粉末冶金材料技术十篇

粉末冶金材料技术篇1

关键词：粉末 冶金材料 温压成型

中图分类号：TF124.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（a）-0057-02

粉末冶金成型技术主要含有温压技术、流动性的温压技术以及模壁技术、高速压制技术等新技术。通过对粉末冶金新技术的利用以及该项工艺在现今得到的发展，可以帮助我国的高技术工业获得新的发展。就目前来看，我国的粉末冶金技术为了适应社会发展的需求，也在进行新的改革。现今，该项技术主要向着低成本、高致密化以及高收入、强性能的方向进行新一轮的发展。我国的粉末冶金零件成型技术已经发展了近10年，可以对现今的粉末冶金技术进行全面提高。随着现今我国工业化的发展迅速，工业上对粉末成型制品的需求量也得到提高，对其质量也产生了更高要求[1]。现今，对粉末成型工业的发展产生制约的因素主要有粉末材料以及粉末成型所使用的专用压制设备。由于在粉末成型的零件中高强度、精度以及形状较为复杂的零件占有的比重越来越大，且有占据主要地位的趋势，对粉末成型压机的性能以及精度也提出了更为严格的要求。随着粉末成型技术的日益发展以及市场上产生的新需求，多台面的复杂零件在其中占据的比例也将不断扩大。粉末压机在实际生产的过程中，压制设备对于粉末压制零件的成型精度也将会起到新的作用。

1 粉末成型技术的原理分析

粉末成型技术是对计算机的辅助设计进行利用或利用实体反求的方式对相关信息以及零件所需的几何形状、材料、结构信息进行采集，从而在计算机中建立数字化的模型。将所得到的信息输入到计算机进行控制的机电集成系统中后，再逐点逐面进行所需材料的三维成型工作。对其经过必要的处理之后，使其外观、性能以及强度都达到设计要求，从而对原型进行快速准确的制造，并对零部件进行制造的现代化方式[2]。现今，所使用到的快速原型制造技术所采用的原理都是对分层叠加法进行利用，也就是对计算机辅助设计文件以及进行的分层切片进行分层分步骤处理，对计算机控制的成型机进行利用，从而完成材料的形体制造工作。快速原型制造技术现今在模具、汽车以及航空航天、医疗器具等方面都得到了相应的应用，按照快速原型制造技术产品功能，可以将应用分为原型、零部件、模具等方面。

2 温压技术

温压技术主要指的是在粉末冶金领域得到全新技术。利用该项技术可以生产出密度、强度较高且质量优质的零件，因此，在实际应用的范围也是较大的。温压技术主要就是利用特殊的粉末，并将其进行高温、输送以及模具加热灯系统，在其中加入具有特色的剂制成的预合金粉末以及将其中所用到的模具加热到140 ℃左右。需要注意的是，应该将温度的波动控制在12.5 ℃之内，之后再和常规的粉末冶金技术进行统一，开展压制以及烧结工作，最终就可得到粉末冶金的零件。这项技术就被称为温压技术。该项技术的关键点在于温压粉末制备以及温压系统。由于使用到了粉末冶金零件以及温压技术，就可对生产的综合成本得到有效降低。

3 流动温压技术

流动温压技术是对粉末进行一定的温压以及压制，在这过程中，对金属粉末注射成型工艺中存在的特点进行相应的提炼，从而形成的一种全新性冶金零部件形成技术。该项技术主要是对混合粉末流动性以及填充的成形性进行一定的提高，使其可在80 ℃或130 ℃下，对传统压机上可精密成型的几何外形零件进行利用。流动温压技术可对传统粉末冶金技术在成型上的不稳定性进行克服，也可防止在金属注射成形的过程中产生的高成本技术。这样的技术既是一种新的技术，也具有十分广阔的发展前景。流动温压技术是一种新的粉末冶金部件成型技术，主要特点在于可利用相关设备形成十分复杂的几何形状零件。压坯具有密度高，且均匀性较高的特点，对于各种材料的适用性较高。另外，该项技术的工艺十分简单，所需要花费的成本较低。就目前来看，流动温压技术在现今的使用也还是属于开始阶段，主要是因为关键性的制造技术以及致密化机理研究没有得到全面的应用。

4 模壁技术

传统的粉末零件在进行成型的r候，为了使得粉末颗粒之间以及与模壁之间的摩擦减少，在进行粉末混合的时候就应该添加不定量的剂。但是，由于混进的剂密度较低，因此，在制成规格较高的粉末冶金零件的时候将产生不利影响。另外，剂在烧结过程中也会对环境产生严重影响，导致烧结炉的使用时间以及生产产品的主要性能也得到降低。模壁的技术在实际的应用过程中可以将这样的情况进行有效规避，近年来，利用技术已经成为在研究粉末成型技术中的热点问题[3]。现今，要想实现模壁主要有两种方式：首先是对模冲复位时与芯杆以及阴膜进行有机配合，在间隙的过程中可以对毛细作用进行利用，从而将液相剂带入到阴膜的表面。其次，是对喷枪进行利用，将其中带有的一种固态剂粉末直接在压膜型腔中进行喷射。也就是将装有粉靴的前部装有剂装置。利用这两种方式，可以进行常规的压制成膜工作。

5 高速压制技术

高速压制技术主要是国外推行的一项新技术，可以将生产零件的过程与传统进行的压制工序保持一致。混合粉进入材料之后，粉末也可通过送粉靴自动将混合粉填充模腔进行压制成形，在此之后，再将零件顶出，并且可将其转入到烧结的工序之中。与该项技术存在差异的是压制的速度与传统压制工艺速度还存在一定的不同。相比较而言，传统的压制工艺要比该项技术压制速度低500～1 000倍。其中压机锤头的速度在运行的时候可高达2～30 m/s，液压驱动的锤头速度也可达到5～1 200 kg左右。粉末在运行的时候，在0.02 s就可对高能量的冲击进行利用从而产生压制。在压制过程中，也可产生一种较为强烈的冲击波。通过附加的时间间隔，形成多种冲击，就可到达一种更高密度上。该项技术在应用上的生产率、性能以及密度等都较高，且生产的成本较低，可在制造一些难度较低的阀门、主轴以及齿轮时应用。

6 结语

粉末冶金技术属于一项应用十分广泛的零件成型技术，在粉末的冶金技术以及工艺得到迅速发展的今天，可对高技术的发展产生全面推动，也可为材料技术以及材料工程带来新的发展。现今，从我国粉末冶金技术的整体行业发展来看，其发展的技术水平还较低，各项工业设备也较为落后，与国外的相关技术相比，发展的差距较大。因此，需要对粉末冶金技术进行研究开发，可将我国的技术发展水平与国外的差距进行有效缩短，促使粉末冶金技术满足社会发展所产生的新需求。

参考文献

[1] 蔺绍江，熊惟皓，黄玉柱，等.温压成型和微波烧结TiC/316L复合材料的摩擦磨损特性[J].摩擦学学报，2011（5）：467-472.

粉末冶金材料技术篇2

姚萍屏，教授，1969年出生于湖南双峰，1988年在原中南工业大学材料科学与工程系开始大学本科生活，并到该校粉末冶金研究所从事研究生学习和助研、副教授再到现在的教授工作，秉承中大“敬业、勤奋、求实、创新”的精神，始终耕耘在高性能粉末冶金摩擦学材料领域，先后承担并完成了国家国防攻关、国家863高技术、国家自然科学基金、国家科技部创新基金、民航总局PMA项目、国家铁道部引进消化吸收再创新项目、湖南省杰出青年基金和湖南省科委等20余项课题的科研任务，将粉末冶金摩擦学材料推广应用从深海、陆地、天空直至空间，构建了粉末冶金摩擦学材料的全空间应用材料体系。这期间，他还在国内外刊物发表了与摩擦学材料领域相关的研究论文50余篇，获国家授权专利8项，申请专利5项，部级鉴定项目5项。获湖南省科技进步一等奖1项，三等奖1项，有色科技进步奖三等奖1项。目前兼任湖南省摩擦学会理事长、全国青年摩擦学青年工作委员会副主任委员、中国机械工程学会高级会员、中国机械工程学会摩擦学分会常务理事、中国机械工程学会粉末冶金分会理事、中国机械工程学会摩擦耐磨减摩材料与技术专业委员会副主任委员、湖南省机械工程学会常务理事等学术职务。

勇于创新研制航空摩擦材料

自1992年参加工作以来，姚萍屏教授一直从事粉末冶金航空制动摩擦材料的研制和开发工作。针对粉末冶金航空制动摩擦材料高能制动性能稳定性不足和重载耐磨性能差的技术问题，通过对摩擦表面成膜机理、失效机制及制备工艺的深入研究，开发了陶瓷颗粒组合增摩技术、基体微合金化增强技术、金属陶瓷和基板梯度复合技术以及高性能特种粉末冶金摩擦材料制备技术等，主持完成了中国民航总局项目“新一代大型波音737飞机高性能长寿命国产粉末冶金刹车副的研制”，获得中国民航总局颁发的6项产品零部件制造人批准书。

国产粉末冶金刹车副研制成功后经推广使用，不仅保证了国内航空运输的正常进行需求，同时，由于国产刹车副价格较进口件低，同时供货周期由原来的预付款半年后提供改为3天内供货，大大降低了航空公司的资金积压、库房占用和配件供应周期，根据航空公司估计，仅采用国产刹车副，每架飞机可节约直接成本为55.5万元，因此，仅在中国大陆应用国产刹车副，将为航空公司年节约直接成本2.6529亿元。项目已在湖南博云新材料股份有限公司获得产业化推广，累计实现产值达2.1亿元，产品使用效果良好，经济效益和社会效益显著，成为博云新材这一上市公司的拳头产品之一。

喜出成果攻关铁路摩擦材料

没有制动就没有高速。针对国家高速铁路的不断提速要求，姚萍屏教授先后主持了国家863项目“高速列车用制动盘和闸片材料及其制备技术的研究”和铁道部引进消化吸收再创新项目“高速动车组摩擦材料国产化的研制”，

根据高速列车车轮与钢轨粘着促转的系统特点和高速列车制动动能大、制动压力高的技术特点，采用不同颗度粉末配比，通过开展基体的选择、新型摩擦组元及组元的探索以及摩擦组元和组元对基体综合性能的影响等方面的研究，获得了综合新型铜基体、自主开发了专有摩擦组元和组元，开发了非金属组元强化技术和梯度烧结工艺。所获得的高速动车组闸片摩擦材料的研究成果获得产业化推广。

