引言

 

粉末冶金技术在中国已经研究了一段时间。早在古代，人们就掌握了冶炼生铁的技术。18世纪，欧洲在制造铂金的过程中也采用了粉末冶金的方法，粉末冶金技术逐渐得到推广。随着经济的快速发展，粉末冶金技术也得到了改进。同时，新材料的出现也使粉末冶金成为材料领域不可缺少的技术。

 

1.粉末冶金技术的主要特点

 

与传统冶金技术相比，粉末冶金技术具有传统冶金技术所不具备的物理性能，通过粉末冶金技术的应用，可以制造出更精细的零件或结构复杂的工具。例如：建筑机械设备中的小零件。通过粉末冶金技术的应用，可以直接对各种冶金材料进行复合加工，然后可以生产传统冶金技术无法生产的材料或设备，粉末冶金技术的应用也可以大大降低冶金的冶金成本。例如：粉末冶金技术生产的多空分离膜、功能陶瓷等材料。同时，粉末冶金技术还可以提高工业废料的二次利用效率，如废铁屑、冶炼残留物等，可以作为粉末冶金的基础材料。

 

2.传统冶金材料分类

 

传统冶金材料可分为铁基粉末冶金材料、钢基粉末冶金材料、不溶性金属冶金材料、电子冶金材料、摩擦冶金材料等。铁基粉末冶金材料是最常见的冶金材料之一，铁基粉末冶金材料主要用于机械制造业。钢基粉末冶金材料由于其自身构成材料的比例不同，性能差异较大，如铜合金耐腐蚀性强，黄铜材料耐磨性强。钢基粉末冶金材料广泛应用于我国电气制造业。不溶性金属冶金材料主要是指熔点大于1700℃的金属材料。由于熔点高，通常具有较高的硬度和强度，主要用于军事设备制造和航空工业。电子冶金材料主要用于电气元件。随着我国通信产业的发展，电子冶金材料的应用逐渐渗透到我国各行各业。摩擦冶金材料具有很强的耐磨性。目前，摩擦冶金材料主要用于制造耐磨元件，如汽车工业中的制动装置和离合器。

 

3.粉末冶金材料

 

3.1传统粉末冶金材料

 

传统粉末冶金材料中最重要的粉末冶金材料之一是铁基粉末冶金材料，特别是当前汽车工业的快速发展，在促进铁基粉末冶金工业方面发挥了重要作用。此外，铁基粉末冶金制成的零件，如家用电器、农业设备、电气设备、文学、体育、休闲设备等领域也得到了广泛的应用。烧结铜基零件本身具有良好的耐腐蚀性，材料表面光滑、清洁、无磁性等特点。铜基材料主要由烧结青铜（锡青铜和铝青铜）组成、除了烧结黄铜、烧结镍银和烧结铜镍合金外，还有弥散强化铜(如Cu-Al2O3)、烧结时效强化铜合金（Cu-Be、Cu-Be-Co和Cu-Cr合金)和烧结Cu-Mn合金用于减震。

 

3.2先进粉末冶金材料

 

新能源产业的基础和核心取决于新能源材料的发展。目前，它是发展绿色二次可用电池、氢能、燃料电池和核能的重要材料。目前的研究目标和技术水平包括高能储氢材料、聚合物锂离子电池材料、质子交换膜燃料电池材料和多晶膜太阳能电池材料。粉末冶金制备技术在所有材料的研发中发挥着重要作用。生物陶瓷是指一种具有特殊生理行为的陶瓷材料，可用于构建人体骨骼和口腔牙齿的一些重要组成部分，在未来有希望的部分或整体替代和修复人体内的一些重要组织和器官，从而增加其功能。当然，粉末冶金材料在军事工业中的重大贡献不容忽视，在国家防御建设中具有很强的潜力和竞争力。此外，粉末冶金材料也广泛应用于航空航天工业、核工业和军事兵器工业。

 

4.粉末冶金技术的发展

 

4.1粉末冶金制备新工艺

 

粉末冶金技术的新制备工艺主要采用雾化制粉技术、机械合金制粉技术和纳米粉技术。雾化制粉技术是通过直接敲击液体金属或合金，使其快速冷凝，从而获得粉末材料。这种方法可以减少合金成分的偏析，从而获得成分均匀的材料。机械合金制粉技术是在高能球磨机中使粉末颗粒和磨球长时间磨合，导致粉末损坏，表面逐渐冷焊合金化的技术。纳米粉技术是针对粒径小于100nm的粉末颗粒。这种粉末的化学性质和物理性质与普通颗粒材料不同。然而，由于成本高，纳米粉技术并没有得到广泛的应用。

 

4.2粉末冶金形成新工艺

 

粉末冶金形成的新工艺主要分为温压成形、静压成形和增材制造技术。温压成型是将混合粉末放入封闭的钢膜中加热加压成型。这种温度一般在120℃左右，在室温和热压温度之间，所以称为温压成型。等静压成型是一种新工艺，由于其安全性和均匀性，逐渐取代了传统的成型工艺。增材制造技术是利用3D打印技术积累材料，从而获得所需的几何形状。

 

4.3粉末冶金烧结新工艺

 

粉末冶金烧结的新工艺分为微波烧结和放电等离子烧结。微波烧结是利用微波波段和材料之间的结构产生热量。这样，通过材料的介质损耗，可以使材料的整体烧制温度适当，从而实现致密性。放电等离子烧结是在压力下对粉末两端施加低压，从而促进粉末产生大量热量。热量可以激活粉末表面的颗粒，减少扩散。

 

4.4烧结硬化

 

烧结硬化工艺是20世纪90年代开发的一种新型粉末冶金工艺。其原理是粉末冶金产品在烧结冷却阶段，通过快速冷却，将其所有或部分显微组织转化为马氏体，提高产品的硬度和强度l。烧结硬化节省了烧结后的热处理，不仅降低了生产成本，而且避免了烧结冷却后淬火引起的高热应力和零件变形，提高了零件的尺寸公差和性能稳定性。近年来，开发生产了多种低合金钢粉进行烧结硬化，使烧结炉冷却带出现马氏体相变成为可能。广泛用于烧结硬化的钢粉是预合金化的低合金钢粉，含有镍、钼、锰、铬等合金元素，可以提高烧结钢的硬化程度。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，预合金粉末通常比混合元素粉末和部分合金粉末具有更好的淬透性。目前，烧结硬化材料在许多不同的工业和产品加工行业都有潜在的应用。

 

结束语

 

目前，粉末冶金技术正朝着高密度、高性能、集成和低成本的方向发展。近年来，一系列新的粉末冶金成形技术层出不穷，呈现出加速发展的趋势。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，极大地发展了粉末高密度成形技术。粉末冶金具有效率高、成本低、能耗低的优点，因此逐渐得到广泛应用。经过长时间的研究，粉末冶金技术的诸多优势越来越受到重视。然而，我国冶金产业的发展与国外仍存在一定差距。新材料领域的研发仍需专业人员参与。本文对其研究仍存在不足，因此科研人员需要跟进对粉末冶金技术的研究，积极推动我国产业的发展和建设。