【正文】 陶瓷工具材料及復(fù)合材料等。機械零件和結(jié)構(gòu)材料有粉末減摩材料，包括多孔減摩材料和致密減摩材料；粉末冶金鐵基零件及粉末冶金非鐵金屬零件等。硬質(zhì)合金由硬質(zhì)基體（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%～97%）和粘結(jié)金屬兩部分組成。硬質(zhì)基體是難熔金屬的碳化物，如碳化鎢及碳化鈦等；粘結(jié)金屬為鐵族金屬及合金，以鈷為主。⑴硬質(zhì)合金的種類和牌號硬質(zhì)合金為一種優(yōu)良的工具材料，主要用作切削刀具、金屬成形工具、礦山工具、表面耐磨材料及高剛性結(jié)構(gòu)部件。類型有含鎢硬質(zhì)合金，鋼結(jié)硬質(zhì)合金，涂層硬質(zhì)合金，細(xì)晶粒硬質(zhì)合金等。鋼結(jié)硬質(zhì)合金是一種新型的工模具材料，性能介于高速工具鋼和硬質(zhì)合金之間，是以一種或幾種碳化物（如WC、TiC）為硬化相，以碳鋼或合金鋼（如高速工具鋼、鉻鉬鋼等）粉末為粘結(jié)劑，經(jīng)配料、壓制、燒結(jié)而制成的粉末冶金材料。退火處理后，可進行切削加工；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。適于制造麻花鉆、銑刀等形狀復(fù)雜的刀具、模具和耐磨件。含鎢硬質(zhì)合金按其成分和性能特點分為鎢鈷類（WCCo系）、鎢鈦鈷類（WCTiCCo系）、鎢鈦鉭（鈮）類[WCTiCTaC(NbC)Co系、WC–TaC(NbC)Co系]。鎢鈷類硬質(zhì)合金的主要化學(xué)成分是碳化鎢（WC）及鈷。牌號為“YG+數(shù)字”（YG為“硬鈷”漢語拼音字首），數(shù)字表示鈷平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)。如YG6表示鈷平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%，余量為碳化鎢的鎢鈷類硬質(zhì)合金。該類合金的抗彎強度高，能承受較大的沖擊，磨削加工性較好，但熱硬性較低（800～900℃），耐磨性較差，主要用于加工鑄鐵和非鐵金屬的刃具。鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金的主要化學(xué)成分是碳化鎢、碳化鈦（TiC）及鈷。牌號為“YT+數(shù)字”（YT為“硬鈦”漢語拼音字首），數(shù)字表示碳化鈦平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)。如YT15表示TiC為15%，其余為WC和Co的硬質(zhì)合金。該類硬質(zhì)合金的熱硬性高（900～1100℃），耐磨性好，但抗彎強度較低，不能承受較大的沖擊，磨削加工性較差，主要用于加工鋼材。鎢鈦鉭（鈮）類硬質(zhì)合金又稱為通用硬質(zhì)合金或萬能硬質(zhì)合金。它是由碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭（TaC）或碳化鈮（NbC）和鈷組成。牌號為“YW+順序號”（YW表示“硬萬”漢語拼音字首），如YW1表示萬能硬質(zhì)合金。該類硬質(zhì)合金是在上述硬質(zhì)合金中添加TaC或NbC，它的熱硬性高（1000℃），其它性能介于鎢鈷類與鎢鈦鈷類之間，它既能加工鋼材，又能加工非鐵金屬。