粉末冶金的現狀以及發展趨勢

　　粉末冶金的現狀以及發展趨勢

　　【摘 要】粉末冶金是用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經過成形和燒結制成金屬材料、復合材料以及各種類型制品的工藝過程。

　　粉末冶金它具有低耗節能、材料利用率高、高效省時等優點，但其也存在一定不足，如金屬粉末和模具費成本高，產品尺寸的大小和形狀受限制，產品韌性較差等。

　　目前粉末冶金廣泛應用在硬質合金制作、多孔材料、難熔金屬材料、磁性材料、金屬陶瓷等。

　　【關鍵詞】粉末冶金歷史 基本工序 粉末冶金優勢與不足 趨勢

　　1 粉末冶金的歷史

　　粉末冶金發展經歷三個階段：

　　20世紀初，通過粉末冶金工藝制得電燈鎢絲，被譽為現代粉末冶金技術發展的標志。

　　隨后許多難熔金屬材料如鎢、鉭、鈮等都可通過粉末冶金工藝方法制備。

　　1923年粉末冶金硬質合金的誕生更被譽為機械加工業的一次革命;20世紀30年代，粉末冶金工藝成功制得銅基多孔含油軸承。

　　繼而發展到鐵基機械零件，并且迅速在汽車、紡織、辦公設備等現代制造領域廣泛應用;20世紀中葉以后，粉末冶金技術與化工、材料、機械等學科互相滲透，更高性能的新材料、新工藝發展進一步促進粉末冶金發展。

　　并使得粉末冶金技術廣泛應用到汽車、航空航天、軍工、節能環保等領域。

　　2 粉末冶金的基本工序

　　(1)粉末的制取。

　　目前制粉方法大體可分為兩類：機械法和物理化學法。

　　機械法是將原材料機械地粉碎，化學成分基本不發生變化。

　　物理化學法是借助化學或物理作用，改變原材料的化學成分或聚集狀態而獲得粉末。

　　目前工業制粉應用最為廣泛的有霧化法、還原法和電解法;而沉積法(氣相或液相)在特殊應用時也很重要。

　　(2)粉末成型。

　　成型是使金屬粉末密實成具有一定形狀、尺寸、孔隙度和強度坯塊的工藝過程。

　　成型分普通模壓成型和特殊成型兩類。

　　模壓成型是將金屬粉末或混合料裝在鋼制壓模內，通過模沖對粉末加壓，卸壓后，壓坯從陰模內壓出。

　　特殊成型是隨著各工業部門和科學技術的發展，對粉末冶金材料性能及制品尺寸和形狀提出更高要求而產生。

　　目前特殊成型分等靜壓成型、連續成型、注射成型、高能成型等。

　　(3)坯塊燒結。

　　燒結是粉末或粉末壓坯，在適當的溫度和氣氛條件下加熱所發生的現象或過程。

　　燒結可分單元系燒結和多元系固相燒結。

　　單元系燒結，燒結溫度比所用的金屬及合金的熔點低;多元系固相燒結，燒結溫度一般介于易熔成分和難熔成分的熔點之間。

　　除普通燒結外，還有活化燒結、熱壓燒結等特殊的燒結方法。

　　(4)產品的后處理。

　　根據產品的性能要求不同，一般會對燒結品再進行加工處理。

　　如浸油、精整、切削攻牙、熱處理、電鍍等。

　　3 粉末冶金的優勢與不足

　　粉末冶金的優勢：粉末冶金燒結是在低于基體金屬的熔點下進行，因此目前絕大多數難熔金屬及其化合物都只能用粉末冶金方法制造;粉末冶金壓制的不致密性，有利于通過控制產品密度和孔隙率制備多孔材料、含有軸承、減摩材料等;粉末冶金壓制產品的尺寸無限接近最終成品尺寸(不需要機械加工或少量加工)。

