浅谈粉末冶金新材料新技术

236 编辑：中冶有色技术网来源：王勇

2024-03-07 14:22:51

摘要：本文先着重介绍了粉末冶金中的一些新材料，包括高速钢、稀土永磁、高温合金等，其次对粉末冶金的新技术也做了一个论述，尤其突出展现了其工艺流程及其特点优点。

关键词：粉末冶金新材料新技术

粉末冶金是近几年来发展极快的一种新材料制备技术，工业的发展，对金属零件材料提出了新的更高的要求，粉末冶金新材料通常都具备偏析小、强度高、合金均匀、密度大等优点，符合现代工业零部件要求，具有广阔的市场发展远景。

一、粉末冶金新材料

1.粉末冶金高速钢

高速钢也称高速工具钢，以往的熔铸高速钢的方法，总会产生各种问题，诸如钢锭合金不均，粗大莱氏体偏析等，现代粉末冶金工艺的出现解决了这个问题。它使晶粒细化，宏观偏析消失，性能提高，同时也为超高合金含量的高速钢熔铸打下了基础。粉末冶金所赋予给高速钢优良的性能，主要是借助快速凝固雾化制粉和热等静压、热挤压致三大工艺的结合，雾化法制粉以大小小于0.1毫米的细小粉末代替吨为单位的超大铸锭，同时提高冷凝速率，二者结合直接限制了偏析。再施以快速冷凝，就可以保证碳化物细化并均匀分布。粉末冶金可以生产出以往熔铸所难以制成的高合金、高含碳工具钢，克服了制作复杂、磨削性差的缺点。粉末冶金高速钢一般用于模具或者异形刀具的制作，尤其适合耐热、不锈钢。

2.稀土永磁材料

稀土永磁材料是稀土和过渡金属融合制成的一种性能比较高的永磁材料，自集成电路得到极大发展以来，稀土永磁也得到了更多的应用，性能的提高，体积的减小，使之成为小型电子器件的首选材料。稀土永磁体可用于电机、起动机、制动器等设备中，有时候往往一个电子设备就需要多个永磁体。我国在七八十年代就已经能够成批生产这种永磁体，并且工艺技术在不断提高。

3.粉末冶金高温合金

此种材料主要用于航空发动机零部件生产中，包括涡轮盘之类的高温承力转动零件，同以往普遍使用的铸锻合金相比，具有晶粒微小、材质均匀、宏观偏析小、合金度高等优点，且其坚固、抗磨，少故障。粉末冶金高温合金的主要制作手段是喷射成形技术，最早由英国研制，后得到推广。

4.粉末冶金高强度铝合金

粉末冶金铝合金轻便，不易腐蚀，善切削，抗强度性能好，能够与粉末冶金制成的铜铁相提并论，自快速凝固、机械合金化及复合技术问世以来，粉末冶金铝合金工艺也得到了研发，这些技术促进了其质的飞跃，使组织明显细化，无论是抗压还是拉伸，都能有很好抵抗力。粉末冶金铝合金制作过程相当繁复，资金成本高，多用于飞机，导弹之中。

二、粉末冶金新技术

1.粉末制备新工艺

1.1雾化制粉技术

保证粉末冶金质量的一个关键就是保证金属粉末质量，包括大小、均匀度、表面性能。高压水雾化、气体雾化是制备粉末的两大方法。其原理是：把金属、合金加热，等到熔融后，借助高压水或者高速气流这种雾化介质，使之分散、裂化，变成液滴，表面的张力会促使液滴变形为滑球形颗粒，冷却凝固了，最终定型。

1.2机械合金化制粉技术

技术发展到今天，机械合金法已经广泛应用于制备纳米级合金粉末，本质上说来，这种制成合金的方法，主要是采用机械能使粉末固化。我们最常用的设备是行星式、高能球磨机。机械合金化技术最早由美国研发，后经发展，应用于制备亚稳态结构的细小粉末，比如非晶、谆晶之类。

2.粉末冶金成形新工艺

2.1温压技术

温压技术开创了粉末冶金技术的新纪元，其制作过程是利用专门的粉末加温、输送和模具加热器械，把混合有粘接剂及润滑剂的粉末加热到130度以上，150度以下，然后压制、烧结，就完成整个零件的制作。与以往的压制技术相比，温压，可以增强烧结密度，且保证分布均与，强度、弹性都有所增加。具有广阔的发展前景。

2.2动磁压制技术

此技术主要利用了脉冲电流感生的电磁场施加的压力，使粉末固结，不仅可以压制金屬粉末，也可以压制陶瓷粉末，实际密度相似于理论密度，把粉末放置在电磁感应线圈中的金属容器里，这之中形成的脉冲电流会自动形成一个高压磁场，对中间的金属容器施压，从而完成固结粉末的工作。这种工艺，压制过程快，效率高。

2.3注射成形技术

是当前尤其流行的一种成形新工艺。是对传统的模压成形工艺的一种突破，在制作过程中，首先是把树脂或者石蜡混合在金属粉末中，其次注射，再脱脂，最后烧结，就可以制成高密度金属零部件。

3.烧结新工艺

3.1微波烧结

借助微波可以很快使金属颗粒加热，以往由于金属会反射微波，所以这种技术一直没有得到开发。仍旧以传统烧结技术作比，以往烧结，是通过对发热体加热，发热体逐层把温度传递给烧结粉末，时间长，结晶效果差，借助微波后，这种情况得到了明显改观，微波带来的热量，会使烧结粉末整体得到快速加热，速率快，利用率高，安全无污染。

3.2放电等离子体烧结

这种烧结方式主要借助SPS装置，SPS装置产生的脉冲直流电，会引出高温等离子。放电等离子体烧结，不是通过热传导方式，而是利用粉末自身可以产生的热作用来使粉末熔焊的，其关键在于，脉冲电流使粉末产生高温等离子体，除掉粉末接触气体，增强表面活性，从而扩散，在低压环境中烧结成功。

总而言之，粉末冶金新材料新技术在不断的突破和发展中，除去高速钢、高温合金，还有纳米粉末材料、非晶态合金粉末材料,除了雾化制粉技术、温压技术、微波烧结，还有爆炸压制技术、电场活化烧结。粉末冶金将金属材料发展提高到一个新的高度，并将发挥更为瞩目的作用。

参考文献

[1]陈利民.粉末冶金新技术[J].粉末冶金工业，2004，（01）：23-28.

[2]黄伯云易健宏.现代粉末冶金材料和技术发展现状（一）[J].上海金属，2007，（03）：1-7.

作者简介：王勇，男，（1986-9），汉族，贵阳市开阳县人，本科生，贵州大学材料与冶金学院冶金工程，研究方向为：冶金工程。

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