此外，作为国内列车用粉末冶金制动闸片的技术开创者，姚萍屏教授攻克了结构设计、闸瓦材料设计、制备技术及制动闸瓦与轮对匹配设计等一系列科学问题，形成了准高速列车制动闸瓦专有技术，通过技术转让，先后培育了浙江乐清粉末冶金厂、新乡铁路摩擦材料厂和苏州华源机车车辆配件有限公司等多家单位进行市场化开发，技术成熟，能迅速投产，目前占有了全国准高速列车粉末冶金制动闸瓦的四分之三市场，形成了“中国铁路延伸到哪里，中南制动材料技术就出现在哪里”的盛况。

立足国需解决航天关键问题

空间对接技术和对接机构是我国航天载人飞行的关键技术，也是今后扩展空间应用能力的一个重要手段。姚萍屏教授承担了国家863项目“空间摩擦副的研制”，作为原创性的高技术应用项目，在姚萍屏教授的带领下，项目克服了无参照、缺平台、时间紧、要求高的困难，解决了苛刻空间条件下摩擦副材料摩擦磨损性能的高稳定性，发现并探明了摩擦材料常用二硫化钼组元在制造过程中的演变规律和对材料摩擦磨损性能的作用机理，设计并制造了模拟空间条件的摩擦磨损性能检测装置，创造性的采用高体积百分比非金属组元获得了高稳定性和抗真空粘着的空间摩擦副粉末冶金摩擦材料配方设计。首次采用一套摩擦副实现了两飞行器对接时制动耗能、可靠传扭和过载保护，解决了飞行器对接过程中的安全保证问题，发明了一种全功能（制动耗能、稳定传扭和过载保护功能）空间摩擦副。

作为空间对接结构的两大关键部件，2011年11月3日，采用姚萍屏教授团队研制的全功能空间摩擦副首次在“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器的完美自动对接中出色完成任务，2012年6月，全功能空间摩擦副再次在在我国载人自动对接和手动对接中表现突出，再一次证明空间对接机构摩擦副具有良好的稳定性和一致性。随着我国空间事业的发展，在每一次空间对接任务中，全功能空间摩擦副都将发挥其关键作用。姚萍屏教授领导的团队使中南大学已成为世界上除俄罗斯外唯一能提供对接机构摩擦副材料的单位。

添砖加瓦推广应用风电材料

粉末冶金材料技术篇3

反应合成的TiC对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响陈百明 刘晓斌 王珺 尹新权 张振宇 (248)

氢气含量对电弧等离子法制备纳米Ni粉影响的研究侯聪花 鲁玉玲 张景林 王晶禹 (253)

放电等离子体烧结W粉数值模拟陈小安 尚福军 宋顺成 (256)

超细硬质合金棒料挤压成形剂预脱除工艺研究孙丹 李广生 林春芳 杜玉国 孙卫权 (262)

材料·制品·应用

制备工艺对粉末高钒高速钢组织和力学性能的影响王浩强 燕青芝 旷峰华 葛昌纯 (266)

电弧离子镀ZrN/TiN涂层对烧结NdFeB的耐腐蚀及磨损性能的影响杜军 张平 蔡志海 赵军军 (269)

热处理对钢结硬质合金TLMW50覆层抗磨性的影响赵一生 高志国 魏世忠 (273)

喷雾干燥-直接碳化法制备WC-Co复合粉末汤昌仁 易茂中 谭兴龙 (279)

工艺与设备

流动温压制备不锈钢十字件的试验研究胡昌旭 倪东惠 谭文昌 杨义 肖志瑜 李元元 (284)

M42高速钢粉末球磨工艺优化及其SPS烧结文小浩 丁小芹 韩小云 张学彬 徐金富 (288)

喷雾热分解法合成BaTiO_3超细粉末及其形貌控制李启厚 高宇波 刘志宏 刘智勇 李玉虎 (292)

一种新型难熔金属异型件的制备技术及其应用闵小兵 王跃明 夏光明 严淑群 卢静 (297)

表面活性剂PEG对制备Co_3O_4前驱体的影响曹钦存 赵跃智 张战营 (302)

文献综述

WC-Co功能梯度硬质合金研究进展史留勇 张守全 黄继华 (305)

四海文苑

为新发动机新气门可变动作角与升程（VVEL）机构开发的新粉末冶金零件藤木章 山田雄一 鹤田诚次 阿部微雄 川濑欣也 韩凤麟（译） (313)

粉末冶金产业动态

1998～2009年美国MPIF获奖粉末冶金汽车零件介绍（连载）——粉末冶金发动机零件 (316)

PLZT压电陶瓷准同晶相界处显微组织与性能的研究魏伟 姚萍屏 罗丰华 (163)

镁在热压过程中的氧化行为研究魏琴琴 罗国强 李君 沈强 张联盟 (167)

Si3N4（p）/SiC（w）强韧化MoSi2基复合材料的显微组织与力学性能周宏明 易丹青 李丹 肖来荣 柳公器 (172)

燃烧合成MgSiN2粉末反应过程研究彭桂花 卢锋奇 梁振华 刘茜 李文兰 (178)

材料·制品·应用

不同制备工艺对Mo-Mo3Si-Mo5SiB2（T2）三相合金组织的影响刘应超 刘志国 林晨光 (183)

粉末制粒工艺在金刚石工具制造中的应用研究孟凡爱 刘英凯 王建强 (188)

原位反应制备Mo2FeB2基金属陶瓷烧结过程热力学分析李文虎 刘福田 (192)

喷射成形镍基高温合金过喷粉末特征分析康福伟 孙剑飞 唐增武 (196)

特殊形貌微米铜粉的水热制备陈庆春 (200)

工艺与设备

M3与T15高速钢的SPS烧结与热处理胡宓宓 贾成厂 曲选辉 胡学晟 (204)

SPS法制备铜-2%碳纳米管复合材料吴清英 刘向兵 褚克 贾成厂 陈晓华 盖国胜 郭宏 (210)

新型富铈镍基合金粉末及工艺性能研究苏义祥 丁丁 门志慧 张绍斌 (215)

真空微波烧结制备TiCN基金属陶瓷唐思文 张厚安 颜建辉 严迪科 (220)

文献综述

钴粉生产技术研究进展徐斌 王成均 吕小刚 (224)

四海文苑

模具技术的定量评价和新剂开发 藤木 章 前川 幸広 安達 恭史 曹刚（译） (230)

粉末冶金产业动态

1998～2009年美国MPIF获奖粉末冶金汽车零件介绍（连载）——粉末冶金发动机零件朔风 (235)

WD-40在粉末冶金行业的广泛应用刘颖 (238)

喷雾干燥W—Cu前驱体粉末煅烧和还原中的物相变化特征刘涛 范景莲 田家敏 成会朝 (83)

粉末冶金法制备Mo-30Cu合金微观组织研究韩胜利 蔡一湘 宋月清 崔舜 (87)

环路热管蒸发器的制作与性能测试陈懿 柏立战 林贵平 余培良 (92)

脉冲电磁场对草酸钴形貌的影响杜慧玲 王建中 陈丹凤 苍大强 (96)

Ti3AlC2自蔓延高温合成中组织分析陈秀娟 吴明亮 张全文 马淑芬 王思谦 (101)

材料·制品·应用

新型铝青铜合金粉体材料涂层耐腐蚀性能研究路阳 张巧 李文生 李亚斐 马保荣 冯力 李振 (105)

新型铁基固体自复合材料摩擦学特性的研究丁光玉 贾成厂 苗晓丽 柳学全 (110)

表面组装用Sn—Ag—Cu无铅焊锡粉末的制备许天旱 王党会 姚婷珍 (115)

工艺与设备

射频等离子体球化钛粉的工艺研究古忠涛 叶高英 刘川东 童洪辉 (120)

制备复相结构陶瓷坯件的自反应喷射成形工艺研究王建江 刘宏伟 姚文谨 胡文斌 (125)

共沉淀-共还原法制备金刚石工具用超细预合金粉末的研究赵文东 徐骏 宋月清 罗骥 郭志猛 (130)

细晶Mo-18Cu合金烧结工艺的研究陈玉柏 范景莲 田家敏 刘涛 成会朝 (136)

UO2粉末表面活化壳层的制备和性能研究高家诚 吴曙芳 杨晓东 李锐 王勇 (140)

粉末冶金产业动态

会议简讯 (139)

1998～2009年美国MPIF获奖粉末冶金汽车零件介绍（连载）——粉末冶金发动机零件朔风 (155)

文献综述

通过改善界面状态提高金刚石-Cu复合材料导热性的研究陈惠 贾成厂 褚克 梁雪冰 刘兆方 郭宏 (143)

四海文苑

铁基粉末冶金材料烧结程度的判定Thomas F. Murphy 韩凤麟（译） (150)

WD-40在粉末冶金行业的广泛应用刘颖 (157)

低温烧结制备超细晶FeAl合金及性能的研究詹肇麟 郭丽娜 李莉 刘安强 (3)

粉末冶金NiFe19 Al25合金的组织与性能研究袁勇 卢静 崔建民 张皓 罗丰华 (7)

气体雾化Al-Zn-Mg-Cu铝合金粉末的形貌及组织性能研究王少卿 于化顺 王海涛 张振亚 闵光辉 (12)

金刚石复合片（PDC）表面残余应力的XRD研究徐国平 尹志民 陈启武 徐根 (16)

超音速气雾化喷嘴中抽吸压力变化规律的研究赵新明 徐骏 朱学新 张少明 (21)

材料·制品·应用

W粉粒度对Ti-20％W合金组织和力学性能的影响王庆相 梁淑华 杨怡 范志康 (26)

硼含量对Ni—Cr—Mo合金热腐蚀性能的影响李文虎 (31)

热压反应合成Al2O3-Ho2O3／TiAl复合材料王芬 许红娅 朱建锋 王少龙 解宇星 (34)

SPS烧结M42粉末冶金高速钢的显微组织与性能文小浩 陈胜 丁小芹 韩小云 张学彬 徐金富 (39)

工艺与设备

碳热还原氮化制备氮化硅粉体反应条件研究陈宏 穆柏春 李辉 郭学本 (43)

粉末电磁压制电压对TiO2陶瓷密度的影响孟正华 黄尚宇 周静 孙伟 (48)

非规则管坯喷射沉积成形工艺优化及试验验证徐玉冰 马万太 张豪 张捷 (53)

烧结温度对碳化硅陶瓷力学性能的影响吴澜尔 江涌 乔发鹏 (58)