⑵硬質(zhì)合金的性能及應(yīng)用1)性能硬質(zhì)合金的硬度高，室溫下達到86～93HRA，耐磨性好，切削速度比高速工具鋼高4～7倍，刀具壽命高5～80倍，可切削50HRC左右的硬質(zhì)材料；抗彎強度高，達6000MPa，但抗彎強度較低，約為高速工具鋼的1/3～1/2，韌性差，約為淬火鋼的30%～50%；耐蝕性和抗氧化性良好；線膨脹系數(shù)小，但導(dǎo)熱性差。2)應(yīng)用硬質(zhì)合金主要用于制造高速切削或加工高硬度材料的切削刀具，如車刀、銑刀等；也用作模具材料（如冷拉模、冷沖模、冷擠模等）及量具和耐磨材料。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象范圍不同，分為P、M、K三個類別，同時又依據(jù)加工材質(zhì)和加工條件不同，按用途進行分組，在類別后面加一組數(shù)字組成代號。如P0PP20……，每一類別中，數(shù)字越大，韌性越好，耐磨性越低。高速鋼的合金元素含量高，采用熔鑄工藝時會產(chǎn)生嚴(yán)重的偏析使力學(xué)性能降低。金屬的損耗也大，高達鋼錠重量的30%～50%。粉末高速鋼可減少或消除偏析，獲得均勻分布的細(xì)小碳化物，具有較大的抗彎強度和沖擊強度；韌性提高50%，磨削性也大大提高；熱處理時畸變量約為熔煉高速鋼的十分之一，工具壽命提高1～2倍。采用粉末冶金方法還可進一步提高合金元素的含量以生產(chǎn)某些特殊成分的鋼。，切削性能是熔煉高速鋼的1～4倍。常用高速鋼牌號為W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2，%～%C，及10%的鎢、鉻、鉬、釩等合金元素。其中碳保證高速鋼具有高硬度和高耐磨性，鎢和鉬提高鋼的熱硬性，鉻提高鋼的淬透性，而釩則提高鋼的耐磨性。在粉末冶金生產(chǎn)中，鐵粉的用量比其金屬粉末大得多。鐵粉的60%～70%用于制造粉末冶金零件。主要類型有鐵基材料、鐵鎳合金、鐵銅合金及鐵合金和鋼。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，可浸潤滑油，減摩、減振、消聲等特點。廣泛用于制造機械零件，如機床上的調(diào)整墊圈、調(diào)整環(huán)、端蓋、滑塊、底座、偏心輪，汽車中的油泵齒輪、活塞環(huán)，拖拉機上的傳動齒輪、活塞環(huán)，以及接頭、隔套、油泵轉(zhuǎn)子、擋套、滾子等。粉末冶金鐵基結(jié)構(gòu)材料的牌號用“粉”、“鐵”、“構(gòu)”三字的漢語拼音字首“FTG”，加化合碳含量的萬分?jǐn)?shù)、主加合金元素的符號及其含量的百分?jǐn)?shù)、輔加合金元素的符號及其含量的百分?jǐn)?shù)和抗拉強度組成。如FTG6020，%～%,抗拉強度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)銅鉬鋼熱處理后的抗拉強度為550MPa。粉末冶金摩擦材料是一種復(fù)合材料,它由高摩擦系數(shù)組元、高耐磨組元和高機械強度的組元所組成，用作離合器和制動器材料；粉末冶金減摩材料能夠控制材料的孔隙，而這些孔隙中可以浸滲油，也能以固體潤滑劑分布在金屬里的復(fù)合材料的形式來制造，其中自潤滑軸承在粉末冶金制品中占有重要的地位。