【正文】 大多數(shù)為有機(jī)化合物。還可以改變粉末的形貌； (4)可以制取具有新的晶體結(jié)構(gòu)、準(zhǔn)晶或非晶結(jié)構(gòu)的合金粉末； (5)可以使有序合金無序化； (6)可以促進(jìn)低溫下的化學(xué)反應(yīng)和提高粉末的燒結(jié)活性。離心霧化法的主要缺點是工藝受到設(shè)備規(guī)模、生產(chǎn)過程連續(xù)化和自動化限制，生產(chǎn)能力低，粉末價格較高。在10MPa水壓下的鋼鐵粉末粒度為100～200mm。用該技術(shù)生產(chǎn)的鋁粉的中位徑只有18m，90％粉末的粒徑小于30mm。 氣體霧化法所用的霧化壓力一般為2～8MPa，制得的粉末粒徑一般為50～100mm，多為表面光滑的球形。霧化過程非常復(fù)雜。然后高速噴出形成一漩渦狀錐體，金屬液流在錐頂被擊碎。兩股板狀霧化介質(zhì)射流呈V形，金屬液流在交叉處被擊碎，如圖ll5(b)所示。 霧化法最初生產(chǎn)的是像錫、鉛、鋅、鋁等低熔點金屬粉末，進(jìn)一步發(fā)展能生產(chǎn)熔點在1600～1700℃以下的鐵粉及其他粉末，如純銅、黃銅、青銅、合金鋼、不銹鋼等金屬和合金粉末。11．2霧化制粉技術(shù) 粉末冶金材料和制品不斷增多，其質(zhì)量不斷提高，要求提供的粉末的種類也愈來愈多。 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)。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。 本章將簡要介紹粉末冶金的基本工藝原理和方法，重點介紹近年米粉末冶金新技術(shù)和新工藝的發(fā)展和應(yīng)用狀況。它的出現(xiàn)無論對粉末合金成分的設(shè)計還是對粉末合金的微觀結(jié)構(gòu)以及宏觀特性都產(chǎn)生了深刻影響，它給高性能粉末冶金材料制備開辟了一條嶄新道路，有力地推動了粉末冶金的發(fā)展。 (2)V形噴嘴。采用如圖115(d)所示的環(huán)縫噴嘴，壓縮氣體從切向進(jìn)入噴嘴內(nèi)腔。目前，從定量方面研究二流霧化的機(jī)理還很不夠。圖116顯示了不同霧化方法所得到的粉末的照片。另一個值得注意的是德國Gerking發(fā)明的層流氣體霧化技術(shù)，該技術(shù)采用了特殊的噴嘴設(shè)計，使霧化氣體以層流的形式噴出，可將金屬液流進(jìn)一步細(xì)化。高壓水霧化目前只限于在不會出現(xiàn)過度氧化或在霧化期間形成的氧化物能很快被還原的那些可霧化合金。此外，離心霧化一般不受坩堝耐火材料的污染，是日前制取高純、無污染難熔金屬和化合物球形粉末最理想的方法，特別是對易氧化(氮化)金屬最為有效，冷凝速度一般為103~106K／s。 機(jī)械合金化技術(shù)的特點主要有： (1)可形成高度彌散的第二相粒子； (2)可以擴(kuò)大合金的固溶度，得到過飽和固溶體； (3)可以細(xì)化晶粒，甚至達(dá)到納米級。過程控制劑是一種表面活性劑，它可以覆蓋在粉末的表面，降低新生表面的表面張力，從而可縮短球磨時間。其他一些金屬，如鈦、鋯會與氯化物流體(如四氯化碳)發(fā)生爆炸反應(yīng)，因此，氯化物流體不可以用作活性金屬的過程控制劑。 過程控制劑的選擇取決于球磨粉末的性質(zhì)和對最終粉末純度的要求。球磨灌每擺動一下，磨球就會撞擊粉末樣品和球磨罐的頂部，從而達(dá)到球磨和混合粉末的目的。產(chǎn)生的離心力有的部位力向相同，有的則相反。磨球的材質(zhì)有玻璃、火石、滑石陶瓷、莫來石、碳化硅、氮化硅、賽隆陶瓷、氧化鋁、硅酸鋯、氧化鋯、不銹鋼、碳鋼、含鉻鋼和碳化鎢等。另外，濕法制取的超微粉末都需要熱處理，因此可能使顆粒比表面積下降，活性降低，失去超微粉的特性，并且很難避免和表而上的羰基結(jié)合，所以現(xiàn)在一般都傾向于采用干法制粉。該技術(shù)的最大特點是可以直接制造出具有最終形狀的零部件，產(chǎn)品不僅精度高、組織均勻、性能優(yōu)異，而且生產(chǎn)成本只有傳統(tǒng)成形工藝的20％~60％。