【正文】 用了特殊的噴嘴設(shè)計，使霧化氣體以層流的形式噴出，可將金屬液流進一步細化。用該技術(shù)生產(chǎn)316L不銹鋼粉末，其中位徑為30mm，90％粉末的粒徑小于80mm。全惰性氣體霧化技術(shù)近年來發(fā)展很快，多種實驗和生產(chǎn)規(guī)模的全惰性氣體霧化制粉設(shè)備相繼投入運行，為發(fā)展高性能的高溫合金、鋁合金、鈦合金以及金屬間化合物材料提供了有力的手段。水霧化法由于采用了密度較高的水做霧化介質(zhì)，所以達到的冷凝速度要比一般氣體霧化法高個數(shù)量級，粉末形狀一般為不規(guī)則形。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。隨著粉末注射成形等新型近凈形成形技術(shù)的發(fā)展，超高壓（100MPa)水霧化被認為是制取細微(約100mm)粉末的有效途徑。11．2．2離心霧化離心霧化法是利用機械旋轉(zhuǎn)造成的離心力使金屬熔液克服其表面張力，以細小的液滴甩出，然后在飛行過程中球化、冷凝成粉的一種制粉方法。目前，上述方法都有工業(yè)性生產(chǎn)設(shè)備。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。離心霧化法制得的粉末一般為球形，平均粒度多在50～15mm之間。圖118顯示了電極旋轉(zhuǎn)速率對粉末粒度的影響規(guī)律。 機械合金化制粉技術(shù)機械合金化是一種從元素粉末制取具有平衡或非平衡相組成的合金粉末或復(fù)合粉末的制粉技術(shù)。 機械合金化技術(shù)的特點主要有： (1)可形成高度彌散的第二相粒子； (2)可以擴大合金的固溶度，得到過飽和固溶體； (3)可以細化晶粒，甚至達到納米級。 機械合金化是美國國際鎳公司Benjamin等人于20 世紀60年代末期最早開發(fā)的，當時主要用于制備同時具有沉淀硬化和氧化物彌散硬化效應(yīng)的鎳基和鐵基超合金。機械合金化技術(shù)所用的原料粉末來源廣泛，主要是一些目前已廣泛應(yīng)用的純金屬粉末，有時也使用母合金粉末、預(yù)合金粉末和難熔金屬化合物粉末，其粒度一般為l～200mm。％～％，因此，在研究機械合金化過程中的相變化時要充分考慮原始粉末的純度。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。如：硬脂酸、己烷、草酸、甲醇、乙醇、丙酮、異丙醇、庚烷、Nopcowax22DSP、辛烷、甲苯、三氯氟乙烷、DDAA、硅氧烷脂石墨粉、氧化鋁、氮化鋁、氯化鈉也曾用作過程控制劑。例如，碳氧化合物中包含碳和氫元素，碳水化合物包含碳、氧、氫元素。 有些金屬，如鋁、鎳、銅會在球磨過程中與醇類介質(zhì)反應(yīng)，形成復(fù)雜的金屬有機化合物。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。 反應(yīng)球磨技術(shù)(金屬粉末在活性固體／液體／氣體存在的條件下進行球磨時，會導致化學反應(yīng)發(fā)生)已應(yīng)用于制備金屬氧化物、碳化物和氮化物粉末。將鎢與碳(石墨)一起進行球磨，可以獲得碳化鎢粉末。對于鋁碳體系，在球磨過程中往往只有部分碳化鋁粒子形成，要使碳和鋁完全反應(yīng)需要進行后續(xù)的熱處理。 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。需要指出的是，沒有萬能的過程控制劑。 目前，已有多種形式的球磨機用于制備機械合金化粉末。振動球磨機、如SPEX球磨機(美國SPEX CertPrep，Inc 制造，圖1111)，這種球磨機一次只能制備10克左有的粉末，主要用于實驗室研究和做合金的篩選工作。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，從而達到球磨和混合粉末的目的。如Pulverisette球磨機(德國Fritsch GmbH制造，圖1112)。行星球磨機的名字來自于它的球磨罐的運動軌跡。由球磨罐環(huán)繞自己的軸心轉(zhuǎn)動和支撐盤的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力作用于裝有球磨原料和磨球的球磨罐上。產(chǎn)生的離心力有的部位力向相同，有的則相反。攪拌球磨機。這種球磨機可以較大批量地生產(chǎn)機械合金化粉末，從幾公斤到100kg。