粉末冶金材料及冶金技术发展的分析

黄艳光

摘要：冶金技术在我国具有着十分悠久的应用历史，冶金技术在我国最早应用于生铁冶金。生铁冶金可以说是冶金技术的初级运用。随着冶金技术的不断优化与改良，粉末冶金技术成为冶金技术运用的一大方式。分析与研究粉末冶金材料与冶金技术的发展与运用能够极大的促进粉末冶金的推广，有助于判断冶金技术的未来发展走向，对我国冶金行业的发展具有着十分重大的意义和作用。

关键词：粉末冶金材料；冶金技术；发展

引言

粉末冶金技术在我国已经有一段时间的研究历史，早在古代人们就掌握了冶炼生铁的技术。十八世纪的欧洲也曾在制造铂金的过程中采用粉末冶金的方法，逐渐粉术冶金技得到了推广。随着经济的高速发展,粉末冶金技术也得到了提高,同时新型材料的出现，也让粉末冶金成为了材料以域必不可少的技术。

1.粉末冶金技术的主要特点

粉末冶金技术与传统的冶金技术相比，粉末冶金具备着传统冶金技术所不具备的物理性能，通过粉末冶金技术的运用能够制造更为精细的零件或结构复杂的工具。例如：建筑机械设备中的微小部件。通过粉末冶金技术的运用能够直接对多种冶金材料进行复合式加工，进而能够生产出传统冶金技术不能生产的材料或用具，并且通过粉末冶金技术的运用还能够极大的缩减冶金的冶炼成本。例如：通过粉末冶金技术生产出的多空分离膜、功能性陶瓷等材料。与此同时，粉末冶金技术还能够提升工业废料的二次利用效率，如废弃的铁屑、冶炼残余等均可作用粉末冶金的基础材料。

2.传统冶金材料分类

传统的冶金材料主要可以分成以下几种：铁基粉末冶金材料、钢基粉末冶金材料、难溶性金属冶金材料、电子冶金材料、摩擦冶金材料等等。铁基粉末冶金材料是最为常见的冶金材料之一，铁基粉末冶金材料大多应用于机械制造行业。钢基粉末冶金材料由于其自身构成材料的配比度不同其性能有着较大的差异和区别，如：铜合金具有较强的抗腐蚀能力，黄铜材料具有较强的耐磨性。钢基粉末冶金材料在我国电器制造行业中应用十分广泛。难溶性金属冶金材料主要是指熔点大于1700℃的金属材料，由于该种材料的熔点较高，通常具有较高的硬度与强度，大多应用于军机设备制造、航空行业。电子冶金材料主要引用于电器元件之中，随着我国通信行业的发展，电子冶金材料的应用逐渐渗透至我国各行各业。摩擦冶金材料具有着极强的抗磨损能力，当前摩擦冶金材料大多应用于抗磨元件的制造之中，如：汽车行业中的制动装置、离合器等。

3.粉末冶金材料

3.1传统粉末冶金材料

在传统粉末冶金材料里的最重要的粉末冶金材料之一就是铁基粉末冶金材料了，尤其是当前汽车行业的飞速发展对铁基粉末冶金行业起到很大的促进作用。除此之外，例如家庭电器、农工器械、电动器具、文学体育休闲器材等领域也在广泛的应用着铁基粉末冶金制成的零件。烧结铜基零件本身含有比较好的耐腐蚀性质以及材料表面光滑洁净和没有磁性等特点。铜基材料的成分里主要有烧结青铜（锡青铜和铝青铜）、烧结黄铜、烧结镍银和烧结铜镍合金，除此之外还具有弥散强化铜（如Cu-Al2O3）、烧结时效强化铜合金（Cu-Be、Cu-Be-Co和Cu-Cr合金）以及用于减震的烧结Cu-Mn合金。

3.2先进粉末冶金材料

新能源产业的基础和核心依赖于新能源材料的发展，目前来看是开发绿色二次可用电池、氢能、燃料电池和核能的重要材料。目前的研究目标和技术层次里包含高能储氢材料、聚合物锂离子电池材料、质子交换膜燃料电池材料、多晶薄膜太阳能电池材料。粉末冶金制备技术在所有的材料研究发展中占据着及其重要的地位。生物陶瓷是指含有特殊生理行为的一类陶瓷材料，可用来构建人类身体内的骨骼和口腔牙齿的一些重要部分，在未来有希望部分或整体的替换和修复人体内部的一些重要组织、人体器官，从而增加其功能。当然，粉末冶金材料在军事工业作出的重大贡献也不能为人所忽略，其在国家防御建设里有着及其强大的潜力和巨大的竞争力。此外，粉末冶金材料还极为广泛的用于航空航天工业、核工业和军事兵器工业等领域。

