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粉末冶金的技术简介 摘要：本文对近几十年以来发展的粉末冶金过程中应用到的各种技术，包括制粉技术、成形技术和烧结技术作了一个简单的介绍。并介绍了粉末冶金的特点、粉末冶金材料以及在各行业的应用。 关键字：粉末冶金 制粉技术 粉末成形技术 引言 粉末冶金是一门古老又现代的材料制备技术。古代炼块技术和陶瓷制备技术都是粉末冶金技术的雏形。18至19世纪欧洲采用粉末冶金法制铂，是古老粉末冶金技术的复兴和近代粉末冶金技术的开端。现代最早出现粉末冶金技术的国家是美国，其在1870年通过粉末冶金技术合成了铜铅轴承，利用其多孔性实现了轴承的自润滑。20世纪起，粉末冶金进入了高速发展的时期。至今，粉末冶金已成为新材料科学和技术中最具有发展活力的领域之一。随着全球工业化的蓬勃发展，粉末冶金行业发展迅速，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航天、航空等领域[1]。 粉末冶金的特点 粉末冶金是指把制取的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，经过必要的后处理得到金属材料、复合材料和各种类型制品的工艺技术。后处理包括精压、滚压、挤压、淬火、表面淬火、浸油和熔渗等。粉末工艺的主要过程包括：制粉→原材料的混合→成形→烧结→后处理。 粉末冶金制品的主要特征之一是多孔，制得的粉末冶金制品多是半致密或致密的。利用多孔性可以在制品内加入润滑介质，形成微型自润滑系统，减轻零件磨损程度，提高其使用寿命；利用多孔性在制品内部加入催化剂，可以提高物质的接触面积，提高反应速度和催化效果；也可以利用多孔性制成多样过滤层。此外，多孔性还有利于减轻产品的重量[2]。然而制品的孔隙，不仅能影响制品的物理、化学、力学和工艺性能，还会对精密成形造成一定难度。所以，现在有很多生产高致密、高性能的粉末冶金制品的技术被研究了出来。 粉末冶金还具有其他特点。如：粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏距，消除粗大、不均匀的铸造组织；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；可以实现多种类型的复合，发挥各种材料的特性；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、高性能结构陶瓷和功能陶瓷材料[3]。除此之外，粉末冶金还具有加工工艺流程短而简单，产品质量好，精度高，原材料利用率高，加工效率高，节能节时等优点。 粉末冶金的工艺技术 3.1制粉 3.1.1粉末冶金材料类型 粉末冶金材料是用粉末冶金工艺将金属粉末与非金属粉末混合，经成形、烧结后制得多孔、半致密或全致密的材料[4]。粉末冶金材料主要可以分为传统的粉末冶金材料和现代先进粉末冶金材料[5]。 传统粉末冶金材料 铁基粉末冶金材料：作为重要的粉末冶金材料，被广泛的应用于汽车行业。此外，还广泛应用于家用电器、电动工具、农业机械、文体休闲器材。 铜基粉末材料：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和弥散强化铜、时效强化铜合金以及减震铜合金。主要应用于含油轴承，此外，还在摩擦材料、电刷、过滤器、机械结构零件、电工零件等有应用。 硬质合金材料：主要由一种或者多种难溶金属经过碳化形成的一种硬质材料。这种材料是通过金属粘结剂进行粘结，然后经过粉末冶金技术进行制作。主要应用于切削领域。 难溶金属材料：这种材料主要有难溶的金属构成，其熔点高、强度和硬度也相对较高。该材料主要用于航空航天、国防、能源和核研究领域。 电工材料：这种材料主要用于电气和仪表领域，如电阻器件、电力管等。 摩擦材料:这种材料是依靠摩擦力来实现制动和传动功能的部件材料，主要应用在摩擦离合器和摩擦制动器中。 减摩材料：这种材料具有低的摩擦系数和好的耐磨性，具有好的自润滑性能，主要应用于动力机械、汽车、拖拉机、飞机等领域。 现代粉末冶金材料 软磁材料：可分为金属软磁材料和铁氧体软磁材料。后者比前者出现的早，其特点是只能通过粉末冶金的方法获得。这种材料具有较高的导磁率和较强的饱和磁化强度，被各个磁行业广泛应用。 能源材料：指在发展过程中，能促进新能源建立和发展的材料。主要发展方向是电池、氢能和太阳能。主要应用于能源开发领域。如采用粉末冶金技术制作锂电池正负极材料、储氢合金、燃料电池的阳极材料、太阳能光电、光热材料、风能中的机械制动材料、核结构材料等[6]。 生物材料：这种方法主要应用于医学领域，应用钛合金被多次研究，诸如李元元等用粉末冶金法合成高强低模超细晶医用钛合金[7]。 3.1.2制粉技术 制粉按其过程实质分为两类：机械法和物理法。机械法是将原材料粉碎，但是其化学成分基本不发生变化；物理法是借助化学的或物理的作用，改变原料的化学成分或聚集状态而获得粉末。 机械法主要有机械粉碎法和雾化法。 机械粉碎法主要的方法是