文献综述

MoSi2材料的制备及其应用席俊杰 (61)

人工神经网络在金属注射成形技术中的应用韩勇 何新波 曲选辉 周瑜 许均力 (66)

粉末冶金产业动态

会议简讯 (72)

中国机械工程学会粉末冶金分会换届消息张彤 (77)

1998～2009年美国MPIF获奖粉末冶金汽车零件介绍（连载）——（一）粉末冶金发动机零件朔风 (77)

WD-40在粉末冶金行业的广泛应用刘颖 (78)

四海文苑

用一次压制—一次烧结达到高密度Francis Hanejko (73)

微量合金元素Zr对Mo合金性能和显微组织的影响成会朝 卢明园 范景莲 田家敏 黄伯云 李勇明 (3)

喷射沉积Zn-38Al-2Cu合金微观形貌和摩擦磨损性能研究杨诚笑 陈兴 严彪 王军 唐人剑 (6)

添加镍包覆石墨对铁基固体自复合材料性能的影响丁光玉 冯辉霞 任卫 柳学全 李红印 (11)

球磨过程中水性咪唑啉类缓蚀剂对铝粉性能的影响唐新德 叶红齐 王敏 刘辉 (15)

材料·制品·应用

一种新型半金属刹车片材料的研究尹国洪 董元源 (20)

机械合金化制备Ag-Cu28合金过程的研究李良锋 丘泰 杨建 李晓云 (24)

基于激光重熔的纳米陶瓷颗粒改性喷涂层的耐磨性研究沈理达 田宗军 黄因慧 刘志东 花国然 (29)

原位合成NiAl（FeAl）／TiB2＋Al2O3复合材料崔洪芝 黑鸿君 谢艳春 曹丽丽 (33)

工艺与设备

稀土含量和还原温度对制备超细（W，Ni，Fe）复合粉末的影响彭石高 范景莲 刘涛 祁美贵 丁飞 田家敏 (36)

非水基凝胶注模成形高氮无镍不锈钢粉末的研究韩跃朋 徐自伟 况春江 贾成厂 张秀丽 胡学晟 刘卫华 (40)

钨铜热变形致密化工艺及组织性能研究于洋 李达人 王尔德 刘祖岩 李子睿 (45)

烧结温度对Mo2FeB2合金组织性能的影响李文虎 刘福田 冯小明 (48)

文献综述

W和W／Ti合金靶材的应用及其制备技术王庆相 范志康 (52)

氮化钒制备技术的发展及应用孙涛 刘建雄 谢杰 李松 柏万春 (58)

低温烧结氮化铝陶瓷烧结助剂的研究进展王超 彭超群 王日初 余琨 王小锋 李超 (62)

四海文苑

螺旋齿轮与正齿轮的表面致密化 Sven Bengtsson Linnéa Fordén (67)

粉末冶金产业动态

“2009年全国粉末冶金学术会议”征文通知 (74)

全球领先的粉末冶金汽车配件供应商PMG落户奉贤朔风 (74)

“粉末冶金网上展”正式推出曾杰供 (75)

Q235钢表面氩弧熔覆MoNiSi／Ni3Si金属硅化物复合涂层组织与性能研究王永东 王振廷 陈丽丽 刘瑞堂 (83)

SiC粉末表面溶胶-凝胶法涂覆草酸锌研究崔升 沈晓冬 肖苏 高志强 林本兰 (86)

W-40％Cu合金应力-应变曲线的测定与描述苏新艳 刘祖岩 李达人 王尔德 (91)

机械合金化合成Ti3SiC2导电陶瓷的形貌特征研究段连峰 金松哲 贾树胜 杨晨 (95)

压制烧结法制备钼铜合金中的缺陷分析韩胜利 宋月清 崔舜 (99)

材料·制品·应用

氢化燃烧合成与机械合金化复合制备LaMg11.5Ni0．5储氢材料顾昊 朱云峰 李李泉 (104)

粉末冶金Ti6Al4V合金的研究赵瑶 贺跃辉 江垚 徐南平 黄伯云 (108)

溶胶凝胶-碳热还原法制备Si3N4纳米粉末陈宏 穆柏春 赵连俊 (114)

Al／Tb0．30Dy0.70Fe1．95复合材料的制备与性能研究江民红 顾正飞 刘心宇 (119)

工艺与设备

熔融盐法制备ZrO2纳米粉末的研究郭贵宝 刘铭 安胜利 (123)

无压烧结制备透辉石增韧补强氧化铝基结构陶瓷材料刘长霞 孙军龙 张希华 (127)

粉末涂敷法制备CuInSe2薄膜的硒化烧结过程研究聂洪波 王延来 王义民 果世驹 (132)

放电等离子体烧结工艺对La0．7Fe3CoSb10材料相对密度的影响肖代红 喻盈捷 (138)

文献综述

纳米镍粉制备技术研究进展李新春 成会朝 范景莲 (142)

四海文苑

现行烧结-硬化工艺回顾 Michael L. Marucci George Fil (148)

粉末冶金产业动态

粉末冶金材料技术篇4

【关键词】粉末冶金上盖 ； 三点焊 ； 振动试验 ； 力学性能

【中图分类号】G64 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2014）27-0008-01

1.引言

材料与制造技术的进步使粉末冶金零件取代各种应用的铸锻零件日益有吸引力。有时往往需要将粉末冶金零件相互连接或与其它材料相连接，制成一体零件。鉴于粉末冶金的独特材料组成和能压制成为复杂几何形状，因此，粉末冶金零件生产的灵活性具有巨大经济优势。

压缩机设计的目标将集中在轻量化、改进结构整体性及减低制造与组装成本上。满足设计准则的能力需要制造技术与新材料可达到较高强度，较长耐久性，较好质量及较低成本。粉末冶金零件能全面满足这些要求，因此，粉末冶金零件正在不断地替代汽车制造中使用的各种其它生产方法[1]。现已采用压缩机中三点焊的连接方法，研究粉末冶金上盖与结构钢筒体之间的三点焊接性。

2.试验材料与方案

2.1 材料与仪器

试验材料：LG粉末冶金上盖、铸铁上盖、GQ046Y4筒体、振动金属板。

试验仪器：气体保护焊机、UD？鄄T2000振动试验台（SAI90？鄄T2000？鄄53A？鄄ST）。

2.2 试验方案

将粉末冶金上盖和铸铁上盖分别在GQ046Y4筒体中进行三点焊接。制备样件数量5个，其中编号2？鄄1、2？鄄3、2？鄄5为粉末冶金上盖，2？鄄2、2？鄄4为铸铁上盖。将样件用夹具固定于试验台，夹具与台面力矩要求88N/m，在水平方向按试验条件：频率200Hz，加速度 20g，轴向水平，推力 67KN进行持续4小时振动试验，每过1小时对样件焊点进行检查，查看焊点是否脱落，并记录数据。试验结束后，线切割样件焊点，通过光学显微镜对焊点进行金相分析。确认粉末冶金焊点的力学性能。

3.试验结果

3.1 振动试验结果

振动试验是让样件承受一段给出频率的正弦振动或承受在一定的时间周期内处于离散的频率的正弦振动。是为了了解产品的耐振寿命和性能指标的稳定性，寻找可能引起破坏或失效的薄弱环节，对系统在模拟实际环境的振动、冲击条件下进行的考核试验。

振动试验后，对样件焊点沿中心线切割，分析结果见表1。

由上表数据可知，在持续4小时的振动试验后，只有粉末冶金2-5样件焊点未振脱，铸铁两样件全部振脱。可以初步确定粉末冶金三点焊接已达到可以接受的最低焊接强度。

试验结束后，除了确认焊点是否振脱外，还对样件的其他部位进行了检查，结果发现，编号2？鄄4样件中，铸铁上盖脖子中部已经断裂。由于在振动试验后才发现铸铁上盖振裂，所以无法判断焊点振脱和上盖振裂的先后顺序，但可以说明本次振动试验强度已达到压缩机所能承受的最大值。

4.结果分析与讨论

2？鄄1样件持续一个小时后焊点就振脱，主要是焊接工艺问题，焊偏导致焊缝未充满，未能与基体形成牢固的结合，而只是靠焊缝局部应力胶合，随着振动时间的增长，应力渐渐减弱，故造成很快脱落。

由于金属材料本身存在空隙或夹渣，加之焊接过程中焊料熔渣的影响（熔渣的氧化性增大时，有CO引起的气孔倾向增加；熔渣的还原性增大时，则氢气孔的倾向增加），所以任何材料在焊接过程中，焊点内部都会有或多或少的气孔形成，是不可避免的。

分析粉末冶金上盖焊接样件2？鄄3焊点振脱的原因：1.粉末冶金基体与焊缝界面存在气孔，气孔的存在减少了结合面的有效截面积，破环了焊点熔合区的致密性，降低了接头的疲劳性。焊点的熔合区是焊缝和基体金属的交接过渡区，焊缝和基体有良好的结合在很大程度上决定着焊接接头的性能。而气孔作为应力集中因素，在振动过程中只是加大了焊点脱落的可能性；2.三焊点中有一焊点出现烧穿现象。可能是由于操作者在焊接电流一定的情况下，焊接速度过慢造成的。焊缝中有穿孔会严重影响焊接接头的力学性能，也是该样件焊点振脱的主要原因。

振动试验后，粉末冶金三点焊2？鄄5样件焊点完好， 2？鄄3样件焊点脱落，通过比较两者金相形貌，分析发现，焊缝-基体结合面的状态与粉末冶金焊接牢固性有一定关系，结合面无气孔，提高了焊接结合强度，延长了样件使用寿命。

