現代粉末冶金技術

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發表于 2008-8-22 16:16:16 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

【書名】《現代粉末冶金技術》
【作者】陳振華主編
【出版社】化學工業出版社
【出版日期】2007-9-1
【ISBN】978-7-1220-0826-8
【定價】59元
【開本】16開
【裝幀】平裝
【版次】1版1次
【頁數】489頁
【大小】69.1M

【內容簡介】
   本書全面系統介紹了現代粉末冶金技術的工藝和理論，內容包括超微粉末制備技術、快速凝固?粉末冶金技術、機械合金化技術、噴射沉積技術及應用、粉末冶金特種成形技術、粉末冶金特種燒結技術、自蔓延技術及其應用和金屬粉末注射成形。
   本書內容新穎，信息量大，理論與實踐兼顧，具有很強的實用性和理論參考價值，可供從事粉末冶金、材料、機械等領域科研與工程技術人員參考，特別適合作為粉末冶金、金屬材料、陶瓷材料等專業的教材或參考書。

【前言】
   近十幾年來粉末冶金取得了引人注目的進展，一系列新技術、新工藝、新材料相繼出現，使得整個粉末冶金領域出現了一個嶄新局面。假若把粉末模壓成形和普通燒結作為主要工藝的粉末冶金技術稱為傳統的粉末冶金技術，那么近幾十年在粉末冶金領域發展起來的一系列新技術和新工藝可以稱為現代粉末冶金技術。
現代粉末冶金技術的發展有如下特點。

（1）新技術、新工藝大量涌現。如超微粉末的制備技術、快速冷凝、機械合金化、噴射沉積、粉末熱等靜壓、粉末熱鍛、粉末軋制、粉末擠壓、粉末溫壓、粉末準等靜壓、stamp技術、快速全向壓制、高速壓制、電磁成形、超固相線燒結、選擇性激光燒結、放電等離子燒結、微波燒結、爆炸固結、大氣壓固結、電場活化燒結、自蔓延燒結和粉末注射成形技術等。粉末冶金新技術和新工藝的發展趨勢為高級化、精細化和工業規模化。新技術和新工藝的應用使得一批具有粉末冶金特點的新材料相繼產生。如大塊納米材料、粉末高溫合金、粉末高速鋼、粉末不銹鋼、粉末合金鋼、快速凝固粉末鋁合金、快速凝固鎂合金、快速凝固鈦合金和特種陶瓷等。粉末冶金材料向全致密、高性能方向發展。

（2）現代粉末冶金技術成為非平衡材料最重要的制備方法。采用這些技術不僅可以顯著改善傳統材料的性能，還可以研制新材料。利用極限條件制備具有特殊性能的材料，如采用蒸發凝聚法制備超微粉末，采用快速冷凝技術制備非晶、準晶和微晶材料，采用機械合金化制備納米晶材料，采用超高壓或超高溫合成各種具有特殊性能的粉末冶金制品，采用特種成形和特種燒結方法保持材料中的亞穩相而制備非平衡態材料。

（3）采用以機械合金化和自蔓延燒結為主體的復合材料制造技術，用于制備傳統熔鑄法和粉末冶金方法難以得到的合金材料以及制備性能優異的彌散強化合金。利用這些新技術研制出了大量具有特殊性能的鋁基、銅基、鐵基、鎳基粉末冶金復合材料。粉末冶金材料向復合化和功能化方向發展。

（4）近終形產品的直接制備技術發展迅速，成就突出。如粉末冶金零件的幾何形狀越來越復雜，尺寸精密度不斷提高，大大減少了后續加工工序和加工量，這些巨大進展主要歸功于粉末注射成形、溫壓成形、選擇性激光燒結、等溫鍛造、無包套熱等靜壓和以各種成形包套為主的復雜形狀產品的熱等靜壓等工藝的發展。

   目前現代粉末冶金技術和理論的研究已經成為材料科學領域熱點和前沿方向，而且粉末冶金技術已經滲透到材料的各個領域，成為材料制備和加工的重要方法之一。世界上所有工業發達國家的決策者和材料科學工作者都非常重視對現代粉末冶金技術的研究。筆者于1990年起開始在中南工業大學為研究生講授《現代粉末冶金技術》課程，并從事非平衡材料的制備技術和基礎理論研究。2000年以后又在湖南大學材料學院為研究生講授此課程。本書的核心內容就是這門課程的講義，經過多年的充實、完善，在多位老師和研究生的協助下完成了本書。本書系統地介紹超微粉末、快速凝固、機械合金化、噴射成形、粉末特種成形、粉末特種燒結、自蔓延燒結和粉末注射成形的技術和理論，并且介紹筆者在這個領域開始的工作。本書可以供從事這些領域工作的科研人員參考，也可以作為粉末冶金、金屬材料、陶瓷等專業的研究生教材，由于內容較多，篇幅有限，特別是作者水平有限，書中難免有疏漏之處，懇請廣大讀者批評指正。

   本書在撰寫過程中得到了湖南大學材料學院博士生王群、張斌，碩士研究生郝亮、李微等人的大力協助，在此深表感謝，并對化學工業出版社的熱情支持表示衷心感謝。
                                             陳振華2007年9月于長沙

