淺析粉末冶金技術的發展及現狀

馮蘭師

【摘要】冶金技術在我國具有著十分悠久的應用歷史，冶金技術在我國最早應用于生鐵冶金。生鐵冶金可以說是冶金技術的初級運用。隨著冶金技術的不斷優化與改良，粉末冶金技術成為冶金技術運用的一大方式。分析與研究粉末冶金材料與冶金技術的發展與運用能夠極大的促進粉末冶金的推廣，有助于判斷冶金技術的未來發展走向，對我國冶金行業的發展具有著十分重大的意義和作用。

【關鍵詞】粉末冶金；技術；發展；現狀

一、高強度制造工藝

（一）材料的選擇

（1）原料配方選用。粉末冶金鐵基原料中會添加相應的合金元素來改良錐齒輪的強度。化學成分一欄中合金元素NI的含量在一定范圍內增加，產品的機械性能可以相應得到提升。元素C的含量變化對產品硬度影響非常顯著，粉末冶金錐齒輪需要在高抗沖擊（高韌性）和劇烈摩擦（高耐磨性）環境下工作，因此可采用低C含量原料。（2）原料制作工藝。由于粉末冶金原料制作工藝有很多種，不同的工藝制作出來的原料成分均勻性有差異。

（二）熱處理工藝

熱處理目的是提高錐齒輪硬度、耐磨性和強度等力學性能，因此根據粉末冶金錐齒輪使用要求，需要選擇合理的熱處理工藝。錐齒輪不但需要承載高響度沖擊，而且表面需很好的耐磨性，還要保證錐齒輪高精度。因此采用表面滲碳熱處理工藝最為合適。為了使錐齒輪心部能保持一定的強度和較高的韌性和塑性，表面滲碳熱處理的滲層必須要有嚴格規定，可根據錐齒輪模數的0.25～0.4系數來制定；防止錐齒輪磨損疲勞失效，表面硬度合理范圍在650HV0.1～820HV0.1比較合理；為解決大小錐齒輪壽命匹配問題，大輪表面硬度應較小輪硬度低50HV0.1左右。

二、粉末冶金技術分類

（一）粉末注射成型技術

我國在進入到21世紀以來，我國各項科學技術進入到了發展的蓬勃時期，粉末冶金技術中的粉末注射成型技術、溫壓成形技術、燒結硬化技術得到了穩步的提升與拓展。當前粉末注射成型技術在我國已經開始初步運用，粉末注射成型技術成型的材料所需要花費的時間周期較長，因此粉末注射成型技術大多應用于陶瓷、鐵基，但是隨著我國國民對于冶金行業要求的逐漸提升，傳統的粉末注射成型技術已經不能滿足人們的需求，通過粉末注射冶金技術制造的陶瓷其中含有的在較多，優化與改良后的粉末注射材料主要為鈦合金以及高溫合金材料，鈦合金材料以及高溫合金材料由于其自身結構的差異，粉末注射成型技術逐漸軸向復雜化與精細化，粉末注射成型技術在未來必將成為粉末冶金技術的一大重要分支技術。

（二）微波燒結技術

通過微波燒結技術的運用，冶金企業所生產的冶金材料內部材料構成更為均勻，并且生產的材料任性更強。微波加熱方法由于微波的特性，使得其加工的效率與速度極高，通常在60s的時間內其溫度即可上升值1700℃，部分冶金材料的溫度在該段時間內甚至能夠上升至2200℃。因此微波燒結技術在陶瓷行業中的應用效果更為優異。通過微波燒結技術生產的陶瓷器內部的結構更為穩定，在實際的燒制過程中陶瓷內部的受熱更為均勻，陶瓷不易發生裂痕。因此通過微波燒結生產的陶瓷破損率更低，生產的成本更為低廉，微波燒結技術將成為陶瓷材料加工的未來主要應用走向。

三、發展措施

（一）難熔冶煉自動加料改造

難熔冶煉工序中的粉軋機為人工加料，容易出現加料不均勻的情況，造成產品的合格率下降，廢品增多，生產效率較低。通過加裝自動加料裝置，可以使加料的過程更加均勻，從而提高生產效率和質量。企業更換后經測定約可使合格率提高8%，減少原料浪費約1.6t，年節約成本30萬元。

（二）難熔冶煉冷卻水水質除雜

難熔金屬冶煉過程中燒結爐電氣循環水易堵塞管道，引起爐體過熱事故，冶煉產品報廢。在進水端加裝三通過濾器可減少水中的雜質，減少堵塞和電氣故障導致的重燒。事故斷電后一個批次的產品重新回爐，約消耗電量15萬kW·h，因此減少一次事故斷電可節約電量15萬kWh。另外，循環水除雜處理后，可提高冷卻效率，減少循環水的補水量，同時減少廢水排放量。

（三）供暖用鍋爐低氮燃燒改造

企業的6臺燃氣鍋爐（3臺GE615，3臺WNS1.4—0.7/95/70—Q），2014年消耗天然氣942 571m³，廢氣直排，未采取低氮燃燒、脫硝處理，氮氧化物排放濃度平均值約為102 mg/m³，排放總量1.764 t。隨著北京市《鍋爐大氣污染物排放標準》（DB11/139—2015）頒布實施，在用鍋爐于2017年4月1日之后，氮氧化物排放限值降至80mg/m³，但仍難以滿足新標準的要求。對所有燃氣鍋爐的燃燒器進行改造，采用低氮燃燒器，從源頭減少氮氧化物的產生，降低污染物排放。

四、結語

時至今日，粉末冶金技術是材料性能提高和開發新材料的重要手段之一，粉末冶金技術已成為當代材料科學發展的先進領域。粉末冶金材料、技術、工藝的不斷創新，將會加快高技術產業和國防工業的進步與發展，也一定會帶給材料工程和制造技術令人滿意的未來。這些年來，中國的粉末冶金行業飛速發展，在工藝裝備和技術上都比以前有了長足的進步，但同世界先進技術相比還存在較遠的距離。所以，推進粉末冶金材料、技術工藝的創新，提高我國粉末冶金產品的層次和水平，減少與世界先進水平的差距，是當前我國材料技術的重中之重。