工程材料及成形工艺基础第5章课件.ppt

1、第第5 5章章 非铁金属材料与粉末冶金材料非铁金属材料与粉末冶金材料5.1 非铁金属材料非铁金属材料15.2 粉末冶金材料粉末冶金材料25.1 5.1 非铁金属材料非铁金属材料1.纯铝纯铝 纯铝具有银白色金属光泽，密度为纯铝具有银白色金属光泽，密度为2.7 g/cm3，熔点为，熔点为660.4，具，具有面心立方晶格结构，无同素异构转变，具有良好的导电性和导热性，有面心立方晶格结构，无同素异构转变，具有良好的导电性和导热性，电导率仅次于银、铜、金，具有良好的耐大气腐蚀能力，但不耐酸、碱、电导率仅次于银、铜、金，具有良好的耐大气腐蚀能力，但不耐酸、碱、盐的腐蚀。纯铝的强度较低（仅为盐的腐蚀。纯铝的

2、强度较低（仅为80100 MPa），但塑性极高，易进），但塑性极高，易进行冷热变形及切削加工。其比强度比一般的高强度钢高得多。行冷热变形及切削加工。其比强度比一般的高强度钢高得多。5.1.1 5.1.1 铝及铝合金铝及铝合金2.2.铝合金铝合金1 1）铝合金的分类）铝合金的分类铝合金一般具有铝合金一般具有如图如图5-15-1所示的有所示的有限固溶型共晶相限固溶型共晶相图。根据相图，图。根据相图，以以D D点成分为界可点成分为界可将铝合金分为变将铝合金分为变形铝合金和铸造形铝合金和铸造铝合金两大类。铝合金两大类。图图5-1 5-1 铝合金分类相图铝合金分类相图合金元素与铝形成合金元素与铝形成有限

3、固溶体，导致有限固溶体，导致晶格畸变，增加位晶格畸变，增加位错运动阻力，提高错运动阻力，提高了铝合金的强度，了铝合金的强度，这种方法称为固溶这种方法称为固溶强化。强化。固溶强化固溶强化铝合金经固溶强化后，获得铝合金经固溶强化后，获得过饱和固溶体，在随后的室过饱和固溶体，在随后的室温放置或低温加热保温时，温放置或低温加热保温时，从过饱和固溶体中析出第二从过饱和固溶体中析出第二相，引起强度、硬度等物相，引起强度、硬度等物理、化学性能的显著变化，理、化学性能的显著变化，这一过程称为时效。时效分这一过程称为时效。时效分为自然时效和人工时效，室为自然时效和人工时效，室温放置过程中使合金产生强温放置过程中

4、使合金产生强化的效应称为自然时效，低化的效应称为自然时效，低温加热过程中使合金产生强温加热过程中使合金产生强化的效应称为人工时效。时化的效应称为人工时效。时效强化是指铝合金经过时效效强化是指铝合金经过时效处理后的强度和硬度提高、处理后的强度和硬度提高、塑性下降的现象。塑性下降的现象。时效强化时效强化有些不能进行时效强化有些不能进行时效强化或时效强化效果不好的或时效强化效果不好的铝合金，一般采用加入铝合金，一般采用加入微量合金元素（称为变微量合金元素（称为变质剂）的方法进行变质质剂）的方法进行变质处理。变质处理是在浇处理。变质处理是在浇注前向合金溶液中加入注前向合金溶液中加入变质剂，增加结晶核变

5、质剂，增加结晶核心，抑制晶粒长大。此心，抑制晶粒长大。此方法可有效地细化晶方法可有效地细化晶粒，提高合金强度，故粒，提高合金强度，故称为细晶强化。称为细晶强化。细晶强化细晶强化2 2）铝合金的热处理）铝合金的热处理3 3）变形铝合金）变形铝合金 我国变形铝合金牌号采用四位字符体系，即用我国变形铝合金牌号采用四位字符体系，即用2 28 8系列系列表示。其牌号的第一位数字是按照主要合金元素表示。其牌号的第一位数字是按照主要合金元素CuCu、MnMn、SiSi、MgMg、MgMgSiSi、ZnZn以及其他元素的顺序来表示变形铝合金的组别的。其中，第二位字母表以及其他元素的顺序来表示变形铝合金的组别的

