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粉末冶金简介

一、概述
  
     粉末冶金是制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方,因此,一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点,它已成为解决新材料问题的钥匙,在新材料的发展中起着举足轻重的作用。


粉末冶金现状和发展前景

    我国粉末冶金行业已经经过了近10年的高速发展,但与国外的同行业仍存在以下几方面的差距:(1)企业多,规模小,经济效益与国外企业相差很大。(2)产品交叉,企业相互压价,竞争异常激烈。(3)多数企业缺乏技术支持,研发能力落后,产品档次低,难以与国外竞争。(4)再投入缺乏与困扰。添加(5)工艺装备、配套设施落后。(6)产品出口少,贸易渠道不畅。


    随着我国加入WTO以后,以上种种不足和弱点将改善,这是因为加入WTO后,市场逐渐国际化,粉末冶金市场将得到进一步扩大的机会;而同时随着国外资金和技术的进入,粉末冶金及相关的技术水平也必将得到提高和发展。

二、特点

   粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能,而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品,如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等,是一种少无切削工艺。

  (1)粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚,消除粗大、不均匀的铸造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料(如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等)具有重要的作用。

  (2)可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料,这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。

  (3)可以容易地实现多种类型的复合,充分发挥各组元材料各自的特性,是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。

  (4)可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品,如新型多孔生物材料,多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷 磨具和功能陶瓷材料等。

  (5)可以实现净近形成形和自动化批量生产,从而,可以有效地降低生产的资源和能源消耗。

  (6)可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料,是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。

我们常见的机加工刀具,五金磨具,很多就是粉末冶金技术制造的。

 

三、粉末冶金的生产过程

  (1)生产粉末。粉末的生产过程包括粉末的制取、粉料的混合等步骤。为改善粉末的成型性和可塑性通常加入汽油、橡胶或石蜡等增塑剂。

  (2)压制成型。粉末在500~600MPa压力下,压成所需形状。[1]

  (3)烧结。在保护气氛的高温炉或真空炉中进行。烧结不同于金属熔化,烧结时至少有一种元素仍处于固态。烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程,成为具有一定孔隙度的冶金产品。

  (4)后处理。一般情况下,烧结好的制件可直接使用。但对于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件还要进行烧结后处理。后处理包括精压、滚压、挤压、淬火、表面淬火、浸油、及熔渗等。

 

四、粉末冶金材料的应用与分类

  (1)应用:(汽车、摩托车、纺织机械、工业缝纫机、电动工具、五金工具.电器.工程机械)等各种粉末冶金(铁铜基)零件。[2]

  (2)分类:粉末冶金多孔材料、粉末冶金减摩材料、粉末冶金摩擦材料、粉末冶金结构零件、粉末冶金工模具材料、和粉末冶金电磁材料和粉末冶金高温材料等。

 

五、粉末冶金子工艺与性能

  等静压成型粉末冶金

  金属喷射成型粉末冶金

  粉末锻造粉末冶金

  压力烧结粉末冶金

  粉末性能(property of powder)

  粉末所有性能的总称。它包括:粉末的几何性能(粒度、比表面、孔径和形状等);粉末的化学性能(化学成分、纯度、氧含量和酸不溶物等);粉体的力学特性(松装密度、流动性、成形性、压缩性、堆积角和剪切角等);粉末的物理性能和表面特性(真密度、光泽、吸波性、表面活性、ze%26mdash;ta(%26ccedil;)电位和磁性等)。粉末性能往往在很大程度上决定了粉末冶金产品的性能。


  几何性能最基本的是粉末的粒度和形状。

  (1)粒度。它影响粉末的加工成形、烧结时收缩和产品的最终性能。某些粉末冶金制品的性能几乎和粒度直接相关,例如,过滤材料的过滤精度在经验上可由原始粉末颗粒的平均粒度除以10求得;硬质合金产品的性能与wc相的晶粒有很大关系,要得到较细晶粒度的硬质合金,惟有采用较细粒度的wc原料才有可能。生产实践中使用的粉末,其粒度范围从几百个纳米到几百个微米。粒度越小,活性越大,表面就越容易氧化和吸水。当小到几百个纳米时,粉末的储存和输运很不容易,而且当小到一定程度时量子效应开始起作用,其物理性能会发生巨大变化,如铁磁性粉会变成超顺磁性粉,熔点也随着粒度减小而降低。

  (2)粉末的颗粒形状。它取决于制粉方法,如电解法制得的粉末,颗粒呈树枝状;还原法制得的铁粉颗粒呈海绵片状;气体雾化法制得的基本上是球状粉。此外,有些粉末呈卵状、盘状、针状、洋葱头状等。粉末颗粒的形状会影响到粉末的流动性和松装密度,由于颗粒间机械啮合,不规则粉的压坯强度也大,特别是树枝状粉其压制坯强度最大。但对于多孔材料,采用球状粉最好。

  力学特性粉末的力学性能即粉末的工艺性能,它是粉末冶金成形工艺中的重要工艺参数。粉末的松装密度是压制时用容积法称量的依据;粉末的流动性决定着粉末对压模的充填速度和压机的生产能力;粉末的压缩性决定压制过程的难易和施加压力的高低;而粉末的成形性则决定坯的强度。

  化学性能主要取决于原材料的化学纯度及制粉方法。较高的氧含量会降低压制性能、压坯强度和烧结制品的力学性能,因此粉末冶金大部分技术条件中对此都有一定规定。例如,粉末的允许氧含量为0.2%~1.5%,这相当于氧化物含量为1%~10%。

 

六、粉末冶金产业发展前景

  近年来,通过不断引进国外先进技术与自主开发创新相结合,中国粉末冶金产业和技术都呈现出高速发展的态势,是中国机械通用零部件行业中增长最快的行业之一,每年全国粉末冶金行业的产值以35%的速度递增。


  全球制造业正加速向中国转移,汽车行业、机械制造、金属行业、航空航天、仪器仪表、五金工具、工程机械、电子家电及高科技产业等迅猛发展,为粉末冶金行业带来了不可多得的发展机遇和巨大的市场空间。另外,粉末冶金产业被中国列入优先发展和鼓励外商投资项目,发展前景广阔。

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