分析粉末冶金材料及冶金技术的发展

分析粉末冶金材料及冶金技术的发展

杨建伟

太原理工大学科学技术研究院山西省闻喜县030024

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

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

4.1 粉末自备冶金技术的发展

机械合金化是由Benjamin等科学家提出的一种制作合金粉末的高能球磨技术。机械合金化是在高能球磨条件作用下，利用金属粉末混合物的特质，使其反复变形、断裂、焊合、原子间的互相扩散或产生固态反应来形成合金粉末。喷雾干燥是系统化技术应用于物料干燥的一种方法。是于干燥室中将稀料经雾化后，在与热空气的接触中，水分迅速汽化，得到干燥产品。从而获得粉粒状产品的一种粉末制备过程。

4.2 粉末成形冶金技术的发展

粉末注射成形是传统粉末冶金技术和先进塑料注射成形互相结合而形成的一门新式粉末冶金近净成形技术。粉末注射成形的材料从较早时期的铁基、硬质合金等对杂质不敏感、在性能要求上并不苛刻的系统，发展成了目前镍基高温合金、钛合金和铌材料。在材料应用领域方面上也从结构材料向着功能材料发展。温压成形技术是在20世纪90年代迅速发展的一项新式技术。温压成形技术是利用特别制成的粉末进行加热、粉末输送以及模具系统，然后将带有特殊润滑剂的混合粉末和模具加热一起至130～150℃使其刚性模压，最后使用烧结工艺进行致密化的新技术。从20世纪80年代开始世界工业发达国家在快速凝固粉末冶金（RS PM）工艺的基础上发展出一种新式的材料制备与成形技术。喷射成形（Spray Forming）技术，或喷射沉积（Spray Deposition）及喷射铸造（SprayCasting ）技术，。，喷射成形技术与传统在与RS PM工艺相比的最为显著的特点就是从一开始的合金熔炼到最后的形成特殊制定形状的块体材料可以使用仅需一步的操作就能完成，去除了RS PM工艺制作过程中的粉末贮存、运输、压实、烧结等工序，最大可能的减少了材料在多环节制备过程中被氧化的几率，减少了材料制备的成本消耗。

结论

时至今日，粉末冶金技术是材料性能提高和开发新材料的重要手段之一，粉末冶金技术已成为当代材料科学发展的先进领域。粉末冶金材料、技术、工艺的不断创新，将会加快高技术产业和国防工业的进步与发展，也一定会带给材料工程和制造技术令人满意的未来。这些年来，中国的粉末冶金行业飞速发展，在工艺装备和技术上都比以前有了长足的进步，但同世界先进技术相比还存在较远的距离。所以，推进粉末冶金材料、技术工艺的创新，提高我国粉末冶金产品的层次和水平，减少与世界先进水平的差距，是当前我国材料技术的重中之重。

参考文献：

[1]王靖鹏，顾煜臻，刘文生.探究粉末冶金的发展及现状[J].世界有色金属，2017（13）：8；10.

[2]安鹏，彭明军，史方杰.粉末冶金技术的应用[J].化工设计通讯，2016，42（10）：18.