《篇摩擦学》课件

粉末摩擦学探讨粉体材料在接触及滑动过程中所产生的物理化学现象和规律以及相关理论,和应用技术其中涉及粉体摩擦、粉体磨损、静电以及其他相关物理化学过程作者M M课程介绍课程目标课程内容全面了解粉末材料的基本特性和涵盖粉末材料的物理性能、成型加工工艺为后续的粉末冶金实践加工技术以及质量控制等各个方,奠定坚实基础面的知识教学方式采用理论讲解、实践操作、案例分析相结合的教学模式提高学生的理解和,运用能力粉末材料的基本特性化学组成颗粒形貌颗粒尺寸密度粉末材料的化学成分决定了其粉末材料的颗粒形状和表面结粉末颗粒的尺寸分布决定了材粉末材料的表观密度和真实密基本性质，如导电性、化学稳构影响其流动性、压实性和烧料的表面积和孔隙结构这些度反映了其内部结构密度差定性、熔点等仔细分析粉末结性能不同制备工艺会产生特性影响着粉末的流动性、可异会影响材料的流动性、压实的化学组成对于选择合适的应不同的颗粒形态压缩性和烧结行为性和烧结性能用非常重要粉末的颗粒形貌与尺寸分布颗粒形貌颗粒尺寸分布颗粒分析方法粉末颗粒的形状可以是球形、片状、针状或粉末通常由不同尺寸的颗粒组成颗粒尺寸可以通过显微镜观察、粒度分析仪等手段测不规则形等多种颗粒形貌会影响粉末的流分布决定了比表面积、孔隙率等性质并影量和分析粉末颗粒的形貌和尺寸分布特征,动性、压实性等性能响后续加工工艺粉末的堆积性堆积特性粉末堆积时会因颗粒形状、尺寸分布、表面性质等因素而表现出不同的堆积特性这些特性会直接影响粉末的流动性、填充性以及后续的压实和烧结等工艺性能安息角安息角是表征粉末堆积特性的重要参数之一，反映了粉末自发形成稳定斜坡时的坡度它与粉末的流动性、压实性等密切相关孔隙率粉末堆积时会形成一定的空隙这种空隙率对粉末的很多性能都有重要影响如流动性、可压缩,,性、热传导性等合理控制孔隙率很重要粉末料床的压实与松散压实过程影响因素通过施加外力，使粉末颗粒更紧密地排列和堆积减小空隙率提高密度粉末的颗粒特性、成型压力大小、成型时间长短等都会影响粉末料床的压,,常见的压实方法包括压缩成型和振动成型实和松散效果合理调控这些参数非常重要123松散过程通过去除外加压力或振动粉末颗粒重新排列和扩散导致粉末料床体积增,,大密度降低这可以通过振动或机械搅拌来实现,粉末材料的流动性流动特性流动性评判粉末材料的流动性是指在外力作通过测试粉末的安息角、排空时用下粉末料床或个体颗粒发生间等参数可以评估其流动性良,移动的能力这与颗粒的尺寸、好的流动性有利于粉末的输送、形状、表面性质等密切相关计量以及成型影响因素粉末的水分含量、压实程度、颗粒尺寸分布等会影响其流动性在实际应用中需要对这些因素进行优化控制粉末材料的可压缩性压缩性粉末材料在压力作用下可以发生塑性变形和体积变化从而提高其密度压缩性是衡量粉末成,型性能的关键指标密度变化粉末在压缩过程中颗粒间的空隙会逐渐减小从而使得整体密度不断提高合理的压缩可以显,,著提高制品的密度弹性变形压力作用下粉末颗粒会发生弹性变形但一旧力去除颗粒会恢复原状控制弹性变形对成型,,,质量很关键粉末材料的粘聚性粒子间相互作用力表面性质影响粉末颗粒之间存在着各种范德华力、毛细管力、电磁力等相颗粒表面的润湿性、粗糙度和静电性会显著影响粉末的粘聚互作用力导致粉末表现出粘聚性行为,环境条件变化颗粒形状与尺寸温度、湿度等环境因素的变化会改变粉末颗粒间的相互作用颗粒的形状和尺寸分布也会对粉末的粘聚性产生重要影响,进而影响粉末的粘聚性粉末材料的可塑性粉末压塑成型内部结构特征塑性变形机制粉末材料的可塑性是指在一定的压力和温度粉末材料由大量细小的颗粒组成，颗粒之间粉末材料的可塑性来源于颗粒表面的原子排条件下，粉末可以被塑性变形成各种复杂形存在摩擦和咬合作用在压力作用下