiáng)度零件。</p><p>　　由于時(shí)間和設(shè)備等因素的限制，我們?cè)跓Y(jié)后,并沒(méi)有做其他的處理。但是,燒結(jié)后的制品表面被氧化，顏色有

91、點(diǎn)發(fā)黑。為了讓它的外表達(dá)到我們的要求,呈紅褐色,我們把一定濃度的稀鹽酸倒入一個(gè)干凈的方形搪瓷盤中,再用刷子刷洗制品表面，使黑色的氧化層反應(yīng)溶解，露出以銅為主的顏色。接著我們又用砂紙對(duì)制品進(jìn)行了打磨，讓它恢復(fù)了原有的色彩。</p><p>　　8.2制品的特征及缺陷分析</p><p>　　8.2.1我們所得制品的特征</p><p>　　制品的表面無(wú)開(kāi)裂，有一層氧化

92、皮。正面文字清晰，圖案稍微有些模糊，背面完整，整體力學(xué)性能較好，部分制品有翹曲。</p><p>　　后處理前 后處理后</p><p>　　8.2.2制品缺陷分析</p><p>　　8.2.2.1制品的氧化</p><p>　　實(shí)驗(yàn)所用為惰性氣體保護(hù)，但由于馬弗爐爐膛破裂，導(dǎo)致密

93、封性變差，不能完全排除空氣，空氣中的氧氣與制品反應(yīng)。</p><p>　　8.2.2.2制品的變形</p><p>　?。?）制品在機(jī)械合金化的過(guò)程中粉末混合不均勻，在燒結(jié)過(guò)程中制品的各個(gè)部位內(nèi)應(yīng)力不同造成變形。</p><p>　?。?）制品在壓制過(guò)程中沒(méi)用嚴(yán)格按照壓制曲線操作，在壓制過(guò)程中制品局部不均勻，在燒結(jié)過(guò)程中制品的各個(gè)部位內(nèi)應(yīng)力不同造成變形。</p

94、><p>　　8.2.2.3制品表面部分脫落</p><p>　　（1）制品在機(jī)械合金化的過(guò)程中粉末混合不均勻，在燒結(jié)過(guò)程中制品的各個(gè) 部位內(nèi)應(yīng)力不同造成脫落。</p><p>　?。?）制品在壓制過(guò)程中可能沒(méi)有嚴(yán)格按照壓制曲線操作，在壓制過(guò)程中制品局部不均勻，在燒結(jié)過(guò)程中制品的各個(gè)部位內(nèi)應(yīng)力不同造成脫落。</p><p>　?。?）制品表面由于

95、氧化與里面化學(xué)成分不同，而發(fā)生脫落。</p><p><b>　　8.3性能測(cè)試</b></p><p>　　我們測(cè)定了制品的洛氏硬度，采用的設(shè)備為洛氏硬度計(jì)。</p><p>　　產(chǎn)品名稱:手動(dòng)洛氏硬度計(jì)（如圖8-1） 產(chǎn)品型號(hào):HR-150A</p><p>　　適用范圍：淬火鋼，調(diào)質(zhì)、退火鋼，冷硬鑄件，可鍛鑄

96、件，鋁合金，銅，軸承鋼等。</p><p>　　洛氏硬度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是： </p><p>　　1、機(jī)械手動(dòng)測(cè)試過(guò)程，無(wú)需電氣控制，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性；</p><p>　　2、因洛氏硬度計(jì)有硬質(zhì)、軟質(zhì)兩種壓頭，故適于各種不同硬質(zhì)材料的檢驗(yàn)，不存在壓頭變形問(wèn)題;</p><p>　　3、壓痕小，對(duì)工件表面損傷小;</p>&l

97、t;p>　　4、操作迅速，立即得出數(shù)據(jù)，生產(chǎn)效率高，適用于大量生產(chǎn)中的成品檢驗(yàn)。5、曲面測(cè)量穩(wěn)定可靠</p><p>　　洛氏硬度計(jì)缺點(diǎn)是：用不同硬度級(jí)測(cè)得的硬度值無(wú)法統(tǒng)一起來(lái)，無(wú)法進(jìn)行比較。</p><p>　　圖8-1 手動(dòng)洛氏硬度計(jì)</p><p><b>　　操作步驟為：</b></p><p>　　1）

98、 實(shí)驗(yàn)時(shí)將試樣放在工作臺(tái)上，按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)手輪，使工作臺(tái)上升至試樣與壓頭接觸（注意：靠近壓頭時(shí)應(yīng)緩慢上升工作臺(tái)，不得沖擊壓頭）；</p><p>　　2） 繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，帶動(dòng)指示器表盤的指針轉(zhuǎn)動(dòng)，小指針從黑點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)紅點(diǎn)后停止轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，隨后轉(zhuǎn)動(dòng)指示器表盤使大針對(duì)準(zhǔn)“0”；</p><p>　　3） 向前搬動(dòng)加卸試驗(yàn)力手柄，加載荷，停留5-7秒；</p><p>　　4

