【正文】 ，是一種低成本生產(chǎn)高性能金屬基和陶瓷復(fù)合材料的工藝技術(shù)。由于粉末冶金技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，它已成為解決新材料問(wèn)題的鑰匙，在新材料的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。 材料的制備與評(píng)價(jià)技術(shù) 主要是材料精密制備、近凈形成形技術(shù)與智能加工技術(shù)，材料表面改性技術(shù)的低成本化途徑與批量生產(chǎn)技術(shù)，材料微觀結(jié)構(gòu)的模型化技術(shù)、智能化控制及動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析技術(shù)，不同層次的設(shè)計(jì)、性能預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)表征新技術(shù)。 高溫超導(dǎo)材料 主要是高溫超導(dǎo)體材料（準(zhǔn)單晶和織構(gòu)材料）批量生產(chǎn)技術(shù)，可實(shí)用化高溫超導(dǎo)薄膜及異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜制備、集成和微加工技術(shù)研究開(kāi)發(fā)等。 生物醫(yī)用材料 高可靠性植入人體內(nèi)的生物活性材料合成關(guān)鍵技術(shù)，生物相容材料，如組織器字替代材料，人造血液，人造皮和透析膜技術(shù)，以及生物新材料制品性能、質(zhì)量的在線監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)技術(shù)。材料科學(xué)與生命科學(xué)、信息科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等共同構(gòu)成了當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的前沿。 （4）對(duì)材料基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性的認(rèn)識(shí)已形成共識(shí)。 新材料及其制備技術(shù)的研究將對(duì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生重大影響，其發(fā)展趨主要體現(xiàn)在： （1）功能材料向多功能化、集成化、小型化和智能化方向發(fā)展； （2）結(jié)構(gòu)材料向高性能化、復(fù)合化、功能化和低成本化方向發(fā)展； （3）薄膜和低維材料研帛發(fā)展迅速，生物醫(yī)用材料異軍突起；（4）新材料制品的精加工技術(shù)和近凈形成形技術(shù)受到高度重視； （5）材料及其制品與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)性倍受重視，以滿足社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的要求； （6）材料的制備及評(píng)價(jià)表征技術(shù)日受重視，材料制備與評(píng)價(jià)表征新技術(shù)、新裝備不斷涌現(xiàn)； （7）材料在不同層次（微觀、介觀和宏觀）上的設(shè)計(jì)發(fā)展迅速，已成為發(fā)展新材料的重要基礎(chǔ)。本世紀(jì)中葉以來(lái)，以電子技術(shù)，特別是微電子技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用為代表的第二次世界革命，硅單晶材料則起著先導(dǎo)和核心作用，加之隨后的激光材料和光導(dǎo)纖維的問(wèn)世，使人類社會(huì)進(jìn)入了“信息時(shí)代”，因此，可以預(yù)料，誰(shuí)掌握了新材料，誰(shuí)就掌握了21世紀(jì)高新技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)！ 