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第一章 概论1

第一节 粉末冶金中的液相烧结1

一、持续液相烧结1

二、瞬时液相烧结2

三、超固相线烧结3

四、施压液相烧结4

五、反应液相烧结5

第二节 液相烧结的条件与过程6

一、液相烧结的条件6

（一）湿润性6

（一）液相的生成与颗粒的重新排列阶段7

二、液相烧结的过程7

（三）液相数量7

（二）溶解度7

（二）固相的溶解-再沉淀阶段8

（三）固相骨架的形成阶段8

第三节 影响液相烧结的因素8

一、颗粒尺寸8

二、颗粒形状9

三、粉末内部的孔隙9

四、添加剂的均匀性9

五、添加剂的数量10

六、生坯密度11

七、加热速度与冷却速度12

八、杂质和微量添加剂12

九、烧结温度13

十一、烧结气氛14

十、烧结时间14

第四节 液相烧结的优点与局限15

第五节 液相烧结的发展与应用15

参考文献16

第二章 硬质合金18

第一节 WC-Co类硬质合金18

一、WC-Co类硬质合金液相烧结的一般特点18

二、WC-Co类硬质合金的液相烧结机制19

三、进一步提高WC-Co类硬质合金烧结密度的方法19

（一）热等静压（HIP）法19

（二）正压液相烧结法20

四、WC-Co类硬质合金液相烧结期间晶粒的非连续长大21

（一）粗颗粒WC的影响21

第二节 亚微和纳米WC-Co硬质合金晶粒长大的抑制22

（三）碳的不均匀分布的影响22

（二）杂质的影响22

一、亚微WC-Co硬质合金晶粒长大的抑制23

（一）亚微WC-10o合金的制备及抑制剂的添加方法23

（二）亚微WC-10o硬质合金的力学性能25

二、纳米WC-Co硬质合金晶粒长大的抑制25

第三节 碳化钛基硬质合金27

一、碳化钛基硬质合金的液相烧结机制27

二、TiC-Co类硬质合金的液相烧结28

（一）少量粘结剂对于致密化的影响28

（二）钴及其含量对于TiC致密化的影响28

（三）较大颗粒TiC的致密化29

（四）TiC-Co在不同阶段的致密化29

三、TiC-Co-Mo类硬质合金的液相烧结29

四、TiC-Ni类硬质合金的液相烧结30

第四节HfC、VC、NbC、TaC基硬质合金31

二、碳化物颗粒的接触度32

（一）粘结相含量对于碳化物颗粒接触度的影响32

（二）烧结时间对于碳化物颗粒接触度的影响32

一、致密化观察32

（三）湿润性对于碳化物颗粒接触度的影响33

（四）烧结温度对于碳化物颗粒接触度的影响34

三、碳化物晶粒的长大34

（一）烧结温度对于碳化物晶粒长大速度的影响36

（二）粘结相含量对于碳化物晶粒长大速度的影响36

（三）碳化物晶粒的接触程度对其长大速度的影响37

第五节 微波烧结37

第六节 硬质合金的牌号、成分、性能和应用38

一、国内外部分硬质合金生产厂家牌号选择对照38

（一）硬质合金切削工具43

二、硬质合金的应用43

（二）硬质合金拉伸模具45

（三）硬质合金冲压模具46

（四）硬质合金量具48

（五）硬质合金夹具及耐磨零件49

（六）硬质合金冲击凿岩工具50

（七）硬质合金煤炭采掘工具50

（八）硬质合金地质钻探工具51

（九）硬质合金油井钻头52

三、硬质合金牌号、基本成分、基本性能和作业条件推荐的最新国家标准53

（一）切削工具用硬质合金53

（二）地质、矿山工具用硬质合金54

（三）耐磨零件用硬质合金54

参考文献56

第三章 高密度合金57

第一节 W-Ni合金57

一、W-Ni合金的液相烧结机制57

二、W-Ni合金液相烧结期间孔隙的闭合58

（一）大的孤立孔隙的闭合58

（二）大小不等的混合孔隙的闭合59

（三）低孔隙度情况下小孔隙的闭合60

（四）不同液相量下孔隙的闭合60

三、位错密度对于W-Ni合金固相和液相烧结的影响61

（一）位错密度对于细钨粉W-Ni合金液相烧结的影响61

（二）位错密度对于粗钨粉W-Ni合金液相烧结的影响61

第二节 W-Ni-Cu合金62

一、W-Ni-Fe合金的液相烧结工艺63

第三节 W-Ni-Fe合金63

