粉末冶金技术与材料概述课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,粉末冶金技术的特点,粉末冶金技术发展史,现代粉末冶金技术的特征与发展趋势,粉末冶金技术的主要应用,课程体系,练习,粉末冶金技术与材料概述,粉末冶金技术的特点粉末冶金技术与材料概述,1,基本特点：原料、无熔化、材料生产过程,采用PM技术制备材料/产品的优点,：,制品的致密度可控，如多孔材料、高密度材料等；,晶粒细小、显微组织均匀、无成分偏析；,近型成形，原材料利用率高95%；,少无切削，切削加工仅4050%；,材料组元可控，利于制备复合材料；,制备难熔金属、陶瓷材料与核材料。,粉末冶金技术的特点,原料粉末,成形,烧结,金属材料、复合材料、各种类型制品,基本特点：原料、无熔化、材料生产过程粉末冶金技术的特点原料,2,PM Production of notch segment for truck transmission,PM Production of notch segment,3,粉末冶金技术与材料概述课件,4,采用PM技术制备材料/产品的缺点：,原料粉末价格较贵；,模具成本高，靠产量规模降低费用；,烧结制品残余孔隙影响性能；,氧和杂质含量较高；,制备高纯活性金属困难；,Return,采用PM技术制备材料/产品的缺点：Return,5,公元前3000年以前，古埃及人制造铁器；公元前2300年左右出现块炼铁技术：固相碳还原铁矿石（8001000,C）。通过高温锻焊成各种器件。如公元300年左右印度的Dehli Piller,重6吨；我国西汉（公元前113年）的刘胜墓出土的错金书刀等。1930年Hoganas公司开始用固相还原法生产海绵铁。,粉末冶金技术与材料发展,公元前3000年以前，古埃及人制造铁器；公元前2300年左,6,随后出现Au(300年,)、Ag、Cu、Sn(1000年)、Pt,粉及Pt块(1800年）；,1910年Coolidge发明电灯W丝，奠定了近代粉末冶金的基础；,1914年WC、MoC粉末出现（德国）；,1923年德国Krupp公司生产硬质合金，导致了金属切削技术的革命；,1956年后大量铁基、铝基零件上市；,1969年机械合金化技术出现；,20世纪80年代后，PM制品，如蜗轮引擎零件广泛应用于航空。,随后出现Au(300年)、Ag、Cu、Sn(1000年),7,三个重要标志,克服了难熔金属熔铸过程中产生的困难；,如：1909年钨丝、1923年硬质合金,粉末冶金方法生产多孔材料的成功；,如：1930年含油轴承、轴瓦,粉末冶金新工艺、新材料的发展；,如：粉末注射成形、金属陶瓷,Return,三个重要标志克服了难熔金属熔铸过程中产生的困难；Return,8,技术特征：,技术多样性,;,粉末制备、成形、烧结技术多选择,工艺复杂性,;,手段先进性；,压机、烧结炉等设备与最新科技结合,性能优异性；,零件复杂性；,规模扩大性；,成本低廉性。,现代粉末冶金技术与发展,压机：普遍采用模架系列压机和多功能压机，可一次成形形状十分复杂的粉末冶金零件；,烧结方面：网带炉、步进梁炉和推杆式炉，都配有空分氮+分解氨+丁烷裂化保护气装置，炉内进行碳势控制，露点控制由微机统一管理，基本实现全自动控制；,精整工艺：自动送料+定位装置,Goto,技术特征：现代粉末冶金技术与发展压机：普遍采用模架系列压机,9,粉末制备,：,雾化制粉、还原法、机械合金化、气相沉积、溶胶凝胶、自蔓燃反应合成、电解,成形,：,喷射沉积、注射成形、挤压成形、粉末锻造、粉末轧制、温压成形、冷热等静压及特种固结技术、爆炸成形,烧结技术,：,微波烧结、反应烧结、液相烧结、超固相线液相烧结、电火花烧结、原位成形,技术多样性,Return,粉末制备：雾化制粉、还原法、机械合金化、,10,工艺复杂性,原料：元素粉末、合金粉末,成形：热压（热等静压、挤压.）,冷压（模压、冷等静压.）,烧结：真空、气氛、外场,其它制备技术：复压、精整、熔浸.,其它后续处理技术：热处理、机加工.,Return,工艺复杂性原料：元素粉末、合金粉末成形：热压（热等静压、挤,11,发展趋势,辐射领域越来越广,材料、应用,工艺过程的变异,粉末直接成形,多学科交叉点,技术手段、应用领域,特异性能、规模化、低成本,发展趋势,12,1）铁基结构合金的高精度高质量大数量产品。,2）致密高性能材料，主要是理想的密度和牢固性。,3）难加工材料的制造，全密度具有统一微观结构的高性能合金。,4）特殊合金，主要为包含有多相的组分，通过增强密度的工艺来制造。,5）非平衡材料的合成例如非晶，微晶和亚稳合金。,6）具有独特组分或不常用形状的特殊附件的工艺。,发展方向举例,1）铁基结构合金的高精度高质量大数量产品。发展方向举例,13,1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004,30,000,25,000,20,000,15,000,10,000,5,000,0,*1 st=0.9087 mt,P/M Parts Other Uses,st*,Copper and Copper base powder in North AmericaCopper and copper-base powder in 2004 increased 11.3%and copper powder base parts increased 7%.,1990 1991 1992 1993 1994 1995,14,International iron and steel powder Metal powder in 2004 increased by 6.5%to 527,918(mt),figure Iron