v1.0 可编辑可修改 程中，在海绵铁的纵断面上出现三种情形：

①氧化夹心：有黑色、棕色、蓝色等未还原透的FeO（浮斯体），氧含量高，总铁、碳量低，即粗还原不足。调整配碳比，提高还原温度或延长还原时间； ②渗碳：银灰色断面上出现闪亮点。发生渗碳后的铁粉硬度高，带来粉末压缩性差和导致模具磨损严重这些危害。调整配碳比和还原工艺参数，缩短还原时间。 ③精还原退火工艺可同时降低粉末碳氧含量，提高铁粉的工艺性能。通常，退火温度选择在800℃左右。 主要作用：

消除粉末加工硬化，提高粉末压缩性；

降低氧碳含量，提高粉末总铁量，有利于提高粉末的压缩性和减小模具磨损。 Fe3O4+H2→Fe+ H2O Fe(C)+ H2=Fe+CH4 Fe3O4+ Fe(C)→Fe+CO .零件表面质量的控制：微粉颗粒尺寸小于阴模与模冲或组合模冲间间隙，铁颗粒在压制过程中落入这些间隙，造成拉模现象，其结果导致模具磨损，影响零件的表面质量。一般采用风力（控制风压）分级措施分离微粉。

还原铁粉的主要技术特点

. 低的成本，为制造大量价质优价廉的中低密度铁基粉末冶金零部件创造条件； . 颗粒形状复杂，粉末成形性能好，便于制造形状复杂或薄壁类零部件； . 粉末烧结活性好；

. 粉末纯度、压缩性较低。而采用高温还原可提高粉末的压缩性。

2 雾化铁粉—雾化法

雾化铁粉包括水雾化铁粉和气雾化铁粉两类。首先介绍雾化法的基本原理。 雾化（atomization）：借助外力的作用将熔融金属粉碎成粉末的过程。广义雾化是指借助于外力将液体变成细小液滴的过程。

实质：外界输入的机械能（流体的动能）→粉末的表面能（形成粉末颗粒的表面）。 .二流（金属液流和雾化介质流）雾化（冲击雾化）：气雾化和液体雾化（水或油作雾化介质）；

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v1.0 可编辑可修改 .离心雾化：旋转电极雾化，旋转圆盘雾化和旋转坩埚雾化； 以气体雾化为例介绍雾化过程的特点和机理。 1．1雾化过程机理

四个特征区域（Fig Fig 此处附3图）：

Ⅰ负压紊流区：雾化介质气流向前运动带动附近区域的气体离开该区域，造成负压状态，并引起金属液体的扰动，分散成许多纤维束；

Ⅱ原始液滴形成区：由于气体介质的扰动导致液体纤维失稳，分割成粗液块或大的液滴；

Ⅲ有效雾化区：原始液滴在气流汇聚焦点被剧烈粉碎成细小条带状液滴； Ⅳ后续细化与球化区：借助于惯性作用，条带状液滴分散成更细小的液滴。同时表面张力使液滴产生球化。 1．2 雾化粉末粒度dp的影响因素

在雾化过程中，粉末粒度受控于金属熔体的抗雾化本质（resistance,阻力）和熔体吸收外界输入能量（driving force,动力）的多少。 2．2．1熔体的抗雾化阻力因素：

A 金属的性质—熔体的粘度（原子间作用力大小）和表面张力：熔体的粘度表征雾化初、中期的阻力，而表面张力则为雾化后期的阻力。表面张力大的金属熔体，需要较高的雾化能量。 .↑T,η↓

.Si,Al合金元素的存在，↑η .合金成分

B 金属液流直径：单位体积熔体吸收能量的效率。液流直径↑，熔体吸收雾化介质的能量相对下降，dp↑ C 雾化介质：

.金属氧化膜的形成导致η↑；

.雾化介质的热容量和导热系数愈大，需要更高的金属熔体过热度，相对而言提

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v1.0 可编辑可修改 高了熔体的粘度。

2．2．2 熔体吸收外界能量的因素：系统输入的总能量和能量传递效率 A 雾化介质的压力：压力↑，dp↓

对于气体雾化，根据气体动力学原理，增大压力可是雾化介质的动能增加。但对于拉瓦尔喷嘴，气流速度V与气体介质的压力P的关系为

V=k （k为常数）

不难看出，V随压力P的增加而增大，但当压力增加到一定程度后，气流速度不再增大，而趋近于一个常数。即一味提高压力并不一定能细化粉末粒度。一般气体压力在6-8atm。水压为35-210atm。国外也有采用超高压(1000atm)水雾化制取10μm铁粉的情况。 B能量传递效率：

