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第1篇

關(guān)鍵詞：粉末冶金技術(shù)；新能源材料；應(yīng)用

前言

為了尋求長遠(yuǎn)的發(fā)展，需要重視能源問題。在全球經(jīng)濟(jì)以及熱口增長的環(huán)境下，傳統(tǒng)能源彰顯匱乏性，無法滿足社會(huì)發(fā)展的實(shí)際需求。同時(shí)，也無法進(jìn)行再生。因此，面對(duì)嚴(yán)重的資源危機(jī)，要對(duì)新能源的開發(fā)與利用作為項(xiàng)目對(duì)待。粉末冶金對(duì)傳統(tǒng)冶金技術(shù)進(jìn)行了發(fā)揚(yáng)過大，積極融合現(xiàn)代科技，推動(dòng)信息化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)的良性運(yùn)轉(zhuǎn)，也為新能源的開發(fā)提供更多的技術(shù)保障。

1 對(duì)粉末冶金技術(shù)特征的分析

粉末冶金技術(shù)具有長遠(yuǎn)的歷史，其主要立足傳統(tǒng)冶金技術(shù)，達(dá)到了對(duì)諸多學(xué)科知識(shí)的融會(huì)貫通，形成優(yōu)勢(shì)突出的新型冶金技術(shù)。粉末冶金主要對(duì)象是粉末狀的礦石。在傳統(tǒng)的冶金方法中，礦石的形式為整塊，先進(jìn)行提煉，而后進(jìn)行冶煉。應(yīng)用傳統(tǒng)技術(shù)，塊狀礦石提煉技術(shù)受制于技術(shù)和礦石的大小，只能達(dá)到80%左右的利用率，產(chǎn)生大量材料的廢置。但是，在粉末冶金技術(shù)的應(yīng)用下，資源利用率得以大幅提升，有效降低資源浪費(fèi)。另外，塊狀形式的礦石材料長期處于露天堆放，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響，甚至破壞。由此可見，冶金技術(shù)的改善勢(shì)在必行，要重視冶金技術(shù)水平的提升，使得材料各盡所用，發(fā)揮不同冶金材料的作用，切實(shí)提升使用效率，形成高性能的新材料，達(dá)到成本的降低。利用現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)，能夠?qū)U礦石、舊金屬材料進(jìn)行再利用，有效節(jié)約資源，極大推動(dòng)經(jīng)濟(jì)效益的獲取，對(duì)可持續(xù)發(fā)展意義重大。因此，粉末冶金技術(shù)在原材料選擇方面相對(duì)較為寬松，能夠充分利用廢舊金屬、礦石等，形成不規(guī)則的粉末，滿足原材料節(jié)約和回收的目標(biāo)。另外，鑒于粉末冶金可塑性以及相關(guān)材料的添加，促進(jìn)性能的增強(qiáng)和平衡。

2 對(duì)新能源技術(shù)的闡述

在科技的推動(dòng)下，新能源技術(shù)逐漸被科學(xué)界重視。在傳統(tǒng)能源開發(fā)與應(yīng)用中，出現(xiàn)嚴(yán)重的資源匱乏現(xiàn)象，加之對(duì)環(huán)境的不良影響，使得新能源問題的出現(xiàn)備受關(guān)注。新能源材料需要在開發(fā)、存儲(chǔ)以及轉(zhuǎn)化方面具有突出優(yōu)勢(shì)。由此可見，新能源材料是發(fā)展新能源的關(guān)鍵因素。為了更好地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)，其在配件、生產(chǎn)要素等方面都極具特色，與傳統(tǒng)能源行業(yè)的材料截然不同。粉末冶金技術(shù)在整個(gè)新能源開發(fā)應(yīng)用中占據(jù)舉足輕重的地位。

