【正文】 O）、高性能霧化技術(shù)和氫退火技術(shù)，大大改善了粉末質(zhì)量、粉末壓坯密度和強(qiáng)度得到了提高。ASL公司的研究結(jié)果表明，若將氣體溫度提高到330℃。它是針對零件尺寸結(jié)構(gòu)小到1um所開發(fā)的成形技術(shù)，基本工藝與傳統(tǒng)注射成形一致，但原料粉末粒度更小。在與微系統(tǒng)技術(shù)密切相關(guān)。材料結(jié)構(gòu)也從單一均勻結(jié)構(gòu)向復(fù)合結(jié)構(gòu)發(fā)展。這一系列工作將大大推動鈦合金在汽車機(jī)關(guān)鍵部件上的應(yīng)用。%~%之間。鈦合金在汽車上的應(yīng)用主要是成本問題，而粉末鈦合金的主要障礙在于高性能低成本鈦粉。該材料的室溫強(qiáng)度大于600Mpa，延伸率超過10%，在400℃還有很好的熱穩(wěn)定，疲勞極限是鍛造鋁合金的2倍。從工業(yè)化角度來看，對粉末冶金鋁合金制備過程的優(yōu)化研究更為重要。硬質(zhì)合金的硬度高，可加工性差，因此采用注射成形制備復(fù)雜形狀中小型零件是發(fā)展趨勢，但是其商用化仍然受技術(shù)成熟度的控制。硬質(zhì)合金納米晶和梯度結(jié)構(gòu)是硬質(zhì)合金的兩個重點方向。生產(chǎn)方法：傳統(tǒng)方法→再加工（浸漬、熱鍛、淬火和回火、滲碳、滲碳氮）→結(jié)構(gòu)件 最先進(jìn)的技術(shù)——熱固結(jié)（hot consolidation)熱固結(jié)：壓制與燒結(jié)結(jié)合起來同時進(jìn)行的一種技術(shù)時間：20世紀(jì)40年代后熱固結(jié)方法：熱壓、熱等靜壓、熱擠壓、熱鍛等熱固結(jié)產(chǎn)品：工具鋼、超合金、鈦合金等產(chǎn)品特征：全密產(chǎn)品五、粉末冶金應(yīng)用舉例金屬粉末多孔材料金屬粉末多孔材料的應(yīng)用非常廣泛，如輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料、高溫過濾裝置、分離膜等。生產(chǎn)工藝不同粉末冶金工藝：金屬→化學(xué)法、物理法、機(jī)械法→不同形狀、粒度的粉 末→混合→壓制→燒結(jié)→制品→后處理：熱固結(jié)——壓制和燒結(jié)同時進(jìn)行（熱壓、熱擠壓、熱等靜壓、鍛壓等）熔化冶金工藝金屬→熔煉成錠→軋制、拉伸、擠壓、鍛壓、機(jī)加工→線材、棒材、型材等不同形狀、不同性能的產(chǎn)品四、粉末冶金的發(fā)展史:海綿鐵粉(sponge iron)時間：公元前3000年前，最早的粉末冶金技術(shù)，生產(chǎn)的粉末是海綿鐵粉。粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。粉末冶金工藝的優(yōu)點：絕大多數(shù)難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法來制造。產(chǎn)品的后序處理。成型后的壓坯通過燒結(jié)使其得到所要求的最終物理機(jī)械性能。成型的方法基本上分為加壓成型和無壓成型。而機(jī)械法可分為：機(jī)械粉碎及霧化法；物理化學(xué)法又分為：電化腐蝕法、還原法、化合法、還原化合法、氣相沉積法、液相沉積法以及電解法。粉末冶金的工藝發(fā)展已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過此范疇而日趨多樣化，已成為解決新材料問題的鑰匙，在新材料的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。