摩擦材料和減摩材料是粉末冶金的特殊制品。粉末冶金摩擦材料根據(jù)基體金屬不同分為鐵基材料和銅基材料，其輔助組元為潤滑組元和摩擦組元。潤滑組元有石墨和鉛，占摩擦材料的5%～25%，改善材料的抗粘、抗卡性，提高耐磨性；摩擦組元有SiOSiC、Al2O3等，提高材料的摩擦系數(shù)，改善耐磨性，防止焊合。據(jù)工作條件不同，分為干式和濕式材料，濕式材料宜在油中工作。其牌號由“粉摩”兩字的漢語拼音字首“FM”，加基體金屬骨架組元序號（銅基為1，鐵基為2）、順序號和工作條件漢語拼音字首“S”或“G”組成。如FM101S，表示順序號為01的銅基、濕式粉末冶金摩擦材料；FG203G，表示順序號為03的鐵基、干式粉末冶金摩擦材料。粉末冶金減摩材料分為鐵基材料和銅基材料，具有多孔性，主要用來制造滑動軸承。這種軸承材料壓制成軸承后，放在潤滑油中因毛細(xì)現(xiàn)象可吸附潤滑油（一般含油率12%～30%），故稱含油軸承。軸承在工作時，由于發(fā)熱膨脹使孔隙變小；軸旋轉(zhuǎn)時帶動軸承間隙中的空氣層，降低了摩擦表面的靜壓力，在粉末空隙內(nèi)外形成壓力差，使?jié)櫥捅怀榈焦ぷ鞅砻?。停止工作時，潤滑油又滲入孔隙中，故含油軸承可自動潤滑。粉末冶金減摩材料的牌號由粉末冶金滑動軸承的“粉”、“軸”兩字漢語拼音字首“FZ”，加上基體主加組元序號（鐵基為1，銅基為2）、輔加組元序號和含油密度組成。如FZ1360，表示輔加組元為碳、銅，～。燒結(jié)金屬非鐵金屬材料應(yīng)用較多的是銅及其合金，另外還有鋁燒結(jié)制品、燒結(jié)鈦及鈦合金。⑴燒結(jié)銅及銅合金燒結(jié)純銅應(yīng)用較少，只用于要求高導(dǎo)電性和無磁性零件。常用的燒結(jié)銅基合金有青銅（銅錫）和黃銅（銅鋅），還有銅鎳鋅、銅鎳、銅鋁等合金系。銅基材料具有耐腐蝕的特點，有一定的強度和韌性，較容易進行加工，采用一般的壓制燒結(jié)工藝即可生產(chǎn)。燒結(jié)銅基合金多用于制造含油軸承、摩擦材料、電器接點材料及發(fā)汗材料的滲透金屬，作為高密度機械零件常用于制作小型齒輪、凸輪、墊圈、螺母等，也可用粉末軋制的方法生產(chǎn)帶材。⑵鋁燒結(jié)制品鋁基材料與鐵基、銅基材料的性能相近，但質(zhì)量輕，節(jié)約能源。鋁燒結(jié)制品與其壓鑄件相比尺寸精度高、組織均勻，粉末鍛造鋁基材料的抗拉強度和屈服強度均高于普通鋁鍛件。鋁燒結(jié)材料可用做精密機械零件、多孔含油軸承材料和過濾材料，在交通運輸、儀器儀表、家庭用具、宇宙飛行等方面均有應(yīng)用。燒結(jié)鋁制件幾乎可以用所有的粉末冶金工藝生產(chǎn)。成形工藝有模壓、等靜壓、軋制、擠壓等。燒結(jié)在低露點（40℃）的惰性或還原性氣氛中進行，也可在真空中進行燒結(jié)。通過復(fù)壓、冷鍛或熱鍛進一步提高燒結(jié)件的密度和強度。為獲得美觀的表面可進行機械拋光、化學(xué)處理和電化處理。⑶燒結(jié)鈦及鈦合金鈦的密度小、強度高、耐蝕性好、使用溫度范圍廣（540℃～253℃）。鈦基航空結(jié)構(gòu)材料多用熱鍛、熱等靜壓、熱壓、熱擠壓、粉末熱軋等熱成形工藝，以增加制品的密度，改善制品的性能。典型的鈦基合金為Ti6Al4V，用于制做飛機機架配件。粉末冶金的燒結(jié)（一） 燒結(jié)概念燒結(jié)是粉末或粉末壓胚，加熱到低于其中基本成分的熔點溫度下保溫，然后以一定的方式和速度冷卻至室溫。