6、。其中，第二位字母表示原始纯铝的改型，最后两位数字用于区分同一组中不同的铝合金。如示原始纯铝的改型，最后两位数字用于区分同一组中不同的铝合金。如2A112A11表示以铜为主要合金元素的变形铝合金。表示以铜为主要合金元素的变形铝合金。变形铝合金按其性能特点和用途可分为防锈铝合金、硬铝合金、超硬变形铝合金按其性能特点和用途可分为防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金和锻造铝合金。铝合金和锻造铝合金。铸造铝合金的牌号用铸造铝合金的牌号用ZL+ZL+三位数字表示。其中，三位数字表示。其中，ZLZL为为“铸铸”、“铝铝”两两字的汉语拼音声母，后面带有的三位数字中，第一位数字表示合金类别（字的汉语拼音声母，后面

7、带有的三位数字中，第一位数字表示合金类别（1 1为为Al-SiAl-Si系铸造铝合金，系铸造铝合金，2 2为为Al-CuAl-Cu系铸造铝合金，系铸造铝合金，3 3为为Al-MgAl-Mg系铸造铝合金，系铸造铝合金，4 4为为Al-ZnAl-Zn系铸造铝合金），第二位、第三位数字为合金顺序号，序号不同，系铸造铝合金），第二位、第三位数字为合金顺序号，序号不同，成分也不同。成分也不同。5.1.2 5.1.2 铜及铜合金铜及铜合金1.1.纯铜纯铜 纯铜又称为紫铜，其密度为纯铜又称为紫铜，其密度为8.96 g/cm8.96 g/cm3 3，熔点为，熔点为1 083 1 083，具有面，具有面心立方晶

8、格结构，无同素异构转变，无磁性，具有良好的导电性、导热心立方晶格结构，无同素异构转变，无磁性，具有良好的导电性、导热性及耐大气腐蚀性，是重要的导电材料，广泛用作电工导体、防磁器械性及耐大气腐蚀性，是重要的导电材料，广泛用作电工导体、防磁器械及传热体（如锅炉、制氧机中的冷凝器、散热器、热交换器等）。纯铜及传热体（如锅炉、制氧机中的冷凝器、散热器、热交换器等）。纯铜的强度低，塑性好，具有良好的压力加工性能和焊接性能，易采用冷、的强度低，塑性好，具有良好的压力加工性能和焊接性能，易采用冷、热加工成形。热加工成形。2.黄铜黄铜1）黄铜的牌号）黄铜的牌号 普通黄铜的牌号用普通黄铜的牌号用H+数字表示。其

9、中，数字表示。其中，H为为“黄黄”的汉语拼音声母，后的汉语拼音声母，后面数字为铜的质量分数。如面数字为铜的质量分数。如H70表示铜的质量分数为表示铜的质量分数为wCu=70%的普通黄铜。的普通黄铜。特殊黄铜的牌号用特殊黄铜的牌号用H+主加元素符号（锌除外）主加元素符号（锌除外）+数字数字数字表示，前面数字数字表示，前面数字表示铜的质量分数，后面数字表示其他元素（锌除外）的平均质量分数。如表示铜的质量分数，后面数字表示其他元素（锌除外）的平均质量分数。如HPb59-1表示铜的质量分数为表示铜的质量分数为wCu=59%，铅的质量分数为，铅的质量分数为wPb=1%（余量为（余量为锌）的铅黄铜。锌）的

10、铅黄铜。2）普通黄铜）普通黄铜 按照平衡组织分类，工业用普通黄铜可分为两种类型：当按照平衡组织分类，工业用普通黄铜可分为两种类型：当wZn10%10%的锡青铜强度的锡青铜强度较高，适于铸造。较高，适于铸造。3 3）铝青铜）铝青铜 铝青铜是以铝青铜是以AlAl为主加元素的铜合金，铝含量一般为为主加元素的铜合金，铝含量一般为5%5%11%11%。当。当wAlwAl7%7%时，铜合金的塑性好而强度低，具有良好的冷、热变形性能，时，铜合金的塑性好而强度低，具有良好的冷、热变形性能，适于压力加工，主要用于制造仪器中要求耐蚀的零件和弹性元件。适于压力加工，主要用于制造仪器中要求耐蚀的零件和弹性元件。4 4