前者主要包括散熱材料，如Si/SiC，CuMo，CuW，AlSiC，AlN以及Cu/金剛石等材料；后者則主要包括鎢、鉬材料。這些新要求加快了粉末冶金工具材料的發(fā)展。在目前的發(fā)動機(jī)工作條件下，粉末冶金金屬多孔材料比陶瓷材料具有更好的性能優(yōu)勢和成本優(yōu)勢。中國由于汽車工業(yè)的高速發(fā)展，擁有巨大的粉末冶金零部件市場前景，已經(jīng)成為眾多國際粉末冶金企業(yè)關(guān)注的焦點。從2001年起，世界鐵粉市場持續(xù)增長，4年時間增加了近20%。高性能、低成本、凈近成形一直以來是粉末冶金工作者重要研究課題之一。粉末冶金法能實現(xiàn)工件的少切削、無切削加工，是一種高效、優(yōu)質(zhì)、精密、低耗節(jié)能制造零件的先進(jìn)技術(shù)。汽車行業(yè)仍然是粉末冶金工業(yè)發(fā)展的最大動力和最大用戶。粉末冶金鐵基零件在汽車上主要應(yīng)用于發(fā)動機(jī)、傳送系統(tǒng)、ABS系統(tǒng)、點火裝置等。工具材料是粉末冶金工業(yè)另一類重要產(chǎn)品，其中特別重要的是硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金的晶粒（＜200nm＝和超粗晶粒（＞6um）；涂層技術(shù)發(fā)展很快，CVD、PVD、PCVD技術(shù)日益完善，涂層種類也很多，從常用的CVDTiCN/Al2O3/TiN到CVDPCBN（聚晶立方BN）以及PVDTiAIN，Al2O3，cBN（立 方BN）和SiMAlON等，滿足加工場合的需要。二、粉末冶金技術(shù)粉末冶金技術(shù)簡介粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工藝技術(shù)。粉末冶金技術(shù)有如下特點：(1)可以直接制備出具有最終形狀和尺寸的零件，是一種無切削、少切削的新工藝，從而可以有效地降低零部件生產(chǎn)的資源和能源消耗；(2)可以容易地實現(xiàn)多種類型的復(fù)合，充分發(fā)揮各組元材料各自的特性，是一種低成本生產(chǎn)高性能金屬基和陶瓷基復(fù)合材料的工藝技術(shù)；(3)可以生產(chǎn)普通熔煉法無法生產(chǎn)的具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的材料和制品，如多孔含油軸 承、過濾材料、生物材料、分離膜材料、難熔金屬與合金、高性能陶瓷材料等；(4)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(fā)光材料、稀土催化劑、高溫超導(dǎo)材料、新型金屬材料(如AlLi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(jié)構(gòu)材料等)具有重要的作用；(5)可以制備非晶、微晶、準(zhǔn)晶、納米晶和過飽和固溶體等一系列高性能非平衡材料，這些材料具有優(yōu)異的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和力學(xué)性能；(6)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(jìn)行材料再生和綜合利用的新技術(shù)。其中應(yīng)用最為廣泛的是還原法、霧化法和電解法。加壓成型中應(yīng)用最多的是模壓成型。燒結(jié)又分為單元系燒結(jié)和多元系燒結(jié)。燒結(jié)后的處理，可以根據(jù)產(chǎn)品要求的不同，采取多種方式。由于粉末冶金方法能壓制成最終尺寸的壓坯，而不需要或很少需要隨后的機(jī)械加工，故能大大節(jié)約金屬，降低產(chǎn)品成本。