综合考虑，振动样件焊点强度：2？鄄5>2？鄄2≥2？鄄3，2？鄄4>2？鄄1，表明粉末冶金上盖三点焊接性能等效于铸铁上盖三点焊接性能。

5.结论

（1）本次振动试验条件可以作为考核压缩机三点焊强度的参考标准。

（2）粉末冶金三点焊接力学性能等效于铸铁上盖三点焊接力学性能。

（3）通过本次试验可说明，粉末冶金上盖应用于压缩机三点焊是可行的，且具有良好的可靠性。

（4）粉末冶金基体与焊缝结合面存在少许气孔虽然可以达到本次试验要求，但对粉末冶金焊接件使用寿命影响较大。要尽量避免在结合面形成气孔，进一步提高焊接质量。

粉末冶金材料技术篇5

当前，我国航空工业所取得的发展成就举世瞩目。伴随着航空工业的崛起和快速发展，钛合金复杂构件的整体化和大型化趋势已经表现得相当明显，作为有效的应对，研究钛合金复杂构件精密塑性成形技术具有重大的现实意义。钛合金之所以在航空工业中倍受青睐，主要是因为钛合金具有耐高温、高比强度、低密度、高抗腐蚀性以及能够焊接处理等优点，所以航空飞行器和航天飞行器在提升自身的综合性能、降低自身重量时，会优先考虑钛合金材料。由于钛合金及其构件的合成制作具有相当高的技术含量，因此，钛合金材料使用数量的多少目前已经成为衡量航空（航天）飞行器先进程度的重要指标之一。但是为了实现航空（航天）飞行器总性价比的最优化，需要对钛合金的使用比例进行必要的控制。当前航空航天领域对于航空（航天）飞行器的总体要求是，安全可靠、使用寿命长、性能优秀、速度高、自重轻，其中降低航空（航天）飞行器的自身重量对于增加燃料、提高飞行器性能而言是至关重要的。

二、钛合金复杂构件精密塑性成形技术分析

目前，钛合金复杂构件精密塑性成形技术主要包括三种，即粉末冶金技术、等温锻造技术以及精密铸造技术。这三种技术的钛合金材料利用率能够达到70%至90%的水平，拥有较好的生产经济性，并可以实现净形生产。因为钛合金材料是公认的非常昂贵的材料，并且废弃材料难以回收和加工，增加了钛合金材料的加工成本，因此，选择利用率高的加工技术是提高钛合金构件性价比的关键。

1.钛合金粉末冶金技术

MLM（金属粉末注射成形）技术是当前公认的优势最为显著的成形技术之一，它属于近净成型技术，在制造高精度、高质量的复杂零件方面拥有独特的优势。在制备形状复杂的部件方面，钛合金热等静压粉末冶金技术相对比较容易操作，并且制备完成的钛合金部件几乎都是净形，并且其材料性能和原先基于锻材加工技术制备的钛合金构件不相上下。并且，利用热等静压粉末冶金技术固结的粉末钛合金能够实现全部程度的致密，不仅微观结构良好，而且组织均匀、晶粒细小，没有偏析和织构问题，其性能不低于锻件水平。

当前，外国的航空航天领域在高性能钛合金粉末冶金技术的研究方面已经达到了相对较高的水平，某些已经得到了商业应用。我国虽然也在钛合金粉末冶金技术进行了大量的研究工作，但是在高性能钛合金粉末冶金技术尤其是关键构件的高性能钛合金粉末冶金技术方面的研究还要落后于国外先进水平。

2.等温锻造技术

关于钛合金等温锻造技术的相关研究已经有三十几年的历史，基于此技术的大型钛合金锻件类型也有不下数十种。资料显示，目前钛合金锻件投影面积最大为0.48平方米。国外在该技术的研究和应用方面均早于国内，其中一些技术也颇具代表性，例如，德国GKSS 研究中心研发的等温锻造加工近 γ-TiAl 合金零件的技术便是典型代表之一。其他的一些欧美国家在该技术的研究方面也取得了一定的成就，并且已经具备了成熟的硬件设施，例如，反馈系统设备、常应变率控制设备以及温控设备等等。我国在钛合金等温锻造技术方面虽然起步较晚，但是也获得了显著的成就，例如，我国的宝钢公司利用等温锻造技术成功试制出了直径为500毫米的TC17钛合金整体叶盘和高压压气机盘。结果显示，该锻件的金属流线分布合理，并且具备良好的组织和性能。

为了促进等温锻造技术获得更深程度地发展，在今后的研究当中需要重点解决以下关键技术：首先，大型件的组织性能控制技术；其次，复杂形状零件的多向加载成形模具结构的设计技术；再次，大型薄壁件整体成形省力技术；最后，钛合金零件精密成形金属流动控制技术。

3.精密铸造技术

近年来，钛合金精铸技术发展很快，如开发了钛精密铸造 + 热等静压 + 热处理技术，可保证钛合金铸件质量接近于 β- 退火的钛合金锻件；开发了浮熔铸造技术，采用减压吸引法进行铸造，浇注时很少产生紊流，基本无气泡夹杂，很少产生铸造缺陷。在美国，真空压铸法作为新的钛铸造方法已进入实用阶段，这种方法不会产生铸件表面污染，质量比较稳定，也省去了后续的酸洗工序。

美国Howmet 公 司、波音公司与美国空军研究实验室联合进行薄壁钛铸件的开发，选择了C-17军用运输机发动机挂架的鼻帽和防火封严件为对象，各用一个整体铸件取代由17个Ti-6Al-4V合金钣金件组成的鼻帽和由多个零件、紧固件组成的防火封严件。经过努力，目前已达到 1.27mm 厚度的要求，并在新生产的C-17飞机中得到应用。国内方面，北京航空材料研究院曾成功浇铸出尺寸为 630 mm×300 mm×130 mm、最小壁厚仅为2.5 mm的复杂框形结构。

该技术存在的问题，首先，大型钛合金构件将越来越多地应用在易疲劳断裂的关键部位，但大型复杂薄壁钛合金浇铸时液态金属流将部分造型材料卷入金属流冷却后形成的夹杂容易导致裂纹的产生与扩展，尤其是钛合金铸件中大于 10mm 的缩孔，很难在热等静压中压扁焊合。其次，熔模铸造的充型凝固过程容易产生许多如卷气、夹杂、缩孔、冷隔等铸造缺陷，从而影响铸件性能。最后，虽然真空压铸法不存在以上问题，但它仅适于制造形状简单的零件，铸件最大质量为18 kg，最大尺寸为61 cm×46 cm×25 cm，一次最多可铸造12个零件。

三、结束语

为了实现降低飞行器自重的目标，航空航天工程人员通常采用整体结构形式而非原先利用小锻件连接成为大部件的方式，此举在提高飞行器刚性的同时也显著降低了飞行器的自重。对于钛合金材料而言，因为焊接难度较大，采用整体成形技术使其一次性成为整体构件是当前航空、航天飞行器用的钛合金结构件制造技术的发展趋势，特别是大型、薄壁、复杂、整体、精密制造技术更是代表。

参考文献

[1] 曹静，王永锋，刘锐. 精密成形技术在汽车工业中的应用[J]. 现代零部件，2008，（09）：125-126.

[2] 陈广森，吴国华，王迎新，丁文江. 镁合金精密成形技术的国内外研究现状[J]. 材料导报，2008，（07）：103-104.

[3] 李宝辉，侯正全，邱立新，陈斌. TiAl合金精密成形技术研究进展[J]. 宇航材料工艺，2008，（05）：152-153

粉末冶金材料技术篇6

【关键词】 纳米增强 制备方法 优缺点

随着科技进步，各个领域对于相关材料的性能要求日益提高。纳米增强技术是改善材料性能的重要方法之一，其在金属材料领域尤其应用广泛。在电子、汽车、船舶、航天和冶金等行业对高性能复合材料需求迫切， 选用最佳制备方法制备出性能更优良的纳米材料是当前复合材料发展的迫切要求。

1 纳米增强技术概述

纳米相增强金属材料是由纳米相分散在金属单质或合金基体中而形成的。由于纳米弥散相具有较大的表面积和强的界面相互作用，纳米相增强金属复合材料在力学、电学、热学、光学和磁学性能方面不同于一般复合材料，其强度、导电性、导热性、耐磨性能等方面均有大幅度的提高[1]。

1.1 机械合金化法

机械合金化法（MA）是一种制备纳米颗粒增强金属复合材料的有效方法。通过长时间在高能球磨机中对不同的金属粉末和纳米弥散颗粒进行球磨，粉末经磨球不断的碰撞、挤压、焊合，最后使原料达到原子级的紧密结合的状态，同时将颗粒增强相嵌入金属颗粒中。由于在球磨过程中引入了大量晶格畸变、位错、晶界等缺陷， 互扩散加强，激活能降低，复合过程的热力学和动力学不同于普通的固态过程，能制备出常规条件下难以制备的新型亚稳态复合材料。

1.2 内氧化法

内氧化法（Internal oxidation）是使合金雾化粉末在高温氧化气氛中发生内氧化，使增强颗粒转化为氧化物，之后在高温氢气气氛中将氧化的金属基体还原出来形成金属基与增强颗粒的混合体，最后在一定的压力下烧结成型。因将材料进行内氧化处理，氧化物在增强颗粒处形核、长大，提高增强粒子的体积分数及材料的整体强度，这样可以提高材料的致密化程度，且可以改善相界面的结合程度，使复合材料的综合力学性能得到提高。

1.3 大塑性变形法

大塑性变形法（Severe plastic deformation）是一种独特的纳米粒子金属及金属合金材料制备工艺。较低的温度环境中， 大的外部压力作用下，金属材料发生严重塑性变形， 使材料的晶粒尺寸细化到纳米量级。大塑性变形法有两种方法：等槽角压法（ECA）和大扭转塑性变形法（SPTS）。

1.4 粉末冶金法

粉末冶金法（PM）是最早制备金属基复合材料的方法，技术相对比较成熟。其工艺为：按一定比例将金属粉末和纳米增强颗粒混和均匀、压制成型后进行烧结。

1.5 液态金属原位生成法

原位反应生成技术[2]（In-situ synthesis）是近年来作为一种突破性的金属基复合材料合成技术而受到国内外学者的普遍重视。其增强的基本原理是在金属液体中加入或通入能生成第二相的形核素，在一定温度下在金属基体中发生原位反应，形成原位复合材料。

除上述几种常用的纳米增强制备方法外，还有真空混合铸造法、纳米复合镀法等[3]。

2 纳米增强制备工艺优缺点比较

对以上几种纳米增强制备技术在工艺及质量性能方面的优缺点进行分析：

2.1 工艺复杂性及成本和产量方面

机械合金法：制备成本低、产量高、工艺简单易行，但是能耗高；内氧化法：制备工艺简单、有利于规模生产，但是生产成本高；大塑性变形法：制备工艺简单、成本低、不可规模生产；粉末冶金法：制备工艺复杂但成熟、生产成本高、效率低；原位生成法：工艺性差、制备成本高、不适于规模化生产。