99、） 扳回搬動(dòng)加卸試驗(yàn)力手柄，卸載，這時(shí)指示器指針?biāo)甘镜淖x數(shù)即為所求的硬度值。</p><p>　　方塊制品洛氏硬度的測(cè)定 單位：HRC</p><p>　　邊緣的洛氏硬度分別為：50.0、48.5、48.0、49.5 平均值為：49.0</p><p>　　中間的洛氏硬度分別為：37.5、37.0、40.5、38.0 平均值為：38.25</p&g

100、t;<p>　　由上述數(shù)據(jù)可得：制品邊緣硬度高于中間硬度。</p><p><b>　　九、小結(jié)</b></p><p>　　在整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我翻閱了大量許多相關(guān)的書(shū)籍，在網(wǎng)上查找了有關(guān)資料，結(jié)合實(shí)際操作，使我對(duì)整個(gè)粉末冶金過(guò)程有了較為詳細(xì)的了解，特別是對(duì)燒結(jié)過(guò)程有了一個(gè)全面而充分的掌握，對(duì)其工藝流程的每個(gè)環(huán)節(jié)都有了充分的。對(duì)課本所學(xué)的知識(shí)有了很好

101、的消化和吸收，起到了進(jìn)一步的鞏固和完善。這對(duì)我來(lái)說(shuō)是一次學(xué)習(xí)和思想上的提高。我很珍惜這樣的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，希望在以后的學(xué)習(xí)過(guò)程中，能夠更上一層樓。</p><p>　　在整個(gè)過(guò)程中，我感到自己受益匪淺，首先是這次課程設(shè)計(jì)是我們所學(xué)課本知識(shí)的充分體現(xiàn)，整個(gè)工藝設(shè)計(jì)過(guò)程，在課程中，老師都有詳細(xì)而生動(dòng)的講解。我們依據(jù)課本而不照搬課本，將課本所學(xué)知識(shí)和現(xiàn)有的生產(chǎn)條件相結(jié)合，制定出適合我們的生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)設(shè)備。這是實(shí)踐與理論的結(jié)

102、合，是我們學(xué)習(xí)過(guò)程中最行之有效的方法。其次，此次設(shè)計(jì)還使我們鍛煉了獨(dú)立思考和分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，同時(shí)也使我們懂得合理分工和相互協(xié)作的重要性。 本次的課程設(shè)計(jì)所得的制品基本上達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。</p><p>　　最后，感謝我們的指導(dǎo)老師，在百忙之中，給與我們悉心的指導(dǎo)和大力的支持，并提出了很多非常有價(jià)值的建設(shè)性意見(jiàn),使我們學(xué)到了很多知識(shí)，同時(shí)，增長(zhǎng)了社會(huì)閱歷，這些對(duì)將來(lái)的發(fā)展都是相當(dāng)有價(jià)值的。另外還要感謝實(shí)驗(yàn)

103、室的老師，沒(méi)有他們的指導(dǎo)，就不可能取得這樣的成績(jī)。</p><p><b>　　十、參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 粉末冶金學(xué) 王盤鑫 北京:冶金工業(yè)出 1997年5月第1版</p><p>　　[2] 液相燒結(jié)粉末冶金材料 郭庚辰 化學(xué)工業(yè)出版社 2003年1月第1版</p><p>　　[3]

104、粉末冶金基礎(chǔ)理論與新技術(shù) 黃培云 中南大學(xué)出版社</p><p>　　[4] 金屬材料學(xué) 戴起勛 程曉農(nóng) 化學(xué)工業(yè)出版社 2005年8月第1版</p><p>　　[5] 無(wú)機(jī)非金屬材料工學(xué) 林宗壽 武漢理工大學(xué)出版社 2008年8月第3版</p><p>　　[6] 粉末冶金基礎(chǔ)教程 韓鳳麟 華南理工大學(xué)出版社 2005年7月第一版 </p>

105、<p>　　[7] 粉末冶金機(jī)械零件實(shí)用技術(shù). 周作平，申小平 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006 </p><p>　　[8] 現(xiàn)代粉末冶金技術(shù). 陳振華主編北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.7 </p><p>　　[9]范才河：密化噴射沉積5A06鋁合金楔壓致工藝的研究 [D];湖南大學(xué); 2006年</p><p>　　[10]詹智健：粉末冶金法制備A