【正文】 以實現(xiàn)加工，而且可以實現(xiàn)少切割或不切割等一些優(yōu)點，有著很大的發(fā)展空間。粉末冶金法不僅是制取具有某些特殊性能材料的方法，也是一種無切削或少切削的加工方法。七、粉末冶金研究先進設(shè)備放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)（SPS）前言隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新型材料特別是新型功能材料的種類和需求量不斷增加，材料新的功能呼喚新的制備技術(shù)。由于SPS技術(shù)具有快速、低溫、高效率等優(yōu)點，近幾年國外許多大學(xué)和科研機構(gòu)都相繼配備了SPS燒結(jié)系統(tǒng)，并利用SPS進行新材料的研究和開發(fā)[3]。等離子體溫度4000～10999℃，其氣態(tài)分子和原子處在高度活化狀態(tài)，而且等離子氣體內(nèi)離子化程度很高，這些性質(zhì)使得等離子體成為一種非常重要的材料制備和加工技術(shù)。SPS的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。電場的作用是加快擴散過程[1，9，12]。近幾年，國內(nèi)外用SPS制備新材料的研究主要集中在：陶瓷、金屬陶瓷、金屬間化合物，復(fù)合材料和功能材料等方面。在自蔓延燃燒合成（SHS）中，電場具有較大激活效應(yīng)和作用，特別是場激活效應(yīng)可以使以前不能合成的材料也能成功合成，擴大了成分范圍，并能控制相的成分，不過得到的是多孔材料，還需要進一步加工提高致密度。(1)熱電材料的成分梯度化氏目前提高熱點效率的有效途徑之一。SPS制備半導(dǎo)體熱電材料的優(yōu)點是，可直接加工成圓片，不需要單向生長法那樣的切割加工，節(jié)約了材料，提高了生產(chǎn)效率。若在較低溫度下燒結(jié)，雖能保持良好的磁性能，但粉末卻不能完全壓實，因此要詳細(xì)研究密度與性能的關(guān)系[35]。利用傳統(tǒng)的熱壓燒結(jié)和熱等靜壓燒結(jié)等方法來制備納米材料時，很難保證能同時達(dá)到納米尺寸的晶粒和完全致密的要求。 非晶合金的制備在非晶合金的制備中，要選擇合金成分以保證合金具有極低的非晶形成臨界冷卻速度，從而獲得極高的非晶形成能力。從實踐來看，可以采用SPS燒結(jié)法制備塊狀非晶合金。三 主要特點粉末冶金具有獨特的化學(xué)組成和機械、物理性能，而這些性能是用傳統(tǒng)的熔鑄方法無法獲得的。（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，是一種可有效進行材料再生和綜合利用的新技術(shù)。（2）壓制成型。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(jié)后處理。(1)粒度。此外，有些粉末呈卵狀、盤狀、針狀、洋蔥頭狀等。參考文獻(xiàn)：【1】粉末冶金新技術(shù)與新裝備劉文勝 馬運柱...礦冶工程 2007 5 【2】現(xiàn)代粉末冶金材料和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀（一）黃伯云 易健宏 上海金屬 2007 3 【3】現(xiàn)代粉末冶金材料和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀（二）黃伯云 易健宏 上海金屬 2007 4 【4】鈦及鈦合金的粉末冶金新技術(shù)周洪強 陳志強 材料導(dǎo)報：網(wǎng)絡(luò)版 2006 1 【5】世界粉末冶金的發(fā)展現(xiàn)狀 劉詠 黃伯云 中國有色金屬2006 1 【6】粉末冶金多孔材料性能研究孫紀(jì)國 王浩...導(dǎo)彈與航天運載技術(shù) 2006 4 【7】粉末冶金文摘亓家鐘（摘擇）粉末冶金技術(shù) 2006 2 【8】German R Inject ion Molding [ M].MPIF: Princeton,~ 95.【9】Capus J, Pickering S, Weaver offers higher density atlower cost [ J].Metal Powder Report, 1994, 49(78): 22~ 24.【10】 Rutz H G, Hanejko F density processing of high performance ferrous mat erials [ J ].The Internat ional of PowderMetallurgy, 1995, 31(1): 9~ 17.第四篇：粉末冶金技術(shù)簡介姓名：張丹學(xué)號：11309010 指導(dǎo)老師：張自強粉末冶金的技術(shù)簡介摘要：本文對近幾十年以來發(fā)展的粉末冶金過程中應(yīng)用到的各種技術(shù)，包括制粉技術(shù)、成形技術(shù)和燒結(jié)技術(shù)作了一個簡單的介紹。隨著全球工業(yè)化的蓬勃發(fā)展，粉末冶金行業(yè)發(fā)展迅速，粉末冶金技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于交通、機械、電子、航天、航空等領(lǐng)域[1]。所以，現(xiàn)在有很多生產(chǎn)高致密、高性能的粉末冶金制品的技術(shù)被研究了出來。② 銅基粉末材料：主要有燒結(jié)青銅（錫青銅和鋁青銅）、燒結(jié)黃銅、燒結(jié)鎳銀和燒結(jié)銅鎳合金和彌散強化銅、時效強化銅合金以及減震銅合金。