2.2 制备材料质量和性能

机械合金法：各项性能良好，硬度提高明显，能制备常规条件难以制备的亚稳态复合材料，但增强粒子不够细化，粒径分布宽，易混入杂质；内氧化法：提高增强粒子的体积分数，改善相界面结合程度，综合力学性能得到提高，但内部氧化剂难以消除，易造成裂纹、空洞、夹杂等组织缺陷；大塑性变形法：组织晶粒显著细化，无残留孔洞和夹杂，粒度可控性好，但粒度不均匀，增强粒子产生范围小；粉末冶金法：材料性能好，增强相含量可调，增强相分布均匀，组织细密，但材料界面易受污染；原位生成法：材料热力学稳定，力学性能优良，且界面无杂质污染，但增强颗粒限于特定基体中，增强相颗粒大小、形状受形核、长大过程影响。

上述分析可以得出，粉末冶金法技术最为成熟，机械合金法工艺最为简单易行，内氧化法有利于大规模生产，金属液态原位生成法最具有发展前景。王自东[4]等人应用金属液态原位生成纳米增强技术，使得金属材料强度大幅度提高的同时，塑性也能大幅度提高，解决了增强同时增韧或增强同时塑性不下降这一世界难题。以锡青铜为例：强度从270Mpa提高至535Mpa，延伸率从12%提高至38%，冲击韧性从14提高至39。这项技术成果独立于国外，优于国外，为我国原创。

3 结语

纳米增强金属材料在工程方面具有广泛应用领域和前景，例如：我国目前建筑用钢约4亿吨，如采用该技术，至少可节约10%的用量，在节约资源，节能减排，提高效率等方面意义重大！其它主要应用领域有：铁路应用的高铁输电电缆、高铁车轴、轨道、车辆走行部分、车钩等需要满足强度要求又需满足如导电性、韧性、耐疲劳性、减轻结构重量等特殊要求的领域。船舶中大量的铜合金泵、阀和管材，材料大幅增强、增韧后可减少用材10%-20%。轧制低于8μm的铜箔用于柔性印刷电路板的覆铜，减少用铜、减轻重量、降低成本等。武器装备中装甲用钢、舰船壳体钢、飞机起落架用钢，以及航空、航天等领域都有着广泛的应用前景。

我们要继续开发新型的具有高性能价格比、工艺简单、适于大规模生产且符合我国工业现状的纳米增强制备技术。

参考文献：

[1]郝保红，喻强，等.颗粒增强金属基复合材料的研究（一）.北京石油化工学院学报，2003.

[2]王庆平，姚明，陈刚.反应生成金属基复合材料制备方法的研究进展[J].江苏大学学报，2003.

粉末冶金材料技术篇7

温压是，在120～150℃温度范围内，将由适量的粘结剂与剂系统和铁粉或低合金钢粉组成的预混合粉压制成形的一种压制工艺。温压最初是将预混合粉与压制的模具都加热到上述的温度范围;在这些温度下，由于铁的压缩屈服强度减低，伴随着软化，在接近PFD的密度情况下，在阴模内产生似等静压，从而使生坯达到了较高密度。值得注意的是，一般添加的剂数量为0．6%;因此，可得到较高的PDF。温粉压制结果表明，整个零件的密度较均匀，而且，和粉末冶金压制相关的中和区最小化。这种中和区减小是一种优势;因为密度的均匀性增大，意味着零件内部的性能较均一，对低密度区和其对最终零件使用性能的影响较少。

1)温压对生坯与烧结件的密度和力学性能的影响:温压可使粉末冶金零件的生坯与烧结件的密度分别增高0.10g/cm3、0.25g/cm3。图3示添加0.6%石墨的FD-0405扩散合金化粉预混合粉的生坯与烧结件的密度的改进结果。温压在较低压力下，可将生坯密度增高较大;其达到了在常规压制时，于较高压力下达到的密度。在较高的压制压力下，阴模型腔中的预混合粉已接近PFD;因此，进一步增高压力时，生坯密度将不会再增高，实际上可能产生过压，并使粉末冶金零件形成微小分层。图4（略）汇总了用常规与温压压制工艺，在410～690MPa的压制压力范围内，压制的扩散－粘结材料的横向断裂强度(TRS)的结果。表3中汇总了由各种预混合粉组成，温压的烧结件的力学性能。温压适用于所有的铁与低合金钢粉的混合粉。烧结件密度增高的多少取决于材料系统和随后的零件加工处理。添加铜的预混合粉在烧结时发生胀大，这对温压工艺无益;因此，认为对于含铜的预混合粉，不适于采用温压压制。在Donaldson等进行的试验研究中［10］，将温压的粉末冶金零件，于871℃下进行了预烧结，随后在高达690MPa的压力下，于室温下进行了二次压制(整形)。二次压制后，在1120℃或1260℃下进行了烧结，制得的烧结件的密度达到了7.5～7.6g/cm3。当与密度为7.4g/cm3的烧结件相比较时，这些密度较高的烧结件，横向断裂强度增高了约15%;更重要的是，冲击能量增高了50%～80%。这些研究证明，对于温压零件，采用二次压制/二次烧结(DP/DS)工艺生产，可显著增高粉末冶金材料的力学性能。这类零件的综合力学性能等同于韧性铸铁和切削加工的碳钢锻件的性能。

2)增高生坯强度：温压工艺的较次要优势是，可增高零件压坯的生坯强度。生坯强度的增高，是由于粉末颗粒变形较大和在温压中使用的独特粘结剂与剂发生的最佳协同作用。生坯强度值的增高，是在密度显著低于PFD值水平下实现的(见图5)。这些数据表明，由于温压可增高生坯密度，其在应用于密度较低的零件时，可减小零件的损坏或零件易碎特征部分的碎裂。由于温压可增高生坯强度，从而使着可对生坯进行切削加工。在汽车变速器的粉末冶金换档拨叉的大量应用中，一直在采用生坯切削加工生产［13］。零件压制成形后，于生坯状态下进行铣削加工，这可减小零件的整个生产成本。用钼预合金化钢粉+2%Ni+0．5%石墨+0．6%剂的预混合粉温压后的生坯，通过钻削试验，进行了切削性研究。这项研究证明:在高速与高进给比的切削条件下，可得到令人满意的生坯表面粗糙度;另外，将标准钻头的几何形状从标准的90°横刃钻头改变为135°分裂点钻头，可改进切削表面的粗糙度。在确定生坯切削加工参数之前，建议先进行试验，检验钻头的几何形状、切削速度及切削进给比的效果。粉末冶金零件的生坯切削加工和烧结硬化相结合，可为零件设计者在零件设计与材料选择上提供较大的灵活性。

温模压制

关于用一次压制/一次烧结(SP/SS)得到较高生坯密度的第二个较新的方法是，仅只对模具加热，而不对粉末进行任何预热，将阴模加热到60～70℃温度范围之内。和温压工艺一样，为将密度比常规的预混合粉压制增高0.05～0.15g/cm3，这种工艺也综合有粘结剂与剂技术。和温压工艺一样，除了增高生坯与烧结件密度之外，此生产工艺还可以减少扬尘，改进流动性及增大阴模的充填量。这些因素都可以增高粉末冶金零件的一致性和质量。图6示用常规压制、温压及温模压制可得到的生坯密度的比较。温模压制的优势在于，可增高密度(0.05～0.15g/cm3)、附属设备较少及可减小粉末的损耗。不足之处有:由于传递到粉末中的热量有限和剂的总含量较低，零件的高度最高不大于25mm［16］;要增高密度，压制压力需要＞550MPa。对于温热粉末/温热阴模的方法来说，这种零件高度的限制，似乎不是问题，已经成功地生产出了高度高达63.5mm的零件。这两种温压工艺的生坯密度增高，都是依靠对粉末进行加热和减小添加于预混合粉中的剂的数量。就这一点而言，减小预混合粉中剂的含量时，剂必须使着易于脱模;因此，剂都是能满足压制方法要求的独特配方。

模壁

如上所述，减少添加于预混合粉中剂的数量，对增高粉末冶金零件生坯密度与烧结件密度都有重大影响。理论上，最需要添加剂的地方，是阴模模壁处。模壁不是一个新观念，可靠的模壁系统，一直在被研究与开发。过去的使用水基或溶剂基系统的研究成果，在装粉之前都需要一个干燥过程;静电系统的开发消除了干燥过程，并使着可将内部剂的总含量减小到0．2%～0.4%。依照图2（略）中的结果，这使着可将生坯密度增高0.15～0.25g/cm3，同时生坯与烧结件的强度也相应增高。模壁的其它优势还有，需要除去的内部剂含量较少，从而烧结过程中的排放物也相应地减少。图7（略）示内部剂的减少对生坯密度的影响;注意，生坯密度不可能＞7.4g/cm3。模壁要在产业中被接受，实质上其喷涂技术必须可靠和能够用倾倒法装粉。

选择性表面致密化

增高粉末冶金零件芯部密度的好处在于:可增高齿轮的拉伸性能，改进弯曲疲劳耐久性及增高滚动接触疲劳(RCF)强度。鉴于粉末冶金零件的选择性致密化，可改进RCF耐久性和提高尺寸精度，因而日益受到关注。早期的试验工作表明了这种工艺是如何适用于大量的粉末冶金零件的;这种工艺还能成形齿轮的导程与轮廓的拱起部位，为最终用户提供的齿轮成品不需要进行后续加工。重要的是，认识到了选择性致密化与高的芯部密度相结合，制造出的粉末冶金零件的拉伸与弯曲疲劳性能和锻钢零件的性能相同。采用选择性致密化时，其RCF性能也和锻钢等同。这种独特综合性能，为用粉末冶金齿轮替代高负载汽车变速器齿轮提供了可能。表4(略)示采用高密度工艺加工的FLN2-4405的力学性能与淬火/回火处理的AISI8620锻钢性能的比较。AISI8620钢表明，其疲劳与冲击性能两者都有明显的方向性。#p#分页标题#e#