11、）铍青铜）铍青铜 铍青铜是以铍青铜是以BeBe为主加元素的铜合金，铍含量约为为主加元素的铜合金，铍含量约为1.7%1.7%2.5%2.5%。铍。铍青铜具有轻度高、疲劳强度高、弹性好、耐腐蚀、耐热、耐磨、无磁青铜具有轻度高、疲劳强度高、弹性好、耐腐蚀、耐热、耐磨、无磁性，受冲击时无火花，以及良好的冷、热加工性能和铸造性能。性，受冲击时无火花，以及良好的冷、热加工性能和铸造性能。5.1.3 5.1.3 镁及镁合金镁及镁合金1.1.纯镁纯镁 纯镁呈银白色，密度为纯镁呈银白色，密度为1.74 g/cm1.74 g/cm3 3，熔点为，熔点为650 650，具有密排六方结，具有密排六方结构。其密度低，是

12、常用结构材料中最轻的金属。其化学活性高，在空气中构。其密度低，是常用结构材料中最轻的金属。其化学活性高，在空气中极易氧化形成疏松的氧化物，故耐蚀性差。纯镁的室温强度低、塑性差，极易氧化形成疏松的氧化物，故耐蚀性差。纯镁的室温强度低、塑性差，但在但在150150200 200 时可以进行各种热加工成形；纯镁的力学性能很低，不能时可以进行各种热加工成形；纯镁的力学性能很低，不能直接用作结构材料，常用于制造镁合金和其他合金、炼钢脱硫剂、金属还直接用作结构材料，常用于制造镁合金和其他合金、炼钢脱硫剂、金属还原剂、高贮能材料等。此外，纯镁在烟火工业中也得到了广泛的应用。工原剂、高贮能材料等。此外，纯镁在

13、烟火工业中也得到了广泛的应用。工业纯镁的牌号用业纯镁的牌号用M+M+序号表示。其中，序号表示。其中，M M为为“镁镁”的汉语拼音声母。的汉语拼音声母。2.2.镁合金镁合金 镁合金是在纯镁中加入镁合金是在纯镁中加入AlAl、ZnZn、MnMn、ZrZr及及RERE等合金元素制成的。它是等合金元素制成的。它是目前工业应用中最轻的工程材料，比强度和比刚度高，均优于钢和铝合金，目前工业应用中最轻的工程材料，比强度和比刚度高，均优于钢和铝合金，可满足航空航天、汽车及电子产品轻量化和环保的要求。此外，镁合金还可满足航空航天、汽车及电子产品轻量化和环保的要求。此外，镁合金还具有铸造性能优良、阻尼减振性好、导

14、电导热性好、电磁屏蔽性好以及原具有铸造性能优良、阻尼减振性好、导电导热性好、电磁屏蔽性好以及原料丰富、切削加工简单和回收容易等优点，被誉为料丰富、切削加工简单和回收容易等优点，被誉为“2121世纪的绿色工程结世纪的绿色工程结构材料构材料”。Mg-Mn系变形镁合金系变形镁合金Mg-Mn系变形镁合金有系变形镁合金有MB1和和MB8两个牌号。此两个牌号。此类变形镁合金具有良好的类变形镁合金具有良好的耐蚀性和焊接性，其使用耐蚀性和焊接性，其使用温度不超过温度不超过150，主要，主要用于制造飞机蒙皮、壁板用于制造飞机蒙皮、壁板及润滑系统的附件。及润滑系统的附件。Mg-Al-Zn系变形镁合金系变形镁合金M

15、g-Al-Zn系变形镁合金有系变形镁合金有MB2、MB3、MB5、MB6、MB7五个牌号。此五个牌号。此类变形镁合金具有良好的类变形镁合金具有良好的室温力学性能和焊接性能，室温力学性能和焊接性能，主要用于制造飞机舱门、主要用于制造飞机舱门、壁板及导弹蒙皮。壁板及导弹蒙皮。Mg-Zn-Zr系变形镁合金系变形镁合金Mg-Zn-Zr系变形镁合金有系变形镁合金有MB15、MB22、MB25三三个牌号。此类变形镁合金个牌号。此类变形镁合金具有较高的拉伸与压缩屈具有较高的拉伸与压缩屈服强度、高温强度，以及服强度、高温强度，以及良好的成形和焊接性能，良好的成形和焊接性能，但塑性中等，主要用于制但塑性中等，主

