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1、粉末的成形,成型是将松散的粉体加工成具有一定尺寸、形状以及一定密度和强度的坯块。传统的成型方法有模压成型、等静压成型、挤压成型、扎制成型、注浆成型和热压铸成型等。近年来,由于各学科的交叉渗透以及胶体化学、表面活性剂化学的发展,出现了许多新的成型方法,如压滤成型、注射成型、流延成型、凝胶铸模成型和直接凝固成型等。,成型的理论基础 粉末的工艺性能 粉末在压力下的运动行为 成形方法,成型的理论基础,粉体的堆积与排列,表 理想球形颗粒的堆积类型、堆积密度和配位数,1、松装密度 2、流动性 3、压缩性 4、成形性,粉末的工艺性能,1、松装密度 粉末试样自然填充规定的容器时,单位容器内粉末的质量,克/厘米
2、3。 -规定值,松装密度测定装置一,(a) 装配图,(b) 流速漏斗,(c) 量杯,松装密度测定装置二,(1) 漏斗,(2) 阻尼箱,(3) 阻尼隔板,(4) 量杯,(5) 支架,将大小均匀的球形颗粒粉末倒入容器时,即使颗粒进行面心立方或六方密堆排列,堆积密度也较低, 即小于74%。通过振动可以提高堆积密度,但是,即使采用最仔细的振动方式,最高的振实密度也仅能达到62.8%,并且平均配位数也低于12。 一般为了提高堆积密度,常在较大的均一颗粒之间加入较小的颗粒。当小颗粒粉末量增加时,粉体的表观密度先增加然后降低。,图 细颗粒(-325目)对不锈钢粗颗粒(-100+150目)松装密度的影响,2、
3、流动性 50克粉末从标准的流速漏斗流出所需的时间,单位为秒50克,其倒数是单位时间内流出粉末的重量,俗称为流速。,测量方法1 流动性采用前述测松装密度的漏斗来测定。标准漏斗(又称流速计)是用150目金刚砂粉末,在40秒内流完50克来标定和校准的。美国标准还规定用孔径15英寸的标准漏斗测定流动性差的粉末。,测量方法2 采用粉末自然堆积角(又称安息角)试验测定流动性。让粉末通过一粗筛网自然流下并堆积在直径为l英寸的圆板上。当粉末堆满圆板后,以粉末锥的高度衡量流动性,粉末锥的底角称为安息角,也可作为流动性的量度。锥愈高或安息角愈大,则表示粉末的流动性愈差,反之则流动性愈好。,规 律 等轴状(对称性好
4、)粉末、粗颗粒粉末的流动性好; 粒度组成中,极细粉末占的比例愈大,流动性愈差,但是,粒度组成向偏粗的方向增大时,流动性变化不明显。,3、压缩性 代表粉末在压制过程中被压紧的能力。在标准的模具中在规定的润滑条件下加以测定,用规定的单位压力下粉末所达到的压坯密度表示。通常也可以用压坯密度随压制压力变化的曲线图表示。 压缩比: 松装粉末的高度与成型坯体高度之比。,3、压缩性 成形性是指粉末压制后,压坯保持既定形状的能力,用粉末得以成形的最小单位压制压力表示,或者用压坯的强度来衡量。 压制性:是压缩性和成形性的总称。,规 律 成形性好的粉末,往往压缩性差;相反,压缩性好的粉末,成形性差。例如松装密度高
5、的粉末,压缩性虽好,但成形性差;细粉末的成形性好,而压缩性却较差。,成型工艺主要有: 刚性模具中粉末的压制(模压) 弹性封套中粉末的等静压 粉末的板条滚压以及粉末的挤压,等。,粉末在压力下的运动行为,受力过程的三个阶段 第一阶段:首先粉末颗粒发生重排,颗粒间的架桥现象被部分消除且颗粒间的接触程度增加; 第二阶段:颗粒发生弹塑性变形,塑性变形的大小取决于粉末材料的延性。但是,同样的延性材料在一样的压力下,并不一定得到相同的坯体密度,还与粉末的压缩性能有关; 第三阶段:颗粒断裂。不论是原本脆性的粉体如陶瓷粉末、还是在压制过程中产生加工硬化的脆化粉体,都将随着施加压力的增加发生脆性断裂形成较小的碎块
6、。,在压制过程中,随着压力的增加,粉体的密度增加、气孔率降低。人们对压力与密度或气孔率的关系进行了大量的研究,试图在压力与相对密度之间推导出定量的数学公式。目前已经提出的压制压力与压坯密度的定量公式(包括理论公式和经验公式)有几十种之多,表中所示为其中一部分。,压坯密度与压制压力的关系,表 粉末压制理论的一些理论公式和经验公式,压制过程中力的分析,侧压系数,摩擦系数,1-用硬脂酸润滑模壁,2、3-用二硫化钼润滑模壁,4-无润滑剂,结论 在没有润滑剂的情况下,模壁摩擦力的压力损失很大,可达6090%。由于压力沿压模轴向分布不均,造成压坯的密度不均匀现象。加入润滑剂能够改善这一现象。,成形剂 为改
7、善粉末成形性能的一种添加物。 润滑剂 为降低粉末与模壁和模冲间的摩擦、改善密度分布、减少压模磨损和有利于脱模的一种添加物,常见成形剂: 合成橡胶、石蜡、聚乙烯,酵、乙二脂、松香 淀粉、甘油、凡土林、樟脑、油酸等 常见润滑剂: 硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸锂、硬脂酸钙、硬脂酸铝、硫磺、二硫化钼、石墨粉和机油,模压成型 等静压成型 挤压成型 楔形压制 注浆成型 热压铸成型 注射成型 流延法成型 压力渗滤工艺 离心成型 凝胶铸模成型 直接凝固成型 高能成型,成形方法,挤压成型,凝胶铸模成型是近年来提出的一种新型成型技术,它是把陶瓷粉体分散于含有有机单体的溶液中形成泥浆,然后将泥浆填充到模具中,在一定温度和催化剂条件下有机单体发生聚合,使体系发生胶凝,这样模内的料浆在原位成型。经干燥后可得到强度较高的坯体。,凝胶铸模成型工艺,直接凝固成型,
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