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粉末冶金簡介

一、概述
  
     粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末(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,制造金屬材料、復合以及各種類型制品的工藝技術。粉末冶金法與生產陶瓷有相似的地方,因此,一系列粉末冶金新技術也可用于陶瓷材料的制備。由于粉末冶金技術的優點,它已成為解決新材料問題的鑰匙,在新材料的發展中起著舉足輕重的作用。


粉末冶金現狀和發展前景

    我國粉末冶金行業已經經過了近10年的高速發展,但與國外的同行業仍存在以下幾方面的差距:(1)企業多,規模小,經濟效益與國外企業相差很大。(2)產品交叉,企業相互壓價,競爭異常激烈。(3)多數企業缺乏技術支持,研發能力落后,產品檔次低,難以與國外競爭。(4)再投入缺乏與困擾。添加(5)工藝裝備、配套設施落后。(6)產品出口少,貿易渠道不暢。


    隨著我國加入WTO以后,以上種種不足和弱點將改善,這是因為加入WTO后,市場逐漸國際化,粉末冶金市場將得到進一步擴大的機會;而同時隨著國外資金和技術的進入,粉末冶金及相關的技術水平也必將得到提高和發展。

二、特點

   粉末冶金具有獨特的化學組成和機械、物理性能,而這些性能是用傳統的熔鑄方法無法獲得的。運用粉末冶金技術可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品,如含油軸承、齒輪、凸輪、導桿、刀具等,是一種少無切削工藝。

 ?。?)粉末冶金技術可以最大限度地減少合金成分偏聚,消除粗大、不均勻的鑄造組織。在制備高性能稀土永磁材料、稀土儲氫材料、稀土發光材料、稀土催化劑、高溫超導材料、新型金屬材料(如Al-Li合金、耐熱Al合金、超合金、粉末耐蝕不銹鋼、粉末高速鋼、金屬間化合物高溫結構材料等)具有重要的作用。

 ?。?)可以制備非晶、微晶、準晶、納米晶和超飽和固溶體等一系列高性能非平衡材料,這些材料具有優異的電學、磁學、光學和力學性能。

 ?。?)可以容易地實現多種類型的復合,充分發揮各組元材料各自的特性,是一種低成本生產高性能金屬基和陶瓷復合材料的工藝技術。

 ?。?)可以生產普通熔煉法無法生產的具有特殊結構和性能的材料和制品,如新型多孔生物材料,多孔分離膜材料、高性能結構陶瓷 磨具和功能陶瓷材料等。

 ?。?)可以實現凈近形成形和自動化批量生產,從而,可以有效地降低生產的資源和能源消耗。

 ?。?)可以充分利用礦石、尾礦、煉鋼污泥、軋鋼鐵鱗、回收廢舊金屬作原料,是一種可有效進行材料再生和綜合利用的新技術。

我們常見的機加工刀具,五金磨具,很多就是粉末冶金技術制造的。

 

三、粉末冶金的生產過程

  (1)生產粉末。粉末的生產過程包括粉末的制取、粉料的混合等步驟。為改善粉末的成型性和可塑性通常加入汽油、橡膠或石蠟等增塑劑。

 ?。?)壓制成型。粉末在500~600MPa壓力下,壓成所需形狀。[1]

 ?。?)燒結。在保護氣氛的高溫爐或真空爐中進行。燒結不同于金屬熔化,燒結時至少有一種元素仍處于固態。燒結過程中粉末顆粒間通過擴散、再結晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化學過程,成為具有一定孔隙度的冶金產品。

 ?。?)后處理。一般情況下,燒結好的制件可直接使用。但對于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件還要進行燒結后處理。后處理包括精壓、滾壓、擠壓、淬火、表面淬火、浸油、及熔滲等。

 

四、粉末冶金材料的應用與分類

  (1)應用:(汽車、摩托車、紡織機械、工業縫紉機、電動工具、五金工具.電器.工程機械)等各種粉末冶金(鐵銅基)零件。[2]