16、要用于制造飞机长桁、操作系统的造飞机长桁、操作系统的摇臂、支座等受力构件。摇臂、支座等受力构件。1 1）变形镁合金）变形镁合金 变形镁合金主要有变形镁合金主要有Mg-MnMg-Mn系变形镁合金、系变形镁合金、Mg-Al-ZnMg-Al-Zn系变形镁合金、系变形镁合金、Mg-Zn-ZrMg-Zn-Zr系变形镁合金三类。系变形镁合金三类。Mg-Al-Zn铸造镁合金铸造镁合金Mg-Al-Zn系铸造镁合金有系铸造镁合金有ZM1、ZM2、ZM7、ZM8四个四个牌号。此类铸造镁合金具有较牌号。此类铸造镁合金具有较高的强度、耐蚀性和铸造性高的强度、耐蚀性和铸造性能，主要用于制造飞机机舱连能，主要用于制造飞机

17、机舱连接隔框、舱内隔框等，以及发接隔框、舱内隔框等，以及发动机、仪表和其他结构上承受动机、仪表和其他结构上承受载荷的零件。载荷的零件。Mg-Zn-Zr系铸造镁合金系铸造镁合金Mg-Zn-Zr系铸造镁合金只有系铸造镁合金只有ZM5一个牌号。此类铸造镁一个牌号。此类铸造镁合金具有较高的强度、良好合金具有较高的强度、良好的塑性和铸造工艺性能，但的塑性和铸造工艺性能，但耐热性差，主要用于制造工耐热性差，主要用于制造工作温度在作温度在150 以下的飞机、以下的飞机、导弹以及发动机中能承受较导弹以及发动机中能承受较高载荷的结构件和壳体。高载荷的结构件和壳体。Mg-RE系铸造镁合金系铸造镁合金Mg-RE系铸

18、造镁合金有系铸造镁合金有ZM3、ZM4和和ZM6三个牌三个牌号。此类铸造镁合金具有号。此类铸造镁合金具有良好的铸造性能，在常温良好的铸造性能，在常温下强度和塑性较低，耐热下强度和塑性较低，耐热性较高，主要用于制造飞性较高，主要用于制造飞机起落架等部件，也可用机起落架等部件，也可用于制造工作温度在于制造工作温度在250 以下的高气密零件。以下的高气密零件。2 2）铸造镁合金）铸造镁合金 铸造镁合金主要有铸造镁合金主要有Mg-Al-ZnMg-Al-Zn系铸造镁合金、系铸造镁合金、Mg-Zn-ZrMg-Zn-Zr系铸造镁合金、系铸造镁合金、Mg-REMg-RE系铸造镁合金三类。系铸造镁合金三类。铸造

19、镁合金以及未经变形铸造镁合金以及未经变形的镁合金一般具有不平衡的镁合金一般具有不平衡组织，淬火加热速度不宜组织，淬火加热速度不宜过快，通常采用分段加热过快，通常采用分段加热方式。方式。镁合金的组织比较粗镁合金的组织比较粗大，因此，淬火加热大，因此，淬火加热温度较低。温度较低。合金元素在镁中的扩散速度较合金元素在镁中的扩散速度较慢，淬火加热时间较长。慢，淬火加热时间较长。镁合金在自然时效时，镁合金在自然时效时，沉淀相析出速度太慢，沉淀相析出速度太慢，因此，镁合金大都采用因此，镁合金大都采用人工时效处理。人工时效处理。12345镁合金的氧化倾向大，加热炉镁合金的氧化倾向大，加热炉内需要保持中性气体

20、，普通电内需要保持中性气体，普通电炉一般通入炉一般通入SO2气体，或在炉气体，或在炉内放置一定数量的碎块状硫铁内放置一定数量的碎块状硫铁矿石，并需密封。矿石，并需密封。3 3）镁合金的热处理）镁合金的热处理 镁合金的热处理方式与铝合金的热处理方式相似，但由于组织结构上镁合金的热处理方式与铝合金的热处理方式相似，但由于组织结构上的差异，镁合金的热处理方式与铝合金的热处理方式相比，呈现以下几个的差异，镁合金的热处理方式与铝合金的热处理方式相比，呈现以下几个特点：特点：5.1.4 5.1.4 钛及钛合金钛及钛合金1.1.纯钛纯钛 纯钛是银白色金属，密度为纯钛是银白色金属，密度为4.5 g/cm4.5