二、液相烧结W-Ni-Fe合金的力学性能和显微组织64

三、W-Ni-Fe压坯液相烧结期间液相由试样的外部向其内部的流动66

第四节W-Ni-Fe合金的烧结强化67

一、高密度合金的性能与组织结构特性的关系67

二、固溶强化69

（一）添加钼69

（二）添加钽69

（三）添加铼70

三、沉淀硬化强化70

四、高镍铁化72

（一）镍铁比对93W高密度合金性能的影响72

（二）镍铁比对不同钨含量高密度合金性能的影响74

五、湿氢气氛和综合性气氛75

六、形变加工、形变热处理和热等静压76

第五节W-Ni-Fe-Co合金77

二、专利介绍的W-Ni-Fe-Co合金79

（一）使用烧结-真空退火-氩气中热处理-淬火工艺制备的W-Ni-Fe-Co合金（例2合金）79

一、作为比较用的W-Ni-Fe合金（例1合金）79

（二）使用烧结-氩气中热处理-淬火-旋锻-时效工艺制备的W-Ni-Fe-Co合金（例3合金）80

第六节 W-Ni-Mn合金81

一、烧结过程中合金的失重与锰损82

二、某些因素对于W-Ni-Mn合金致密化行为的影响83

（一）原料粉末氧含量的影响83

（二）烧结温度的影响83

（三）烧结制度的影响84

（一）热处理的影响85

（二）基体含量和对粉末混合料进行球磨的影响85

三、影响W-Ni-Mn合金力学性能的重要因素85

第七节W-Ni-Co合金的制备与性能86

一、采用涂层钨粉制备的W-Ni-Co合金86

二、采用液相烧结制备的W-Ni-Co合金86

（一）W-Ni-Co合金的力学性能86

（二）W-Ni-Co合金的点火穿甲性能88

第八节 高密度合金的牌号、成分、性能和应用88

一、高密度钨合金的国内外概况88

二、高密度钨合金的基本性质和系列89

（一）基本性质89

（二）基本系列90

三、高密度钨合金的应用93

（三）在机械制造、仪表及轻工业中的应用94

（四）在电气工业中的应用94

（一）在航空和航天工业中的应用94

（二）在军事工业中的应用94

（五）在屏蔽材料中的应用95

（六）其他方面的应用95

参考文献95

第四章 W-Cu合金97

第一节 粉末混合质量对于W-Cu合金烧结行为的影响97

一、混合程度的测量与测量结果98

二、压坯收缩与混合程度的关系100

第二节 添加过渡金属的W-Cu合金100

一、体积收缩100

二、表面湿润性试验101

第三节 添加金属钴的W-Cu合金102

一、成形压力对于材料致密化的影响103

四、原料铜粉的粒度对于材料烧结密度和性能的影响104

五、钴的添加量对于材料烧结密度和性能的影响104

二、升温速度对于材料致密化的影响104

三、所制备粉末的均匀程度对于材料致密化的影响104

六、钴对于材料收缩率的影响105

七、钴对于材料晶粒度的影响106

八、烧结温度对于材料性能的影响106

第四节 共球磨W-Cu粉末压坯的烧结106

一、混合和共球磨W-Cu粉末压坯的致密化行为107

二、W-Cu粉末压坯液相烧结的机制109

三、W-Cu混合粉末压坯的膨胀机制及其热力学分析109

四、W-Cu混合粉末压坯膨胀的控制110

第五节 机械合金化W-Cu粉末压坯的烧结111

一、MA W-Cu粉末的特性112

二、MA W-Cu粉末压坯的烧结行为113

一、混合料A和B压坯液相烧结时的致密化行为114

第六节 共还原W-Cu氧化物粉末压坯的烧结114

三、MA W-Cu粉末烧结材料的电导率114

二、混合料的均匀化系数HI与制品的显微硬度115

三、材料压缩时的变形行为116

第七节 机械-热化学方法制备高密度超细W-Cu合金117

一、球磨与还原117

二、材料烧结密度118

第八节WC-Cu合金118

一、影响WC-Cu合金致密化行为的因素119

（一）混合料制备工艺的影响119

（二）金属杂质含量的影响119

（三）铜含量的影响120

（五）烧结时间的影响121

二、致密外壳的形成121

（四）烧结温度的影响121

三、缩孔的形成122

第九节W-Cu合金的牌号、成分、性能和应用123

一、高、低压电器用钨铜电触头材料123

二、真空开关和电子器件用钨铜材料125