 ?。?)分類:粉末冶金多孔材料、粉末冶金減摩材料、粉末冶金摩擦材料、粉末冶金結構零件、粉末冶金工模具材料、和粉末冶金電磁材料和粉末冶金高溫材料等。

 

五、粉末冶金子工藝與性能

  等靜壓成型粉末冶金

  金屬噴射成型粉末冶金

  粉末鍛造粉末冶金

  壓力燒結粉末冶金

  粉末性能(property of powder)

  粉末所有性能的總稱。它包括:粉末的幾何性能(粒度、比表面、孔徑和形狀等);粉末的化學性能(化學成分、純度、氧含量和酸不溶物等);粉體的力學特性(松裝密度、流動性、成形性、壓縮性、堆積角和剪切角等);粉末的物理性能和表面特性(真密度、光澤、吸波性、表面活性、ze%26mdash;ta(%26ccedil;)電位和磁性等)。粉末性能往往在很大程度上決定了粉末冶金產品的性能。


  幾何性能最基本的是粉末的粒度和形狀。

  (1)粒度。它影響粉末的加工成形、燒結時收縮和產品的最終性能。某些粉末冶金制品的性能幾乎和粒度直接相關,例如,過濾材料的過濾精度在經驗上可由原始粉末顆粒的平均粒度除以10求得;硬質合金產品的性能與wc相的晶粒有很大關系,要得到較細晶粒度的硬質合金,惟有采用較細粒度的wc原料才有可能。生產實踐中使用的粉末,其粒度范圍從幾百個納米到幾百個微米。粒度越小,活性越大,表面就越容易氧化和吸水。當小到幾百個納米時,粉末的儲存和輸運很不容易,而且當小到一定程度時量子效應開始起作用,其物理性能會發生巨大變化,如鐵磁性粉會變成超順磁性粉,熔點也隨著粒度減小而降低。

  (2)粉末的顆粒形狀。它取決于制粉方法,如電解法制得的粉末,顆粒呈樹枝狀;還原法制得的鐵粉顆粒呈海綿片狀;氣體霧化法制得的基本上是球狀粉。此外,有些粉末呈卵狀、盤狀、針狀、洋蔥頭狀等。粉末顆粒的形狀會影響到粉末的流動性和松裝密度,由于顆粒間機械嚙合,不規則粉的壓坯強度也大,特別是樹枝狀粉其壓制坯強度最大。但對于多孔材料,采用球狀粉最好。

  力學特性粉末的力學性能即粉末的工藝性能,它是粉末冶金成形工藝中的重要工藝參數。粉末的松裝密度是壓制時用容積法稱量的依據;粉末的流動性決定著粉末對壓模的充填速度和壓機的生產能力;粉末的壓縮性決定壓制過程的難易和施加壓力的高低;而粉末的成形性則決定坯的強度。

  化學性能主要取決于原材料的化學純度及制粉方法。較高的氧含量會降低壓制性能、壓坯強度和燒結制品的力學性能,因此粉末冶金大部分技術條件中對此都有一定規定。例如,粉末的允許氧含量為0.2%~1.5%,這相當于氧化物含量為1%~10%。

 

六、粉末冶金產業發展前景

  近年來,通過不斷引進國外先進技術與自主開發創新相結合,中國粉末冶金產業和技術都呈現出高速發展的態勢,是中國機械通用零部件行業中增長最快的行業之一,每年全國粉末冶金行業的產值以35%的速度遞增。


  全球制造業正加速向中國轉移,汽車行業、機械制造、金屬行業、航空航天、儀器儀表、五金工具、工程機械、電子家電及高科技產業等迅猛發展,為粉末冶金行業帶來了不可多得的發展機遇和巨大的市場空間。另外,粉末冶金產業被中國列入優先發展和鼓勵外商投資項目,發展前景廣闊。

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