3 系統(tǒng)介紹粉末冶金技術(shù)的類型

3.1 傳統(tǒng)粉末冶金材料

首先，是鐵基粉末冶金。這種材料是最傳統(tǒng)，也是最為關(guān)鍵的冶金材料，在制造業(yè)中應(yīng)用較為廣泛。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍不斷拓展。其次，銅基粉末冶金材料。這種材料類型較多，耐腐蝕性突出，在電器領(lǐng)域應(yīng)用較多。再次，硬質(zhì)合金材料。這種材料具有較高的熔點(diǎn)，硬度和強(qiáng)度都十分高，其應(yīng)用的領(lǐng)域主要是高端技術(shù)領(lǐng)域，如核武器等。最后，粉末冶金電工材料和摩擦分類，主要應(yīng)用在電子領(lǐng)域。隨著通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，粉末冶金材料的需求量增大。另外，粉末冶金材料在真空技術(shù)領(lǐng)域也得到推廣。摩擦材料耐摩擦性較強(qiáng)，促使物體運(yùn)動(dòng)減速，抑或是停止，在摩擦制動(dòng)領(lǐng)域應(yīng)用較多。

3.2 對(duì)現(xiàn)代先進(jìn)粉末冶金材料的介紹

首先，信息范疇內(nèi)的粉末冶金材料。立足信息領(lǐng)域，主要是指粉末冶金軟磁材料。具體講，是指金屬類和鐵氧體材料。隨著對(duì)磁性記錄材料的研究，在很大程度上推動(dòng)了粉末冶金軟材料的需求。其次，能源領(lǐng)域內(nèi)的粉末冶金材料。能源材料的研發(fā)推動(dòng)能源發(fā)展，其中，主要涉及儲(chǔ)能和新能源材料。全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得能源需求量增大，傳統(tǒng)能源彰顯不足，因此，新能源開發(fā)勢(shì)在必行，尤其是燃料電池和太陽能的開發(fā)。再次，生物領(lǐng)域的粉末冶金技術(shù)。生物材料技術(shù)的發(fā)展對(duì)整個(gè)社會(huì)具有不可替代的作用。要將生物技術(shù)列入國家發(fā)展計(jì)劃。在生物材料中，主要包含醫(yī)用和冶金材料兩大類，在維護(hù)身心健康的同時(shí)，加快金屬行業(yè)的進(jìn)步。第四，軍事領(lǐng)域的粉末冶金材料。在航天領(lǐng)域，材料的強(qiáng)度和硬度是重要指標(biāo)，穩(wěn)定性要突出，具有極強(qiáng)的耐高溫性。在核軍事范疇，粉末冶金技術(shù)也具有發(fā)展前景，更好地推動(dòng)整個(gè)社會(huì)工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。另外，新型核反應(yīng)堆的建設(shè)需要具有較高的防輻射標(biāo)準(zhǔn)，而粉末冶金技術(shù)的支持下，切實(shí)增強(qiáng)核反應(yīng)堆的安全性與可靠性，有效降低核輻射強(qiáng)度。

4 對(duì)粉末冶金技術(shù)在新能源材料中的應(yīng)用的介紹

4.1 粉末冶金技術(shù)在風(fēng)能材料中的應(yīng)用

風(fēng)能對(duì)我國而言，十分豐富，不存在污染，是新能源的主要類型。在風(fēng)能發(fā)電材料中，粉末冶金技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)兩種材料的制作，即即風(fēng)電C組的制動(dòng)片以及永磁釹鐵硼材料。這兩種材料的制作與整個(gè)風(fēng)力發(fā)電關(guān)系密切，事關(guān)發(fā)電過程的安全性與可靠性，影響發(fā)電效率的高低。風(fēng)能發(fā)電機(jī)制動(dòng)片在摩擦系數(shù)和磨損率方面，要求較高，同時(shí)，力學(xué)性能必須突出。目前，主要應(yīng)用的是銅基粉末冶金技術(shù)，完成對(duì)壓制制動(dòng)片的制作。制動(dòng)片需要在導(dǎo)熱方面十分突出，同時(shí)，制動(dòng)盤具有較小的摩擦。在應(yīng)對(duì)惡劣溫度環(huán)境的時(shí)候，也能夠進(jìn)行有效的使用。對(duì)于永磁釹鐵硼，系統(tǒng)永磁材料代替了傳統(tǒng)的永磁材料，燒結(jié)釹鐵硼就是加入了稀土粉，利用粉末冶金工藝制備而成。