三、航空航天和军工用钨铜材料126

四、其他领域用钨铜材料126

参考文献126

第五章 钴基合金128

第一节 由预合金粉末制备的钨铬钴（Stellite）6型合金128

一、无硼钨铬钴（Stellite）6型合金预合金粉末的液相烧结128

（一）烧结温度对于PY250粉末熔化率的影响129

（二）影响PY250粉末致密化行为的因素130

第二节 由预合金粉末制备的加硼钴基合金132

二、加硼钨铬钴（Stellite）6型合金预合金粉末的液相烧结132

（三）PY250粉末烧结材料的孔隙度132

第三节 外科植入用Co-Cr-Mo多孔性烧结合金的制取134

一、粉末原料的成形性135

二、压坯的烧结行为136

三、烧结体的孔隙度137

四、烧结体的尺寸变化138

五、烧结材料的力学性能139

六、烧结材料的耐腐蚀性139

第四节 粉末冶金Stellite合金的牌号、成分、性能和应用140

参考文献140

第六章 铁基粉末冶金中的液相烧结142

第一节 制取高密度Fe-C合金的一种特殊工艺142

（一）轴向和径向的尺寸变化144

一、Fe-Cu压坯液相烧结时的尺寸变化144

第二节Fe-Cu、Fe-Cu-C系合金烧结时尺寸的控制144

（二）体积变化145

二、影响Fe-Cu压坯烧结时尺寸变化的因素145

（一）体积膨胀与成形压力的关系146

（二）体积膨胀与烧结温度的关系147

（三）体积膨胀与石墨含量的关系147

（四）体积变化与颗粒内部微孔隙度的关系148

（五）体积增大与铜的扩散的关系149

（六）体积增大与粉末粒度的关系149

三、Fe-Cu压坯烧结过程中骨架的溶解与再形成149

第三节 Fe-Ti烧结合金150

一、使用Fe-纯钛粉混合料151

二、使用Fe-钛化合物粉混合料151

（二）致密化152

（一）孔隙的形成和再充填152

三、使用Fe-Fe2Ti粉混合料152

（三）力学性能156

（四）Fe-Ti系的进一步合金化157

第四节Fe-P系烧结合金157

一、铁-磷铁压坯的烧结157

（一）影响孔隙结构的因素158

（二）烧结体的力学性能159

二、Fe-P烧结合金的脆性及其防止160

（一）脆性产生的原因161

（二）脆性的防止161

三、含磷压坯液相烧结期间收缩的各向异性162

（一）Fe-P-Cu系压坯162

（二）Fe-P-Ni系压坯163

（三）Fe-P-Mo系压坯164

（四）Fe-P-MCM系压坯165

第五节 Fe-Ni烧结合金165

一、铁粉的颗粒大小对其致密化的影响166

二、加热速度对其致密化的影响166

三、碳含量对其致密化的影响167

四、镍的存在形式对其致密化的影响167

第六节 Fe-Sn、Fe-Sn-Cu系烧结合金168

一、Fe-Sn压坯的液相烧结169

二、Fe-Sn-Cu压坯的液相烧结170

三、纯铁、Fe-Cu、Fe-Sn与Fe-Sn-Cu材料的比较172

第七节 高强度低合金钢（Fe-2Cu-2Ni-0.9Mo-0.8C）粉末压坯的烧结173

一、烧结温度对于材料致密化和力学性能的影响173

二、烧结时间对于材料致密化和力学性能的影响174

四、热处理对材料力学性能的影响175

三、使用预合金化粉末的影响175

第八节 Fe-Ni-C-B和Fe-Ni-Mo-C-B合金的烧结176

一、硼对合金致密化的影响176

二、碳对掺硼合金致密化的影响176

三、硼的添加量对于合金力学性能的影响176

第九节 以碳化物基母合金为添加剂的烧结低合金钢178

第十节 生产高密度耐磨铁基烧结合金的工艺方法（一）179

一、预烧结温度的影响179

二、生坯密度的影响180

三、最佳工艺方法181

第十一节 生产高密度耐磨铁基烧结合金的工艺方法（二）182

第十二节 添加Cu-Mn-Si合金粉的烧结铁基合金183

一、以碳化的钼铁作为添加剂185

第十三节 用于铁基粉末液相烧结的钼铁合金185

二、以未碳化的钼铁作为添加剂186

三、C-Fe-Mo三相平衡图186

第十四节 粉末冶金铁基结构零件材料牌号、成分、性能和应用188