⑥ 摩擦材料:這種材料是依靠摩擦力來實現(xiàn)制動和傳動功能的部件材料，主要應(yīng)用在摩擦離合器和摩擦制動器中。如采用粉末冶金技術(shù)制作鋰電池正負(fù)極材料、儲氫合金、燃料電池的陽極材料、太陽能光電、光熱材料、風(fēng)能中的機械制動材料、核結(jié)構(gòu) 2 / 6姓名：張丹學(xué)號：11309010 指導(dǎo)老師：張自強材料等[6]。在球磨過程中，金屬和非金屬混合物會發(fā)生嚴(yán)重的晶格畸變，得到高密度的缺陷和納米級的精細(xì)結(jié)構(gòu)。它是將金屬、金屬化合物及合金放入球磨機內(nèi)，在碾磨球強烈的攪動下，受到?jīng)_擊力、碾磨力、剪切力和壓力的不斷作用，使之發(fā)生變形、破碎和冷焊接的一種粉末制造技術(shù)。主要發(fā)展方向是電池、氫能和太陽能。該材料主要用于航空航天、國防、能源和核研究領(lǐng)域。1)傳統(tǒng)粉末冶金材料① 鐵基粉末冶金材料：作為重要的粉末冶金材料，被廣泛的應(yīng)用于汽車行業(yè)。此外，多孔性還有利于減輕產(chǎn)品的重量[2]。20世紀(jì)起，粉末冶金進入了高速發(fā)展的時期。較高的氧含量會降低壓制性能、壓坯強度和燒結(jié)制品的力學(xué)性能，因此粉末冶金大部分技術(shù)條件中對此都有一定規(guī)定。(2)粉末的顆粒形狀。粉末性能往往在很大程度上決定了粉末冶金產(chǎn)品的性能。（4）后處理。粉末的生產(chǎn)過程包括粉末的制取、粉料的混合等步驟。（4）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，如新型多孔生物材料，多孔分離膜材料、高性能結(jié)構(gòu)陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。在工藝方面，需要建立模具溫度和工件實際溫度的溫差關(guān)系，以便更好的控制產(chǎn)品質(zhì)量。文獻(xiàn)[41]中用脈沖電流在423K和500MPa下制備了Mg80Ni10Y5B5塊狀非晶合金，經(jīng)分析其中主要是非晶相。在文獻(xiàn)[38]中，非晶粉末用SPS燒結(jié)制備出20～30nm的Fe90Zr7B3納米磁性材料。而現(xiàn)在采用SPS制備的塊體磁性合金的磁性能已達(dá)到非晶和納米晶組織帶材的軟磁性能[3]。用SPS制備鐵電Li置換IIVI半導(dǎo)體ZnO陶瓷，使鐵電相變溫度Tc提高到470K，而以前冷壓燒結(jié)陶瓷只有330K[34]。(2)用于熱電制冷的傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料不僅強度和耐久性差，而且主要采用單相生長法制備，生產(chǎn)周期長、成本高。 熱電材料由于熱點轉(zhuǎn)換的高可靠性、無污染等特點，最近熱電轉(zhuǎn)換器引起了人們的極大興趣，并研究了許多熱電轉(zhuǎn)換材料。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。SPS可加工的材料種類如表1所示。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。SPS利用的是直流放電等離子體。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。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。全球制造業(yè)正加速向中國轉(zhuǎn)移，汽車行業(yè)、機械制造、金屬行業(yè)、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(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)展機遇和巨大的市場空間。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。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)。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)商機顯而易見。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)。，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。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，可提高強化相含量，從而發(fā)展新的材料體系。，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。燒結(jié)又分為單元系燒結(jié)和多元系燒結(jié)。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。這些新要求加快了粉末冶金工具材料的發(fā)展。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。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。它具有生產(chǎn)率高、材料利用率高、節(jié)省機床和生產(chǎn)占地面積等優(yōu)點。