粉末冶金適宜于生產(chǎn)同一形狀而數(shù)量多的產(chǎn)品，特別是齒輪等加工費用高的產(chǎn)品，用粉末冶金法制造能大大降低生產(chǎn)成本。生產(chǎn)方法：較純的鐵礦（Fe3O4）→木炭還原（在木炭爐內(nèi)）→海綿鐵→破碎成細(xì)?！逑锤蓛簟鷴雒}石和渣→壓制→燒結(jié)（或松散狀態(tài)燒結(jié)）→鍛壓→產(chǎn)品鍛壓鉑（wrought platinum)時間：1750~1850年生產(chǎn)方法：自然鉑→清洗干凈→壓制成形→燒結(jié)→熱鍛→ 鍛壓鉑生產(chǎn)國家：西班牙、英國、前蘇聯(lián)發(fā)展?fàn)顩r：隨著科技的發(fā)展，合適的爐子和耐火材料出現(xiàn)。目前最大的市場可能是柴油發(fā)動機(jī)的煙塵過濾裝置。納米晶材料方面包括晶粒長大控制和納米粉末制備。硬質(zhì)合金其他方面的工作包括天家稀土及合金元素、斷裂韌性和可靠性表征等。鋁合金的另一個研究熱點是復(fù)合材料，包括傳統(tǒng)的Al/SiC，Al/C，Al/BN，Al/Ti（C，N）以及新出現(xiàn)的納米碳管增強(qiáng)鋁合金。鎂合金的密度更小，其應(yīng)用前景可能更好，但目前仍處于研究狀態(tài)。英國QinetiQLtd開發(fā)了一種店脫氧技術(shù)（EDO），可批量生產(chǎn)鈦粉。采用這一技術(shù)還可方便地制備各種鈦合金粉末。六、粉末冶金相關(guān)技術(shù)粉末注射成型粉末注射成形仍然是當(dāng)前研究的熱點之一。金屬工注射成形技術(shù)可實現(xiàn)多種不同成分的粉末同時成形，因而能夠得到具有三明治形式的復(fù)合結(jié)構(gòu)。在與微系統(tǒng)相關(guān)的領(lǐng)域中，如電子信息、微化學(xué)、醫(yī)療器械等，器件不斷小型化，功能更加復(fù)合化。采用微注射成形技術(shù)已經(jīng)開發(fā)出了表面微結(jié)構(gòu)精度10um的微流體裝置，尺寸為350um~900um的不銹鋼零件；實現(xiàn)了不同材料成分、復(fù)合結(jié)構(gòu)的共燒結(jié)或共連接，獲得了磁性/非磁性、導(dǎo)體/非導(dǎo)體微型復(fù)合零件。制備相同粒度粉末所需的氣體消耗量減少30%，其經(jīng)濟(jì)分析和工程化問題研究說明該技術(shù)是完全可行的。在活性粉末霧化方面，為了減少熔煉過程熔體與坩堝的反應(yīng)，德國開發(fā)了電極感應(yīng)熔煉氣霧化（EIGA）技術(shù)，可制備高活性的鈦、鋯以及TiAl金屬間化合物粉末。微波燒結(jié)的工業(yè)化也許指日可待因為不管是設(shè)備和技術(shù)的成熟度，還是批量化生產(chǎn)能力都沒有太大問題而主要障礙是生產(chǎn)商的接受程度和風(fēng)險度。該技術(shù)最初主要生產(chǎn)鋁合金和鋁硅合金。在粉末冶金領(lǐng)域應(yīng)用最多的是直接金屬激光燒結(jié)。但該技術(shù)已用來制備了一些由金屬+粘結(jié)劑組成的結(jié)構(gòu)，以及梯度功能材料。神戶鋼鐵公司在燒結(jié)鋼中添加一種復(fù)雜鈣氧化物，代替通常用的MnS，明顯改善了零件的可加工性，而不損害其力學(xué)性能。制造具有均勻顯微組織結(jié)構(gòu)的、加工困難而完全致密的高性能合金。八、粉末冶金技術(shù)國內(nèi)與國外差距產(chǎn)品水平低在產(chǎn)品精度方面，少數(shù)企業(yè)尺寸精度可達(dá)IS07—8級，形位公差可達(dá)8—9級，與國外水平相比低1—2級，但一般企業(yè)約相差2—3級。而我國大多數(shù)汽車零部件企業(yè)的現(xiàn)狀卻是專業(yè)化水平低，產(chǎn)品開發(fā)能力弱。