【知識(shí)庫(kù)】這樣調(diào)整粉末粒度，粉末冶金制品性能逆天改命！

時(shí)間：2025-4-2 閱讀：161

粉末冶金是一個(gè)統(tǒng)稱術(shù)語(yǔ)，涵蓋了利用金屬粉末制造金屬組件的若干種工藝。主要工藝包括：壓制和燒結(jié)、粉床熔融成型、粉末注塑成型以及熱/冷等靜壓成型。為確保此類金屬組件始終具有一致的出色質(zhì)量，必須仔細(xì)分析和表征金屬粉末的性能，以確保其具有良好的粉末流動(dòng)性、填充度和摩擦力以及理想的金屬組成。

制造商通常會(huì)采用壓制和燒結(jié)法提高金屬增材制造材料的強(qiáng)度、電導(dǎo)率和韌性。對(duì)于陶瓷和高硬度金屬等材料，原粉通常要經(jīng)過(guò)噴霧干燥處理，以形成具有更好流動(dòng)特性和壓縮性的原料。

壓制階段通常要求粉末粒度在60~150μm之間。這一范圍既能保證粉末的流動(dòng)性，避免其因過(guò)細(xì)導(dǎo)致模具堵塞（如<60μm的細(xì)粉易卡入模具間隙），又能減少因粉末過(guò)粗（>150μm）導(dǎo)致的坯體密度不均。例如，鋁合金粉末若需壓制，常通過(guò)造粒將細(xì)粉（<40μm）團(tuán)聚成 80~250 目（約 63~180μm）的顆粒，以滿足壓制要求。

均勻的粒度分布可提高壓制坯體的密度均勻性，減少燒結(jié)時(shí)的收縮差異，從而降低變形開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。

▲ 圖片來(lái)源馬爾文帕納科

燒結(jié)階段粒度影響燒結(jié)活性，粉末越細(xì)（如納米級(jí)或微米級(jí)），表面積越大，燒結(jié)活性越高，越容易在較低溫度下實(shí)現(xiàn)顆粒間的結(jié)合，提高最終密度（可達(dá) 97% 以上理論密度）。例如，硬質(zhì)合金生產(chǎn)中需使用細(xì)粒度原料以獲得細(xì)晶結(jié)構(gòu)。但過(guò)細(xì)的粉末可能導(dǎo)致燒結(jié)時(shí)收縮率過(guò)大，增加變形風(fēng)險(xiǎn)，需通過(guò)控制升溫速率、添加燒結(jié)助劑等方法緩解。

不同材料的燒結(jié)需求不同：鐵基材料常用10~100μm 粒度，兼顧燒結(jié)活性與壓制性能；陶瓷材料需更細(xì)粒度（如 <10μm）以促進(jìn)致密化，但需通過(guò)造粒改善流動(dòng)性；造粒氧化鋯顆粒圖像如下：

高溫合金可能采用粗粉（如 >100μm）以減少燒結(jié)時(shí)的晶粒長(zhǎng)大。

造粒顆粒雖具有優(yōu)異流動(dòng)性，但由于其結(jié)構(gòu)致密性不足，機(jī)械強(qiáng)度較低，在粒度測(cè)試中需采取針對(duì)性防護(hù)措施。

測(cè)試建議：

干法測(cè)試時(shí)采用較低氣壓（推薦<0.5 bar）進(jìn)行顆粒分散，避免高壓沖擊導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。

濕法測(cè)試宜選用緩速攪拌模式（結(jié)合具體樣品比重），嚴(yán)格禁止使用超聲分散方式，以維持顆粒完整性。

合理的粒度級(jí)配（如粗細(xì)顆粒混合）可優(yōu)化燒結(jié)過(guò)程中的孔隙填充，提高致密度。

在粉末冶金壓制和燒結(jié)工藝中，對(duì)粉末粒度的精準(zhǔn)檢測(cè)至關(guān)重要，常用的檢測(cè)儀器包括：

激光粒度分析儀

廣泛應(yīng)用于粉末冶金生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，無(wú)論是壓制前的原料粉末粒度檢測(cè)，還是燒結(jié)后對(duì)產(chǎn)品顆粒變化的評(píng)估，都能發(fā)揮重要作用。例如歐美克的 Topsizer 激光粒度分析儀，測(cè)量范圍為0.02 - 2000μm，具備雙光源設(shè)計(jì)和干濕法進(jìn)樣系統(tǒng)靈活切換的功能，可滿足不同粉末材料的檢測(cè)需求。