【目錄】
第1章超微粉末的制備技術1
1.1 概述1
1.1.1 超微粒子的定義1
1.1.2 超微粉末研究的發展歷史1
1.2 超微粒子的基本特性2
1.2.1 超微粒子的電子狀態和晶格振動2
1.2.2 超微粒子的基本效應4
1.3 超微粒子的物理特性6
1.3.1 結晶學特性7
1.3.2 晶體結構和相變特性7
1.3.3 熱力學性能8
1.3.4 電學性能11
1.3.5 磁學性能14
1.3.6 光學性能15
1.3.7 催化特性19
1.3.8 燒結特性20
1.3.9 化學特性22
1.4 超微粉末制備過程原理24
1.4.1 蒸發凝聚法制備超微粉末的原理24
1.4.2 氣相化學反應法制備超微粉末的原理28
1.4.3 液相法制備超微粉末的原理34
1.5 超微粉末的制備技術38
1.5.1 蒸發凝聚法39
1.5.2 濺射法45
1.5.3 電爆炸絲法46
1.5.4 氣相化學反應法46
1.5.5 液相法制備超微粉末的技術52
1.6 超微粉末的應用71
1.6.1 在粉末冶金領域的應用71
1.6.2 磁性材料72
1.6.3 在化學工業中的應用72
1.6.4 在生物醫藥領域的應用73
1.6.5 其他應用73
參考文獻73
第2章快速凝固—粉末冶金技術77
2.1 快速凝固技術—粉末冶金技術的發展概況77
2.2 快速凝固材料的制備理論78
2.2.1 快速凝固技術的基本原理78
2.2.2 熔體的過冷和再輝80
2.2.3 快速凝固時的熱流82
2.2.4 快速凝固過程的熱力學83
2.2.5 快速凝固過程的動力學87
2.2.6 快速凝固過程中的溶質分配90
2.2.7 固液界面穩定性93
2.2.8 快速凝固時的形核與長大98
2.3 快速凝固技術99
2.3.1 雙流霧化法99
2.3.2 離心霧化法106
2.3.3 機械、電氣等作用力霧化109
2.3.4 多級霧化法111
2.3.5 熔體自旋法113
2.3.6 快速凝固粉末冶金材料熱致密化技術118
2.4 快速凝固材料119
2.4.1 快速凝固晶態材料119
2.4.2 快速凝固準晶材料133
2.4.3 快速凝固非晶態合金136
2.4.4 大塊非晶合金140
參考文獻145
第3章機械合金化技術148
3.1 機械合金化概況148
3.1.1 機械合金化技術的發展歷史148
3.1.2 機械合金化的應用150
3.2 機械合金化球磨裝置及工作原理152
3.2.1 機械合金化的球磨裝置152
3.2.2 機械合金化工藝參數156
3.3 機械合金化的球磨機理158
3.3.1 金屬粉末的球磨過程158
3.3.2 機械合金化的球磨機理159
3.3.3 機械合金化過程的理論模型161
3.3.4 機械合金化過程的運動學及能量傳輸模型173
3.3.5 機械合金化溫升模型176
3.4 機械合金化技術的應用179
3.4.1 機械合金化技術制備彌散強化合金179
3.4.2 機械合金化制備平衡相材料188
3.4.3 機械合金化制備非平衡相材料189
3.4.4 機械合金化制備功能材料199
3.5 固液反應球磨及水溶液球磨技術204
3.5.1 固液反應球磨技術204
3.5.2 水溶液球磨技術207
3.6 低溫機械合金化210
3.6.1 低溫機械合金化設備211
3.6.2 低溫機械合金化的應用211
參考文獻212
第4章噴射沉積技術及應用216
4.1 金屬液體噴射沉積工藝的進展216
4.1.1 噴射沉積工藝的發展及現狀216
4.1.2 噴射沉積工藝的基本原理和特點217
4.1.3 噴射沉積工藝和裝置220
4.2 噴射沉積過程理論研究227
4.2.1 噴射沉積過程原理和控制參量227
4.2.2 整體模型228
4.2.3 子過程的物理模型228
4.3 噴射沉積材料237
4.3.1 鐵基合金237
4.3.2 鋁合金239
4.3.3 銅合金241
4.3.4 鎂合金243
4.3.5 貴金屬領域243
4.4 噴射共沉積制備顆粒增強金屬基復合材料244
4.4.1 噴射共沉積制備mmcp過程的基本原理244
4.4.2 噴射共沉積技術研究現狀255
4.4.3 噴射共沉積技術的特點和優越性263
4.5 多層噴射沉積的裝置和原理264
4.5.1 多層噴射沉積的提出264
4.5.2 多層噴射沉積技術及裝置265
4.5.3 多層噴射沉積過程原理分析266
4.5.4 多層噴射沉積工藝的特點268
4.6 多層噴射沉積的傳熱凝固規律269
4.6.1 多層噴射沉積過程霧化階段的傳熱凝固規律269
4.6.2 多層噴射沉積過程沉積階段的傳熱凝固規律270
4.7 噴射沉積坯的熱加工273
4.7.1 傳統熱加工工藝273
4.7.2 特殊熱加工工藝274
參考文獻280
第5章粉末冶金特種成形技術284
5.1 概述284
5.2 等靜壓成形284
