緒論粉末冶金（也稱金屬陶瓷法）：製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，經過成形和燒結製造金屬材料、複合材料以及各種型別製品的工藝過程。
粉末冶金工藝：1）、製取金屬、合金、金屬化合物粉末以及包覆粉末；
2）、將原料粉末通過成形、燒結以及燒結後的處理制得成品。
大概流程：物料準備（包括粉末預先處理（如加工，退火）、粉末分級、混合和乾燥等）→成形→燒結→燒結後處理（精整、浸油、機加工、熱處理、
粉末冶金的特點：
1. 能生產用普通熔煉方法無法生產的具有特殊效能的材料：
① 能控制製品的孔隙度(多孔材料、多孔含油軸承等)；
② 能利用金屬和金屬、金屬和非金屬的組合效果，生產各種特殊效能的材料（鎢-銅假合金型的電觸頭材料、金屬和非金屬組成的摩擦材料等）；
③ 能生產各種複合材料。
2.粉末冶金方法生產的某些材料，與普通熔煉法相比，效能優越：
① 高合金粉末冶金材料的效能比熔鑄法生產的好（粉末高速鋼可避免成分的偏析）；
② 生產難熔金屬材料或製品，一般要依靠粉末冶金法（鎢、鉬、鈮等難熔金屬）。
粉末冶金技術的優越性和侷限性：
優越性：1）、無切削、少切削，能夠大量節約材料，節省能源，節省勞動。普通鑄造合金切削量在30-50%，粉末冶金產品可少於5%。
2）、能夠大量能夠製備其他方法不能製備的材料。3）、能夠製備其他方法難以生產的零部件。
侷限性：1、粉末成本高；2、製品的大小和形狀受到一定限制；3、燒結零件的韌性較差。
常用粉末冶金材料：粉末冶金減摩、多孔、結構、工具模、高溫和電磁材料。
第一章：粉末的製取
第一節：概述
製粉方法分類：
機械法：由機械破碎、研磨或氣流研磨方法將大塊材料或粗大顆粒細化的方法。
物理法：採用蒸發凝聚成粉或液體霧化的方法使材料的聚集狀態發生改變，獲得粉末。
化學法：依靠化學或電化學反應，生成新的粉態物質（氣相沉積、還原化合、電化學發）。
在固態下製取粉末的方法包括：有機械粉碎法和電化腐蝕法；還原法；還原-化合法。
在氣態製備粉末的方法包括:蒸氣冷凝法；羥基物熱離解法。
在液態製備粉末的方法有:霧化法；置換法、溶液氫還原法；；水溶液電解法；熔鹽電解法。
從過程的實質看，現有製粉方法大體上可歸納為兩大類，即機械法和物理化學法。
機械法是將原材料機械地粉碎，而化學成分基本上不發生變化；物理化學法是借助化學或物理的作用，改變原材料的化學成分或聚集狀態而活的粉末。
第二節：還原或還原-化合法
還原法：
定義:用還原氣體(固體)或活潑金屬將氧化物還原製備粉末的過程。
具體包括：氣相還原法和碳還原法。前者分為氣相氫還原（還原劑----氫氣）和氣相金屬熱還原（還原劑----低熔點、低沸點的金屬如mg、ca、na等）；後者舉例：
fe2 o3 → fe3 o 4→浮斯體(feo fe 3o4 )→ fe。當然，用固體碳還原還可以製取鎢粉，用氫或分解氨還原可製取鎢、鉬、鐵、銅等，用鈉、鈣、鎂等金屬還原劑可製取鈦、鋯、鈾等。
影響碳還原鐵氧化物過程和鐵粉質量的因素：
1）原料
①原料中雜質:原料中雜質特別是sio2的含量超過一定限度後，不僅還原時間延長，並且使還原不完全，鐵粉中含鐵量降低。因此，一般以鐵磷或礦石作原料需要進行磁選。
② 原料粒度:多相反應與介面有關，原料粒度愈細，介面的面積愈大，因而促進反應的進行。所以，原料準備中一般要粉碎。
2）固體碳還原劑
① 固體碳還原劑型別：還原能力：木炭》 焦炭》 無煙煤
② 固體碳還原劑用量：一定還原條件下，其用量主要依據氧化鐵的含氧量來定。適宜的還原劑加入量：86%-90%
3）還原工藝條件
① 還原溫度和還原時間：隨溫度公升高，還原時間縮短。