一、中国粉末冶金铁基结构零件材料标准188

二、ISO 5755：1996《烧结金属材料——规范》中的粉末冶金铁基结构零件材料标准190

三、粉末冶金铁基结构零件的应用195

（一）在汽车工业中的应用195

（二）在摩托车工业中的应用207

（三）在农业机械中的应用209

（四）在电动工具中的应用210

（五）在办公机械中的应用211

（六）在家用电器中的应用211

（七）在液压件中的应用211

参考文献212

（八）在纺织机械中的应用212

第七章 铜基粉末冶金中的液相烧结214

第一节 两元铜基烧结合金214

第二节 Cu-Al烧结合金218

一、Cu-Al烧结合金的瞬时液相烧结218

二、Cu-Al烧结合金的感应液相烧结219

（一）感应液相烧结装置219

（二）磁场穿透深度的影响因素220

（三）感应加热对于压坯的特殊要求220

第三节 Cu-Sn烧结合金220

第四节 Cu-Sn-Pb烧结合金221

第五节 Cu-Ti烧结合金222

一、瞬时液相对于Cu-Ti烧结合金致密化行为的影响224

二、机械活化对于Cu-Ti烧结合金致密化行为的影响225

三、Cu-Ti烧结合金的力学性能226

第六节 粉末冶金铜基合金的材料牌号、成分、性能和应用226

一、ISO 5755：1996《烧结金属材料——规范》中的有关铜基粉末冶金材料标准226

二、粉末冶金纯铜（烧结铜）226

三、粉末冶金青铜（烧结青铜）227

（一）烧结青铜结构零件材料227

（二）烧结青铜过滤器228

（三）烧结青铜轴承与其他轴承材料标准229

四、粉末冶金黄铜（烧结黄铜）236

五、粉末冶金镍黄铜（烧结镍黄铜，烧结锌白铜）237

六、粉末冶金铜-镍合金（烧结铜-镍合金）238

七、粉末冶金铜-铅合金（烧结铜-铅合金）238

八、粉末冶金摩擦材料238

参考文献238

第八章 烧结不锈钢240

第一节 不锈钢粉制造及其零件生产的一般守则241

第二节 加铜的奥氏体烧结不锈钢242

一、在N2-H2气氛中进行烧结242

（一）加铜对于材料氮含量的影响242

（二）加铜对于材料中碳化物形成的影响243

（三）气氛中氢含量对于铜向钢中扩散的影响243

（四）加铜奥氏体烧结不锈钢粉末压坯的致密化行为以及成品材料的力学性能243

二、在真空中进行烧结244

第三节 加硅的奥氏体烧结不锈钢247

一、硅添加量对于粉末压制性能的影响247

二、气氛种类对于材料烧结密度的影响247

（一）硅添加量对于材料烧结密度的影响248

（二）硅添加量对于材料体积收缩率的影响248

三、氢气氛中烧结材料的致密化行为248

（三）硅添加量对于材料等温致密化行为的影响249

四、烧结过程中的差热分析250

五、利用计算机预测的相平衡250

六、材料的物理性能和力学性能252

第四节 加硼的奥氏体烧结不锈钢252

一、A．Molinari等的研究情况252

（一）烧结温度和气氛对于材料力学性能和致密化行为的影响253

（二）纯氢气氛中316L不锈钢粉末压坯烧结的致密化行为和力学性能254

二、R．Tandon等的研究情况257

（一）烧结温度和添加剂对于烧结体密度的影响257

（二）烧结温度和时间对于基体不锈钢强度的影响257

（三）硼含量对于材料力学性能的影响258

（四）硼的添加形式和数量对于材料显微组织的影响258

（五）材料的显微硬度259

第五节 加铝的奥氏体烧结不锈钢260

第六节 加碳的奥氏体烧结不锈钢262

第七节 加镍的奥氏体烧结不锈钢263

一、耐腐蚀性能264

二、显微组织264

第八节 加Cu3P或者Fe3P的奥氏体烧结不锈钢265

一、烧结致密化行为265

二、材料的力学性能266

第九节 加SiC的奥氏体烧结不锈钢267

第十节 马氏体烧结不锈钢268

一、SS422型不锈钢粉末压坯的烧结行为268

二、烧结气氛的作用269

三、添加硼的烧结强化作用269

四、添加碳对于材料烧结密度和晶粒尺寸的影响270

一、由预合金化粉末和混合粉末制备的铁素体-奥氏体双相烧结不锈钢271

第十一节 铁素体-奥氏体双相烧结不锈钢271

