现代粉末冶金材料与技术进展

王绪超

[摘要]概述现代粉末冶金材料和技术的发展现状。介绍了传统粉末冶金材料与先进粉末冶金材料的基本特性、应用情况及发展趋势，较系统介绍了机械合金化、粉末注射成形、温压成形、喷射成形、微波烧结、放电等离子烧结、自蔓延高温合成、烧结硬化等新技术的研究与开发状况。

[关键词]粉末冶金；材料；粉末冶金技术；发展现状

引言

粉末冶金是研究金属、合金、非金属和化合物的粉末及其材料的性质和制造理论与工艺的技术科学，是现代材料科学与工程发展最为迅猛的领域之一。近代以来，粉末冶金有了突破性进展，在西方发达国家更呈现出了加速发展的势态，一系列新技术、新工艺大量涌现，例如，超微粉或纳米粉制备技术、快速冷凝技术、机械合金化、粉末热等静压、温压、粉末热锻、粉末挤压、粉末注射形、粉末喷射成形、自蔓延高温合成、涂层技术、电火花烧结、反应烧结、超固相线烧结、瞬时液相烧结、激光烧结、微波烧结，等等。由于技术上和经济上具有巨大的优越性,粉末冶金技术产品在国民经济的各个部门和国防建设的各个领域都得到了广泛应用，对机械、电子、化工、能源、航空、航天乃至农业、医药、食品等产业的发展以及科技的进步，都起到了重要的推动作用，创造了巨大的社会财富，带来了巨大的经济效益和社会效益。

1铁基粉末冶金材料

铁基粉末冶金材料主要以铁元素为主，增添多种合金元素制成的一种钢铁材料。粉末冶金高合金钢分为粉末高速钢和粉末不锈钢两种。粉末冶金行业中产量最多的一种材料就是铁基制品，这种铁基制品可以展现出整个国家的粉末冶金技术水准。笔者在下面详细的介绍了铁基粉来和几种铁基制品及其进展概述。

1.1铁基粉末

铁基粉末冶金材料和制品主要用到的粉末有纯铁粉和铁基复合粉及铁基预合金粉三种。我国的钢铁粉的制备方法在一直进步中，已经研发出了很多制备方法，比如电解法、还原法、水汽联合雾化等多种方法。这些方法的研发,充实了我国铁基粉末的种类和品质。为了适应市场的要求，我国已经研发出了高压缩性铁粉、磁性材料铁粉、化学铁粉、铁精矿粉生产还原粉等多种铁基粉末制品。2018年凌钢集团粉末冶金有限公司建成了年产10万t的高性能高压缩性能铁粉的自动化生产线，致使我国拥有了与国际企业抗衡的实力。我国2010年~ 2018年钢铁粉末的销量年平均增长速度约为15%，2018年总销量达69.5万t,当中年产值超过一万吨的10家钢铁粉末公司的年总产值也已经占全国年总产值的95%，这就说明了钢铁粉末生产的规模在快速壮大。但是，当前国内铁粉行业的产粉量同下游行业的需求量不成正比，档次偏低的铁粉产量多大,档次偏高的铁粉产量偏低处于稀缺状态。

1.2 P/M铁基制品

我国铁基制品受到了国家机械部的关注，在汽车、机械制造行业的带领下，铁基制品快速进步,烧结及热处理炉和成型压机以及设计模具和制造模具等有关机械设备的制造能力一直在加强。伴随中国制造的进步，也对铁基制品的强度和密度等标准有了更进一步的规范,铁基材料的告诉压制技术和微合金化技术很受欢迎。当前，有少数铁基粉末冶金企业的支撑技术已经把粉末热锻、复压复烧、表面滚压致密化等应用在很多繁琐精细零件的制作中。比如，烧结完成后的铁基齿轮通过反复滚压密致化操作，与齿部碰触的面积已经达到重合。提升了齿轮尺寸的精准度,可以替代锻造齿轮。通过多年的科学技术进步,我国已经成为亚洲规模最大的生产铁基粉末冶金制品国家,出现了很多的行业龙首企业。

