摘 要：粉末冶金作為一種獨特的零件制造技術(shù)，向高致密化、高性能化、集成化和低成本等方向發(fā)展。本文分析了粉末冶金的內(nèi)涵和該技術(shù)的主要功能，重點對粉末冶金技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了研究和歸納。

關(guān)鍵詞：粉末冶金 發(fā)展趨勢 溫壓技術(shù)

粉末冶金作為一種獨特的零件制造技術(shù),因其制品少、無切削,成本低,效率高,越來越受到設(shè)計和制造人員的重視。特別是近幾十年來,汽車工業(yè)的飛速發(fā)展,帶動了鐵基粉末冶金行業(yè)的快速發(fā)展。同時，由于一些新技術(shù)的興起, 如機械合金化、粉末注射成形、溫壓成形、噴射成形、微波燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)、自蔓延高溫合成、燒結(jié)硬化等, 使得粉末冶金材料和技術(shù)得到了各國的普遍重視, 其應(yīng)用也越來越廣泛。

一、粉末冶金技術(shù)的含義

粉末冶金的方法其實由已久。人類早期采用機械粉碎法制得金、銀、銅和青銅的粉末，用作陶器等的裝飾涂料。18世紀下半葉和19世紀上半葉，俄、英、西班牙等國曾以工場規(guī)模制取海綿鉑粒，經(jīng)過熱壓、鍛和模壓、燒結(jié)等工藝制造錢幣和貴重器物。1890年，美國的庫利吉發(fā)明用粉末冶金方法制造燈泡用鎢絲，奠定了現(xiàn)代粉末冶金的基礎(chǔ)。到1910年左右，人們已經(jīng)用粉末冶金法制造了鎢鉬制品、硬質(zhì)合金、青銅含油軸承、多孔過濾器、集電刷等，逐步形成了整套粉末冶金技術(shù)。20世紀30年代，旋渦研磨鐵粉和碳還原鐵粉問世后，用粉末冶金法制造鐵基機械零件獲得了很快的發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)后，粉末冶金技術(shù)發(fā)展迅速，新的生產(chǎn)工藝和技術(shù)裝備、新的材料和制品不斷出現(xiàn)，開拓出一些能制造特殊材料的領(lǐng)域，成為現(xiàn)代工業(yè)中的重要組成部分。

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。

二、粉末冶金技術(shù)的主要作用

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。

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?？梢灾苽浞蔷?、微晶、準晶、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。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)。可以生產(chǎn)普通熔煉法無法生產(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)陶瓷和功能陶瓷材料等?？梢詫崿F(xiàn)凈近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。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，是一種可有效進行材料再生和綜合利用的新技術(shù)。

三、粉末冶金技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著汽車和飛機零件以及切削和成形工具的發(fā)展，粉末冶金的強度和質(zhì)量都得到了改善和提高。汽車制造業(yè)是粉末冶金件的最大用戶，1996年它占有美國粉末治金件的最大市場份額達69%。發(fā)展粉末冶金需要制取新技術(shù)、新工藝及其過程理論。

1、向全致密化發(fā)展

粉末冶金的重點是超細粉末和納米粉的制備技術(shù)，快速冷凝制備非晶、準晶和微晶粉末技術(shù)，機械合金化技術(shù)，自蔓延高溫合成技術(shù)，粉末粒度、結(jié)構(gòu)、形貌、成分控制技術(shù)?？偟内厔菔窍虺殹⒊?、粉末特性可控方向發(fā)展。建立以“凈近形成形技術(shù)為中心的各種新型固結(jié)技術(shù)及其過程模過程理論，如粉末注射成形、擠壓成形、噴射成形、溫壓成形、粉末鍛造等。建立以“全致密化為主要目標的新型固結(jié)技術(shù)及其過程模擬技術(shù)。

2、向高性能化、集成化和低成本等方向發(fā)展

粉末冶金新的成形技術(shù)層出不窮，如：粉末注射成形、溫壓成形、流動溫壓成形、噴射成形、高速壓制成形等新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。近目前, 粉末冶金技術(shù)正向著高致密化、高性能化、集成化和低成本等方向發(fā)展。有代表性的鐵基合金，將向大體積的精密制品，高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)零部件發(fā)展,制造具有均勻顯微組織結(jié)構(gòu)的、加工困難而完全致密的高性能合金,用增強致密化過程來制造一般含有混合相組成的特殊合金,制造非均勻材料、非晶態(tài)、微晶或者亞穩(wěn)合金,加工獨特的和非一般形態(tài)或成分的復(fù)合零部件。