新材料技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn) 縱觀國(guó)際新材料研究發(fā)展的現(xiàn)狀，西方主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家正集中人力、物力，尋求突破，美國(guó)、歐共體、日本和韓國(guó)等在他們的最新國(guó)家科技計(jì)劃中，都把新材料及其制備技術(shù)列為國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)之一加以重點(diǎn)支持，非常強(qiáng)調(diào)新材料對(duì)發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)、保衛(wèi)國(guó)家安全、增進(jìn)人民健康和提高人民生活質(zhì)量等方面的突出作用。1．2粉末冶金技術(shù)的作用和發(fā)展材料是人類用以制成用于生活和生產(chǎn)的物品、器件、構(gòu)件、機(jī)器及其它產(chǎn)品的物質(zhì)，是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。 3．利用各種成形工藝，可以將粉末原料直接成形為少余量、無(wú)余量的毛坯或凈形零件，大量減少機(jī)加工量。粉末冶金材料和工藝與傳統(tǒng)材料工藝相比，具有以下特點(diǎn)：3 粉末冶金技術(shù)的特點(diǎn)及其在新材料研究中的作用 9 粉末冶金學(xué)科優(yōu)先發(fā)展方向 9 粉末冶金模具技術(shù)概況 10 11第二章 粉末冶金基礎(chǔ)知識(shí) 12 粉末的化學(xué)成分及性能 12 12 12 12 粉末冶金的機(jī)理 13 13 13 14 14 14 14 15 151．粉末冶金工藝是在低于基體金屬的熔點(diǎn)下進(jìn)行的，因此可以獲得熔點(diǎn)、密度相差懸殊的多種金屬、金屬與陶瓷、金屬與塑料等多相不均質(zhì)的特殊功能復(fù)合材料和制品。提高材料利用率，降低成本。所謂新材料，指的是那些新出現(xiàn)或正在發(fā)展中的具有傳統(tǒng)材料所具備的優(yōu)異性能的材料。 我國(guó)對(duì)新材料及其制備技術(shù)歷來(lái)非常重視，一直作為一個(gè)重要的領(lǐng)域被列入我國(guó)自1956年以來(lái)的歷次國(guó)家科技發(fā)展規(guī)劃之中。 綜上所述，當(dāng)今新材料及其制備技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）新材料技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)和高技術(shù)發(fā)展中的共性關(guān)鍵技術(shù)，材料科學(xué)技術(shù)已成為當(dāng)代和下世紀(jì)初最重要的、發(fā)展最快的科學(xué)技術(shù)之一。材料的研帛和發(fā)展既要與器件的研帛密切配合，又要注意到自身的系統(tǒng)性和超前性，這樣才有利于材料實(shí)現(xiàn)跨躍發(fā)展。展望21世紀(jì)，基于物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等自然科學(xué)與電子、化工、冶金等工程技術(shù)最新成就的材料科學(xué)技術(shù)前沿主要如下：微電子材料 主要是大真徑（400mm）硅單晶及片材技術(shù)，大直徑（200mm）硅片外延技術(shù)，150mmGaAs和100mmInP晶片及其以它們?yōu)榛腎II－V族半導(dǎo)體超晶格、量子阱異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料制備技術(shù)，GeSi合金和寬禁帶半導(dǎo)體材料等。 先進(jìn)復(fù)合材料 主要是復(fù)合材料低成本制備技術(shù)，復(fù)合材料的界面控制與優(yōu)化技術(shù)，不同尺度不同結(jié)構(gòu)異質(zhì)材料復(fù)合新技術(shù)。 環(huán)境材料 主要是材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)技術(shù)，材料的延壽、再生與綜合利用新技術(shù)，降低材料生產(chǎn)資源和能源消耗新技術(shù)。 . （1）粉末冶金技術(shù)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。 （4）可以生產(chǎn)普通熔煉法無(wú)法生產(chǎn)的具有特殊結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷材料等。