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。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)商機顯而易見。據(jù)中國通用機械零部件協(xié)會粉末冶金分會報告，％，達(dá)到約88000t。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。我們知道汽車核心零部件中，附加值較高的主要有：發(fā)動機的進排氣門、發(fā)動機連桿、變速箱齒輪中的同步器錐環(huán)和油泵主從動齒輪等。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。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。在粉末冶金領(lǐng)域應(yīng)用最多的是直接金屬激光燒結(jié)。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。制備相同粒度粉末所需的氣體消耗量減少30%，其經(jīng)濟分析和工程化問題研究說明該技術(shù)是完全可行的。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。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。英國QinetiQLtd開發(fā)了一種店脫氧技術(shù)（EDO），可批量生產(chǎn)鈦粉。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)的納米碳管增強鋁合金。納米晶材料方面包括晶粒長大控制和納米粉末制備。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)粒→清洗干凈→揀出脈石和渣→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)。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械加工，故能大大節(jié)約金屬，降低產(chǎn)品成本。燒結(jié)又分為單元系燒結(jié)和多元系燒結(jié)。其中應(yīng)用最為廣泛的是還原法、霧化法和電解法。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)。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。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。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。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。這些新要求加快了粉末冶金工具材料的發(fā)展。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。成型的方法基本上分為加壓成型和無壓成型。產(chǎn)品的后序處理。粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。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。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。該材料的室溫強度大于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。%~%之間。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。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。美國赫格拉斯公司將先進的煉鋼技術(shù)用于粉末生產(chǎn)中，融合了電弧煉爐（EAF）技術(shù)、氬氧脫碳技術(shù)（ADO）、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、粉末壓坯密度和強度得到了提高。噴射沉積在制備大型、細(xì)晶材料方面非常有優(yōu)勢。該方法非常方便用于各種不同成分合金按照不同結(jié)構(gòu)需要進行三維微觀堆積，目前尚處于概念階段。粉末冶金材料和制品的今后發(fā)展方向：有代表性的鐵基合金，將向大體積的精密制品，高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)零部件發(fā)展。九、國內(nèi)粉末冶金技術(shù)面臨的問題及機遇大力發(fā)展粉末冶金技術(shù)，積極培養(yǎng)核心競爭力當(dāng)前我國汽車零部件企業(yè)不僅面臨著跨國企業(yè)的猛烈沖擊和國內(nèi)企業(yè)間同質(zhì)化的激烈競爭，還有上游原料成本的擠壓以及下游主機及經(jīng)銷商不斷提高的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。而國內(nèi)汽車發(fā)動機連桿大多采用的鍛鋼連桿和鑄造連桿疲勞周次要達(dá)到50萬以上是很困難的，因為連桿的工字筋部位均不經(jīng)切削加工，細(xì)小的缺陷對連桿的疲勞壽命影響較大。據(jù)預(yù)計，到2010年中國汽車零部件國內(nèi)產(chǎn)值將達(dá)到7000億元左