，颗粒列发生重新分布和重组在压力作用下，颗状的制品这种变形能力是粉末材料成型的发生变形和位移，从而使整个粉末块体产生粒内部和表面发生局部塑性变形，使整个粉基础塑性变形末块体产生可控的永久变形粉末烧结的基本原理原子扩散表面能降低在高温下粉末颗粒之间的原子会烧结过程中颗粒的表面能不断降,,发生扩散形成颗粒之间的颈部连低驱动颗粒之间的物质传质和结,,接构变化组织演化尺寸变化随着烧结时间的延长粉末物料的颗粒的尺寸缩小和形状变化也是,微观结构逐渐变化形成致密的烧烧结过程的重要特征之一,结体固相烧结过程原料混合与预压1将粉末材料与助剂混合后进行预压温度升高2在惰性气氛下逐步升温颗粒粘结与收缩3达到烧结温度后粉末颗粒发生粘结与收缩,达到目标密度4经过一段时间的保温制件达到目标密度,固相烧结是最常见的粉末冶金工艺之一它依赖于粉末颗粒在高温下发生扩散和粘结形成致密的制件该过程涉及原料的混合、温度升高、颗粒的,,粘结与收缩最终达到所需的目标密度,液相烧结过程熔融阶段1部分粉末颗粒开始熔化渗透阶段2熔融物渗透进未熔化颗粒固化阶段3熔融物凝固形成致密结构液相烧结过程中部分粉末颗粒在高温下熔化形成液相这种液相会渗透进未熔化的颗粒中填补空隙形成致密的烧结体最后在冷却过程,,,,中液相凝固为固相整个烧结件达到了最终的形状和尺寸,,压粉成型的基本原理预压阶段主压阶段脱模阶段将粉末料装入模具中采用一在预压的基础上施加更大的压制后的制品从模具中取出,,,定的压力对其进行初步压实压力使粉末进一步压实这这一过程需要注意制品表面的,目的是增加材料的密实度减一阶段对最终制品的性能起关完整性脱模后的制品通常需,少压制时的孔隙键作用要后续的烧结处理压粉成型工艺参数压力温度压粉成型过程中的压力大小会影响成型件的密度和强度合适的压温度控制可改善粉末的流动性和压紧性有利于提高成型件的性能,力可确保压紧度和填充度模具结构脱模剂模具的几何形状、尺寸、表面粗糙度等参数会直接影响成型件的尺合适的脱模剂可降低成型件与模具间的摩擦改善成型件的表面质量,寸精度和外观质量压粉成型常见缺陷及解决方案在压粉成型过程中常见的缺陷包括成型件表面不平整、形状变形、尺寸不合,格、内部产生裂纹等这些缺陷的产生与压粉工艺参数设置不当、模具及金属粉末特性等因素密切相关针对上述问题可从以下几个方面采取相应的解决措施合理调整压粉工艺参数、,选用适当的模具材料、优化金属粉末的粒度及成分、提高粉末的流动性和可压缩性、掌握合适的脱模和后处理技术等只有综合考虑各种因素才能有效降低,压粉成型中的缺陷率提高制品的质量和一致性,注射成型工艺概述成型原理通过熔融的材料被高压注入模具中成型，最终形成所需的产品模具设计注射成型模具设计非常重要，需要考虑材料流动、收缩、冷却等因素设备选择适当选择注塑机型号可确保产品质量和生产效率注射成型工艺参数及其影响注射压力模具温度浆料温度注射压力决定了料浆进入模腔的速度和充填模具温度影响料浆的流动性和材料的凝固速浆料温度直接影响材料的流动性和可塑性,度过高易造成成型件内部应力过低则无法度合理的温度设置有助于提高产品的外观过高易造成材料分解过低则导致充填不足,,,,完全充满模腔需要根据具体材料特性进行质量和尺寸精度需要根据不同材料特性进行优化调整注射成型常见缺陷及解决方案收缩与翘曲注塑件在成型过程中和冷却过程中会产生不均匀收缩导致翘曲变形:,可通过调整模具结构、注塑温度和冷却时间等参数来缓解气孔和气泡由于溶气量过大或者注塑过程中气体包裹在塑料中无法完全排出:,,会造成气孔和气泡缺陷可调节注塑压力、控制注塑温度和改善模具通气系统流痕和焦痕注塑过程中塑料流动不畅或温度不均匀会造成这些缺陷通过优化:流道设计、提高注塑速度和调整温度等措施可以解决干压成型工艺概