21、 g/cm3 3，熔点为，熔点为1 668 1 668，具有同素，具有同素异构转变，在异构转变，在882.5 882.5 以下为密排六方晶格，称为以下为密排六方晶格，称为 -Ti-Ti；在；在882.5 882.5 以以上为体心六方晶格，称为上为体心六方晶格，称为-Ti-Ti。纯钛的导电、导热性好，无磁性，膨胀。纯钛的导电、导热性好，无磁性，膨胀系数小，塑性好，易采用冷加工成形，具有重量轻、比强度高、耐高温系数小，塑性好，易采用冷加工成形，具有重量轻、比强度高、耐高温等优点。纯钛的电极电位低，钝化能力强，在常温下极易形成由氧化物等优点。纯钛的电极电位低，钝化能力强，在常温下极易形成由氧化物和氮

22、化物组成的、致密的、与基体结合牢固的钝化膜，在大气及淡水、和氮化物组成的、致密的、与基体结合牢固的钝化膜，在大气及淡水、海水、硝酸、碱溶液等许多介质中非常稳定，具有极高的抗蚀性。海水、硝酸、碱溶液等许多介质中非常稳定，具有极高的抗蚀性。2.钛合金钛合金1）钛合金钛合金 钛合金是指加入了钛合金是指加入了 相稳定化元素的合金，加入的元素主要有相稳定化元素的合金，加入的元素主要有Al、Sn、Zr等，起固溶强化作用。此类钛合金不能进行热处理强化，只能进行固溶强化和等，起固溶强化作用。此类钛合金不能进行热处理强化，只能进行固溶强化和形变强化，只能通过退火热处理消除内应力或加工硬化。形变强化，只能通过退火

23、热处理消除内应力或加工硬化。2）钛合金钛合金 钛合金是指加入了大量的钛合金是指加入了大量的 相稳定化元素的合金。其塑性好，易于加工成相稳定化元素的合金。其塑性好，易于加工成形，且可用淬火形，且可用淬火+时效进行强化来提高强度和断裂韧度。时效进行强化来提高强度和断裂韧度。钛合金有钛合金有TB1和和TB2两个牌号，主要用于制造压气机叶片、轴、轮盘等重载荷零件。两个牌号，主要用于制造压气机叶片、轴、轮盘等重载荷零件。3）（）（+）钛合金）钛合金 （+）钛合金是指同时加入了）钛合金是指同时加入了 相和相和 相稳定化元素的合金，加入的元相稳定化元素的合金，加入的元素主要有素主要有Mo、V、Mn、Cr、F

24、e、Al、Sn、Zr等。其室温组织为（等。其室温组织为（+）相，）相，兼有兼有 钛合金和钛合金和 钛合金的优点，易于加工成形，具有良好的耐蚀性、耐磨性、钛合金的优点，易于加工成形，具有良好的耐蚀性、耐磨性、耐寒性以及综合力学性能。耐寒性以及综合力学性能。具有良好的耐蚀性、导热性和较小的膨胀系数，可保证轴承不具有良好的耐蚀性、导热性和较小的膨胀系数，可保证轴承不因温度升高而软化或熔化。因温度升高而软化或熔化。4具有较高的磨合性能和抗咬合能力，具有足够的塑性及韧性，具有较高的磨合性能和抗咬合能力，具有足够的塑性及韧性，可使负荷均匀分布，并能承受冲击和振动。可使负荷均匀分布，并能承受冲击和振动。3具

25、有较小的摩擦系数，减摩性好，储油性好，以具有较小的摩擦系数，减摩性好，储油性好，以减少轴的磨损。减少轴的磨损。2在工作温度下具有足够的强度、硬度，特别是抗压强度、在工作温度下具有足够的强度、硬度，特别是抗压强度、疲劳强度和冲击韧性，承受轴的压力和在交变载荷下不疲劳强度和冲击韧性，承受轴的压力和在交变载荷下不产生疲劳损坏。产生疲劳损坏。11.1.轴承合金的性能与要求轴承合金的性能与要求 当轴高速旋转时，轴瓦除与轴颈发生强烈摩擦外，还要承受轴颈当轴高速旋转时，轴瓦除与轴颈发生强烈摩擦外，还要承受轴颈施加的交变载荷和冲击力。因此，要求轴承合金具有以下性能：施加的交变载荷和冲击力。因此，要求轴承合金具

26、有以下性能：5.1.5 5.1.5 轴承合金轴承合金2.2.常用轴承合金常用轴承合金1 1）锡基轴承合金）锡基轴承合金 锡基轴承合金又称为锡基巴氏合金，是以锡基轴承合金又称为锡基巴氏合金，是以SnSn元素为基础，加入元素为基础，加入SbSb、CuCu等元等元素组成的合金。锡基轴承合金具有良好的耐磨性、抗蚀性、导热性和韧性，但素组成的合金。锡基轴承合金具有良好的耐磨性、抗蚀性、导热性和韧性，但疲劳极限较低。锡的熔点较低，其工作温度不能超过疲劳极限较低。锡的熔点较低，其工作温度不能超过150 150。由于锡较稀少，。由于锡较稀少，因而锡基轴承合金价格较昂贵。因而锡基轴承合金价格较昂贵。2 2）铅基