3、粉末冶金產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

由于相鄰學(xué)科和相關(guān)技術(shù)的相互滲透和結(jié)合．更賦予了粉末冶金新的發(fā)展活力。粉末冶金新工藝層出不窮。 粉末冶金產(chǎn)業(yè)化是是指這些技術(shù)已比較成熟。甚至在一些國家已有生產(chǎn)規(guī)模，但主流還處于研究成果向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化的過程之中。其工藝、設(shè)備、市場等已為產(chǎn)業(yè)化準備了條件，可以產(chǎn)業(yè)化，取得社會效益和經(jīng)濟效益。主要是指該技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、集群化、模塊化發(fā)展。其主要應(yīng)用領(lǐng)域有汽車用粉末冶金零部件，汽車制造業(yè)仍是粉末冶金(PM)發(fā)展的牽引力,粉末注射成(PowderInjection Molding(PIM))溫壓成形技術(shù)(Warm Compaction)在眾多為提高PM件密度的生產(chǎn)方法中。溫壓成形技術(shù)被認為是最為經(jīng)濟的一種新工藝。本文將重點介紹以下產(chǎn)業(yè)化技術(shù)：

①溫壓技術(shù)

溫壓工藝被譽為1990年代粉末冶金技術(shù)的一大突破，于1990年取得了第一項采用一次壓制燒結(jié)工藝制備高密度鐵基（P/M）零件的美國專利。該技術(shù)可使燒結(jié)鋼中的孔隙度降低到6%左右（傳統(tǒng)為10%以上），制品密度達到7.3g/cm3以上，從而大大拓寬了高密度、高強度燒結(jié)鋼零件在工業(yè)上應(yīng)用的可能性。

②模壁潤滑

模壁潤滑和溫壓是平行的兩個提高鐵基結(jié)構(gòu)零件密度的手段。近來發(fā)展的是干模壁潤滑，采用靜電的方法，將干潤滑劑粉末吸附到模壁上的模壁潤滑，克服了濕模壁潤滑制備的壓坯表面易于粘粉，影響燒結(jié)件的表面質(zhì)量的缺點。國外用非聚四氟乙烯干粉潤滑劑以靜電吸附的方式粘著在陰模內(nèi)壁，鐵零件的壓坯密度已達7.55

③注射成形

金屬注射成形（Metal Injection Molding，簡稱MIM）是一種塑料注射成形與粉末冶金技術(shù)結(jié)合而成的近凈成形技術(shù)，是國內(nèi)外公認的21世紀粉末冶金的主流技術(shù)，稱為“第五代加工技術(shù)。而且最適于大批量生產(chǎn)三維復(fù)雜形狀的零件，可以完全實現(xiàn)自動化連續(xù)作業(yè)，生產(chǎn)效率高。目前，在美國、日本和德國，MIM已經(jīng)成為最具競爭力的金屬成形技術(shù)，而且開始大量用于不銹鋼粉末冶金生產(chǎn)，這是由于工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的MIM不銹鋼零件尺寸精度達±0.3%～0.5%，一般不需后續(xù)機加工。力學(xué)、耐蝕、表現(xiàn)等性能均與熔斷不銹鋼相當(dāng)。

當(dāng)前，汽車用粉末冶金材料和技術(shù)的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面，美國仍處于世界領(lǐng)先地位，但最近5年來，歐洲粉末冶金業(yè)在材料的改進、先進工藝技術(shù)開發(fā)、粉末冶金新領(lǐng)域的開拓等方面，均處于領(lǐng)先地位。從工藝技術(shù)發(fā)展方面講，成形工藝主要以傳統(tǒng)壓模為主，未來向模壁潤滑、溫壓、注射成形方向發(fā)展。而且近5年來，壓縮燒結(jié)粉末冶金的發(fā)展較快，其增長速度達10%。產(chǎn)品方面，采用壓-燒工藝生產(chǎn)的高密度粉末冶金制品最具市場潛力，其應(yīng)用以進入汽車、摩托車和家電行業(yè)等領(lǐng)域。粉末冶金總體發(fā)展趨勢是，以汽車配套為主，向提高粉末冶金零件密度、強度、尺寸精度、復(fù)雜形狀方向發(fā)展，同時擴大粉末冶金制品應(yīng)用領(lǐng)域?？傊?，粉末冶金零部件已越來越多地用于汽車等工業(yè)，國外已達到70%～80%，市場需求巨大。

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