4.2 粉末冶金技術(shù)在太陽能中的應(yīng)用

太陽能突出的特點(diǎn)是清潔性，是新型能源的一種，被商界所看好，開發(fā)價(jià)值巨大。當(dāng)前，在太陽能領(lǐng)域，主要的發(fā)展方向?yàn)楣怆娞柲芘c熱電太陽能，形成發(fā)展趨勢(shì)。立足光電太陽能領(lǐng)域。其主導(dǎo)作用的部件為光電池，也就是半導(dǎo)體二極管，依靠光伏效應(yīng)，促使太陽能有效轉(zhuǎn)化為電能。目前，太陽能光電轉(zhuǎn)化效率較低，對(duì)航天事業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生阻礙。在粉末冶金技術(shù)的使用下，能夠有效進(jìn)行薄膜太陽能電池的制作，光電轉(zhuǎn)化率得以顯著提升。同時(shí)，粉末冶金技術(shù)也研發(fā)了多晶硅薄膜，代替了傳統(tǒng)的晶體硅，光電轉(zhuǎn)化率大幅提升。另外，粉末冶金技術(shù)與太陽能熱電技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了融合。當(dāng)太陽進(jìn)行地表照射之后，為了達(dá)到對(duì)光熱技術(shù)的有效收集，需要發(fā)揮吸收板的功能。而吸收板的制作與粉末冶金技術(shù)息息相關(guān)，主要應(yīng)用了其成型技術(shù)，發(fā)揮粉體在色素和粘結(jié)劑方的作用，而后混合，形成涂料，涂于基板之上。這也充分體現(xiàn)了粉末冶金技術(shù)在成型技術(shù)方面優(yōu)勢(shì)更加突出。

5 結(jié)束語

綜上，通過對(duì)粉末冶金技術(shù)優(yōu)勢(shì)的分析，可以發(fā)現(xiàn)，其在新能源材料的開發(fā)和應(yīng)用中極具發(fā)展?jié)摿Α７勰┮苯鹪趧?chuàng)造性方面十分突出，塑造性較強(qiáng)，使得其在新能源材料的發(fā)展和應(yīng)用中占據(jù)核心地位。粉末冶金技術(shù)的工藝原理使得其在新能源開發(fā)中更具經(jīng)濟(jì)性與高效性。因此，要大力推進(jìn)粉末冶金技術(shù)在新能源開發(fā)應(yīng)用中的拓展，為新能源的可持續(xù)發(fā)展提供保障。

參考文獻(xiàn)

[1]陳曉華，賈成廠，劉向兵.粉末冶金技術(shù)在銀基觸點(diǎn)材料中的應(yīng)用[J].粉末冶金工業(yè)，2009，04：41-47.

[2]邱智海，曾維平.粉末冶金技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2016，07：10-12.