重點(diǎn)是超細(xì)粉末和納米粉的制備技術(shù)，快速冷凝制備非晶、準(zhǔn)晶和微晶粉末技術(shù)，機(jī)械合金化技術(shù)，自蔓延高溫合成技術(shù)，粉末粒度、結(jié)構(gòu)、形貌、成分控制技術(shù)。如熱等靜壓、擬熱等靜壓、燒結(jié)－熱等靜壓、微波燒結(jié)、高能成形等。粉末冶金已經(jīng)被公認(rèn)是一門制造各種機(jī)械零件的重要而經(jīng)濟(jì)的成形技術(shù)，它具有獲得最終尺寸和形狀的零件，不需要或僅需要很少機(jī)械加工的特性。“八五”以來(lái)，我國(guó)粉末冶金制品的總產(chǎn)值己增長(zhǎng)了3倍多，產(chǎn)量增長(zhǎng)也超過(guò)2倍。對(duì)于粉末冶金行業(yè)也毫不例外，模具是發(fā)展粉末冶金機(jī)械零件的關(guān)鍵之一，制品的尺寸精度與成形或精整模具尺寸精度密切相關(guān)，特別是異形復(fù)雜、幾何尺寸精度高的零件，其精度主要靠模具保證。研究粉末冶金工藝特點(diǎn):其主要包括采用怎樣的粉末冶金壓制和精整的分類方法；研討并精確選擇成型壓力和精整壓力的計(jì)算公式；壓坯密度分布研究和精整余量設(shè)計(jì)等。常用的金屬粉末有鐵、銅、鋁等及其合金的粉末，要求其雜質(zhì)和氣體含量不超過(guò)1%～2%，否則會(huì)影響制品的質(zhì)量。粉料中能分開(kāi)并獨(dú)立存在的最小實(shí)體為單顆粒。⑵⑶⑴粉末的填充特性與顆粒的大小、形狀及表面性質(zhì)有關(guān)。流動(dòng)性受顆粒粘附作用的影響。影響粉末壓縮性的因素有顆粒的塑性或顯微硬度，塑性金屬粉末比硬、脆材料的壓縮性好；顆粒的形狀和結(jié)構(gòu)也影響粉末的壓縮性。指粉末壓制后，壓坯保持既定形狀的能力，用粉末能夠成形的最小單位壓制壓力表示，或用壓坯的強(qiáng)度來(lái)衡量。壓力直接作用在粉末體或彈性模套上，使粉末體在同一時(shí)間內(nèi)各個(gè)方向上均衡受壓而獲得密度分布均勻和強(qiáng)度較高的壓坯的過(guò)程。即在室溫下等靜壓制，液體為壓力傳遞媒介。熱等靜壓制但熱等靜壓機(jī)價(jià)格高，投資大。粉末軋制制品的密度比較高，制品的長(zhǎng)度原則上不受限制，軋制制品的厚度和寬度會(huì)受到軋輥的限制；成材率高為80%～90%，熔鑄軋制的僅為60%或更低。常用的懸浮劑有聚乙烯醇、甘油、藻骯酸鈉等，作用是防止成形顆粒聚集，改善潤(rùn)濕條件。按照擠壓條件不同，分為冷擠壓和熱擠壓。擠壓成形能擠壓出壁很薄直經(jīng)很小的微形小管，直徑1mm的粉末冶金制品；可擠壓形狀復(fù)雜、物理力學(xué)性能優(yōu)良的致密粉末材料，如燒結(jié)鋁合金及高溫合金。擠壓成形設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，可獲得長(zhǎng)度方向密度均勻的制品。隨著溫度升高，粉末或壓坯中產(chǎn)生一系列的物理、化學(xué)變化：水和有機(jī)物的蒸發(fā)或揮發(fā)、吸附氣體的排除、應(yīng)力消除以及粉末顆粒表面氧化物的還原等，接著粉末表層原子間的相互擴(kuò)散和塑性流動(dòng)。粉末制備還有新研制的機(jī)械合金化法，汞齊法、蒸發(fā)法、超聲粉碎法等超微粉末制造技術(shù)。粉末的預(yù)處理包括粉末退火、分級(jí)、混合、制粒、加潤(rùn)滑劑等。粉末的預(yù)先退火可以使氧化物還原，降低碳和其它雜質(zhì)的含量，提高粉末的純度；同時(shí)，還能消除粉末的加工硬化、穩(wěn)定粉末的晶體結(jié)構(gòu)?；旌匣旧嫌袃煞N方法：機(jī)械法和化學(xué)法，廣泛應(yīng)用的是機(jī)械法，將粉末或混合料機(jī)械的摻和均勻而不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。常需加入的添加劑，用于提高壓坯強(qiáng)度或防止粉末成分偏析的增塑劑（汽油、橡膠溶液、石蠟等），用于減少顆粒間及壓坯與模壁間摩擦的潤(rùn)滑劑（硬質(zhì)酸鋅、二硫化鉬等）。常用的制粒設(shè)備有振動(dòng)篩、滾筒制粒機(jī)、圓盤制粒機(jī)等。超過(guò)極限強(qiáng)度后，粉末顆粒發(fā)生粉碎性破壞。單向壓制⑵雙向壓制比較適宜高度或厚度較大的制品。