27、轴承合金）铅基轴承合金 铅基轴承合金又称为铅基巴氏合金，是以铅基轴承合金又称为铅基巴氏合金，是以Pb-SbPb-Sb为基础，加入少量的为基础，加入少量的SnSn、CuCu等元素组成的合金。铅基轴承合金的硬度、强度、耐磨性及冲击韧性均较锡基等元素组成的合金。铅基轴承合金的硬度、强度、耐磨性及冲击韧性均较锡基轴承合金低，且摩擦系数较大，但价格较便宜，所以在工业上能得到广泛应用。轴承合金低，且摩擦系数较大，但价格较便宜，所以在工业上能得到广泛应用。铅基轴承合金常用来制造承受中、低载荷的中速轴承，如汽车、拖拉机的曲轴、铅基轴承合金常用来制造承受中、低载荷的中速轴承，如汽车、拖拉机的曲轴、连杆、轴承及电

28、动机轴承等。铅青铜本身强度很低，因此，常浇注在钢管或薄连杆、轴承及电动机轴承等。铅青铜本身强度很低，因此，常浇注在钢管或薄钢板上制成双金属轴承，通常制成双层或三层金属结构。钢板上制成双金属轴承，通常制成双层或三层金属结构。3 3）铜基轴承合金）铜基轴承合金 铜基轴承合金有铅青铜和锡青铜两种，其牌号分别为铜基轴承合金有铅青铜和锡青铜两种，其牌号分别为ZCuSn10P1ZCuSn10P1和和ZCuSn5Pb5Zn5ZCuSn5Pb5Zn5。前者强度高，适于制造中速、承受较大载荷的轴承，如电动机、。前者强度高，适于制造中速、承受较大载荷的轴承，如电动机、泵、机床上用的轴承等；后者具有高的耐磨性、疲劳

29、强度、导热性和低的摩擦泵、机床上用的轴承等；后者具有高的耐磨性、疲劳强度、导热性和低的摩擦系数，工作温度可达系数，工作温度可达350 350，适于制造高速、重载条件下工作的轴承，如航空，适于制造高速、重载条件下工作的轴承，如航空发动机、高速柴油机、汽轮机上的轴承等。发动机、高速柴油机、汽轮机上的轴承等。4 4）铝基轴承合金）铝基轴承合金 铝基轴承合金的基本元素为铝基轴承合金的基本元素为AlAl，主加，主加SbSb、SnSn两类元素。铝基轴承合金资源两类元素。铝基轴承合金资源丰富，价格低廉，相对密度小，导热性好，疲劳强度和抗蚀性能及化学稳定性丰富，价格低廉，相对密度小，导热性好，疲劳强度和抗蚀性

30、能及化学稳定性高；但线膨胀系数大，运转时容易与轴咬合。高；但线膨胀系数大，运转时容易与轴咬合。5.2 5.2 粉末冶金材料粉末冶金材料 粉末冶金材料是将金属、合金、金属化合物或非金属粉末均匀粉末冶金材料是将金属、合金、金属化合物或非金属粉末均匀混合、压制成形后，经高温烧结而制成的合金材料。它具有传统熔混合、压制成形后，经高温烧结而制成的合金材料。它具有传统熔铸工艺所无法获得的、独特的化学组成和物理、力学性能，如材料铸工艺所无法获得的、独特的化学组成和物理、力学性能，如材料的孔隙度可控和材料组织均匀、无宏观偏析、可一次成形等。的孔隙度可控和材料组织均匀、无宏观偏析、可一次成形等。5.2.1 5.