（二） 燒結(jié)的結(jié)果是粉末顆粒之間發(fā)生黏結(jié)，燒結(jié)體的強度增加。（三） 燒結(jié)爐的基本結(jié)構(gòu)粉末冶金工藝對燒結(jié)爐的結(jié)構(gòu)有如下要求：（1） 有密封的爐殼或馬弗套，爐內(nèi)通以還原氣氛以防止空氣進入。（2） 有平穩(wěn)可靠的物料傳送機構(gòu)。（3） 有預(yù)熱帶，用以排除壓胚內(nèi)潤滑劑及吸附的氣體。（4） 有足夠功率的高溫?zé)Y(jié)帶，使制品有充分的燒結(jié)保溫過程。（5） 有防止氧化和形成最終金相組織的水套冷卻帶。（6） 有調(diào)節(jié)控制加熱速度，燒結(jié)速度和保溫時間，冷卻速度等的裝置。（7） 有嚴(yán)格的溫度控制系統(tǒng)。（8） 爐膛截面的溫度分布均勻。（9） 加熱元件需要滿足燒結(jié)溫度條件的要求。（四）結(jié)爐主要構(gòu)成部分介紹 粉末冶金連續(xù)燒結(jié)電爐一般有預(yù)熱帶，燒結(jié)，冷卻帶三個部分組成。整個爐體結(jié)構(gòu)縱向通常用馬套將其貫穿連成一個整體，爐管內(nèi)通入保護氣體。 RBO裝置主要用丙烷，空氣以一定的比例混合為燃?xì)?，?jīng)噴嘴混合燃燒產(chǎn)生的熱氣流直接脫蠟燒結(jié)件，以求達到快速脫蠟的目的。該裝置主要由丙烷和空氣的供氣系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和燃燒噴嘴組成。RBO裝置的優(yōu)點：（1） 熱氣流對胚料的加熱比電加熱均勻，胚料不易開裂。加熱速度可以明顯提高。（2） 熱體的有機氣體容易被燃?xì)鈳ё撸撓瀻У拈L度可以明顯縮短。RBO溫度一般設(shè)定650～750℃之間，溫度設(shè)定高去除潤滑劑的效果好，但表面燃燒導(dǎo)致產(chǎn)品表面流失的碳也相對的多。① 預(yù)熱帶 預(yù)熱粉末壓胚與燒除潤滑劑。② 燒結(jié)帶 以使壓胚在規(guī)定溫度下保溫足夠長的時間，從而獲得燒結(jié)零件所需的物理—機械性能。 i. 冷卻帶 包括急冷帶和水套冷卻帶。以使壓胚從高溫快速冷卻以得到產(chǎn)品所需的金相組織結(jié)構(gòu)。 ii. 電加熱元件NI—Cr合金 加熱溫度≤1000℃Fe—Cr—Al合金 加熱溫度≤1150℃硅碳棒 鉬絲 加熱溫度≥1200℃高溫?zé)Y(jié)設(shè)備介紹（1） 高溫?zé)Y(jié)作為一個提高粉末冶金零部件力學(xué)性能的工藝方法，目前受到廣泛的應(yīng)用。在1250～1350℃的溫度下進行燒結(jié)不但會加速合金元素的均勻化，而且允許使用像Mn,V,和Cr等對氧很敏感的合金元素（2） 高溫?zé)Y(jié)爐的類型 　 推舟式和步進梁式（3） 高溫?zé)Y(jié)的優(yōu)點① 合金成分更均勻② 更高的密度③ 內(nèi)部孔隙更小④ 更高的屈服強度⑤ 極限抗拉強度提高⑥ 硬度提高設(shè)備制造發(fā)展方向高溫?zé)Y(jié)設(shè)備代表了燒結(jié)設(shè)備發(fā)展的先進水平，由于其獨特的設(shè)計結(jié)構(gòu)，無論是從燒結(jié)溫度，產(chǎn)量，氣體消耗還是自動化程度來說，都具有傳統(tǒng)網(wǎng)帶爐不可比擬的優(yōu)勢。