直道1979年，美國Parmatech公司有兩件PIM產(chǎn)品在國際粉末冶金大會的產(chǎn)品設(shè)計大賽中獲獎后，PIM技術(shù)才開始受到粉術(shù)冶金界的關(guān)注。黏結(jié)劑一般是由低分子量組元與高分子量組元加上一些必要的添加劑和表面活性劑構(gòu)成低分子量組元黏度低，流動性好，易脫去；高分子量組元黏度高，強(qiáng)度高，保證成形坯具有一定的強(qiáng)度添加劑和表面活性劑主要用以增強(qiáng)黏結(jié)刺的流動性和與粉末的相容性。德國CREMER公司已開發(fā)出了適應(yīng)該技術(shù)的連續(xù)脫脂和燒結(jié)一體化爐，該技術(shù)的脫脂速率可達(dá)到1～4mm／h。表113比較了PIM與精密鑄造技術(shù)制造零件的特點，在許多方面PIM技術(shù)有較大的優(yōu)勢。在零件達(dá)到同等力學(xué)性能和加工精度的前提下，溫壓工藝的生產(chǎn)成本比現(xiàn)行熱、冷機(jī)械加工工藝低50％~80％，生產(chǎn)效率提高10~30倍。℃，最高溫度不超過170℃，超過此溫度后，添加的潤滑劑和黏結(jié)劑就會分解，從而影響粉末的流動性。 熱壓方法的最大優(yōu)點是可以大大降低成形壓力和縮短燒結(jié)時 間，另外，可以制得密度較高和晶粒較細(xì)的材料。為了減少空氣中氧的危害，真空熱壓機(jī)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。輔助設(shè)備有流體儲罐、壓力表、輸送流體的高壓管道和高壓閥門等。表116比較了它們的特、缺點和適用范圍。高壓泵將液體介質(zhì)輸入容器內(nèi)產(chǎn)生壓力使軟模內(nèi)粉末均勻受壓。但熱等靜壓制技術(shù)發(fā)展中一個值得重視的動向是用預(yù)熱爐在熱等靜壓機(jī)外加熱工件，省去壓力容器內(nèi)的加熱爐體，這將會提高壓機(jī)容器的有效容積，消除了由于容器內(nèi)爐體裝接電極柱造成密封的困難，成倍地提高熱等靜壓機(jī)的工作效率。當(dāng)爐子設(shè)計溫度為1000～1200℃時，可選擇FeCrAlCo耐熱合金絲作發(fā)熱元件，它可在1230℃長期使用。適當(dāng)?shù)淖詣踊芙档统杀竞捅ＷC安全，兩者對于有效的組織生產(chǎn)都是十分重要的。目前已有許多金屬粉末或非金屬粉末采用熱等靜壓法壓得接近理論密度值的制品和材料，如表117所示。脫蠟(或其他成形劑)和燒結(jié)可在真空狀態(tài)下或在工藝確定的氣體(如氯、氮氫混合氣、甲烷)保護(hù)下進(jìn)行。11．8．4準(zhǔn)熱等靜壓工藝 熱等靜壓技術(shù)雖然有很多優(yōu)點，但存在設(shè)備昂貴和加工周期長等缺點，雖然采取在高壓容器中加壓介質(zhì)急劇對流和在爐內(nèi)強(qiáng)制冷卻等方法提高生產(chǎn)效率，但效率仍明顯低于普通冶煉方法。如：日本開發(fā)了脈沖放電固結(jié)設(shè)備(pulse electrodischarge consolidation)、電火花／等離子燒結(jié)設(shè)備(spark/ plasma sintering)或稱等離子活化燒結(jié)設(shè)備(plasma activated sintering)，韓國開發(fā)了電阻／電火花加壓燒結(jié)設(shè)備(resistance spark sintering under pressure)，俄羅斯研制了脈沖放電加壓燒結(jié)設(shè)備(pulse electrical discharge under pressure application)，美國開發(fā)了高能高速工藝和設(shè)備(highenerge highrate processing，簡稱HEHR工藝)，巴西開發(fā)了等離子燒結(jié)設(shè)備(plasma sintering)。此外，場活化燒結(jié)技術(shù)可以直接應(yīng)用于松裝粉末，不需要像其他傳統(tǒng)粉末冶金成形技術(shù)那樣添加任何黏結(jié)劑或潤滑劑，因此，可以消除由黏結(jié)劑或潤滑劑所帶來的臟化，對于生產(chǎn)純度要求高或者很難冷壓預(yù)成形的粉術(shù)材料非常有利。22 / 22