31、2.1 粉末冶金材料的特点粉末冶金材料的特点5.2.2 5.2.2 常用粉末冶金材料常用粉末冶金材料1.1.粉末冶金减摩材料粉末冶金减摩材料 粉末冶金减摩材料是通过在材料孔隙中浸润滑油或在材料成分中加减摩粉末冶金减摩材料是通过在材料孔隙中浸润滑油或在材料成分中加减摩剂，或固体润滑剂制成的。常用的粉末冶金减摩材料包括铁基含油轴承材料剂，或固体润滑剂制成的。常用的粉末冶金减摩材料包括铁基含油轴承材料和铜基含油轴承材料两种。减摩材料表面间的摩擦系数小，在有限润滑油条和铜基含油轴承材料两种。减摩材料表面间的摩擦系数小，在有限润滑油条件下，使用寿命长、可靠性高；在干摩擦条件下，可依靠自身或表层含有的件下

32、，使用寿命长、可靠性高；在干摩擦条件下，可依靠自身或表层含有的润滑剂，实现自润滑作用，可广泛用于制造轴承、支承衬套或进行端面密封润滑剂，实现自润滑作用，可广泛用于制造轴承、支承衬套或进行端面密封等。等。2.2.粉末冶金多孔材料粉末冶金多孔材料 粉末冶金多孔材料是由球状或不规则形状的金属或合金粉末经成形、烧粉末冶金多孔材料是由球状或不规则形状的金属或合金粉末经成形、烧结制成的。它主要由青铜、不锈钢、镍等制成。材料内部孔道纵横交错、互结制成的。它主要由青铜、不锈钢、镍等制成。材料内部孔道纵横交错、互相贯通，一般有相贯通，一般有30306060的体积孔隙度，孔径为的体积孔隙度，孔径为1 1100 m

33、100 m。它导热、导。它导热、导电性能好，具有耐高温、低温，抗热震，抗介质腐蚀等特点，广泛应用于机电性能好，具有耐高温、低温，抗热震，抗介质腐蚀等特点，广泛应用于机械、冶金、化工、医药和食品等工业部门，主要用于过滤、分离、催化、阻械、冶金、化工、医药和食品等工业部门，主要用于过滤、分离、催化、阻尼、渗透、气流分配、热交换等方面。尼、渗透、气流分配、热交换等方面。3.3.粉末冶金结构材料粉末冶金结构材料 粉末冶金结构材料是指以碳钢粉或合金钢粉为主要原料制成的金属材粉末冶金结构材料是指以碳钢粉或合金钢粉为主要原料制成的金属材料，或直接制成烧结结构零件。用粉料能直接压制成形状、尺寸精度、表料，或直

34、接制成烧结结构零件。用粉料能直接压制成形状、尺寸精度、表面粗糙度等都符合要求的零件，具有少切削加工或无切削加工的特点。其面粗糙度等都符合要求的零件，具有少切削加工或无切削加工的特点。其制品还可通过热处理来提高性能，能承受拉伸、压缩、扭曲等载荷，并能制品还可通过热处理来提高性能，能承受拉伸、压缩、扭曲等载荷，并能在摩擦、磨损条件下工作，主要用于制造汽车发动机、变速箱、电动工具在摩擦、磨损条件下工作，主要用于制造汽车发动机、变速箱、电动工具等的齿轮、凸轮轴、连杆、轴承、衬套、垫圈、离合器等。等的齿轮、凸轮轴、连杆、轴承、衬套、垫圈、离合器等。4.4.粉末冶金摩擦材料粉末冶金摩擦材料 粉末冶金摩擦材

35、料由基体金属（铜、铁或其他合金）、润滑组元（铅、粉末冶金摩擦材料由基体金属（铜、铁或其他合金）、润滑组元（铅、石墨、二硫化钼等）、摩擦组元（二氧化硅、石棉等）三部分组成，具有石墨、二硫化钼等）、摩擦组元（二氧化硅、石棉等）三部分组成，具有摩擦系数高，能很快吸收动能，制动、传动速度快，磨损小，强度高，耐摩擦系数高，能很快吸收动能，制动、传动速度快，磨损小，强度高，耐高温，导热性好，抗咬合性好，耐腐蚀，受油脂、潮湿影响小等特点，主高温，导热性好，抗咬合性好，耐腐蚀，受油脂、潮湿影响小等特点，主要用于制造离合器和制动器。要用于制造离合器和制动器。5.5.粉末冶金工具材料粉末冶金工具材料1 1）硬质合

