1.2.2粉末压制成形原理

粉末压制成形[1]是指将松散的粉末压制成具有一定形状、尺寸、密度和强度的压坯的工艺过程，是粉末冶金生产的主要工序之一。粉末压制成形方法有很多，如刚性模具压制成形法、金属注射成形法、等静压法等。

其中，刚性模具压制成形法与其他方法相比，具有生产速度快、尺寸精度高和经济效益明显等特点，在粉末冶金行业中被广泛使用。这种方法是将金属粉末或混合料装入钢制压模内，在模冲压力的作用下，经过加压、保压和卸压，最后从阴模中脱出形成压坯的工艺过程，如图1.1所示。

图1.1 压制过程示意图

根据粉末成形理论，粉末成形过程可分为如图1.2所示的三个阶段。

第Ⅰ阶段：开始加压后，粉末体中的“拱桥”被破坏，颗粒位移并填充空隙。结果，压坯体积减小，密度迅速增加并达到最大充填密度。

第Ⅱ阶段：由于“拱桥”已被破坏，大量宏观孔隙被填充并达到最大填充密度，因此粉末体表现出一定的压缩阻力。在此阶段内，继续增大压力时，压坯密度并没有明显提高。

第Ⅲ阶段：当压力继续增大，超过粉末材料的临界应力值（屈服强度或强度极限）时，粉末颗粒开始变形或断裂（如脆性粉末），由于变形和位移同时作用，因此密度又随之增大。

粉末压制成形的三个阶段

实际情况要复杂得多，如在第Ⅰ阶段，粉末体致密化虽然以颗粒位移为主，但同样也伴随着少量的颗粒变形；在第Ⅲ阶段，粉末体的致密化虽然以颗粒变形为主，但同样也伴随着少量的颗粒位移。

应该指出，压制力和压坯密度关系曲线形状与粉末的种类有关。压制脆而硬的粉末时曲线第二段较为明显，呈平坦状；但压制铜、锡、铅等塑性较好的粉末时，第二段则基本消失