述工艺原理工艺特点工艺流程干压成型是一种常见的粉末冶干压成型具有生产效率高、成干压成型的主要流程包括配料、金成型工艺通过将粉末在高本低、尺寸精度高等优点但预压、干压、出模、焙烧等步,压下压缩而形成所需形状的坯由于粉末的可压缩性存在差异骤每个步骤都需要仔细控制,件这种方法简单易行成本需要仔细选择合适的粉末原料以确保产品质量,相对较低干压成型工艺参数及其影响压力填料量12压力是干压成型的关键参数之填料量的控制直接影响制件的一它决定了制件的密度和强度尺寸稳定性填料量过多会导,压力过大会造成工具磨损加剧致成型困难和开裂而过少则会,,但压力过小又无法实现充分致造成压制不足密化粉末性质脱模润滑34粉末的颗粒大小、形状、分布合理选择和使用脱模润滑剂可以及流动性等特性会影响成型以减少摩擦改善表面质量延,,过程和制件质量合理选择适长工具寿命但过量使用会污当的粉末是关键染制件干压成型常见缺陷及解决方案干压成型工艺是粉末冶金成型的一种常见方法但该工艺也存在一些常见的缺陷,例如过度压实导致的成型件表面开裂、压力分布不均匀导致的变形和偏斜等这些问题可通过优化模具结构、调整压力参数、控制粉体性质等措施来解决同时还需要对成型件进行缺陷检查和质量控制确保产品质量符合要求,挤出成型工艺概述挤出原理工艺特点工艺流程挤出成型是通过将粉末材料或挤出成型具有连续性高、生产主要包括材料加热熔融、螺杆粉末粘结剂混合物放入螺杆效率高、可实现成形复杂型材挤出、模具成型、制品冷却等-挤出机中在加热和压力的作的特点适用于各种金属、陶步骤通过控制各工艺参数可,用下将其挤出成型的一种成型瓷、塑料等粉末材料生产出各种形状的制品工艺挤出成型工艺参数及其影响螺杆转速模具温度料流量工艺参数控制螺杆转速直接影响挤出料流速模具温度决定了材料在成型过料流量决定了制品的尺寸和速挤出成型涉及多个关键参数需,度和压力过高或过低都会导致程中的流动性和粘度合理控制度需根据材料特性和成型要求要通过实践不断优化以确保产,,,,产品质量问题需根据材料特可提高产品的尺寸精度和表面进行精确控制过大或过小都品质量稳定可控性和成型要求进行调整质量会影响产品性能挤出成型常见缺陷及解决方案挤出成型过程中常见的缺陷包括气泡、裂纹、尺寸偏差和表面粗糙等解决措施包括严格控制温度、速度和压力参数提高冷却效率优化模具结构规范操作流,,,程同时还需加强原料质量把控确保良好的原料性能,粉末冶金制品的表面处理表面涂层通过化学或电镀方法在制品表面沉积保护性涂层提高耐腐蚀性、耐磨性等,表面抛光机械抛光、化学抛光等方法可以提高表面光洁度改善外观质量,表面热处理通过炉温调控在制品表面形成特殊微结构增强硬度和耐磨性,,粉末冶金制品的检测与质量控制尺寸测量力学性能测试利用精密测量仪器对产品进行尺寸检测确保其符合设计要求通过拉伸、压缩等实验测量产品的强度、硬度等性能指标,表面质量检查化学成分分析利用光学显微镜观察产品表面是否存在裂纹、气孔等缺陷采用光谱分析等手段检测产品的化学成分确保其符合要求,粉末冶金在工业中的应用汽车行业电子电气设备12粉末冶金被广泛应用于制造汽粉末冶金技术可用于生产电机、车引擎、变速箱和悬挂系统等电抗器和传感器等电子电气设零件其精密成型和成本优势备的零件其高密度和磁性特使其成为汽车行业的理想选择性使其在该领域具有优势工具及切削刀具医疗设备34使用粉末冶金制造的硬质合金粉末冶金为生产各种医疗植入工具和刀具具有出色的耐磨性物、骨科植入物和牙科植入物能和硬度广泛应用于金属加工提供了可靠的制造解决方案,行业其生物相容性和高性能特性使其成为理想选择课程总结与展望本课程全面系统地介绍了粉末材料的基本特性、成型工艺及其在工业中的广泛应用掌握了这些基础知识后，我们可以展望粉末冶金技术的未来发展趋势。