　　材料利用率高，故能大大節約金屬，降低產品成本;粉末冶金產品是同一模具壓制生產，工件之間一致性好，適用于大批量零件的生產。

　　特別是齒輪等加工費用高的產品;粉末冶金可以通過成分的配比保證材料的正確性和均勻性，此外燒結一般在真空或還原氣氛中進行，不會污染或氧化材料，可以制備高純度材料。

　　粉末冶金的不足：粉末冶金零件部分性能不如鍛造和一些鑄造零件，如延展性和抗沖擊能力等;產品的尺寸精度雖然不錯，但是還不如有些精加工產品所得的尺寸精度;零件的不致密特性會對后加工處理產生影響，特別在熱處理、電鍍等工藝必須考慮這一特性的影響;粉末冶金模具費用高，一般不適用于小批產品生產。

　　4 國內粉末冶金行業的趨勢

　　隨著我國工業化快速發展，高附加值的零部件需求將加速增長。

　　此外，隨著全球化采購的產業鏈形成，帶給國內零部件企業商機顯而易見。

　　因此，如何把握當前機遇，目前粉末冶金行業應該從以下四方面發展。

　　(1)進一步提高鐵基粉末冶金產品的密度，擴大粉末冶金件對傳統鍛件的替代范圍。

　　當前，鐵基粉末冶金零件的密度為7.0-7.2g/cm3，而國內某企業通過技術改進，用傳統的粉末燒結和鍛造工藝相結合的辦法，用較低的成本把鐵基粉末冶金零件密度提高至7.6g/cm3，在這種密度前提下，鐵基粉末冶金已經可替代機械、汽車等行業的大多數連接件和部分功能件。

　　考慮粉末冶金工藝本身對材料的節省和高效特征，此類鐵基粉末冶金件的潛在價值空間可達至千億元。

　　(2)提高粉末冶金產品的精度、開發形狀更復雜的產品。

　　為機械制造、航天汽車、生活家電等行業的產業結構升級服務。

　　此方向主要以降低機械重量、節能減耗及將設備小型化、普及化為導向。

　　如使用注射成型零件幾乎不需要再進行機加工，減少材料的消耗，材料的利用率幾乎可以達到100%。

　　(3)進一步合金化，目標為輕量化和功能化。

　　在鐵基粉末中，混入鋁、鎂及稀土元素等合金粉末，可實現其超薄、輕量化等性能，可廣泛地應用電子設備及可穿戴設備等與生活密切相關的領域中。

　　(4)改善粉末冶金零件的電磁性，目標是對硅鋼和鐵氧體、磁介質等材料的取代。

　　以取向硅鋼材料為例，硅鋼的導電原理是加入硅元素后，材料通過減少晶界的方式降低鐵損，特別是取向硅鋼，導向方向是一個單一粗大的晶粒。

　　相比取向硅鋼的一維導電方向，粉末冶金零件可以實現多維導電(各個方向)。

　　目前此技術已被少數企業實現突破，只要不斷完善，最終達到工業要求。

　　這種技術將會廣泛在電機設備、汽車及機器人智能控制系統等領域應用。

　　參考文獻：

　　[1]黃培云.粉末冶金原理.[M].北京：冶金工業出版社，1997(2006.1重印).1.

　　[2]黃培云.粉末冶金原理.[M].北京：冶金工業出版社，1997(2006.1重印).7.

【粉末冶金的現狀以及發展趨勢】相關文章：

高職院校護理教育的現狀與發展趨勢論文10-08

試論建筑給排水的現狀及發展趨勢論文10-08

電氣自動化的現狀與發展趨勢論文10-08

簡述變電站檢修的現狀及發展趨勢10-05

數控技術現狀與發展趨勢探討論文10-08

機械數控技術應用現狀與發展趨勢論文10-08

我國現代藝術設計的現狀與發展趨勢論文10-08

近年來中國舞蹈發展趨勢以及存在的問題論文10-08

計算機應用現狀及發展趨勢研究論文10-08

工業電氣自動化現狀及發展趨勢的論文10-08