浮動(dòng)陰模中的粉末在一個(gè)運(yùn)動(dòng)模沖和一個(gè)固定模沖之間進(jìn)行壓制，陰模由彈簧支承，處于浮動(dòng)狀態(tài)，開(kāi)始加壓時(shí)，由于粉末與陰模壁間摩擦力小于彈簧支承力，只有上模沖向下移動(dòng)；隨著壓力增大，當(dāng)二者的摩擦力大于彈簧支承力時(shí)，陰模與上模沖一起下行，與下模沖間產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，使單向壓制轉(zhuǎn)變?yōu)閴号鞯碾p向受壓，而且壓坯雙向不同時(shí)受壓，這樣壓坯的密度更均勻?？梢詫Y(jié)分為單元系燒結(jié)、多元系固相燒結(jié)及多元系液相燒結(jié)。如CuNi、FeNi、CuAu、WMo、AgAu、如WCuNi、WCu、WCCo、TiCNi、FeCu(Cu10%、FeNiAl、CuPb、CuSn、分為為連續(xù)燒結(jié)和間歇燒結(jié)。連續(xù)燒結(jié)生產(chǎn)效率高，適用于大批量生產(chǎn)。間歇燒結(jié)燒結(jié)溫度和時(shí)間燒結(jié)氣氛如鐵基、銅基制品常采用發(fā)生爐煤氣或分解氨，硬質(zhì)合金、不銹鋼常采用純氫。指壓坯燒結(jié)后的進(jìn)一步處理，根據(jù)產(chǎn)品具體要求決定是否需要后處理。為提高燒結(jié)體物理和力學(xué)性能而進(jìn)行的施加壓力處理，包括精整和整形等。用非金屬物質(zhì)（如油、石蠟和樹(shù)脂等）填充燒結(jié)體孔隙的方法。浸熔融金屬可提高強(qiáng)度及耐磨性，鐵基材料常采用浸銅或鉛。對(duì)于不受沖擊而要求耐磨的鐵基制件可采用整體淬火，由于孔隙的存在能減少內(nèi)應(yīng)力，一般可以不回火。電鍍用于要求防銹、耐磨及裝飾的制件。粉末冶金材料常用的成形方法是在剛性封閉模具中將金屬粉末壓縮成形，模具成本較高；由于粉末流動(dòng)性較差，且又受到摩擦力的影響，壓坯密度一般較低且分布不均勻，強(qiáng)度不高，薄壁、細(xì)長(zhǎng)形和沿壓制方向呈變截面的制品還難以成形。盡量采用簡(jiǎn)單、對(duì)稱的形狀，避免截面變化過(guò)大以及窄槽、球面等，以利于制模和壓實(shí)。避免側(cè)壁上的溝槽和凹孔，以利于壓實(shí)或減少余塊。各壁的交接處應(yīng)采用圓角或倒角過(guò)渡，避免出現(xiàn)尖角，以利于壓實(shí)及防止模具或壓坯產(chǎn)生應(yīng)力集中。工具材料大致有粉末高速鋼、硬質(zhì)合金、超硬材料硬質(zhì)合金由硬質(zhì)基體（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%～97%硬質(zhì)合金的種類和牌號(hào)退火處理后，可進(jìn)行切削加工；淬火、回火處理后，有相當(dāng)于硬質(zhì)合金的高硬度和耐磨性，一定的耐熱、耐蝕和抗氧化性。Co系）、鎢鈦鈷類（WCTiCCo系）、鎢鈦鉭（鈮）類[WCTiCTaC(NbC)Co系、WC牌號(hào)為“YG+數(shù)字”（YG為“硬鈷”漢語(yǔ)拼音字首），數(shù)字表示鈷平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)。牌號(hào)為“YT+數(shù)字”（YT為“硬鈦”漢語(yǔ)拼音字首），數(shù)字表示碳化鈦平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)。它是由碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭（TaC）或碳化鈮（NbC）和鈷組成。硬質(zhì)合金的性能及應(yīng)用根據(jù)GB2075—87規(guī)定，切削加工用硬質(zhì)合金按切削排出形式和加工對(duì)象范圍不同，分為P、M、K三個(gè)類別，同時(shí)又依據(jù)加工材質(zhì)和加工條件不同，按用途進(jìn)行分組，在類別后面加一組數(shù)字組成代號(hào)。高速鋼的合金元素含量高，采用熔鑄工藝時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的偏析使力學(xué)性能降低。切削性能是熔煉高速鋼的1～4倍。粉末冶金鐵基結(jié)構(gòu)零件具有精度較高，表面粗糙值小，不需或只需少量切削加工，節(jié)省材料，生產(chǎn)率高，制品多孔，可浸潤(rùn)滑油，減摩、減振、消聲等特點(diǎn)。如FTG6020，%～%,抗拉強(qiáng)度200MPa的粉末冶金鐵基結(jié)構(gòu)材料；FTG60Cu3Mo40，%～%，合金元素含量Cu2%～4%、%～%，抗拉強(qiáng)度400MPa的粉末冶金鐵基結(jié)構(gòu)材料；FTG60Cu3Mo40（55R），表示該燒結(jié)銅鉬鋼熱處