成形
成形是将松散的混合粉加工成具有一定形状、尺寸和强度的坯体（称为压坯，green compact）的过程。成形环节决定了零件的形状、密度分布和后续烧结收缩行为，是粉末冶金中工艺性最强的一环。
成形方法总览
| 成形方法 | 原理 | 密度水平 | 典型应用 |
|---|---|---|---|
| 刚性模压 | 模腔中单/双向压制 | 中 | 铁基结构零件、含油轴承 |
| 冷等静压（CIP） | 液体传压，各向同性 | 中高 | 钨钼坯条、大长径比件 |
| 热等静压（HIP） | 高温+高压气体同时作用 | ~全致密 | 高温合金、钛合金构件 |
| 粉末注射成形（MIM） | 粉末+粘结剂注射成形后脱脂 | 高（烧结后） | 小型复杂精密件 |
| 粉末轧制 | 粉末连续轧成板带 | 中 | 多孔板、电极板 |
| 粉末挤压 | 粉末（或增塑）挤出 | 中高 | 长直型材、钨棒 |
| 松装烧结 | 不压制，直接烧结 | 低（多孔） | 过滤器、青铜轴承 |
| 增材制造 | 激光/电子束逐层熔化粉末 | 近全致密 | 复杂定制件 |
刚性模压
压制过程
模压是最经典的成形方式：将混合粉装入模腔，用压机（机械式或液压式）施加 200800 MPa（常用 400600 MPa）的压力，使粉末致密化并产生"冷焊"，脱模后得到压坯。
粉末在模压中的致密化可以分为两个阶段：
- 颗粒重新排列与拱桥破坏：低压下粉末颗粒滑动、填充孔隙，密度快速增长；
- 颗粒弹塑性变形：高压下颗粒接触点变形，接触面积增大，密度增长放缓。
单向压制与双向压制
- 单向压制：只从一个方向加压，简单，但压坯沿高度方向存在明显的密度梯度（靠近压模一端密度高、远离一端密度低）。
- 双向压制：上下同时加压（或浮动阴模），密度均匀性显著改善，是工业零件的主流方式。
压坯密度的影响因素
| 因素 | 影响 |
|---|---|
| 压制压力 | 压力↑，密度↑，但超过一定压力后增长缓慢且压坯易出现裂纹 |
| 粉末压缩性 | 粒度适中、退火软化、预合金化程度低的粉末压缩性好 |
| 润滑剂 | 减小摩擦、改善密度分布；过量反而降低压坯密度和强度 |
| 零件高径比 | 高径比越大，摩擦损耗越大，密度越不均匀（经验：铁基件 H/D 一般 ≤ 3~5） |
| 壁厚 | 薄壁处密度低 |
弹性后效与脱模
卸压后压坯会发生弹性后效（弹性恢复，体积略膨胀，径向可达 0.2%~0.5%），脱模不当会造成层裂、掉边等缺陷。润滑剂（硬脂酸锌等）的主要作用之一就是降低脱模力。
等静压
冷等静压（CIP）
将粉末装入弹性包套（橡胶模），放入高压容器，用液体（水/油）从各个方向均匀加压（100~400 MPa），压坯密度均匀、无明显的密度梯度，适合压制形状复杂或大尺寸坯料——如钨、钼坯条，以及 HIP 前的包套预成形。
热等静压（HIP）
在氩气保护下同时施加高温（如 11001200 ℃）和高压（100200 MPa），直接将粉末（或包套内粉末）固结至接近完全致密。广泛用于：
粉末注射成形（MIM）
MIM 借鉴了塑料注射成形的思路：
- 将微细粉末（D50 约 2~10 μm，如气雾化 316L、羰基铁粉）与热塑性/石蜡粘结剂混炼成喂料；
- 注入模具形成坯件——可以做出传统模压无法实现的复杂三维形状（如带内螺纹、交叉孔的零件）；
- 用溶剂脱脂或热脱脂除去粘结剂；
- 烧结致密化（体积收缩可达 15%~20%，需精确的尺寸控制）。
MIM 适合小型（一般小于 100 g）、复杂、精度高的中小批量零件，如手表零件、医疗器械、手机卡托、枪械零件等。
增材制造："无模成形"
金属增材制造（3D 打印）可以看作一种特殊的粉末成形技术——用高能束流（激光或电子束）逐层熔化粉末直接"生长"出零件：
| 技术 | 热源 | 特点 |
|---|---|---|
| 粉末床熔融（SLM/LPBF、EBM） | 激光 / 电子束 | 精度高，复杂内腔可成形，是最主流的金属 3D 打印方式 |
| 定向能量沉积（DED/LDED） | 激光 / 电弧 | 可大尺寸成形、修复再制造 |
| 粘结剂喷射（BJ） | 粘结剂喷头 | 高效低成本，烧结后致密 |
与传统粉末冶金相比，增材制造的"成形"和"烧结"（熔化凝固）在同一个过程中完成，突破了模压对复杂形状的限制。本站金属粉末栏目整理了多种增材制造用高温合金粉末的成形性能数据。
成形方式的选择
选择成形方式时主要考虑：
- 零件形状复杂程度：简单回转/块状零件 → 模压；复杂小型零件 → MIM；极复杂或内腔结构 → 增材制造；
- 尺寸与批量：大批量简单件 → 模压（成本低）；小批量定制 → AM 或 CIP+HIP；
- 性能要求：普通结构件密度 6.8~7.2 g/cm³ 即可；高致密、高性能要求 → HIP、粉末锻造或 AM；
- 材料特性：难熔/活性金属 → CIP/HIP/AM（避免熔铸）。
小结
- 成形的本质是让粉末获得形状和初步的结合强度，密度分布直接影响烧结和最终性能。
- 模压是工业上最广泛应用的成形方式，注意密度均匀性与弹性后效。
- 等静压均匀性最好；MIM 解决复杂小型件；增材制造突破了形状自由度的天花板。
压坯只是"松散的成型体"，真正让粉末颗粒之间形成冶金结合、获得力学性能的，是下一节的主角——烧结。