4.粉末冶金技术的发展

4.1粉末冶金制备新工艺

粉末冶金技术制备新工艺主要是采用雾化制粉技术，机械合金制粉技术，纳米粉末技术。雾化制粉技术是用直接敲击液体金属或者合金的方式，让其快速冷凝，从而得到粉末材料。这种方式可以减少合金成分的偏析，从而得到成分均匀的材料。机械合金制粉技术则是在高能球的磨机中，让粉末颗粒和磨球经过长时间的磨合，导致粉末被破坏,其表面逐步互相冷焊从而合金化的技术。纳米粉末技术则是针对粒度在100nm以下的粉末颗粒。这种粉末和普通的颗粒材料有不同的化学性和物理性。但是纳米粉末技术因为成本较高,所以并没有被大规模使用。

4.2粉末冶金形成新工艺

粉末冶金形成新工艺主要分为温压成形，等静压成形和增材制造技术。温压成型就是将混合粉末放在封闭钢膜中进行加热，加压成形。这种温度一般都是在120℃左右,在室温和热压温度之间，所以才叫温压成形。而等静压成形则是一种新的工艺,因为其安全性和均匀性,逐渐在代替传统的成形工艺。增材制造技术，是利用3D打印技术，对材料进行堆积,从而得到所需要的几何体形状。

4.3粉末冶金烧结新工艺

粉末冶金烧结新工艺又分为微波烧结、放电等离子烧结两种。微波烧结就是利用微波的波段和材料之间的结构产生热量。这种方式通过材料的介质损耗可以让材料整体都烧制温度适当的情况，从而实现致密化。放电等离子烧结,就是在加压情况下对粉末两端施加低电压，从而促使粉末产生大量的热。热量可以让粉末表面颗粒处于激活状态,减少扩散。

4.4烧结硬化

烧结硬化工艺是20世纪90年代开发出来的一种粉末冶金新工艺，其原理为粉末冶金制品在烧结冷却阶段，通过快速冷却，使其显微组织全部或部分转变为马氏体，提高产品的硬度和强度l。由于烧结硬化省去了烧结后的热处理，既降低了生产成本，又避免了传统工艺中经烧结冷却出炉后，再经淬火导致的高热应力和零件变形等缺点，使得零件的尺寸公差和性能稳定性得以提高。近年来，已研发生产了多种用于烧结硬化的低合金钢粉，使得在烧结炉的冷却带发生马氏体相变成为可能。用于烧结硬化较广的钢粉是预合金化的低合金钢粉，含有改善烧结钢淬硬性的镍、钼、锰、铬等合金元素。为了提高合金的淬透性，合金元素必须固溶在基体中。预混合、部分合金化和混合元素粉末材料依靠烧结时的扩散过程来影响材料的合金化。因此，通常预合金粉末比混合元素粉末、部分合金化粉具有更好的淬透性。目前，烧结硬化材料在许多不同的工业和产品加工行业中都有潜在的应用。

结束语

目前，粉末冶金技术正向着高致密化、高性能化、集成化和低成本等方向发展。近年来，一系列粉末冶金新的成形技术层出不穷，并呈现出加速发展态势，粉末注射成形、温压成形、流动温压成形、喷射成形、高速压制成形等新技术不断涌现，使得粉末高致密化成形技术得到了很大的发展。粉末冶金具有效率高、成本低、耗能小的优点，所以逐渐被广泛采用。在经历一个长阶段的研究之后,粉末冶金技术的诸多优越性已经越来越受到重视。但是我国现今冶金行业的发展和国外仍旧存在一些差距。在新材料领域的研发，仍旧需要专业的人员参与其中。本文对其的研究还存在着不足之处,因此需要科研人员跟进在对于粉末冶金技术方面的研究,积极推进我国工业的发展和建设。

参考文献

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