所有试验都是用切削加工的圆形试棒进行的。拉伸试验的结果表明:疲劳强度与冲击韧性值的变化都是纵向大与横向小;淬火/回火的疲劳试样的纵向比横向的值约高35%;有凹口冲击试样的纵向比横向的值大约50%;而无凹口试样的纵向与横向的值相差很小，只有1．5%。鉴于许多齿轮(例如，直齿轮)的负载都垂直于主工作方向，因此，材料的方向性很重要。螺旋齿轮是在两个方向负载，其取决于齿轮的螺旋角，例如，20%螺旋齿轮的负载大部分是在横向。在文献数据库中，往往引用的是纵向的力学性能，而很少列出横向性能。粉末冶金零件材料是各向同性的，鉴于中和区的密度减小，因此，在零件的中和轴线上的性能略微减小。采用先进的粉末冶金零件生产工艺时，可将中和区的密度减低显著减小。根据表4，粉末冶金零件的屈服强度与抗拉强度和锻钢相似;但伸长率与冲击值和锻钢相比，则明显减小。实质上，通过正确地选择合金与生产工艺条件，可得到同样的RCF性能。整篇论述主要集中于获得较高的生坯与烧结件密度的方法上，认为较高的烧结件密度，意味着较高的力学性能。近期，合金化的发展表明，在可比较的密度下，合金化也可以改进粉末冶金材料的力学性能。King等的研究表明:添加铬、硅、钼及镍可显著影响粉末冶金钢的力学性能;特别是，在同样密度下，铬与硅可显著增高粉末冶金钢的强度与冲击能量。对于这些先进的合金系统，可利用上述的得到较高密度的技术，并可相应地增高零件的使用性能。另外，用烧结硬化合金工艺可生产具有马氏体显微组织的粉末冶金零件，而且，其尺寸精度是用常规锻钢油淬火无法达到的。

因此，粉末冶金可提供所需的力学性能、尺寸精度及可行的生产成本。对于进一步增高密度，可能性是存在的。将模壁与SP/SS加热粉末工艺相结合，可使密度达到接近7．5g/cm3;开发新剂，其在较低含量的条件下，可有效地增高PFD;将DP/DS用于密度＞7.6g/cm3的粉末冶金零件时，可使粉末冶金零件的性能增高到与粉末锻造零件相同。

结束语

粉末冶金材料技术篇8

关键词：材料成型；控制工程；金属材料；加工工艺

0引言

对于我国制造业而言，材料成型与控制工程是其实现长期健康发展的根本保障，不仅如此，材料成型与控制工程也是我国机械制造业的关键环境，因此，相关企业必须对其给予高度重视。无论是电力机械制造，还是船只等交通工具制造，均离不开材料成型与控制工程，材料成型与控制技术的水平与质量将会直接决定机械制造水平与质量。因此，对材料成型与控制工程中的金属材料加工技术进行细化分析，具有非常重要的现实意义。

1金属材料选材原则

在金属复合材料成型加工过程中，将适量的增强物添加于金属复合材料中，可以在很大程度上高材料的强度，优化材料的耐磨性，但与此同时，也会在一定程度上扩大材料二次加工的难度系数，正因此，不同种类的金属复合材料，拥有不同的加工工艺以及加工方法。例如，连续纤维增强金属基复合材料构件等金属复合材料便可以通过复合成型；而部分金属复合材料却需要经过多重技术手段，才能成型，这些成型技术的实践，需要相关工作人员长期不断加以科研以及探究，才能正式投入使用，促使金属复合材料成型加工技术水平与质量实现不断发展与完善。由于成型加工过程中，如果技术手段存在细小纰漏，或是个别细节存在问题，均会给金属基复合材料结构造成一定的影响，导致其与实际需求出现差异，最终为实际工程预埋巨大的风险隐患，诱发难以估量的后果。所以，相关工作人员在对金属复合材料进行选材过程中，必须准确把握金属材料的本质以及复合材料可塑性，只有这样，才能保证其可以顺利成型，并保证使用安全。

2金属材料加工方法

2.1机械加工成型

当前，金属材料成型与控制工程中，应用最为广泛的金属切割刀具便是金刚石刀具，以金刚石刀具对铝基复合材料进行精加工，与其他金属基复合材料，例如，钻、铣以及车等，均是现代社会中广而易见的。铝基复合材料的金刚石刀具加工形式可以细化为三种：其一，车削形式；其二，铣削形式；其三，钻削形式。其中，钻削即通过镶片麻花钻头对铝基复合材料进行加工，常见的有B4C以及SiC颗粒钻削，然后添加适量的外切削液，可以有效强化铝基复合材料。铣削即通过1.5%-2.0%（W+C）粘结剂，8.0%-8.5%PCD的端面铣刀对铝基复合材料进行加工，常见的有SiC颗粒铣削增强铝基复合材料，然后添加适量的切削液进行冷却。车削以硬合金刀具为主要的切割工具，例如，A1/SiC车削符合材料，并添加适量的乳化液对其进行冷却处理。

2.2挤压与锻模塑性成型

金属材料实际成型加工过程中，相关工作人员可以通过模具表面涂层以及添加剂等技术手段，对实践操作过程中的压力进行有效改善，降低加工操作过程中的摩擦阻力，据相关数据统计，这样可以促使加工过程中的挤压力缩减25%-35%左右，甚至更多。降低加工挤压力，可以有效弱化增强颗粒给模具造成的损伤程度，削弱金属材料塑性，有利于降低金属材料的变形阻力，提高其成型的成功率。除此之外，相关工作人员还可以增加挤压温度，以此促使金属基材料更具可塑性。在金属基材料中添加适量的增强颗粒，可以促使金属基材料的可塑性得到弱化，进而变形抗力得以大幅度提升，此时提高挤压温度，可以加快增强颗粒与金属基材料的溶合速率，优化二者的溶合效果。普遍来说，增强颗粒含量会直接影响挤压速度，由此可见，只有金属基复合材料中的增强物含量较低，才能提高挤压速度，如果金属基复合材料中的增强物含量较高，相关人员必须严格控制挤压速度。不过，挤压速度超高的话，也会导致金属材料成型后，便面出现横向裂纹。综上，相关人员在应用挤压与锻模塑性成型加工技术时，不仅要在金属复合材料表面进行涂层或是剂处理，还要对挤压温度进行严格控制，并结合实际，对挤压速度进行有效调控，只有这样，才能保证成品质量符合要求。

2.3铸造成型

复合材料生产过程中，应用最广泛的加工技术便是铸造成型技术，实际铸造过程中，金属基复合材料中添加增强颗粒后，熔体的粘度以及流动性均会显著提升，加之增强颗粒与熔体在高温下的化学反应作用，便会改变基础材料本质，此时相关工作人员必须在熔化金属基复合材料的过程中，对其熔化温度以及保温时间进行严格管控。高温时，添加的增强颗粒，尤其是碳化硅颗粒，极易产生界面反应，例如，3SiCA1-A14C3+3Si等。进而导致熔体粘度过大，难以浇筑，影响材料本质。此时相关工作热暖可以采取精炼方法，然后添加适量变质剂造渣。但这种操作方法并不适用于颗粒增强铝基复合材料。

2.4粉末冶金成型

粉末冶金成型技术是最早期的制造晶须以及颗粒符合材料零部件、金数基复合材料的手段，具有非常丰厚的实践检验，不仅如此，该技术手段还适用于尺寸较小、形状简单但是具有较高精密性要求的零部件。粉末冶金成型技术具有组织细密、增强相分布均匀、增强相可调节以及界面反应较少等特点，DWA公司现阶段，应经将粉末冶金成型技术延展到多种产品的制造工程中，例如，SiCp增强铝合金基体、管材、自行车零件、自行车支撑设备架以及自行车架等。由于粉末冶金成型技术加工的产品具有非常显著的耐磨性、比模量以及比强度，因此，也受到了航天器材、飞机以及汽车的广泛推崇。

3结语

金属材料在材料成型与控制工程中，属于加工难点，而且极具重要性，发展前景非常广阔，随着科学技术的快速发展，其将受到更多行业领域的青睐以及注重，我国必须给予高度重视，通过不断科研，促使自身的技术水平实现突破与创新，这对提高我国的国际竞争力至关重要。

参考文献：

[1]张文华.材料成型与控制工程模具制造技术分析初探[J].黑龙江科技信息,2015(15).

粉末冶金材料技术篇9

好在才让是个小有名气的人，好在我深知基础数据在网上都会有，好在安泰科技是个上市公司，企业有定期的报告，股票市场有横着杀出来的一些“市场分析师”；好在我在中关村也算混了快十年。

那么半个小时，对我来说也是够了。此前的各种各样的大会议小论坛里，见过才让；也在一些杂志的封面上、网页上，见过他的照片，有时候更折服于他偶然脱口而出的企业理念。我只需要问他一些表面上不着边际的问题，似乎就可以完成我的采访。

安泰科技脱胎于北京钢铁研究院，而安泰现在的产品，却是越来越精细、越来越高端；安泰科技原本是非流通股占大头的国有企业，而去年底的一场变革，让企业越来越开放，给了小股东更多说话的理由；安泰科技本来对员工的福利照顾得不周到，现在，越来越多的精力放在“惠泽员工”上。这一切都在说明，安泰科技，正越经营越高雅，上市时间越长越高贵，企业精神也越来越“高档”。

产品应越做越精细

2006年1月初，在钢铁研究总院粉末冶金研究室922老厂房会议室举办的座谈会上，才让邀请曹勇家、李献璐、王恩珂等粉末冶金领域的老专家，以及中国钢协粉末冶金分会、《粉末冶金工业》与相关单位的领导共聚一堂，探讨如何利用总院和安泰科技的技术与产业基础进一步强化发展粉末冶金事业，同时也正式宣告安泰科技股份有限公司旗下的“粉末冶金与环境技术事业部”正式更名为“粉末冶金事业部”。

安泰科技是由钢铁研究总院投资控股的高科技上市公司，下设11个实体分公司和事业部、11个参控股子公司，现拥有4个产业基地，在国内新材料行业中占有重要的地位。公司目前已形成了以超硬、难熔材料，非晶、微晶合金带材及元器件，稀土永磁、软磁材料和生物医学材料等为代表的六大系列主导产品。这些浓缩了大量科研成果的新材料，不仅用在航空、航天、国防等尖端领域，还被广泛用于日常的生产和生活，有着极广阔的市场前景。

“粉末冶金与环境技术事业部”是公司于2001年由粉末冶金材料分公司和石化用材事业部合并成立的。主营业务包括粉末冶金、环保与石化特种合金材料等领域。随着事业部产业的迅速发展，特别是公司投资1.5亿元在永丰基地建立雾化制粉、注射成形和过滤元器件三个产业项目后，事业部已经形成了制粉、成形和元件生产的完整产业链。其中，注射成形产品90%进入了国际市场，雾化合金粉末和金属多孔材料元件等产品也占据着国内主流市场，三条生产线的装备水平和量产规模均处于国内领先地位。另外，随着市场竞争和新材料技术发展的需要，粉末冶金工艺技术将在其中显现出越来越重要的地位。因此，此次的事业部的更名不仅展示出公司在粉末冶金领域的长期产业发展战略，而且突出了主营业务优势，更加有利于整合与利用钢铁研究总院、安泰科技和北京市地方的相关资源。粉末冶金事业部更名后，将在粉末冶金材料技术、工艺装备和测试分析技术等方面集中优势资源，不断强化和扩大其产品与产业发展领域。

