粉末冶金(排版)

1、粉末冶金粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工藝技術(shù)。粉末冶金法與生產(chǎn)陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技術(shù)也可用于陶瓷材料的制備。由于粉末冶金技術(shù)的優(yōu)點，它已成為解決新材料問題的鑰匙，在新材料的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。 基本定義 （1）粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制取金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工業(yè)技術(shù)。目前，粉末冶金技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于交通、機(jī)械、電子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工業(yè)等領(lǐng)域，成為新材料科學(xué)中

2、最具發(fā)展活力的分支之一。粉末冶金技術(shù)具備顯著節(jié)能、省材、性能優(yōu)異、產(chǎn)品精度高且穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點，非常適合于大批量生產(chǎn)。另外，部分用傳統(tǒng)鑄造方法和機(jī)械加工方法無法制備的材料和復(fù)雜零件也可用粉末冶金技術(shù)制造，因而備受工業(yè)界的重視。廣義的粉末冶金制品業(yè)涵括了鐵石刀具、硬質(zhì)合金、磁性材料以及粉末冶金制品等。狹義的粉末冶金制品業(yè)僅指粉末冶金制品，包括粉末冶金零件(占絕大部分)、含油軸承和金屬射出成型制品等。本報告使用的行業(yè)定界為狹義范圍。 主要特點 粉末冶金具有獨特的化學(xué)組成和機(jī)械、物理性能，而這些性能是用傳統(tǒng)的熔鑄方法無法獲得的。運用粉末冶金技術(shù)可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油軸

3、承、齒輪、凸輪、導(dǎo)桿、刀具等，是一種少無切削工藝。（1）粉末冶金技術(shù)可以最大限度地減少合金成分偏聚，消除粗大、不均勻的鑄造組織。在制備高性能稀土永磁材料、稀土儲氫材料、稀土發(fā)光材料、稀土催化劑、高溫超導(dǎo)材料、新型金屬材料（如Al-Li合金、耐熱Al合金、超合金、粉末耐蝕不銹鋼、粉末高速鋼、金屬間化合物高溫結(jié)構(gòu)材料等）具有重要的作用。（2）可以制備非晶、微晶、準(zhǔn)晶、納米晶和超飽和固溶體等一系列高性能非平衡材料，這些材料具有優(yōu)異的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和力學(xué)性能。（3）可以容易地實現(xiàn)多種類型的復(fù)合，充分發(fā)揮各組元材料各自的特性，是一種低成本生產(chǎn)高性能金屬基和陶瓷復(fù)合材料的工藝技術(shù)。（4）可以生產(chǎn)普通熔煉

4、法無法生產(chǎn)的具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分離膜材料、高性能結(jié)構(gòu)陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。（5）可以實現(xiàn)近凈形成形和自動化批量生產(chǎn)，從而，可以有效地降低生產(chǎn)的資源和能源消耗。（6）可以充分利用礦石、尾礦、煉鋼污泥、軋鋼鐵鱗、回收廢舊金屬作原料，是一種可有效進(jìn)行材料再生和綜合利用的新技術(shù)。我們常見的機(jī)加工刀具，五金磨具，很多就是粉末冶金技術(shù)制造的。3 相關(guān)制備 （1）生產(chǎn)粉末。粉末的生產(chǎn)過程包括粉末的制取、粉料的混合等步驟。為改善粉末的成型性和可塑性通常加入機(jī)油、橡膠或石蠟等增塑劑。（2）壓制成型。粉末在15-600MPa壓力下，壓成所需形狀。（3）燒結(jié)。在保護(hù)氣氛的高

5、溫爐或真空爐中進(jìn)行。燒結(jié)不同于金屬熔化，燒結(jié)時至少有一種元素仍處于固態(tài)。燒結(jié)過程中粉末顆粒間通過擴(kuò)散、再結(jié)晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化學(xué)過程，成為具有一定孔隙度的冶金產(chǎn)品。（4）后處理。一般情況下，燒結(jié)好的制件可直接使用。但對于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件還要進(jìn)行燒結(jié)后處理。后處理包括精壓、滾壓、擠壓、淬火、表面淬火、浸油、及熔滲等。粉末的制取方法制取粉末是粉末冶金的第一步。粉末冶金材料和制品不斷的增多，其質(zhì)量不斷提高，要求提供的粉末的種類愈來愈多。例如，從材質(zhì)范圍來看，不僅使用金屬粉末，也使用合金粉末，金屬化合物粉末等；從粉末外形來看，要求使用各種形狀的粉末，如產(chǎn)生