.喷嘴的结构（金属液流的长度，喷射长度，喷射顶角）参数； .喷嘴类型（如拉瓦尔喷嘴）； .雾化介质的动粘系数（↑T,ηm↓）。

2．3雾化粉末颗粒形状的影响因素

雾化粉末颗粒的球形度受控于熔体的表面张力σ（球化动力）及表面张力的作用时间τ和熔体的粘度（抗球化阻力）。

A 熔体的过热度：除Cu,Cd外，↑T，σ↓； 但因液滴细化，作用在液滴上的力升高→球化。

B 合金元素：还原性的合金元素如C，P虽也降低σ，但使η↓↓，→球形；N则起保护金属液滴免受氧化而使η↓。

C 液滴飞行距离：飞行距离↑，表面张力的作用时间长，易球化。 D 雾化介质的热学性质：Cp，λ↑，易得到不规则粉末。 2．4 雾化粉末的化学成分的改变

雾化介质与金属熔体间的化学反应导致金属粉末成份改变。采用空气作雾化介质，氧与金属熔体和液滴间发生化学反应生成氧化物，导致粘度增加。特别是

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v1.0 可编辑可修改 在雾化合金粉末时将发生合金元素的优先氧化，并形成难还原的氧化物（如铁铬合金，铝及其合金）。对于这些合金体系一般不采用空气作雾化介质，而改用惰性气体。而高碳铁水的空气雾化则利用这种反应。 2．5 RZ法—雾化铁粉的生产主要工艺流程

废钢熔化、熔炼（或高炉铁水精炼，脱硅，制取低硅生铁液）→增碳（降低钢液熔点和粘度以及为颗粒表面粗糙化创造条件）→雾化→干燥→振动球磨破碎→氢气中还原退火→破碎→过筛→合批→雾化铁粉成品 工艺设计思路：

① 解决纯铁高熔点所带来的工艺困难：工业纯铁的熔点在1500℃以上，熔炼温度达1650―1700℃，采用低硅高碳（）合金，使熔体温度保持在1300-1350℃。而过高的碳则会导致铁液的表面张力增加，难以得到细粉。

② 高碳铁水可减轻空气与铁反应形成铁氧化物所造成铁水粘度增加的趋势；同时，碳与氧在后续高温还原时具有脱氧作用，为焖火处理创造条件。 ③ 成形性能的改善：

A 利用雾化过程中铁中的碳与氧的反应使颗粒表面形成凹凸而粗粗糙化： Fe(C)(l)+O2=Fe(l)+CO2

CO2微气泡在逸至铁液滴表面时造成表面凹凸。 B 破碎时颗粒表面形成凹凸；

C 高温还原时使颗粒间产生轻度烧结，即细小颗粒粘结在大颗粒上。 三都有利于降低雾化铁粉的松比，改善粉末的成形性能。 2．6 水雾化铁粉

.水的热导性和比热比空气大，冷却能力强

.水还会与铁液接触时产生剧烈的气化而具爆炸效应

粉末特点：颗粒表面粗糙，易得氧含量较低、压缩性较好的不规则粉末。

3 快速冷凝技术（简介）

快速冷凝技术的冷却速度>105℃/s，是传统雾化技术的重要发展。由于强化

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v1.0 可编辑可修改 冷却过程和外界输入能量，可得到性能奇异性能的粉末和合金。 主要技术特点是：

.基本消除了合金成份偏析，提高合金元素和相在基体中的分布均匀性； .提高合金元素的固溶度；

.可得到许多非平衡相或材料，包括非晶、准晶、微晶粉末。经固结后，这些材料具有奇特的力学、物理和化学性能；

.可抑制有害相的形成。如在Al-Fe合金中，针状的化合物转变为弥散相，大幅度改善合金的力学和耐热性能。

§3钨粉和WC粉末的制造

1 氢还原制备W粉 1．1钨及其氧化物的性质 1．1．1钨氧化物的形态

四种形态：WO3(浅黄)； (蓝色)； (紫色，工艺控制得当，难以出现)；WO2 (棕色)

1．1．2钨的形态

分为α-W（稳定）、β-W（立方型微晶，活性高，可自燃）两种。β-W是一种特殊结构的不稳定电子化合物，不是α-W的同素异构体。在520-850℃时可转变成α-W。单个钨粉颗粒的粒度很细，一般以二次颗粒的聚集形式存在。 1．2基本原理：一般采用三氧化钨作为生产钨粉的原料。 1.2.1还原反应

WOx+H2→WOy+H2O (反应通式)

其中X=3,,,2；Y=,,2,0。X、Y值逐渐降低，且Y=0意味着钨的生成。

当反应温度高于584℃,反应分四步进行,即WO3→→→WO2→W； 当温度低于584℃，反应则分三步进行：WO3→→WO2→W。 1．2钨粉粒度的控制

钨粉粒度分类： 超细粉：<μm； 极细粉：μm；

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