才让说，“粉末冶金事业部”名称的启用更加凸现了安秦科技的战略意图，对公司和事业部的资源整合、技术创新、产品和产业结构的发展规划有着重大的意义。粉末冶金事业部也将基于此加快产业发展的步伐，迅速在国内外构建起品牌，为安泰科技参与国际化竞争以及参与推动我国粉末冶金技术的产业化发展奠定坚实的基础。

才让一坐下，就和记者说起安泰公司的一个主营业务“生物材料”，安泰科技公司正用研制出的一种合金，生产一种供心脏病人用的“带药支架”。这种支架上附着了一些药物，既可以减少病人的排异，也放缓了支架本身与身体结构的冲突，降低了支架本身的损坏对身体的影响。“现在，市场要求越来越精细了，不带药的支架已经很难卖出去了。”

“我们做的本质上是新材料领域，这个领域可能范围都不大，但附加值很高，我们主营的几大领域，表面上似乎都很狭窄，很微细，可都需要极高的技术和极精细的制作能力。过去我们钢铁研究院有技术，可是缺乏向市场靠拢的精神，于是国家就想办法通过改变院所体制，让我们以事业单位上市，强迫我们在二三年内，自生或者组配上各种市场经济能力，这样，我们的研究就更加的有目的了，企业就变得更生动了。企业就一定要有市场来呼应的，我们要生产什么？我们的优势产品是什么？显然，我们的优势产品是精细化的产品，过去的实验室无法生产，我们就建立小型的生产车间，让高端的技术与精细的生产线配合起来，既转化了我们的技术，又提升了我们精细生产的才能；我们的产品几乎全部出口，这样能带来巨大的利润。”

大量出口也一度带来了其他国家同行的嫉妒。前不久，美国商务部就收到了来自下属一些企业的申诉，要求对中国、台湾、韩国相关企业进行“反倾销调查”，要求对安泰科技的产品加收168%以上的惩罚性关税。美国商务部为此派了好多次调查组亲自到安泰科技现场调研，看有没有接受国家的“非市场经济”支援，看技术是不是很真实，看生产线是不是很到位，检查的结果对安泰科技非常有利，商务部裁定安泰科技要多交0.1%的关税。“这等于承认了我们的技术非常好，等于承认我们没有接受来自国家的任何补贴，等于承认了我们的企业是完全市场经济型企业。这个结果还对早于我们进入美国市场的韩国企业台湾企业是个坏消息，因为他们被要求加收比我们高得多的关税。当然，我们为此也花了不少学费，因为官司在美国打，得请美国律师。但这正是一个企业走向国际化必须之路，这学费交得值。”

上市公司要有开放精神

1997年底，当时还有冶金部工作的刘淇（现北京市委书记），“把最后一个上市名额给了我们。以前上市指标都是给企业，给事业单位这是第一次。这个机会给钢铁研究院转型带来了很好的机会。2000年，公司完成各种上市考试之后正式上市。”

上市了，就要遵守上市的游戏规则。中国证监会于2005年5月9日开始进行资本市场上市公司的股权分置改革。2005年10月24日，安泰科技的股改方案一公布，就遭遇了股改以来的首起散户股东有组织、大规模的自发联合事件。非流通股股东对安泰科技10股送2.6股的对价方案表示不能接受，天津一位资深股市投资者发起散户联盟，他本人握有安泰科技200万股，又通过网络征集了共645万股，成为安泰科技第一大流通股股东代表，在10月29日来到北京与安泰科技公司进行了当面沟通交流。

面对投资者反响热烈的局面，为了更广泛的听取投资者的意见，公司开辟了多种渠道与股东沟通：设立了股改热线、股改邮箱、网络专栏；举行了网上路演；既做到“走出去”，组织股改工作小组赴各地沟通；也能够“请进来”，邀请流通股股东到公司交流，用诚挚的沟通获得了投资者的理解和支持。10月29日，安泰科技副总裁、董事会秘书钱学军向股东代表们介绍了公司的发展现状和未来前景。才让总裁、钢院总院副院长李波亲自与部分流通股股东作了面对面的交流。随后公司组织部分流通股股东参观了公司产业基地。10月31日，安泰科技又举行了股权分置改革网上交流会。路演结束后，董事长干勇院士表示：通过这次交流，公司更进一步地了解了流通股股东和广大投资者对公司股改的要求和期望。

才让对记者坦言：“要给安泰科技一个逐步改善的时间。我们也是在实践中摸索经验。如果我不是一个科技工作者，我就理解不了安泰科技，无法在这里管理和驾驭；如果我不拿职业经理人来要求自己，我就无法面对市场的挑战，我们必须要竞争，必须要盈利，必须要发展。但是，这两者的基础是：我是国有控股公司的管理者，如果我忘了这一点，我就没有立身之地；我的饭碗是投资者给的，我也是小股东投资者的委托管理人，忘了这一点，同样就没有发展空间。我要对小股东负责，也要对大股东负责。客观要求我必须要用多重标准来适应角色。安泰科技是慢慢地转型的，它既要满足上市公司的商业化要求，满足流通股股东和投资机构的要求，又要满足监管机构的要求，满足《证券法》和《公司法》的要求，要高速发展，回馈股东。但是，它的控股人是国务院国资委，它还要满足国家对央企的要求和对国有资产的管理。我们要走两根钢丝。”

通过与散户联盟“盟主”等和一些代表流通股股东的沟通，根据全体非流通股股东提议，安泰科技将股权分置改革方案的部分内容进行了调整。11月2日，安泰科技公告，将10股送2.6股改为10股送3.2股，按送出率计算，目前在央企中处于较高水平，并把售股价格底限从6元提高到10元。

“盟主”回去之后，于11月2日晚写了《我的自白书》，发在了安泰科技的股东论坛上。他这样写道：“安泰科技背靠钢院，技术和创造力一流，行业壁垒高，景气周期长，像一个体能储备十足的长跑健将；行事低调，只做不说，像性情内敛的智者……今天安泰股改方案修改稿已公布，10送3.2股，减持价10元，虽然较《征求意见稿》有较大的提高但没有达到或接近联盟的要求，我感到非常对不住大家，辜负了各位的信任和期望。安泰科技是我非常看好的公司，本着关心安泰爱护安泰的原则，实不忍尽全力否决它，尽管否决我们只会有短期的损失，对今后的股改和行情的发展会有极大的促进，但对安泰则伤害至深，也是我们最不想见到的结果，最后是一个两败俱伤的局面。可以这么讲，如果非要否决一个方案，也不应该是安泰。”

同一天的《证券日报》分析文章认为：“新方案体现了流通股股东和非流通股股东利益平衡点，是各方利益博弈的结果。” “新方案保证了流通股股东的利益，力争流通股股东和非流通股股东得到双赢的结果。新的股改方案对原方案有3处重要改动。”“一是大幅提高对价水平”，“提高幅度在已经公布的方案中名列前茅。新方案已超过市场对价的平均水平，在央企中更是处于较高水平”；二是“在提高对价的同时，控股股东钢铁研究总院还修改承诺为：“自改革方案实施之日起，其持有的原非流通股股份在二十四个月内不上市交易或者转让；承诺期满后，通过证券交易所挂牌交易出售原非流通股股份，出售数量占公司股份总数的比例在十二个月内不超过百分之十，且出售价格不低于每股人民币10.00元。”减持价格在原基础上提高了80％，体现了大股东对公司未来的发展充满信心。三是“取消增持股份计划。因为，原定的增持条款投资者反映意义不大。”

才让笑着说：“上市是把一家封闭型公司走向开放化的过程，是由国有控股走向全面考虑小股东利益的过程，过去我们对大股东利益考虑得太少，今后，会像公司的产品一样，我们会对小股东的利益考虑得越来越精细、周到。因为市场经济的原则，第一是公平和公正。”

给员工更多的“惠泽”

安泰科技专注的新材料行业，被认为是新技术进步的基础，新材料领域的每一项技术突破，都会带来全社会的重大技术变革。同时，中国拥有的丰富新材料资源，也成为安泰科技的一大优势。比如安泰科技涉及的稀土钕铁硼材料，全球产量有一半在中国。“安泰科技将逐步实现在有优势的新材料行业合并和扩张，以整合产业群，占据各个新材料行业的国内甚至国际领先地位。”才让说，由于国外同类企业尚未大规模进入，而在国内还无等量匹敌的对手企业，才让对这样的未来信心勃勃。

“但是有时候，我们会对一些重要的方面照顾不周，尤其对人才价值的体现方式上。我们考虑得可能太简单了。”过去的钢铁研究院，有许多优秀的人才，有良好的工作作风。“即使我们不上市，不作经营，大家也会像往常一样工作。所以，在这方面，我们对员工非常放心，以前我以为，只需要给他们创建一个良好的宽松的工作环境，他们就能做出让人满意的成果。”

记者问：那么什么样的环境是合适的工作生态环境呢？如果压迫得太紧，显然对员工未必有好处，如果放得太宽，可能又有纵马驰骋、漫无收束之嫌。

才让说：“这需要两个方面的精细化制度设计。工作目标上要明确，要量化，该什么时候出成果就要什么时候出成果；二是你的科研方向要与公司的方向一致，我们是搞材料的，你去搞太不沾边的东西，可能就不行，要么你就转到适合你意愿的方向，要么就要和公司的方向保持大体一致。在这个前提下，我们再讨论其他方面的宽松。因为知识分子有他的特点，他最需要考虑的，是自己有没有业务前途，能不能在单位和社会上显现他的价值。”

才让说到这里，话锋又一转。“过去，我们以为，知识分子的价值主要体现在事业上，在收入上只要能够解决温饱，满足其基本体面生活的需求，就可以了，现在看来，我们对其价值考虑得还不够。所以我们现在在设计股权激励方案，以前我们想过一些奖励办法什么的，今后，我们还要有更多的激励方案出台，目前正在设计之中，上报批准之后，预计就能马上实施。因为虽然我们说‘劳动者创造价值’，但在现实中，更多的时候，是‘资本创造价值’，劳动者的利益往往被大小股东剥削了，他们的付出与报酬不能成为正比，这是不公平的，必须改变，必须让更多愿意与安泰科技一起奋斗的人，必须让更多的为安泰科技贡献青春和才华的人，得到更多价值体现，这种体现既是在事业上，也要在收益上。看我们公司口号的转变你就会知道，以前我们的口号叫‘稳健成长、高速成长、造福社会、回报股东’，当时觉得已经很全了，后来慢慢发现，好像少了些什么，最后我们看出来了，对员工的福利考虑得不够细致，于是我们加上了‘惠泽员工’这一句，这样就比较全面立体地体现了我们企业的精神。”

