v1.0 可编辑可修改 振动作用为颗粒间的相互填充创造条件（输入动力和减小颗粒间填充前的摩擦力）。因而，其数值大于粉末的松比。

.粉末体的孔隙度θ=孔隙体积/粉末表观体积=1-ρ/ρm（相对密度d）； .相对体积β是相对密度的倒数1/d=ρm /ρ>1，且θ=1-1/β

2 流动性（flowability,flow rate）：50克粉末从标准漏斗流出所需的时间，以秒/50g表示。一般来说，粉末的流动性与其松比成正比。即粉末的松装密度愈高，其流动性愈好。粉末的流动性反映颗粒间内摩擦力的大小。在粉末压制过程中，流动性决定了粉末填充模腔的均匀性和自动压制可实现程度。若粉末的流动性太差，需对粉末进行制粒处理。

3 粉末的压制性（Compactability）：粉末的压缩性与成形性的总称。 .压缩性（Compressibility）：表示粉末在指定的压制条件下，粉末被压紧的能力。一般用压坯密度（或相对密度表示）表示。主要取决于粉末颗粒的塑性，颗粒的表面粗糙程度和粒度组成。

.成形性（Formability）：粉末经压制后，压坯保持既定形状的能力。一般用压坯强度表示。即颗粒间的结合强度和有效接触面积大小反映了粉末颗粒的成形性能。

.影响因素：除了粉末的塑性（颗粒的显微硬度←颗粒合金化、氧化与否，粒度组成）以外，其它因素（粉末颗粒形状、颗粒表面状态、粒度）对两者的影响规律恰好相悖。为了制取高压缩性与良好成形性的金属粉末，除设法提高其纯度和

适当的粒度组成以外，表面适度粗糙的近球形粉末是一重要技术途径。

§4 化学成分

1 粉末化学成分 金属粉末的化学成分包括主要金属的含量和杂质含量。化合物粉末还包括主要元素含量是否与化学计量一致的问题。 粉末中的主要杂质的种类：

.与主要金属结合，形成固溶体、化合物，还原铁粉中的Si,Mn,C,S,P,O；钨粉

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v1.0 可编辑可修改 中钼、钠等；

.机械夹杂：SiO2、Al2O3，毛刷纤维材料，舟皿和球磨机内壁材料成分等 .制粉方法固有的杂质：

如羰基法引入的游离C等，还原铁粉中的硅酸盐杂质的存在造成粉末工艺和物理性能的下降。

2 主要分析内容 除分析主要成分的含量以外，还需测定其它成分（包括杂质）的含量。 金属粉末的氧含量

若氧与金属成分形成可还原的氧化物或部分固溶在金属中的氧。这部分氧的含量通常采用氢损法测定。但若金属粉末中还存在可与氢形成挥发性化合物的元素如碳和硫，则导致测定值高于实际氧含量。该法适合于一般工业用Fe、Cu、Ni、Co、W、Mo粉的氧含量分析。若粉末中含有不被氢还原的氧化物（如钙、硅、磷、铝、铬、锰等），则测定值低于实际氧含量。

对于超细或纳米（金属或非氧化物陶瓷）粉末，由于表面能和活性极高，导致氧的大量吸附，氧含量很高。这些氧对后续加工带来相当的困难，如在超细或纳米硬质合金的生产过程中，造成合金碳含量控制和烧结致密化等困难。 金属粉末的杂质的测定 一般采用酸不溶物法测定。采用有机酸（铜用硝酸，铁用盐酸）溶解粉末试样，经过滤和高温煅烧，称量计算。如：

铁粉盐酸不溶物=盐酸不溶物的克数/粉末试样克数×100%

铜粉硝酸不溶物=（不溶物克数-相当于锡氧化物的克数）/粉末克数×100%

作业题：教材164页中1、3、4、5及“粉末压缩性与成形性的影响因素有哪些怎样协调两者间的矛盾”。

第三章 粉末制备技术

粉末性能取决于粉末制备方法，对粉末冶金材料的性能和加工过程的影响极大。因此，对于具体的应用要求必须选择好合适的粉末原料。对于粉末冶金工艺

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v1.0 可编辑可修改 过程来说，粉末的制备技术是关键的第一步。

§1粉末制备方法概述及分类

1物理化学法 1. 1还原法： .碳还原法（铁粉）

.气体（氢和一氧化碳）还原法（W,Mo,Fe,Ni,Cu,Co及其合金粉末） .金属热还原法（Ta,Nb,Ti,Zr,Th,U）→SHS自蔓延高温合成。 还原-化合法：适合于金属碳化物、硼化物、硅化物、氮化物粉末 化学气相沉积CVD