我們知道汽車核心零部件中，附加值較高的主要有：發(fā)動機(jī)的進(jìn)排氣門、發(fā)動機(jī)連桿、變速箱齒輪中的同步器錐環(huán)和油泵主從動齒輪等。而國外主流連桿主要采用粉末鍛造，如：美國通用汽車公司的別克轎車，德國寶馬公司BMW、GNK Sintermetals公司制造的甚至連桿達(dá)到了抗拉強(qiáng)度1041MPa。中國已經(jīng)成為世界第二大汽車消費國，第三大汽車生產(chǎn)國，第一大汽車潛在市場。與此同時，我國粉末冶金工業(yè)由于長期缺乏數(shù)量較大和附加值較高的零件需求，沒有機(jī)會讓粉末冶金行業(yè)發(fā)揮它特有的優(yōu)勢提供了良好的機(jī)遇。據(jù)中國通用機(jī)械零部件協(xié)會粉末冶金分會報告，％，達(dá)到約88000t。據(jù)資料顯示，發(fā)達(dá)國家汽車制造業(yè)粉末冶金制品的用量占其粉末冶金制品總產(chǎn)量的絕大多數(shù)，如美國占90％，歐洲為80％，而我國目前尚不足40％。與此同時，汽車產(chǎn)業(yè)鏈全球化的采購系已經(jīng)形成，帶給國內(nèi)零部件企業(yè)商機(jī)顯而易見。但由于我國擁有原料供給的區(qū)域優(yōu)勢，作為產(chǎn)業(yè)競爭力提升的基礎(chǔ)，依然有較強(qiáng)的競爭力。最后在擁有區(qū)域優(yōu)勢的同時，建立產(chǎn)業(yè)基地，形成基地集群效應(yīng)，從而實現(xiàn)市場和效益最大化、成本最小化。粉末冶金材料是指用幾種金屬粉末或金屬與非金屬粉末作原料，通過配料、壓制成形、燒結(jié)等工藝過程而制成的材料。它具有生產(chǎn)率高、材料利用率高、節(jié)省機(jī)床和生產(chǎn)占地面積等優(yōu)點。粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工藝技術(shù)。1．粉末冶金的發(fā)展史海綿鐵粉(sponge iron)時間：公元前3000年前，最早的粉末冶金技術(shù)，生產(chǎn)的粉末是海綿鐵粉。從2001年起，世界鐵粉市場持續(xù)增長，4年時間增加了近20%。中國由于汽車工業(yè)的高速發(fā)展，擁有巨大的粉末冶金零部件市場前景，已經(jīng)成為眾多國際粉末冶金企業(yè)關(guān)注的焦點。在目前的發(fā)動機(jī)工作條件下，粉末冶金金屬多孔材料比陶瓷材料具有更好的性能優(yōu)勢和成本優(yōu)勢。這些新要求加快了粉末冶金工具材料的發(fā)展。前者主要包括散熱材料，如Si/SiC，CuMo，CuW，AlSiC，AlN以及Cu/金剛石等材料；后者則主要包括鎢、鉬材料。粉末粒度可由原料的粒度及還原條件的不同任意調(diào)整并均勻化。霧化粉末的顆粒形狀因霧化條件而異。電解沉積法制取的粉末純度高，顆粒成樹枝狀或針狀，成形性和燒結(jié)性都很好，但生產(chǎn)率低，成本較高，僅適用于制造要求純度高、密度高的粉末材料和制品。粉末成型為所需形狀的坯塊:成型的目的是制得一定形狀和尺寸的壓坯，并使其具有一定的密度和強(qiáng)度。燒結(jié)又分為單元系燒結(jié)和多元系燒結(jié)。，消除粗大、不均勻的鑄造組織。，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。在我看來一個技術(shù)的成型與發(fā)展，在于各個方面的完善。用特殊方法制取的細(xì)小金屬或合金粉末，凝固速度極快、晶粒細(xì)小均勻，保證了材料的組織均勻，性能穩(wěn)定，以及良好的冷、熱加工性能，且粉末顆粒不受合金元素和含量的限制，可提高強(qiáng)化相含量，從而發(fā)展新的材料體系。