1.3粉末注射成形铁基制品

金属粉末注射成形技术是把金属粉末作为原材料，借用熟料注射成型工艺来制作繁琐精细的小型金属零部件。上世纪末，就已经开始研发金属粉末注射成形技术,研究出了快速溶剂脱脂技术和环保粘结剂等，这项技术主要应用在制作医疗器械零部件和枪支的零部件中。我国金属粉末注射成形技术的形成经过了很长一段时间，最终在研发手机的细小金属零部件中得到了应用。在2010年开始，金属粉末注射成形技术取得了快速的成长,据有关数据统计,我国的金属粉末注射成形开发公司已经有上百家,这些公司主要在一线城市中。2018年我国金属粉末注射成形行业总产值已经达到60亿元。在粉末注射成形材料方面，当前65%以上运用的材料都是不锈钢制品，15%以上是低合金钢制品。82%为3C产品，当申手机67.5%，可穿贼设备7.1%，计算机7.4%。粉末注射成形技术在计算机和手机等行业中,用到的数量在逐年递增，当前华为、苹果等手机，戴尔计算机都大批使用粉末注射成形零部件。我国手机的年生产量占全球总年生产量的75%以上，手机的迅速替代更新和超大的年生产量为粉末注射成形技术提供了无限的成长空间。

2硬质合金

硬质合金是将碳氮化物作为主要原料的粉末冶金硬质材料。因硬质合金具备强度较高、硬度较好、韧性匹配性好的特点。硬质合金主要用于挖掘工具、刀具和耐磨零件等制品中,被普遍的应用到了汽车、数控机床和工程机械以及航天航空等装备制造领域中。根据欧洲粉末冶金工业协会战略分析得出，硬质合金是现代制造工业的脊柱。近些年来,我国硬质合金有关部门等列出了我国硬质合金的产能、企业数量、总出口量和硬质合金的总产量值。因需求量的增加和科学技术的成长,我国硬质合金产业表现出了特别好的一个状态。我国硬质合金也已形成了很多具有代表性的硬质合金企业上市公司，也有了我国自己的粉末冶金实验室和技术研发中心。

3结束语

现代粉末冶金不但保持和发展了传统优点——实现少切削、无切削加工，实现少偏析或无偏析，低耗、节能、节材；易控制产品孔隙度;易实现金属-非金属复合、金属-高分子复合，而且新技术赋予传统工艺步骤以新的内容和含义，使粉末冶金成为制取各种高性能结构材料、特种功能材料和极限条件下工作材料的有效途径。因此，整个粉末冶金领域大大拓宽，并向着纵深方向发展，粉末冶金已由二类传统工艺技术发展成为一门新兴的技术科学，它处于冶金科学与材料科学的交汇区，并且已深入地渗透到几乎所有的冶金和材料科学的分支科学中去了。由于技术上和经济上具有巨大的优越性,粉末冶金技术产品在国民经济的各个部门和国防建设的各个领域都得到了广泛应用，对机械、电子、化工、能源、航空、航天乃至农业、医药、食品等产业的发展以及科技的进步，都起到了重要的推动作用，创造了巨大的社会财富，带来了巨大的经济效益和社会效益。总之，现今我国粉末冶金材料和技术有了很大的进步,粉末冶金是一项历史悠久且富有生机的优秀材料成形和制备技术，直至今日，上百年的历史长河中,粉末冶金法被得到了广泛的应用，利用这项技术研发了很多新型材料和制品也是目前我国科学技术中不能缺少的一项工程技术,并在材料科学领域中占领了主要的位置。

参考文献

[1]杨廷志.现代粉末冶金材料与技术进展[J].中国金属通报,2019(12):10-11.

[2]黄伯云,韦伟峰,李松林,张立,李丽娅,刘锋,李瑞迪.现代粉末冶金材料与技术进展[J].中国有色金属学报,2019,29(09):1917-1933.