第2篇

關(guān)鍵詞：粉末冶金 生產(chǎn)工藝 粉末冶金高速鋼 粉末注射成形

中圖分類號(hào)：TF12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）04（a）-0098-02

粉末冶金具有高效節(jié)能、節(jié)省材料、保護(hù)環(huán)境以及能夠進(jìn)行金屬成形的批量生產(chǎn)等特點(diǎn)。而粉末冶金的工藝步驟主要是先制取粉末，然后將粉末原料的配量進(jìn)行混合，最后將其成形并凝固。粉末冶金可以根據(jù)材料所具有的性能要求以及零件所需使用的性能要求，在一定的范圍當(dāng)中對(duì)材料的成分進(jìn)行混合[1]。粉末冶金產(chǎn)業(yè)當(dāng)中所制造生產(chǎn)出來的產(chǎn)品基本上都鐵基方面的機(jī)械零件。根據(jù)粉末冶金工藝的工藝特點(diǎn)來看，粉末冶金還可以將其制成高熔點(diǎn)的金屬，就比如鎢和鉬這兩種高熔點(diǎn)金屬，同時(shí)也可制成金屬陶瓷的材料，像一些質(zhì)地堅(jiān)硬的合金以及一些高溫材料。還有多孔材料、假合金、過濾材料、摩擦材料等一系列的材料，這些材料的生產(chǎn)和制造只能夠使用粉末冶金的工藝來進(jìn)行制備和生產(chǎn)，因此粉末冶金工藝完全具有跨越傳統(tǒng)冶金工藝的可能性。在粉末冶金高速工具鋼和粉末注射成型這兩大冶金工藝發(fā)展最為突出。

1 粉末冶金高速鋼

粉末冶金新工藝，氣霧化的高速鋼粉末顆粒進(jìn)行冷卻的速度通常都比較高，而且這些高速鋼的粉末顆粒當(dāng)中也已經(jīng)不存在偏析的粉末用熱情況，和鑄鍛形成的高速鋼相比，具有無偏析、顆粒小、分布均勻；熱加工方面的性能較好；可磨性較高；在熱處理方面變形比較小；力學(xué)性能優(yōu)異；提升了刀具切削的壽命，真正擴(kuò)大了其使用的領(lǐng)域和范圍等一系列優(yōu)質(zhì)的性能。對(duì)粉末冶金高速鋼的研究最早起始于20世紀(jì)70年代的美國和瑞典的兩家著名工業(yè)工廠，當(dāng)時(shí)的主要工藝路線使用的是氣霧化制粉以及熱等靜壓等相關(guān)的技術(shù)。如今粉末高速鋼的產(chǎn)量已經(jīng)占據(jù)鑄鍛高速鋼全部產(chǎn)量的10%～15%，國外目前所擁有的，具有代表性的粉末冶金高速鋼的生產(chǎn)企業(yè)至少有5家，主要有美國、烏克蘭、瑞典、法國、奧地利以及日本等國，其中美國在高速鋼方面的用量以及遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超出了普通容量的高速鋼[2]。如今，國外工業(yè)企業(yè)內(nèi)的粉末冶金高速鋼的產(chǎn)量發(fā)展以及達(dá)到了第三代的技術(shù)水平，此前第一代為20世紀(jì)70年代美國和瑞典內(nèi)的兩家企業(yè)所投入生產(chǎn)的高速工具鋼，而第二代則為1994年，法國高速鋼公司以及瑞典的工業(yè)企業(yè)改進(jìn)了制備氣霧化前鋼液的熔煉工藝，這種改進(jìn)工藝所生產(chǎn)出的產(chǎn)品即為第二代。第三代就是2000年，由Bohler-Uddeholm集團(tuán)，進(jìn)行全線投產(chǎn)，且質(zhì)量比起第二代還有所加強(qiáng)的高速鋼。在對(duì)生產(chǎn)線的鋼熔煉工藝方面，對(duì)噴粉設(shè)備加以改進(jìn)，同時(shí)對(duì)由氮?dú)忪F化后的粉末顆粒的尺寸進(jìn)行細(xì)化。正是粉末顆粒尺寸的細(xì)化，促使第三代的高速鋼在抗彎強(qiáng)度方面比起第二代還要提高到20%以上。所以，第三代的高速鋼在生產(chǎn)工藝方面主要是以微小純凈為主。