5.2.1 冷等靜壓制284
5.2.2 熱等靜壓制286
5.2.3 準等靜壓制290
5.3 陶粒壓制291
5.3.1 制造工藝工序291
5.3.2 工藝原理292
5.3.3 陶粒特性293
5.3.4 預成形坯設計295
5.3.5 陶粒壓制的性能與應用295
5.4 stamp工藝295
5.4.1 制造工藝工序296
5.4.2 制造的材料296
5.4.3 經濟意義299
5.5 快速全向壓制(roc)299
5.5.1 流體模系統300
5.5.2 室溫壓制與快速全向壓制300
5.5.3 快速全向壓制坯的后續加工300
5.5.4 雙金屬零件的制造工藝301
5.5.5 制造工藝的特點及應用301
5.5.6 制造工藝的局限性301
5.6 粉漿澆注成形302
5.6.1 粉漿澆注的工藝過程302
5.6.2 影響粉漿澆注成形的因素303
5.7 粉末軋制成形304
5.7.1 金屬粉末軋制原理與特點304
5.7.2 粉末軋制的應用306
5.8 粉末擠壓成形307
5.8.1 增塑粉末擠壓成形307
5.8.2 粉末熱擠壓307
5.9 粉末鍛造成形307
5.9.1 粉末鍛造技術307
5.9.2 粉末鍛造工藝的優點309
5.9.3 粉末鍛造技術的應用310
5.10 溫壓成形311
5.10.1 溫壓成形技術的發展概況311
5.10.2 溫壓工藝及致密化機理311
5.10.3 溫壓成形技術的分類315
5.10.4 溫壓成形技術的應用320
5.11 電磁成形321
5.11.1 電磁成形發展概況、原理及特點321
5.11.2 電磁成形技術的分類與應用321
5.12 高速壓制322
5.12.1 高速壓制的技術原理322
5.12.2 高速壓制的技術特點323
5.12.3 高速壓制所用的模具325
5.12.4 高速壓制所用的粉末326
5.12.5 高速壓制的生產成本326
5.12.6 高速壓制的研究進展326
5.12.7 國內對高速壓制的理論研究328
5.13 冷成形粉末冶金331
參考文獻331
第6章粉末冶金特種燒結技術335
6.1 概述335
6.2 超固相線液相燒結335
6.2.1 slps的發展概況335
6.2.2 slps的原理及特點336
6.2.3 slps中的致密化與變形機理337
6.2.4 工藝參數對slps的影響342
6.2.5 slps技術的應用及進展344
6.3 選擇性激光燒結344
6.3.1 sls的原理及特點345
6.3.2 工藝參數對sls的影響347
6.3.3 sls技術的應用及研究進展348
6.4 放電等離子燒結(sps)351
6.4.1 sps的原理、工藝及特點352
6.4.2 sps技術的應用及研究進展353
6.5 微波燒結354
6.5.1 ms的燒結機制、原理及特點354
6.5.2 ms技術的應用及研究進展357
6.6 爆炸燒結360
6.6.1 爆炸燒結的原理及特點360
6.6.2 爆炸燒結機理361
6.6.3 爆炸燒結技術的應用364
6.7 鑄造燒結法365
6.7.1 鑄造燒結法的原理及工藝365
6.7.2 鑄造燒結法的特點366
6.7.3 鑄造燒結法的應用366
6.8 大氣壓固結367
6.8.1 cap法制造工藝367
6.8.2 cap法制造工藝的優點368
6.8.3 cap法固結的材料368
6.9 電場活化燒結369
6.9.1 fast燒結工藝370
6.9.2 fast的基本原理370
6.9.3 fast燒結技術的應用370
參考文獻372
第7章自蔓延技術375
7.1 概述375
7.1.1 自蔓延技術的概念及特點375
7.1.2 自蔓延技術的發展概況376
7.2 shs過程的理論研究379
7.2.1 shs過程的啟動379
7.2.2 燃燒類型380
7.2.3 shs技術的熱力學條件381
7.2.4 shs技術的動力學條件385
7.2.5 shs技術的非平衡理論389
7.2.6 shs過程的研究方法及設備392
7.3 shs技術種類394
7.3.1 shs制備技術394
7.3.2 shs燒結技術395
7.3.3 shs致密化技術395
7.3.4 shs熔鑄397
7.3.5 shs焊接398
7.3.6 shs涂層399
7.3.7 熱爆技術402
7.3.8 化學爐技術402
7.3.9 非常規shs技術403
7.4 shs過程的影響因素405
7.4.1 shs合成耐火材料的影響因素405
7.4.2 shs焊接的影響因素406
7.4.3 陶瓷色料影響因素406
7.5 shs技術的應用407
7.5.1 概述407
7.5.2 shs在航天及船舶工業中的應用408
7.5.3 shs在能源工業中的應用409
7.5.4 shs在冶金及材料工業中的應用410
7.6 shs研究的發展方向413