powder increased 7%over 2003 to 430,119mt.,*Reflects P/M grade powders only includes stainless steels after 1996,St*,*1,st,=0.9078,Sourse:MPIF,JPMA,EPMA,International iron and st,15,International copper and copper base powders in 2004,*st,*reflects P/M grade powders only,*1st=0.9078,source:MPIF,JPMA,EPMA,International copper and coppe,16,P/M parts content in a typical vehicle,North America,Japan,Europe,1980,7.7kg(17lb),3.03kg(6.7lb),2.5kg(5.5lb),1985,8.6kg(19lb),3.78kg(8.3lb),1987,8.8kg(19.5lb),4.3kg(9.5lb),3.2kg(7lb),1990,10.9kg(24lb),5.55kg(12.21lb),4.1kg(9lb),1994,12.2kg(27lb),6.64kg(14.6lb),5.7kg(12.5lb),1995,12.7kg(28lb),6.7kg(14.8lb),6.1kg(13.46lb),1997,14kg(31lb),6.52kg(14.41lb),1998,14.9kg(33lb),6.65kg(14.6lb),7.02kg(15.5lb),1999,15.6kg(34.5lb),7.17kg(15.8lb),7.4kg(16.3lb),2000,16.3kg(36lb),8.2kg(18lb),2001,17kg(37.5lb),7.3kg(16lb),8.1kg(17.8lb),2002,17.7kg(39lb),7.6kg(16.7lb),8.3kg(18.3lb),2003,18.4kg(40.5lb),8.0kg(17.6lb),8.7kg(19lb),2004,19.5kg(43lb),9.0kg(19.8lb),P/M parts content in a typical,17,North America copper and copper base powder,1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004,30,000,25,000,20,000,15,000,10,000,5,000,0,*1 st=0.9087 mt,P/M Parts Other Uses,st*,North America copper and coppe,18,粉末冶金材料的主要应用,粉末冶金零件市场,汽车工业是粉末冶金零件的最大应用市场,粉末冶金材料的主要应用粉末冶金零件市场汽车工业是粉末冶金零件,19,Automobile industry,Automobile industry,20,典型的汽车用粉末冶金零部件,Main Bearing Cap Set,VALVE SEAT AND VALVE GUIDE,典型的汽车用粉末冶金零部件,21,CONNECTING RODS,Connecting Rod(fracture split)Ford Motor Company has already used more than 25 million Powder Forged(PF)connecting rods；Total cost savings of over 20%are reported,PM Connecting rod used in BMW engines,CONNECTING RODS PM Connecting,22,粉末冶金技术与材料概述课件,23,OIL PUMP GEARS,SYNCHRONISATION SYSTEM,ROCKER ARMS,OIL PUMP GEARSROCKER ARMS,24,Mechanical industry,Mechanical industry,25,粉末冶金技术与材料概述课件,26,粉末冶金技术与材料概述课件,27,粉末冶金技术与材料概述课件,28,粉末冶金技术与材料概述课件,29,粉末冶金技术与材料概述课件,30,粉末冶金技术与材料概述课件,31,2000、2005及2010年国内粉末冶金零件的总需求量,单位/吨,2000、2005及2010年国内粉末冶金零件的总需求量,单,32,国外市场,世界粉末冶金零件总产量约为60万吨，我国约占4%，世界上超过1万吨/年的粉末冶金厂家约为12个。,国内与国外差距,产品水平低,在产品精度方面，少数企业尺寸精度可达IS078级，形位公差可达89级，与国外水平相比低12级，但一般企业约相差23级。产品质量不够稳定，产品内在重量和外观质量均有较大的差距,工艺装备落后,多数企业仍采用性能较差的设备、能耗大、效率低、炉温均匀性差，质量不稳定；国内还没有形成一个专业生产粉末冶金模具、模架的企业,国外市场,33,企业技术经济效益与国外同类企业相比差距较大,日本住友电工（株）,650人，年产粉末冶金零件24000吨，年销售额近2亿美元，人均年销售额255.4万元人民币；,台湾保来得公司,530人，年销售额6210万美元，人均年销售额97.25万元人民币。,宁波粉末冶金厂,400人，年销售额1.2亿元，人均年销售额30万元；,扬州保来得公司,300人，年销售额1.8亿元，人均年销售额60万元；,国内一般粉末冶