2 粉末冶金工具鋼

2.1 高釩冷作模具鋼

這種鋼的類型主要是利用粉末冶金的工藝特點(diǎn)來對(duì)冷作工具鋼進(jìn)行開發(fā)，其中最主要的區(qū)別就是增加合金當(dāng)?shù)拟C含量來提升合金的耐磨性，而第一個(gè)被作為高性能耐磨鋼材的是CPM 10V，這一類型的鋼材在CPM系列的粉末冶金高釩冷作模具鋼當(dāng)中是一種最具代表性的鋼材。在Crucible 集團(tuán)當(dāng)中也逐漸形成了含釩高達(dá)1%～18%的耐磨工具鋼[3]。這類性能較高的工具鋼開始廣泛的應(yīng)用于冷作沖頭以及在模具方面，主要適用于耐磨損的方面。由北京安泰科技公司研發(fā)的AHP9VNb2在成本方面對(duì)比Microclean K390要低很多，不過在硬度上卻和AHP10V相差不多，而抗彎性卻提高了10%左右。

2.2 耐蝕耐磨工具鋼

在眾多制造操作當(dāng)中，通常工具和其耐磨的部件在承受運(yùn)動(dòng)部件或者是其他的一些工作介質(zhì)的研磨顆粒的接觸而出現(xiàn)的磨損情況，一般很容易受到潮濕、酸或者是其他的一些腐蝕性的作用等。所以，針對(duì)這些工作就需要研發(fā)出一些高性能的耐磨耐蝕的粉末冶金工具鋼。

如表1所示，粉末冶金耐磨耐蝕材料含有約14%～24%Cr，約3%～15%V，約1%～3%Mo，這些材料總和大約117%～3175%C。

2.3 粉末冶金易切削工具鋼

粉末冶金的發(fā)展主要是為了能夠有效的提高工具模材料的可磨削性能，以及降低工具模在加工方面的成本。通常需要采用添加硫含量的形式來對(duì)可磨削性能進(jìn)行提升，不過如果采用的是傳統(tǒng)的鑄鍛生產(chǎn)法的話，則較高的硫就可能會(huì)增加材料的熱脆，促使其韌性開始下降的風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)，針對(duì)這些問題，只需使用粉末冶金工藝就能獲得很好的解決。

3 粉末注射成型的發(fā)展

3.1 粉末注射成型的發(fā)展現(xiàn)狀

技術(shù)注射所生產(chǎn)出的元器件通常應(yīng)用的領(lǐng)域范圍比較廣，像在IT、醫(yī)療、機(jī)械汽車以及通信方面等，都對(duì)這類元器件有所應(yīng)用。這個(gè)不同于MIM在市場(chǎng)產(chǎn)品當(dāng)中的份額是因地域而異，其中汽車行業(yè)在歐洲方面的市場(chǎng)份額大約占據(jù)著50%以上，形成了一種主導(dǎo)性的地位，而在北美洲地域應(yīng)用占據(jù)主導(dǎo)的行業(yè)則是醫(yī)療以及牙科方面的應(yīng)用。通過對(duì)這些資料的分析，可以看出在汽車方面的應(yīng)用在往后必將有著相當(dāng)可觀的增長值，主要是在PIM高溫汽油和柴油引擎的渦輪減壓器等方面。

3.2 粉末微注射成形新工藝

隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，全球?qū)τ诰?xì)及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件需求越來越大，因此粉末微注射技術(shù)開始推出，其所制備出來的微型零件的質(zhì)量幾乎以毫克來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)還保留了傳統(tǒng)方面的PIM，所以粉末微注射技術(shù)有著批量生產(chǎn)精細(xì)復(fù)雜形狀的微型零部件的重要潛力。而微注射技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域具體有：（1）化學(xué)工具，粉末微注射技術(shù)在微化學(xué)當(dāng)中主要制備出作用于微反應(yīng)器、混合器以及交換器等微流體的裝置等[4]。（2）在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用，在醫(yī)學(xué)上主要是用于制備微型的人骨結(jié)構(gòu)、微型的外科儀器組件以及牙科微型元件等等醫(yī)療方面的器具。（3）共注射成型方面，可用于共注射成形領(lǐng)域。可以將磁性材料和非磁性材料以及硬性、軟性材料、導(dǎo)電和絕緣材料等有效的結(jié)合起來。（4）微型零部件，主要是一些微型的機(jī)械零件，像一些小齒輪、葉輪或者是拉伸部件等。

