1、 浅谈粉末冶金发展趋势粉末冶金是制取金属或用金属粉末（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，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。从目前的粉末冶金技术的应用来看，它有如下几大优点：（1）粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料（如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等）具有重要的作用。 （2）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
2、、光学和力学性能。 （3）可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。 （4）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等。 （5）可以实现净近形成形和自动化批量生产，从而，可以有效地降低生产的资源和能源消耗。 （6）可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料，是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。 世界粉末冶金技术应用概况2003年全球粉末货运总量约为88万吨，其中美国占51%，欧洲18% ，日本13%，其它国家和地
3、区18% 。铁粉占整个粉末总量的 90%以上。从2001年起，世界铁粉市场持续增长， 4年时间增加了近20%。 汽车行业仍然是粉末冶金工业发展的最大动力和最大用户。一方面汽车的产量在不断增加，另一方面粉末冶金零件在单辆汽车上的用量也在不段增加。北美平均每辆汽车粉末冶金零件用量最高，为19.5公斤，欧洲平均为9公斤，日本平均为8公斤。中国由于汽车工业的高速发展，拥有巨大的粉末冶金零部件市场前景，已经成为众多国际粉末冶金企业关注的焦点。 粉末冶金铁基零件在汽车上主要应用于发动机、传送系统、ABS系统、点火装置等。汽车发展的两大趋势分别为降低能耗和环保；主要技术手段则是采用先进发动机系统和轻量化。
4、欧洲对汽车尾气过滤为粉末冶金多孔材料又提供了很大的市场。在目前的发动机工作条件下，粉末冶金金属多孔材料比陶瓷材料具有更好的性能优势和成本优势。 工具材料是粉末冶金工业另一类重要产品，其中特别重要的是硬质合金。目前制造业的发展朝着3A方向，即敏捷性（ Agility）、适应性（Adaptivity）和可预测性（Anticipativity）。这要求加工工具本身更锋利、刚性更好、韧性更高；加工材料的范围扩大到吕合、镁合金、钛合金以及陶瓷等；尺寸精度要求更高；加工成本要求更低；环境影响要减到最小，干式加工比例更大。这些新要求加快了粉末冶金工具材料的发展。硬质合金的晶粒（200nm和超粗晶粒（6um）
5、；涂层技术发展很快， CVD、PVD、PCVD技术日益完善，涂层种类也很多，从常用的CVDTiCN/Al2O3 /TiN到 CVD PCBN（聚晶立方BN）以及PVD TiAIN，Al2O3 ，cBN（立方BN）和SiMAlON等，满足 加工场合的需要。 信息行业的发展也为粉末冶金工业提供了新的契机。日本电子行业用的粉末冶金产品已经达到了每年4.3美元，其中热沉材料占23%，发光与点极材料占30% 。前者主要包括散热材料，如Si/SiC ，Cu-Mo，Cu-W ，Al-SiC，AlN 以及Cu/ 金刚石等材料；后者则主要包括钨、钼材料。金属粉末多孔材料金属粉末多孔材料的应用非常广泛，如轻质结构
6、材料、高温过滤装置、分离膜等。目前最大的市场可能是柴油发动机的烟尘过滤装置。德国的Fraunhofer研究所开发了一种金属空心球制备技术，在聚合物基体上涂覆金属粉末料浆，然后通过脱涂聚合物基体和粘结剂，最后烧结成各种具有空心结构的金属球体。球体的直径可丛1mm至 8mm。所制备的钢空心球的密度仅0.3g/cm3。硬质合金纳米晶和梯度结构是硬质合金的两个重点方向。纳米晶材料方面包括晶粒长大控制和纳米粉末制备。梯度结构合金方面包括工艺与结构的关系。将纳米晶和梯度结构结合起来可能是一个很好的方向，能够在更微观层次上实现性能的可调。硬质合金的硬度高，可加工性差，因此采用注射成形制备复杂形状中小型零件是