② 料層厚度：隨著料層厚度的增加，還原時間隨之增長。在料層0.6—3.6cm範圍，還原時間增長與厚度增厚成直線關係，這是傳熱阻力增大的緣故。（裝罐層裝法→裝罐環/柱裝法）
③ 還原罐密封程度的影響：保證一定的氣氛（為保證有足夠co，一般要密封還原罐）。
4）新增劑
① 加入一定的固體碳：碳加入方法：原料鐵鱗或鐵礦石與固體碳混合壓團裝入；原料與還原劑分層相間裝入。生產上常採用後者。且加入適量固體碳可起疏鬆劑和輔助還原劑作用。
② 返回料的影響：加入一定量飛廢鐵粉，加速還原過程（主要縮短誘導期）。
③ 引入氣體還原劑：引入氣體可使還原過程加速。
④ 鹼金屬鹽的影響：引入鹼金屬鹽可使還原過程加速（na2co3，k2co3等）。
5）海綿鐵的處理：還原退火處理作用：退火軟化作用，提高鐵粉的塑性，改善鐵粉的
壓縮性；補充還原作用；脫碳作用，把碳含量降低到0.25-0.05%以下。
複合型粉末：是指用氣體或液體霧化法制成的完全預合金粉末、部分擴散預合金粉末以及粘附型復合粉末。
補充：1、氣體還原法：可作為還原劑的有氫、分解氨（h2+n2）、轉化天然氣（主要成分為h2和co）、各種煤氣（主要成分是co）等。此方法製取的鐵粉比用固相法製備的要純。
氫還原法製取鐵過程：當氫還原氧化鐵時，提高壓力對還原是有利的，相當於提高溫度來提高還原速度。或者說，當採用高壓還原時，還原溫度可以大大降低，還原所得的鐵粉不會粘結成塊。
值得注意的是，在低溫下所得的鐵粉有自燃性，為防止氧化，要在常壓下在保護氣氛中加熱到600—800℃，使鐵粉被鈍化而失去自燃性。
氫—鐵法特點：1）、採用較低的還原溫度和較高壓力；2）、可利用粉礦；3）、所得的鐵粉很純，適合生產粉末冶金鐵基零件；4）、所用的氫是將轉化天然氣中的co轉化成co2除去後的轉化氫；5）、還原後的氣體帶出一部分固體顆粒，由還原反應器頂部引入旋風收塵器內，大於325目的顆粒返回還原反應器。
氫還原法製取鎢過程：一般用分段還原法製取。
影響鎢粉粒度和純度的因素：原料（wo3粒度、含水量、雜質）；氫氣（濕度、流量和通氫方向）；還原工藝條件（溫度、推舟速度、舟中料層厚度）以及新增劑。
注意：粗顆粒鎢粉通常採用一階段直接還原法（1200℃）製取；中、細顆粒一般採用兩階段還原法。
2、金屬熱還原法：主要應用於製取稀有金屬，特別適用於生產無碳金屬。
還原—化合法：
生產難熔金屬化合物的方法：
1、用碳（或喊碳氣體）、硼、矽、氮與難熔金屬直接化合；
2、用碳，碳化硼、矽、氮與難熔金屬氧化物作用而得碳化物、硼化物、矽化物和氮化物。
第三節：氣相沉積法
物理氣相沉積法：用物理方法（蒸發、濺射等），使鍍膜材料汽化在基體表面，沉積成覆蓋層的方法。
化學氣相沉積法：兩種或兩種以上的氣態原材料匯入到乙個反應室內，然後他們相互之間發生化學反應，形成一種新材料，沉積到晶元表面上。
氣相沉積法用在粉末冶金中的有以下幾種：
1、 金屬蒸氣冷凝：主要用於製取具有大蒸氣壓的金屬（鋅、鎘等）粉末，這些金屬的特點是具有較低的熔點和較高的揮發性；
2、 羰基物熱離解：離解金屬羰基化合物而製取粉末。不過，金屬羰基化合物揮發時有不同程度的毒性，生產上應採取防毒措施；
3、 氣相還原法：包括氣相氫還原和氣相金屬熱還原。前者主要是還原金屬氯化物，制得粉末、合金粉和包覆粉末，一般是很細的或超細的；
4、 化學氣相沉積（cvd）：是從氣態金屬鹵化物（主要是氯化物）還原化合沉積製取難熔化合物粉末和各種塗層（包括碳化物、硼化物、矽化物和氯化物等）的方法。
第四節：液相沉積法
定義：在溶液狀態下將不同化學成分的物質混合，在混合液中加入適當的沉澱劑製備前驅體沉澱物再將沉澱物進行乾燥或煅燒，從而制得相應的粉體顆粒。
液相沉澱法在粉末冶金中的應用有以下幾種：