36、金）硬质合金（1 1）钨钴类硬质合金。钨钴类硬质合金的主要化学成分为碳化钨及钴。）钨钴类硬质合金。钨钴类硬质合金的主要化学成分为碳化钨及钴。其牌号用其牌号用K+K+数字表示。该类硬质合金主要用于制造切削加工时，产生断续数字表示。该类硬质合金主要用于制造切削加工时，产生断续切屑的脆性材料（如铸铁、非铁金属及合金、胶木及其他非金属材料等）切屑的脆性材料（如铸铁、非铁金属及合金、胶木及其他非金属材料等）的刀具。的刀具。（2 2）钨钛钴类硬质合金。钨钛钴类硬质合金的主要化学成分为碳化钨、）钨钛钴类硬质合金。钨钛钴类硬质合金的主要化学成分为碳化钨、碳化钛及钴。其牌号用碳化钛及钴。其牌号用P+P+数字表示

37、。该类硬质合金主要用于制造切削加工数字表示。该类硬质合金主要用于制造切削加工韧性材料（如各种钢等）的刀具。韧性材料（如各种钢等）的刀具。（3 3）钨钛钽（铌）类硬质合金。钨钛钽（铌）类硬质合金的主要成分是）钨钛钽（铌）类硬质合金。钨钛钽（铌）类硬质合金的主要成分是碳化钨、碳化钛、碳化钽（或碳化铌）及钴。其牌号用碳化钨、碳化钛、碳化钽（或碳化铌）及钴。其牌号用M+M+数字表示。该类数字表示。该类硬质合金又称为通用硬质合金或万能硬质合金。硬质合金又称为通用硬质合金或万能硬质合金。2 2）粉末冶金高速钢）粉末冶金高速钢粉末冶金高速钢是利用粉末冶金工艺制备的一种新型高速钢。它具有组织粉末冶金高速钢是利

38、用粉末冶金工艺制备的一种新型高速钢。它具有组织均匀、晶粒细小、无偏析等特点，比熔铸高速钢韧性和耐磨性好、热处理均匀、晶粒细小、无偏析等特点，比熔铸高速钢韧性和耐磨性好、热处理变形小、使用寿命长，主要用于制造切削刀具、模具和零件的坯件。变形小、使用寿命长，主要用于制造切削刀具、模具和零件的坯件。6.6.粉末冶金电磁材料粉末冶金电磁材料粉末冶金电磁材料包括电工材料和磁性材料。粉末冶金电磁材料包括电工材料和磁性材料。1 1）电工材料）电工材料 电工材料中用作电能头材料的有金、银、铂等贵重金属的粉末冶金材料电工材料中用作电能头材料的有金、银、铂等贵重金属的粉末冶金材料和以银、铜为基体添加钨、镍、铁、碳

39、化钨、石墨等制成的粉末冶金材料；和以银、铜为基体添加钨、镍、铁、碳化钨、石墨等制成的粉末冶金材料；用作电极材料的有钨铜、钨镍铜等粉末冶金材料；用作电刷材料的有金属用作电极材料的有钨铜、钨镍铜等粉末冶金材料；用作电刷材料的有金属石墨粉末冶金材料；用作电热合金和热电偶的有钼、钽、钨等粉末冶金材料。石墨粉末冶金材料；用作电热合金和热电偶的有钼、钽、钨等粉末冶金材料。2 2）磁性材料）磁性材料 磁性材料可分为软磁材料和硬磁材料。软磁材料有磁性粉末、磁粉芯、磁性材料可分为软磁材料和硬磁材料。软磁材料有磁性粉末、磁粉芯、软磁铁氧体、矩磁铁氧体、压磁铁氧体、微波铁氧体、正铁氧体和粉末硅钢软磁铁氧体、矩磁铁氧

40、体、压磁铁氧体、微波铁氧体、正铁氧体和粉末硅钢等。硬磁材料有硬磁铁氧体、稀土钴硬磁、磁记录材料、微粉硬磁、磁性塑等。硬磁材料有硬磁铁氧体、稀土钴硬磁、磁记录材料、微粉硬磁、磁性塑料等，可用于制造各种转换、传递、储存能量和信息的磁性器件。料等，可用于制造各种转换、传递、储存能量和信息的磁性器件。7.7.粉末冶金高温材料粉末冶金高温材料 粉末冶金高温材料包括粉末冶金高温合金、难熔金属和合金、金属陶瓷、粉末冶金高温材料包括粉末冶金高温合金、难熔金属和合金、金属陶瓷、弥散强化和纤维强化材料等，主要用于制造高温下使用的蜗轮盘、喷嘴、叶弥散强化和纤维强化材料等，主要用于制造高温下使用的蜗轮盘、喷嘴、叶片及其他耐高温零部件。片及其他耐高温零部件。