目前各種規(guī)格的攪拌球磨機國內(nèi)外都有公司制造。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。將粉末和磨球放入一固定的球磨罐中，在高速旋轉(zhuǎn)的攪拌桿的作用下，磨球?qū)Ψ勰┦┬屑羟泻妥矒糇饔谩?1．4超微粉末制備技術(shù) 超微粉末通常是指粒徑為10～100nm的微細粉末，有時亦把粒徑小于100nm的微細粒子稱為納米微粉。納米微粉的制造方法有：溶膠凝膠法、噴霧熱轉(zhuǎn)換法、沉淀法、電解法、汞合法、羰基法、冷凍干燥法、超聲粉碎法、蒸發(fā)凝聚法、爆炸法、等離子法等。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。 納米微粉活性大，易于凝聚和吸濕氧化，成形性差，因此作為粉末冶金原料還有一些技術(shù)上的問題有待解決。納米微粉燒結(jié)溫度特別低(粒徑為20nm的銀粉燒結(jié)溫度為60~80℃，20nm的鎳粉200℃開始熔接)，一旦能實現(xiàn)利用納米微粉工業(yè)化生產(chǎn)粉末冶金制品。11．5粉 注射成形技術(shù)粉末注射成形(powder injection molding，簡稱PIM)是將現(xiàn)代塑料注射成形技術(shù)引入粉末冶金領(lǐng)域而形成的一門近凈形成形新技術(shù)。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％。 粉末注射成形技術(shù)的原型起源于20世紀20年代，最早是應(yīng)用于制造陶瓷火花塞。第二次世界大戰(zhàn)期間，在美國的曼哈頓計劃中，美國橡樹嶺國家實驗室采用粉末注射成形方法制備了用于原子彈核燃料鈾同位素分離的鎳管。由于當時粉末原料成本高、脫脂時間長、產(chǎn)品易變形等問題沒有解決。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。這一方面歸于在流體力學和氣體動力學研究成果基礎(chǔ)上開發(fā)出的超高壓水霧化和高壓惰性氣體霧化技術(shù)的發(fā)展，使細粉率大大提高，原材料成本下降。％提高到了177。進入20世紀90年代，一方面，是PIM 工藝進一步改進，新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，另一方面，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展非常迅速。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，強度高，保證成形坯具有一定的強度添加劑和表面活性劑主要用以增強黏結(jié)刺的流動性和與粉末的相容性。通常采用的黏結(jié)劑體系主要有：熱塑性體系(石蠟基、汕基和聚合物基)、熱固性體系、熱固熱塑性體系，凝膠體系和水溶性體系等。 傳統(tǒng)的黏結(jié)劑在熱脫脂過程中，由于幾乎是在成形坯內(nèi)外同時分解，脫脂速率極慢，往往需要數(shù)十小時甚至數(shù)天，加快熱脫脂速度往往會造成鼓泡和開裂等無法彌補的缺陷。由于水的價格低廉、無毒，有利于環(huán)保，開發(fā)水溶性黏結(jié)劑體系是溶劑脫脂技術(shù)研究的重點。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)的脫脂速率可達到1～4mm／h。由于射成形是一種近凈形成形工藝，產(chǎn)品基本上不需要后續(xù)加工，有 需要幾十道機加工工序才能完成的產(chǎn)品采用PIM可以一次成形，制造成本相對較低。由于加工技術(shù)或者材料性能的原因，有些部件采用傳統(tǒng)技術(shù)制造時，需要加工成幾個零件來組裝，有時幾個零件的材料還不一樣。由于注射成形的原料是以流態(tài)狀均勻充填模腔，成形坯粉術(shù)密度分布均勻，避免了粉 冶金模壓工藝中由于模壁摩擦壓力損失所造成的成形坯密度分布不均勻問題，這樣可以大大減少燒結(jié)變形。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。圖1116是一些典型的粉末往射成形產(chǎn)品的照片。溫壓成形的工藝路線如圖1117所示。溫壓成形技術(shù)由Hoeganaes公司于1994年正式工業(yè)化應(yīng)用，并推出了Ancordense和Densemix兩種牌號的溫壓成形專用粉末