1）、金屬置換法：製取銅粉、鉛粉、銀粉等。用一種金屬從水溶液中取代出另一種金屬的過程叫做置換。影響置換過程和粉末質量的因素有：金屬沉澱劑、被沉澱金屬等。
2）、溶液氣體還原法：主要是溶液氫還原法，可以製取銅粉、鎳粉、鈷粉，也可以製取合金粉（如鎳-鈷合金粉）和各種包覆粉（如ni/al等）。
3）、共沉澱法制取復合粉 ：共沉澱法是指在溶液中含有兩種或多種陽離子，它們以均相存在於溶液中，加入沉澱劑，經沉澱反應後，可得到各種成分的均一的沉澱。共沉澱法是製備含有兩種或兩種以上金屬元素的復合氧化物超細粉體的重要方法。
共沉澱製取復合粉的方案：
1.使基體金屬和瀰散相金屬的鹽或氫氧化物在某種溶液中同時均勻析出，後經乾燥、分解、還原以得基體金屬和瀰散相的復合粉；
2.將瀰散相制得最終粒度，後懸浮在含基體金屬的水溶液中作為沉澱結晶核心，待基體金屬以某種化合物沉澱後，經乾燥和還原就可得以瀰散相為核心，基體金屬包覆在外的包覆粉。
第五節：電解法
電解製粉可以分為：水溶液電解、有機電解質電解、熔鹽電解和液體金屬陰極電解。其中用的較多的是水溶液電解和熔鹽電解。
水溶液電解法：可以生產銅、鐵、鎳、銀等。
從粉末特性來看，電解法有乙個提純過程，因而所得粉末較純；同時，由於電解結晶粉末形狀一般為樹枝狀，壓制性（包括壓縮性和成形性）較好；電解還可以控制粉末粒度，因而可以生產超細粉末。
水溶液電解基本原理——電化學原理
電解：在直流電作用下，在電極上產生氧化與還原的過程。在陽極上失去電子，氧化反應，成為正離子；在陰極上金屬正離子獲得電子，還原成為金屬原子。
電解時，電能轉化為化學能——作用與原電池相反。
第六節：霧化法
1. 霧化法
霧化法屬於機械製粉法，是直接擊碎液體金屬或合金而製得粉末的方法。又稱噴霧法。可用於製取鉛、錫、鋁、銅、鎳、鐵、鋅等金屬粉末，也可製取合金粉末。
液體金屬的擊碎包括製粒法和霧化法：
1.製粒法（讓熔化金屬通過小孔或篩網自動注入空氣或水中，冷卻凝固後得到金屬粉末，粒度較粗）-低熔點金屬製取（鉛、錫、鋅等）；
2.霧化法
① 二流霧化法，分氣體霧化和水霧化；
② 離心霧化，分旋轉圓盤霧化、旋轉電極霧化、旋轉坩堝霧化；
③ 其他霧化法，如真空霧化、油霧化等
比較原理：二流霧化法是利用高速氣流或高壓水擊碎金屬液流的，而機械粉碎法是借機械作用破壞固體金屬原子間的結合，所以霧化法只要克服液體金屬原子間的鍵合力就能使之分散成粉末，因而，霧化過程所消耗的外力比機械粉碎法小得多。
根據霧化介質對金屬液流作用的方式不同，霧化就有多種形式：平行噴射、垂直噴射和互成角度的噴射（v型、錐形和旋渦環形噴射）。其中互成角度的噴射最有意義。
粉末冶金基礎知識
粉末冶金的定義 製取金屬粉末 新增或不新增非金屬粉末 實施成形和燒結，製成材料或製品的加工方法。粉末冶金是製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，經過成形和燒結，製造金屬材料 復合以及各種型別製品的工藝技術。粉末冶金法與生產陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技術也可用於...
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第一章 粉末冶金結構材料 1 粉末冶金 按要求將所需組成的元素狀或合金粉末混合，混合粉裝於模具中壓制成型，然後將零件生坯在可控氣氛的燒結爐中進行燒結或加熱。2 粉末冶金製造零件分類 1 其他任何方法很難生產，只能用粉末冶金工藝生產。2 在大量生產與應用的，替代鑄鐵 鍛件 切削加工件。3 粉末鍛造是有...
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