6、過濾器時，就要求形成粉末；從粉末粒度來看，要求各種粒度的粉末，粗粉末粒度有5001000微米超細(xì)粉末粒度小于0.5微米等等。為了滿足對粉末的各種要求，也就要有各種各樣生產(chǎn)粉末的方法這些方法不外乎使金屬、合金或者金屬化合物呈固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)轉(zhuǎn)變成粉末狀態(tài)。制取粉末的各種方法以及各種方法制的粉末。呈固態(tài)使金屬與合金或者金屬化合物轉(zhuǎn)變成粉末的方法包括：（1）從固態(tài)金屬與合金制取金屬與合金粉末的有機(jī)械粉碎法和電化腐蝕法：（2）從固態(tài)金屬氧化物及鹽類知趣金屬與合金粉末的還原法從金屬和分金屬粉末、金屬氧化物和非金屬粉末制取金屬化合物粉末的還原-化合法呈液態(tài)使金屬與合金或者金屬化合物轉(zhuǎn)變成粉末方法包括：（1

7、）從液態(tài)金屬與合金制取與合金粉末的有霧化法（2）從金屬鹽溶液置換和還原制取金屬合金以及包覆粉末的有置換法、溶液氫還原法；從金屬熔鹽中沉淀制取金屬粉末的有熔鹽陳定法；從輔助金屬浴中析出制取金屬化合物粉末的有金屬浴法。（3）從金屬鹽溶液電解制取金屬與合金粉末的有水溶液電解法；從金屬熔鹽點解制取金屬和金屬化合物粉末的有熔鹽電解法。呈氣態(tài)使金屬或者金屬化合物轉(zhuǎn)變成分末的方法：（1）從金屬蒸汽冷凝制取金屬粉末的有蒸汽冷凝法；（2）從氣態(tài)金屬碳基物離解制取金屬、合金以及包覆粉末的有碳基物熱離解法（3）從氣態(tài)金屬鹵化物氣相還原制取金屬、合金粉末以及金屬、合金涂層的有氣相氫還原法；從氣態(tài)金屬鹵化物沉積制取金屬

8、化合物粉末以及涂層的有化學(xué)氣相沉積法。但是，從過程的實質(zhì)來看，現(xiàn)有制粉方法大體上可歸納為兩大類，即機(jī)械法和物理化學(xué)法。機(jī)械法是將原材料機(jī)械的粉碎，而化學(xué)成分基本上不發(fā)生變化的工藝過程；物理化學(xué)法是借助化學(xué)的或物理的作用，改變原料的化學(xué)成分或聚集狀態(tài)而獲得粉末的工藝過程，粉末的生產(chǎn)方法很多從工業(yè)規(guī)模而言，應(yīng)用最廣泛的漢斯還原法、霧化法和電解法有些方法如氣相沉積法和夜相沉積法在特殊應(yīng)用時亦很重要。1粉末冶金工藝的基本工序是：1、原料粉末的制備?，F(xiàn)有的制粉方法大體可分為兩類：機(jī)械法和物理化學(xué)法。而機(jī)械法可分為：機(jī)械粉碎及霧化法；物理化學(xué)法又分為：電化腐蝕法、還原法、化合法、還原-化合法、氣相沉積法、液相沉積法以及電解法。其中應(yīng)用最為廣泛的是還原法、霧化法和電解法。2、粉末成型為所需形狀的坯塊。成型的目的是制得一定形狀和尺寸的壓坯，并使其具有一定的密度和強(qiáng)度。成型的方法基本上分為加壓成型和無壓成型。加壓成型中應(yīng)用最多的是模壓成型。3、坯塊的燒結(jié)。燒結(jié)是粉末冶金工藝中的關(guān)鍵性工序。成型后的壓坯通過燒結(jié)使其得到所要求的最終物理機(jī)械性能。燒結(jié)又分為單元系燒結(jié)和多元系燒結(jié)。對于單元系和多元系的固相燒結(jié)，燒結(jié)溫度比所用的金屬及合金的熔點低；對于多元系的液相燒結(jié)，燒結(jié)溫度一般比其中難熔成分的熔點低