二、用铜进行强化的铁素体-奥氏体双相烧结不锈钢272

（一）烧结致密化行为和材料硬度273

（二）材料的磁性能274

（三）材料的耐腐蚀性能274

第十二节 烧结不锈钢的牌号、成分、性能和应用274

一、各种烧结不锈钢的特性274

二、300系列烧结不锈钢和400系列烧结不锈钢275

（一）300系列烧结不锈钢材料标准275

（二）400系列烧结不锈钢材料标准276

三、烧结不锈钢制品的应用278

参考文献279

第九章 粉末冶金高速钢中的液相烧结281

第一节 水雾化-直接烧结粉末冶金高速钢的一般生产工艺282

一、粉末氧含量的影响283

第二节 粉末冶金高速钢液相烧结行为的影响因素283

二、碳化物形成元素的影响284

三、粉末粒度的影响285

四、烧结温度的影响285

五、烧结时间的影响285

六、烧结气氛的影响285

七、成形压力的影响286

八、添加碳的影响286

第三节 水雾化Px30和Px30S粉末高速钢286

一、烧结温度287

二、材料显微组织特征288

三、材料晶粒尺寸和化学成分289

第四节T1粉末高速钢292

四、初生和共晶碳化物以及碳氮化物的化学成分292

一、烧结特性293

二、材料的显微组织294

第五节 高钒粉末高速钢298

一、在真空和90%N2-9%H2-1%CH4（体积分数）气氛中烧结298

（一）烧结温度299

（二）材料的显微组织300

（三）材料的晶粒尺寸301

（四）材料的硬度与回火温度的关系302

（五）材料的断裂韧度302

（六）材料的矫顽力303

（七）刀具切削寿命303

二、在氢气氛中烧结303

一、烧结机理304

第六节 添加Cu-P的粉末高速钢304

二、烧结时间对于材料致密化行为的影响305

三、化学成分对于材料烧结温度的影响305

第七节 使用TiC和WC强化的M2和T15粉末高速钢306

一、材料的致密化行为与横向断裂强度307

二、材料的显微组织309

第八节 添加Cu3P和钛基陶瓷化合物的M3/2粉末高速钢309

一、石墨添加量对于材料烧结行为的影响310

二、TiC、TiN和TiO2添加剂对于材料烧结行为的影响310

三、TiC、TiN和TiO2添加剂的数量对于材料性能的影响311

（一）对于材料硬度的影响312

（二）对于材料横向断裂强度的影响312

（三）对于材料断裂韧度的影响313

四、烧结过程中发生的反应314

第九节 注射成形M2烧结工具钢315

一、热脱粘的影响因素316

二、烧结致密化的影响因素316

三、材料性能317

第十节 粉末冶金高速钢的开发和研究动向317

一、提高粉末冶金高速钢烧结性能的方法317

二、材料性能的研究318

（一）材料硬度318

（二）材料横向断裂强度318

（三）材料断裂韧度320

（四）添加硬质陶瓷颗粒对于材料性能的影响320

第十一节 粉末冶金高速钢的牌号、成分、性能和应用322

一、ASP高速钢323

二、CPM高速钢323

（一）铣削324

三、水雾化-直接烧结粉末冶金高速钢324

四、粉末冶金高速钢的应用324

（二）孔的机械加工325

（三）拉削325

（四）齿轮加工325

（五）其他应用326

（六）水雾化-直接烧结粉末冶金高速钢的主要应用326

参考文献326

第十章 熔渗328

第一节 熔渗方法328

第二节 熔渗系统329

一、难熔金属基复合材料330

二、碳化物基系统331

三、铁基系统333

第三节 渗铜烧结钢334

四、有色金属基系统334

一、渗铜烧结钢的生产工艺要素335

（一）最基本的熔渗方法335

（二）最基本的熔渗工艺335

（三）熔渗剂335

（四）保护气氛336

二、渗铜烧结钢的冲击强度及其影响因素337

（一）影响渗铜烧结钢冲击强度的因素337

（二）SCM公司研制的渗铜烧结钢的冲击强度341

三、渗铜烧结钢的性能以及渗铜方法在烧结铁基材料中的典型应用342

（一）渗铜烧结铁基材料的性能342

（二）渗铜方法在烧结铁基材料中的典型应用实例343

第四节 烧结渗铜铁和烧结渗铜钢的牌号、成分和物理-力学性能标准344

参考文献346