探讨现代粉末冶金技术发展

林暖辉

广州市光铭金属制品有限责任公司511480

摘要：重点概述现代粉末冶金材料的发展状况和技术的应用现状。系统介绍了先进粉末冶金材料与传统粉末冶金材料的各类基本特性、市场上的应用情况及未来的发展趋势，展示了烧结硬化、粉末注射成形、温压成形、放电离子烧结、微波烧结、喷射成形、自蔓延高温合成、机械合金化等新技术的利用、开发与研究的现状。

关键词：粉末冶金；技术；粉末冶金；材料；发展状况

引言

粉末冶金技术在我国已经有一段时间的研究历史，早在古代人们就掌握了冶炼生铁的技术。十八世纪的欧洲也曾在制造铂金的过程中采用粉末冶金的方法，逐渐粉末冶金技术得到了推广。随着经济的高速发展，粉末冶金技术也得到了提高，同时新型材料的出现，也让粉末冶金成为了材料领域必不可少的技术。

1对粉末冶金技术特征的分析

粉末冶金技术具有长远的历史，立足传统冶金技术，对诸多知识的融会贯通，形成优势突出的新型冶金技术。粉末冶金主要是对粉末状的矿石。在传统的冶金方法中，矿石的形式为整块，先进行提炼，而后进行冶炼。应用传统技术，块状矿石提炼技术受制于技术和矿石的大小，只能达到80%左右的利用率，产生大量材料的废置。但是，在粉末冶金技术的应用下，资源利用率得以大幅提升，有效降低资源浪费。另外，块状形式的矿石材料长期处于露天堆放，对环境产生不良影响，甚至破坏。由此可见，冶金技术的改善势在必行，使得材料各尽所用，发挥不同冶金材料的作用，形成高性能的新材料，达到成本的降低。利用现代粉末冶金技术，能够对废矿石、旧金属材料进行再利用，对可持续发展意义重大。因此，粉末冶金技术在原材料选择方面相对较为宽松，另外，鉴于粉末冶金可塑性以及相关材料的添加，促进性能的增强和平衡。

2粉末冶金材料

粉末冶金技术的优点有节约能源、节省材料、材料性能优异、有着极高的产品精度和良好的稳定性，同时大批量生产也没有问题。除此之外，在材料制作里部分用机械加工方法和传统铸造方法没有办法制备的材料和很难加工出的零件也可用粉末冶金技术进行制作预备，所以受到了工业界的广泛重视。

2.1传统粉末冶金材料

在传统粉末冶金材料里的最重要的粉末冶金材料之一就是铁基粉末冶金材料了，尤其是当前汽车行业的飞速发展对铁基粉末冶金行业起到很大的促进作用。除此之外，例如家庭电器、农工器械、电动器具、文学体育休闲器材等领域也在广泛的应用着铁基粉末冶金制成的零件。

烧结铜基零件本身含有比较好的耐腐蚀性质以及材料表面光滑洁净和没有磁性等特点。铜基材料的成分里主要有烧结青铜（锡青铜和铝青铜）、烧结黄铜、烧结镍银和烧结铜镍合金，除此之外还具有弥散强化铜（如Cu-Al2O3）、烧结时效强化铜合金（Cu-Be、Cu-Be-Co和Cu-Cr合金）以及用于减震的烧结Cu-Mn合金。

2.2先进粉末冶金材料

新能源产业的基础和核心依赖于新能源材料的发展，目前来看是开发绿色二次可用电池、氢能、燃料电池和核能的重要材料。目前的研究目标和技术层次里包含高能储氢材料、聚合物锂离子电池材料、质子交换膜燃料电池材料、多晶薄膜太阳能电池材料。粉末冶金制备技术在所有的材料研究发展中占据着及其重要的地位。生物陶瓷是指含有特殊生理行为的一类陶瓷材料，可用来构建人类身体内的骨骼和口腔牙齿的一些重要部分，在未来有希望部分或整体的替换和修复人体内部的一些重要组织、人体器官，从而增加其功能。当然，粉末冶金材料在军事工业作出的重大贡献也不能为人所忽略，其在国家防御建设里有着及其强大的潜力和巨大的竞争力。此外，粉末冶金材料还极为广泛的用于航空航天工业、核工业和军事兵器工业等领域。

