淺析粉末冶金材料及冶金技術(shù)發(fā)展

段家歡

（商洛學院化學工程與現(xiàn)代材料學院，陜西 商洛 726000）

粉末冶金技術(shù)在我國已經(jīng)有一段時間的研究歷史，早在古代人們就掌握了冶煉生鐵的技術(shù)。十八世紀的歐洲也曾在制造鉑金的過程中采用粉末冶金的方法，逐漸粉末冶金技術(shù)得到了推廣。隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，粉末冶金技術(shù)也得到了提高，同時新型材料的出現(xiàn)，也讓粉末冶金成為了材料領(lǐng)域必不可少的技術(shù)。

1 粉末冶金技術(shù)

1.1 特點

粉末冶金技術(shù)就是對多種材料進行復合加工，所以粉末冶金制成品具有化學性能，可以用于制作一些精密零件，比如汽車上的小配件。

利用粉末冶金技術(shù)可以制造出有特殊性能或者結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。廢棄的礦石或者金屬都可以作為粉末冶金的原料，這種方式減少了污染和浪費，有效的節(jié)約了資源。

1.2 分類

在傳統(tǒng)的粉末冶金技術(shù)中，采用鐵基粉是最常見的材料廣泛的用于汽車制造業(yè)。但是汽車生產(chǎn)的規(guī)模擴大，鐵基粉的需求量也越來越大。

1.3 用途

粉末冶金技術(shù)的用途十分廣泛，可以用于信息領(lǐng)域。在信息領(lǐng)域主要是采用粉末冶金軟磁材料。軟磁材料可以分為金屬類材料和鐵氧體材料。

在早期最先出現(xiàn)的是鐵氧體材料，這種材料的制造技術(shù)相當有限，所以現(xiàn)今也只能通過粉末冶金技術(shù)制造出來。軟磁材料中的金屬類材料主要是用鐵和包含鐵的合金制造而成的，比如硅鋼和磷鐵等等。

2 粉末冶金技術(shù)發(fā)展歷史

粉末冶金技術(shù)最先是由埃及人在風箱中用碳還原氧化鐵得到的海綿鐵。將海綿鐵經(jīng)過高溫鍛造成致密塊，然后再捶打成鐵的器件。煉鐵技術(shù)在遠古時期對人類社會起到了重要作用。

粉末冶金技術(shù)在發(fā)展的過程中，先后制造了硬質(zhì)合金、青銅含有軸承和集電刷等等。粉末冶金相比普通的熔煉法生產(chǎn)出來的材料性能較優(yōu)越，同時材料利用率高，材料比均勻。粉末冶金工藝靈活，可以根據(jù)材料具有的性能制造價廉物美的零件，也可以生產(chǎn)新型的零件。粉末冶金技術(shù)和各行各業(yè)相融合，研發(fā)出了許多新工藝。比如微波燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)、溫壓成形、等靜壓成形和增材制造技術(shù)等等。在汽車行業(yè)和航空也快速發(fā)展的大背景下，新材料的使用是當下的主要方向。

而粉末冶金技術(shù)作為制造新材料的工藝，新材料對于粉末冶金技術(shù)的需求也會越來越多，粉末冶金技術(shù)也將走向更深層次的領(lǐng)域。

總而言之，粉末冶金技術(shù)仍舊需要一個長期的發(fā)展和研究，并且已經(jīng)得到了實踐。在汽車制造業(yè)和信息技術(shù)領(lǐng)域都不斷地朝著新的方向發(fā)展。

3 粉末冶金技術(shù)的發(fā)展

3.1 粉末冶金制備新工藝

粉末冶金技術(shù)制備新工藝主要是采用霧化制粉技術(shù)，機械合金制粉技術(shù)，納米粉末技術(shù)。霧化制粉技術(shù)是用直接敲擊液體金屬或者合金的方式，讓其快速冷凝，從而得到粉末材料。

這種方式可以減少合金成分的偏析，從而得到成分均勻的材料。機械合金制粉技術(shù)則是在高能球的磨機中，讓粉末顆粒和磨球經(jīng)過長時間的磨合，導致粉末被破壞，其表面逐步互相冷焊從而合金化的技術(shù)。納米粉末技術(shù)則是針對粒度在100nm以下的粉末顆粒。

這種粉末和普通的顆粒材料有不同的化學性和物理性。但是納米粉末技術(shù)因為成本較高，所以并沒有被大規(guī)模使用。

3.2 粉末冶金形成新工藝

粉末冶金形成新工藝主要分為溫壓成形，等靜壓成形和增材制造技術(shù)。溫壓成型就是將混合粉末放在封閉鋼膜中進行加熱，加壓成形。

這種溫度一般都是在120℃左右，在室溫和熱壓溫度之間，所以才叫溫壓成形。而等靜壓成形則是一種新的工藝，因為其安全性和均勻性，逐漸在代替?zhèn)鹘y(tǒng)的成形工藝。增材制造技術(shù)，是利用3D打印技術(shù)，對材料進行堆積，從而得到所需要的幾何體形狀。

3.3 粉末冶金燒結(jié)新工藝

粉末冶金燒結(jié)新工藝又分為微波燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)兩種。微波燒結(jié)就是利用微波的波段和材料之間的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生熱量。

這種方式通過材料的介質(zhì)損耗可以讓材料整體都燒制溫度適當?shù)那闆r，從而實現(xiàn)致密化。放電等離子燒結(jié)，就是在加壓情況下對粉末兩端施加低電壓，從而促使粉末產(chǎn)生大量的熱。熱量可以讓粉末表面顆粒處于激活狀態(tài)，減少擴散。

4 結(jié)語

粉末冶金具有效率高、成本低、耗能小的優(yōu)點，所以逐漸被廣泛采用。在經(jīng)歷一個長階段的研究之后，粉末冶金技術(shù)的諸多優(yōu)越性已經(jīng)越來越受到重視。

但是我國現(xiàn)今冶金行業(yè)的發(fā)展和國外仍舊存在一些差距。在新材料領(lǐng)域的研發(fā)，仍舊需要專業(yè)的人員參與其中。本文對其的研究還存在著不足之處，因此需要科研人員跟進在對于粉末冶金技術(shù)方面的研究，積極推進我國工業(yè)的發(fā)展和建設。