7、发展趋势，但是其商用化仍然受技术成熟度的控制。硬质合金其他方面的工作包括天家稀土及合金元素、断裂韧性和可靠性表征等。 粉末轻金属合金汽车轻量化为铝、镁、钛等轻金属材料提供了广阔的应用前景。粉末铝合金在汽车上可应用的部位非常多，但Al-Si合金由于高比强度、高比刚度、低热膨胀系数和耐磨性好，有可能率先在油泵齿轮方面大规模应用。从工业化角度来看，对粉末冶金铝合金制备过程的优化研究更为重要。铝合金的另一个研究热点是复合材料，包括传统的Al/SiC，Al/C，Al/BN，Al/Ti（C，N）以及新出现的纳米碳管增强铝合金。高强粉末铝合金与快速凝固技术密切相关。通过成分设计，在纯铝基体中加入金属间化合物
8、行成组元，可以制备高强度、高韧性、高热稳定性兼顾的铝合金。该材料的室温强度大于600Mpa，延伸率超过 10%，在400还有很好的热稳定，疲劳极限是锻造铝合金的2倍。 镁合金的密度更小，其应用前景可能更好，但目前仍处于研究状态。采用快速凝固方法也是制备高性能粉末镁合金的重要手段。目前该技术在安全性方面已经没有太大的问题，所制备出的材料性能也远远高于铸造合金。 钛合金在汽车上的应用主要是成本问题，而粉末钛合金的主要障碍在于高性能低成本钛粉。英国QinetiQ Ltd开发了一种店脱氧技术（ EDO），可批量生产钛粉。该技术与传统的以海绵钛为原料的氢化脱氢过程完全不同。它是一种类似于熔盐电解的方法，
9、以TiO2为阴极，石墨为阳极，在电解过程中TiO2的阳极迁移，并消耗阳极的炭形成CO，在阴极得到钛粉。钛粉的氧含量在0.035%0.4%之间。采用这一技术还可方便地制备各种钛合金粉末。由于对气氛和杂质的敏感性，粉末钛合金的烧结也是工艺难点，通常与要热等静压或后续热加工。通过添加共晶形成组元和稀土元素能够明显改善粉末钛合金的烧结致密度，其力学性能也能达到锻造钛合金水平。这一系列工作将大大推动钛合金在汽车机关键部件上的应用。对于以上粉末冶金的应用，我认为粉末冶金技术将会在多孔泡沫金属的开发与制造上充分发挥其巨大优势，同时利用粉末易控制混合比例，可以在其中添加特定稀土元素，使其具有特定的功能，从而开
10、发出各种功能材料。 多孔泡沫金属是一种在金属基体中含有一定数量 , 要 一定尺寸孔径 , 一定孔隙率的孔洞的金 属材料 。由于其结构特殊 ,因此具备了多方面的特殊性能 。作为结构材料 , 它具有轻质 , 高比强度 的特点 ; 作为功能材料 , 它具有多孔 , 减振 , 阻尼 , 吸音 , 隔音 , 散热 , 吸收冲击能 , 电磁屏蔽等多种 物理性能 , 因此在国内外一般工业领域及高技术领域都得到了越来越广泛的应用。日本在 泡沫金属的应用上取得了一系列的成果 , 用它生产列车的发电室 , 工厂的降噪装置 .由于对 频率大于 800 Hz 的噪声有很强的消声能力 ,可用它 来生产空压机的消声器材
11、, 另外还可用它来生产公 路的防声壁 , 工厂的防声墙 , 机械防声屏 , 门内消声 件, 影响室及需要降低噪声的场合等等 .在国防领 域的武器装备中还可以制作鱼雷的隔音板 , 减小鱼 雷的噪音 . 利用其减振 , 阻尼性能 , 做缓冲器 , 吸振器 , 例 如宇宙飞船的起落架 , 升降机传送安全垫 , 各种包装 箱 , 特别是空运包装箱 , 机床床身 , 底座 , 减小齿轮 振动和噪声的阻尼环 , 高速磨床吸能内衬。利用 Ti 或 Co - Cr 合金泡沫与人体的生物相 容性 ,可用于人体骨骼或牙齿的替代材料 ,Mg 泡沫 也有望作为人工骨头的材料。在目前的金属材料中，我们还没有研发出同时拥有塑料一样的弹性和金属的强度的金属，犹豫金属原子的间距与相互作用，我们一直无法克服这一难点。试想，利用粉末冶金技术，在粉末中定性定量的加入某些元素（比如稀土元素），使材料微粒保持适当间距，在收到一定压力时才会减小间距使材料收缩变化，当压力消除后，材料又会恢复到原来的形态。