3我国粉末冶金面临的技术难题

我国冶金技术目前的困难，是如何积极培育自己的核心竞争力的团队已成为国家和企业急需的解决问题。我们都知道一辆汽车最为核心的零部件主要在于发动机的组成部件，这些部件都需要我们运用粉末冶金技术。例如，发动机中的连杆装置，国外的先进车型中对于连杆质量的要求是在负荷工作下每年超过500万次的循环。而我国的一些生产企业的标准连一年50万都达不到。所以，要想培养我们自身的竞争力，就必须加强粉末冶金技术的提升，从而提升国家自身的实力技术。

4粉末冶金技术

近年里，伴随着部分新技术的发展，例如机械合金化、喷射成形温压成形、粉末注射成形、微波烧结、放电等离子烧结、自蔓延高温成、烧结硬化等技术的发展，使得粉末冶金材料和技术受到了世界各个国家的普遍重视，与此同时粉末冶金材料和技术的应用也越来越广泛。

4.1粉末自备冶金技术的发展

机械合金化是由Benjamin等科学家提出的一种制作合金粉末的高能球磨技术。机械合金化是在高能球磨条件作用下，利用金属粉末混合物的特质，使其反复变形、断裂、焊合、原子间的互相扩散或产生固态反应来形成合金粉末。喷雾干燥是系统化技术应用于物料干燥的一种方法。是于干燥室中将稀料经雾化后，在与热空气的接触中，水分迅速汽化，得到干燥产品。从而获得粉粒状产品的一种粉末制备过程。

4.2粉末成形冶金技术的发展

粉末注射成形是传统粉末冶金技术和先进塑料注射成形互相结合而形成的一门新式粉末冶金近净成形技术。粉末注射成形的材料从较早时期的铁基、硬质合金等对杂质不敏感、在性能要求上并不苛刻的系统，发展成了目前镍基高温合金、钛合金和铌材料。在材料应用领域方面上也从结构材料向着功能材料发展。温压成形技术是在20世纪90年代迅速发展的一项新式技术。温压成形技术是利用特别制成的粉末进行加热、粉末输送以及模具系统，然后将带有特殊润滑剂的混合粉末和模具加热一起至130～150℃使其刚性模压，最后使用烧结工艺进行致密化的新技术。

从20世纪80年代开始世界工业发达国家在快速凝固粉末冶金（RSPM）工艺的基础上发展出一种新式的材料制备与成形技术。喷射成形（SprayForming）技术，或喷射沉积（SprayDeposition）及喷射铸造（SprayCasting）技术，喷射成形技术与传统在与RSPM工艺相比的最为显著的特点就是从一开始的合金熔炼到最后的形成特殊制定形状的块体材料可以使用仅需一步的操作就能完成，去除了RSPM工艺制作过程中的粉末贮存、运输、压实、烧结等工序，最大可能的减少了材料在多环节制备过程中被氧化的几率，减少了材料制备的成本消耗。

4.3粉末烧结冶金技术的发展

粉末冶金烧结冶金技术是指利用粉末或者粉末压坯在合适的物理环境条件下对其升温所发生的现象。众所周知，决定着粉末冶金制品性能的重要环节之一就是烧结工艺，这一直是长久以来是人们研究的重点；目前各式促进烧结的方法不断出现，如微波烧结、放电、离子烧结、自蔓延高温合成、烧结硬化等。

5总结语

粉末冶金技术是材料性能提高和开发新材料的重要手段之一，粉末冶金技术已成为当代材料科学发展的先进领域。粉末冶金材料、技术、工艺的不断创新，将会加快高技术产业和国防工业的进步与发展，也一定会带给材料工程和制造技术令人满意的未来。这些年来，中国的粉末冶金行业飞速发展，在工艺装备和技术上都比以前有了长足的进步，但同世界先进技术相比还存在较远的距离。所以，推进粉末冶金材料、技术工艺的创新，提高我国粉末冶金产品的层次和水平，减少与世界先进水平的差距，是当前我国材料技术的重中之重。

参考文献：

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