物理气相沉积PVD或PCVD（复合粉）

电解法：水溶液电解（Cu,Fe,Ni,Ag粉）；熔盐电解（Ta,Nb,Ti,Zr,Th等活泼金属粉末）

羰基物热离解法：Fe,Ni,Co粉末 2 机械法

机械研磨：铬粉，铁铝合金，硅铁合金，钼铁合金，铬铁合金等脆性金属或合金粉末。

雾化法：包括气体雾化（空气和惰性气体）和水、油雾化以及旋转电极雾化等。 .气体雾化：铁、铜、铝、锡、铅及其合金粉末（如青铜粉末、不锈钢粉末）； .水雾化：铁、铜及合金钢粉末；

.旋转电极雾化：难熔金属，铝合金、钛合金、超合金粉末，工具钢粉末。 .其它形式的雾化：

§2粉末冶金铁粉的制造

在粉末冶金材料及其零部件中，铁基粉末冶金零部件在工业领域中的应用最为广泛。因而，在一般的工业领域，粉末冶金零部件一般指的是铁基粉末冶金。本节主要介绍固体碳还原法和雾化法，并介绍一种铁粉制造新技术。

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v1.0 可编辑可修改

1 还原铁粉—固体碳还原法(carbon reduction) 基本原理： 1.1.1还原反应

氧化物MeO被还原剂X还原的还原通式可表示如下： MeO+X=Me+XO 还原剂X的选择依据： .△GMeO>△GXO；

.还原剂的氧化产物和还原剂本身的组份不污染被还原金属或易被分离。 而该反应又可看成下述两个基本反应组成，即： Me+=MeO (1) X+=XO (2) 将（2）-（1）得到上述总反应。

由热力学可知，还原反应的标准等压位变化为 ΔG=-RTlnKp ΔG2o=-RTlnKp1=(PO2)XO ΔG1o=-RTlnKp2=(PO2)MeO

ΔGo=ΔG2o-ΔG1o = [ln(PO2)XO-ln(PO2)MeO]

o

= [(PO2)XO/(PO2)MeO]<0

即金属氧化物的离解压(PO2)XO大于还原剂的氧化产物的离解压(PO2)MeO。换句话说，在还原温度下，氧与还原剂X的亲和力大于氧与金属元素的亲和力。 铁的氧化物被碳分步还原，遵循下述反应， C+CO2=2CO FeOx+CO→FeOy+CO2

其中X>Y，X=,4/3,1；Y=4/3,1,0。当X=0，则铁被还原。

A.固体碳不是直接的还原剂，CO才是直接还原剂。虽然固体碳也能还原铁的氧化物，但反应界面很小，碳的固相扩散速度与碳以CO形式的气相迁移相比几乎

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v1.0 可编辑可修改 可以忽略，在整个还原过程中处于次要地位。

B.若将Fe-O,C-O两相图的重叠，当温度T>570℃，Y值在4/3→1→0范围内依次变化即由Fe2O3→Fe3O4→浮斯体（FeO. Fe3O4固溶体）→Fe（金属铁）； 当T<570℃，则Y值在4/3→0之间依次变化（此时氧化亚铁不能稳定存在）。Fe3O4被CO开始还原成FeO的温度为650℃，使FeO还原成金属Fe的开始温度为685℃（此处附图Fig ） 1.1.2还原动力学

氧化铁的固体碳还原速度受上述两固—气反应控制，并遵循着CO的吸附（在铁氧化物表面）、反应、CO2解吸的基本规律。当金属铁形成以后，还存在CO被铁催化分解成C及C通过铁层的扩散这些过程。由于铁氧化物在还原成金属铁的过程中存在巨大的比容变化，因而生成的铁是多孔的，且铁颗粒之间产生较严重的烧结现象，即一般得到海绵铁饼。

基本工艺流程

轧钢铁鳞(铁精矿粉)→回旋窑烘干（900℃左右，除水和使铁氧化物发生晶型转变Fe3O4→Fe2O3）→磁选→破碎→过筛（-60目）→磁选→精制铁鳞→配料（无烟煤、焦碳或木炭粒，脱硫剂如石灰）→装罐（SiC还原罐）→隧道窑还原（1000-1050℃）→粗碎→细碎→磁选→过筛→合批→精还原→细碎→过筛→微粉分离→商用铁粉 Fig Fabrication flowchart for reduced iron powder

还原铁粉质量的控制 .酸不溶物含量的控制：

①原料选择：采用低硅（沸腾钢）、锰的轧钢铁磷为原料。

②磁选：强化磁选过程，尽可能地降低原料中的非磁性物质的含量。 .还原程度的控制即碳氧含量的控制

还原终点：浮斯体还原成海绵铁和海绵铁开始渗碳过程之间的转折点。在还原过

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