而不需要或很少需要隨后的機(jī)械加工，故能大大節(jié)約金屬，降低產(chǎn)品成本。，特別是齒輪等加工費用高的產(chǎn)品，用粉末冶金法制造能大大降低生產(chǎn)成本。球體的直徑可叢1mm至8mm。將納米晶和梯度結(jié)構(gòu)結(jié)合起來可能是一個很好的方向，能夠在更微觀層次上實現(xiàn)性能的可調(diào)。粉末鋁合金在汽車上可應(yīng)用的部位非常多，但AlSi合金由于高比強(qiáng)度、高比剛度、低熱膨脹系數(shù)和耐磨性好，有可能率先在油泵齒輪方面大規(guī)模應(yīng)用。與此同時，汽車產(chǎn)業(yè)鏈全球化的采購系已經(jīng)形成，帶給國內(nèi)零部件企業(yè)商機(jī)顯而易見。但由于我國擁有原料供給的區(qū)域優(yōu)勢，作為產(chǎn)業(yè)競爭力提升的基礎(chǔ)，依然有較強(qiáng)的競爭力。對目前的中國而言，我們所擁有的粉末冶金技術(shù)不是很完善，而且應(yīng)用的不多，這樣就希望我國可以認(rèn)清粉末冶金技術(shù)的優(yōu)點，同時可以與其他技術(shù)相輔相成，更好的為我們的工業(yè)以及各個行業(yè)服務(wù)。對現(xiàn)在的中國而言，我了解到，粉末冶金技術(shù)沒有得到非常好的發(fā)展，雖然粉末冶金技術(shù)已經(jīng)開始滲透到各行各業(yè)中，但是規(guī)模和數(shù)量還是很少，我真切地希望該技術(shù)可以在中國得到發(fā)展，而且可以造福中國的工業(yè)以及各個行業(yè)中。這種工藝過程成為粉末冶金法，是一種不同于熔煉和鑄造的方法。但金屬粉末和模具費用高，制品大小和形狀受到一定限制，制品的韌性較差。全球制造業(yè)正加速向中國轉(zhuǎn)移，汽車行業(yè)、機(jī)械制造、金屬行業(yè)、航空航天、儀器儀表、五金工具、工程機(jī)械、電子家電及高科技產(chǎn)業(yè)等迅猛發(fā)展，為粉末冶金行業(yè)帶來了不可多得的發(fā)展機(jī)遇和巨大的市場空間。國內(nèi)外SPS的發(fā)展與應(yīng)用狀況SPS技術(shù)是在粉末顆粒間直接通入脈沖電流進(jìn)行加熱燒結(jié)，因此在有的文獻(xiàn)上也被稱為等離子活化燒結(jié)或等離子輔助燒結(jié)（plasmaactivatedsinteringPAS或plasmaassistedsinteringPAS）[1,2]。1990年以后，日本推出了可用于工業(yè)生產(chǎn)的SPS第三代產(chǎn)品，具有10～100t 的燒結(jié)壓力和脈沖電流5000～8000A。國內(nèi)近三年也開展了用SPS技術(shù)制備新材料的研究工作[1,3]，引進(jìn)了數(shù)臺SPS燒結(jié)系統(tǒng)，主要用來燒結(jié)納米材料和陶瓷材料[5～8]。等離子體是電離氣體，由大量正負(fù)帶電粒子和中性粒子組成，并表現(xiàn)出集體行為的一種準(zhǔn)中性氣體。目前等離子體多用于氧化物涂層、等離子刻蝕方面，在制備高純碳化物和氮化物粉體上也有一定應(yīng)用。SPS利用的是直流放電等離子體。通斷式直流脈沖電流的主要作用是產(chǎn)生放電等離子體、放電沖擊壓力、焦耳熱和電場擴(kuò)散作用[11]。SPS燒結(jié)過程可以看作是顆粒放電、導(dǎo)電加熱和加壓綜合作用的結(jié)果。與HP和HIP相比，SPS裝置操作簡單，不需要專門的熟練技術(shù)。SPS可加工的材料種類如表1所示。對SPS制備非晶合金、形狀記憶合金[21]、金剛石等也作了嘗試，取得了較好的結(jié)果。利用SPS在石磨模具中產(chǎn)生的梯度溫度場，只需要幾分鐘就可以燒結(jié)好成分配比不同的梯度材料