到今年，安泰科技已连续7次获得海淀园二十强企业称号，显然，今后这个次数会继续增加。2006年初，安泰科技连续入选上海、深圳等地的三大证券指数。根据各指数的编制规则来看，安泰科技入选深证100和沪深300指数，表明公司的流通市值、成交活跃度达到了一定的规模，同时也是对公司一直以来业绩稳定增长、坚持分红回报股东、规范运作等方面的良好市场形象也得到了证券市场广大投资者的认同；而入选新的深证创新指数，更显示了公司作为金属新材料行业的领先企业所具有的强大研发创新实力，而这正是国家鼓励自主创新的政策环境和证券市场投资者所鼓励和认同的。

才让（次仁），在藏语中的意思是“长寿”。这也是才让对安泰事业的追求目标。他说，安泰科技有“3年”、“5年”和“10年”的不同阶段目标。“3年”目标是在金属新材料中国上市公司中做到“第一集团”；“5年”目标是在中国高新技术企业同类企业中做到“第一集团”；“10年”目标是进入全球该行业的“第一集团”。但这些都有个前提，就是做“百年老店”，追求长期发展，而非短期辉煌，因为持续增长比超常规增长更有价值。“可也有人说过，中国的上市公司有一个三年门坎，头年募得很多资金，第二年到处投资，第三年就倒闭了。又有一个说法是中关村的上市公司有一个五年门坎，上市之后，到第五年往往就会出问题。安泰科技似乎都在一关关地渡过。因为，只要我们在产品上给社会造福利，在权益上给股东良好的回报，在企业内部给员工美好的未来，那么，安泰科技一定能够实现可持续发展、长远发展的远大理想。争取用10年左右的时间，将公司发展成为以高新技术材料及其纵深制品为主业，进军信息、环保、生物工程等领域，成为跨行业、跨地区、乃至跨国性生产与控股经营相结合的大型高科技企业。”

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粉末冶金材料技术篇10

关键词：激光熔覆，工艺方法，熔覆材料

 

1. 激光熔覆技术

激光熔覆技术的研究始于20世纪70年代, 美国AVCO公司就汽车发动机许多易磨损件进行了激光熔覆技术的研究。1981年英国Rolls.Royce公司成功在喷气发动机叶片上涂覆钴基合金面并显著提高了其耐磨性。由于这一新技术具有巨大的发展潜力，并能产生较大的经济效益，因此，在生产中获得了广泛推广及应用。

激光熔覆技术在目前材料表面改性技术中应用较广泛。激光熔覆是在基体上添加不同成分的材料，利用高能激光束辐照基体，熔覆粉末和基体形成一薄层，这一薄层快速熔化并凝固成形，且基体对熔覆层稀释度极低，因此熔覆层与基体冶金结合良好，可以制备耐热、耐蚀、耐磨、抗氧化、抗疲劳或具有光、电、磁特性的表面保护涂层。

2. 激光熔覆工艺方法

按熔覆材料的供给方式不同，激光熔覆工艺方法分为两种：激光熔覆合金预置法和合金同步送粉法。科技论文。

2.1 合金预置法

合金预置法是在基体的表面上通过一些方法将预涂材料置于其上，然后采用高能激光束辐照，涂层表面吸收能量使熔覆部位迅速升温、气化和熔化，激光束离开后，熔覆层与基体呈现良好的冶金结合。

熔覆材料的加入形式通常有粉末、丝材、板材三种，其中以粉末的形式最为常用。预置法一般包括粘结法和热喷涂法。对于粉末类材料，预置的两种方法都可以。热喷涂主要优点是喷涂效率高、容易控制沉积厚度的均匀性，且与基材接合牢固，这种方法不足之处是粉末利用率低，受工件形状限制和成本相对较高。粘接法是利用粘结剂，在基底材料的表面上，将粉末调和成膏状涂上，这种方法的不足之处在于效率低，很难得到厚度均匀的涂层，可能会妨碍熔化或引起过渡稀释；同时由于沉积层的导热性不好，会消耗更多的能量；通常仅对熔覆面积较小的工件适用，这种方法在实验室里采用。对于丝类合金材料，既可利用预置粘结法，也可利用热喷涂法进行喷涂，但板类合金材料主要利用预置粘结法。科技论文。

2.2 合金同步送粉法

合金同步送粉法是将材料直接送入激光工作区，使供料和熔覆同时完成。利用激光作用，把熔覆材料和基体一起熔化，然后冷凝成熔覆层。这种方法可以把激光能量充分利用，大大降低了熔覆层的不均匀性，同时还减少了激光对基体的热作用。合金同步送粉法过程比较简单，而且耗材少，同步送粉法可控性好，在实际应用中是很好的方法。与预置法相比，同步送粉法是激光熔覆技术的发展趋势。

3. 激光熔覆材料体系现状

激光熔覆粉末按照材料成分构成不同，主要分为自熔性合金粉末、陶瓷粉末和复合粉末等。

3.1自熔性合金粉末

自熔性合金粉末指加入具有强烈脱氧和自熔作用的Si、B等元素的合金粉末。目前常用的是Ni基、Co基和Fe基自熔性合金粉末。

Ni基合金粉末：这种合金粉末应用广泛，具有合理性价比和良好材料性能，如具有良好的韧性、抗氧化性等性能，因而在激光熔覆材料中被研究的最多、应用的最广。Ni基自熔性合金粉末可分为Ni-B-Si和Ni-Cr-B-Si两个合金系列。Ni基自熔性合金粉末主要适用于局部要求耐磨、耐热腐蚀的构件, 熔覆Ni基的功率密度比铁基要高一些。Ni基合金粉末不足之处是耐高温性能较差。Ni基合金粉末中常用的是Ni60，Ni45。

Co基合金粉末：具有良好耐高温性能，耐磨耐蚀性能也比较强，经常被应用于石化和冶金等领域。另外，钴基粉末合金在熔化时有很好的润湿性，其熔点相比碳化物要低，受热后Co元素最先熔化，与合金凝固时最先形成新物相，得到光滑平整的熔覆涂层，提高熔覆层与基体的结合强度。目前，常用的Co基合金的主要元素是Ni、C、Cr 和Fe 等，其中Ni元素用来降低Co基合金熔覆层的热膨胀系数,减小合金的熔化温度区间，有效抑制熔覆层开裂现象,提高熔覆层对基体的润湿性。Co基合金粉末不足之处是价格较高。

Fe 基合金粉末：Fe基合金作为激光熔覆材料，适用于温度要求不高(温度小于400℃)的耐磨零件，基体多为铸铁和低碳钢,其最大优点是成本低耐磨性强。科技论文。Fe基合金的主要元素是Ni、B、Si及Cr 等元素，其中B、Si及Cr元素是用来提高熔覆层的硬度和耐磨性, Ni元素用来提高熔覆层的抗开裂能力。由于铁基合金成本低，经常代替镍基合金使用，与Ni基合金相比，铁基合金作为激光熔覆层的不足之处是熔覆层韧性稍差。

综上，Ni基或Co基合金具有良好的自熔性和抗氧化性，较高的耐蚀性能，Ni基或Co基合金粉末的自熔性比Fe基合金粉末要好，但价格也比Fe基自熔性合金粉末高； Fe基合金粉末虽然比Ni基或Co基合金粉末便宜，但自熔性差，抗氧化能力差。具体使用时，应合理选择自熔性合金粉末。

3.2陶瓷粉末

陶瓷粉末主要有两种：硅化物陶瓷粉末和氧化物陶瓷粉末,其中用的最多的是氧化物陶瓷粉末。陶瓷粉末作为熔覆层有很多优点，如耐磨耐蚀等性能都比较强，所以陶瓷粉末常被用于制备高性能熔覆层；目前，研究生物陶瓷材料也是一大热门。

激光熔覆金属陶瓷可以通过高能激光束作用，在金属表面熔覆一层陶瓷材料，结合区形成均匀、致密且与基体结合牢固的复合层。陶瓷材料作为熔覆层有耐磨耐蚀的优点，但陶瓷材料作为熔覆层也有不足之处，这种材料与基体的热膨胀系数、弹性模量及导热系数等差别较大,这些性能的不匹配造成熔覆层开裂现象和空洞现象。近年来，用激光的高能量熔覆涂层技术，可以得到高硬度和耐磨损的陶瓷涂层。

3.3复合粉末

复合粉末是指陶瓷材料和金属合金混合在一起的粉末，作为熔覆材料，这种粉末相比金属粉末具有更强的材料特性，在目前材料表面改性方面应用比较广泛。陶瓷材料包括碳化物、氮化物、硼化物、氧化物及硅化物等硬质材料。复合粉末和不同成分的合金粉末进行机械混合的粉末不同。不同点在于复合粉末中的单个粒子的组成成分，至少要有两种或两种以上不同成分的固相材料，而且不同成分的固相材料有明显的相界面，不同成分的固相组元之间一般为机械结合。利用激光熔覆技术，把复合粉末制备成陶瓷颗粒增强金属基复合涂层,这种熔覆层很好地将合金材料的高强度、高韧性和陶瓷颗粒相优异的耐磨、耐蚀和耐高温等性能结合在一起。

复合粉末能大大提高熔覆层的耐磨性能，应用最多的是钴包碳化钨和镍包碳化钨。在复合粉末中，碳化物颗粒的加入方式有两种：第一种方式是直接加入激光熔池；第二种方式是直接与金属粉末混合成粉末。其中第二种方式是比较有效的，因此用的比较多。

4 结论

除自熔性合金粉末、陶瓷粉末和复合粉末外，激光熔覆粉末材料还包括铜基、钛基、铝基、镁基等以及金属间化合物基材料等。这些材料多数是利用合金体系的某些特殊性质使其达到耐磨减摩、耐蚀、导电、抗高温、抗热氧化等多种功能。

参考文献：

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[2]金冈优付长德.最新激光加工技术[J].金属加工，2007（3）：40～44

[3]黄尚猛，李华川.激光熔覆技术在工业中的应用及其发展.装备制造技术，2007（6）：118～120

[4]林文松，张光钧，王慧萍.激光熔覆技术的研究进展.热处理技术与装备，2008，29（2）：1～7