什么是粉末冶金

       以金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）為原料，通過成形、燒結制成金屬制品或材料的一種冶金工藝技術。

粉末冶金的特點

       ?可根據零件使用，隨意調配材料成分；

       ?接近工件終物形態，后續加工余量小；

       ?生產過程無噪聲污染，無處理/無排放有毒物質；

       ?可成型出任何切削加工都無法制作的復雜形狀。

粉末冶金材料的應用

       ?機械零件和結構零件

       ?工具材料

       ?磁性材料和電工材料

       ?耐熱材料

       ?原子能工程材料

末冶金工藝流程

粉末制備方法

1.機械法：不改變原材料的化學成分，通過切削/研磨將金屬制備粉末；

2.物理法：液體金屬通過冷卻、霧化制備粉末

3.化學法：以還原和離解等化學反應為基礎，使其化學成分和集聚狀態發生變化來制備粉末。

粉末制備及性能

?混粉的定義

       按所需配比進行混合，用于制備具有一定化學成分和一定粒度，以及適合的其它物理化學性能的混合料。

?粉末性能

       金屬粉末的性能對其成形和燒結過程以及制品的質量都有重大影響，其性能可以用化學成分、物理性能和工藝性能來表征。

例：以鞍鋼冶金粉末水霧化鐵粉性能參數進行說明

?粉末性能導致不良事例

                          粉末中混入雜物（X100）                   粒度偏大潤滑劑（X100）

壓制成形

1.將松散粉末施加一定壓力（15—600Mpa），成為具有一定尺寸、形狀和一定密度、強度的壓坯。

       ?在壓力作用下，粉末顆粒發生相對位移，搭橋破壞填充孔隙，壓坯密度隨壓力增加而急劇增加；

       ?粉末體出現壓縮阻力，即使再加壓其孔隙度不能再減少，密度不隨壓力增 高而明顯變化；

       ?當壓力超過粉末顆粒的臨界壓力時，粉末顆粒開始變形，從而使其密度又隨壓力增 高而增加。   

2.壓制方式：因為粉末體在壓模內受力后向各個方向流動，于是引起垂直于壓模壁的側壓力。側壓力引起摩擦力，會使壓坯在高度方向存在明顯的壓力降，因此不同的壓制方式，密度分布不同。

                              單向壓制                                                                         雙向壓制

3.成形模具結構

4.典型不良舉例

例1：部品棱邊塌陷

原因：模具設計不合理，不良部位疏松，脫模塌邊。

例2：部品局部密度不均勻

原因：工件結構不合理，成型必然性。

燒結

       將壓坯置于基體金屬熔點以下溫度加熱保溫，粉末顆粒之間產生原子擴散、固溶、化合和熔接，致使壓坯收縮并強化，這一過程稱為燒結。

       ?粘結階段：

       燒結初期，顆粒間的原始接觸點或面轉變為晶體結合，即通過成核、結晶長大等原子過程形成燒結頸。

       ?燒結頸長大階段：

       原子向顆粒結合面的大量遷移使燒結頸擴大，顆粒間距離縮小，形成連續的空隙網。燒結體收縮，密度和強度增加是這個階段的主要特征。

       ?閉孔隙球化和縮小階段：

       當燒結體密度達到90%多數空隙被完全分隔，閉孔數量大為增加，空隙形狀趨近球形并不斷縮小。在這個階段，整個燒結仍可緩慢收縮，但主要靠小孔的消失和空隙數量的減少來實現。

飛納臺式掃描電鏡

>操作：gao效，便捷，穩定。

       ?裝取樣，抽真空時間，防呆設計，免維護，防震，不用更換燈絲，操作界面簡單，導航窗口，自動功能

>大倉+拼圖功能

       ?分析大尺寸工件

       ?拓展視野

>背散射電子成像+能譜分析

       ?分析雜質種類

>擴展軟件

       ?顆粒統計，尋物系統（工藝控制的過程檢）

顆粒形貌

顆粒統計

基體金相

                               孿晶+晶粒取向                      CuW                             W-Co

涂層截面

PVD涂層

富鈷層梯度硬質合金基體，配以TiN+TiCN+TiN復合CVD涂層

涂層表面形貌

膜層均勻性觀察

晶粒大小測量

電子顯微鏡與光學顯微鏡的區別

1.放大倍數及分辨率不同

       電鏡所用的照明源是電子槍發出的電子流，而光鏡的照明源是可見光（日光或燈光），由于電子流的波長遠短于光波波長，故電鏡的放大及分辨率顯著地高于光鏡。

2.觀察樣品種類不同

       由于光鏡的景深遠低于電鏡，光鏡只能觀察拋光過的面，而電鏡可以觀察斷口等形貌起伏很大的面，因此，電鏡成像能反映出更多的材料信息。

3.樣品制備難度不同

       光鏡觀察樣品需要仔細拋光，而電鏡觀察樣品無需制樣，可以直接觀察。

4.電鏡可以分析元素種類

       電鏡的背散射成像可以反映出材料的元素襯度，另外電鏡-能譜組成一體機，可對微區特征的元素種類進行精確測定。

5.操作難度不同

       一般來說，電鏡的操作難度高于光鏡，光鏡操作易上手、周期短，但飛納電鏡的工業設計克服了這一劣勢，基本和光鏡的操作難度相當。