4 結(jié)語

綜上所述，粉末冶金生產(chǎn)工藝的發(fā)展主要分為粉末冶金高速工具鋼和粉末注射成型這兩大冶金工藝發(fā)展類別，這兩種冶金工藝發(fā)展類型經(jīng)過多年的探索和研究，如今已經(jīng)趨于完善，并廣泛的運(yùn)用在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中。

參考文獻(xiàn)

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第3篇

1.1粉末冶金技術(shù)特點(diǎn)

粉末冶金技術(shù)作為一種應(yīng)用比較廣泛的精密成形技術(shù),具有少無切削加工、材料利用率高、制造過程清潔高效、生產(chǎn)成本低、可制造形狀復(fù)雜和難以機(jī)械切削加工的特點(diǎn)。一般認(rèn)為,粉末冶金技術(shù)工藝的特點(diǎn)如下:

1)不需要或者只需要極少量的切削加工;

2)材料利用率可高達(dá)97%以上;

3)零件尺寸的制造公差較小且具有再現(xiàn)性,從而產(chǎn)品可獲得很高的尺寸精度和良好的一致性;

4)材料成分、微觀組織及組成可以科學(xué)調(diào)整;

5)零件表面光潔度較好;

6)通過燒結(jié)后處理工藝(如燒結(jié)后熱處理工藝、燒結(jié)后表面處理工藝等),可以靈活改善零件的性能(如提高強(qiáng)度、耐磨性等);

7)在技術(shù)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)上,形狀自由度極高,可以設(shè)計(jì)和制造出其他金屬成形工藝不能制造的形狀復(fù)雜或奇特的零件;

8)對(duì)于自等粉末冶金多孔材料,可通過控制孔隙度來獲得材料或產(chǎn)品的性能;

9)適合中等至大批量的零件生產(chǎn)。

1.2粉末冶金技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

目前,粉末冶金技術(shù)的發(fā)展日新月異,隨著一系列新技術(shù)、新工藝的不斷涌現(xiàn),如粉末冶金注射成形、溫壓成形、流動(dòng)溫壓成形、噴射成形、高速壓制成形、微波燒結(jié)、燒結(jié)硬化等,粉末冶金技術(shù)正朝著高致密化、高性能化、集成化和低成本化等方向發(fā)展。

1)粉末冶金零部件的少無缺陷的高強(qiáng)度化趨勢(shì):通過對(duì)材料的組織控制和制造工藝的綜合研究,從粉體粒子的流動(dòng)、燒結(jié)機(jī)理、斷裂力學(xué)等方面找到缺陷形成的原因并提出解決方案。

2)粉末冶金成形技術(shù)的近凈成形和近終成形趨勢(shì):著眼于粉體流動(dòng)、充填成形、燒結(jié)過程粉末特性控制、粘結(jié)劑等角度,大力發(fā)展近凈成形和近終成形的高致密化工藝技術(shù),是降低競(jìng)爭(zhēng)成本、減少制造工序、適應(yīng)國際化市場(chǎng)的必然要求。

3)粉末冶金零部件的高精度化趨勢(shì):通過對(duì)粉末冶金工模具、粉末冶金設(shè)備、粉末冶金工藝過程的精確設(shè)計(jì)和控制,實(shí)現(xiàn)粉末冶金零部件宏觀尺寸的更高精度;通過對(duì)粉體特性、粉末冶金過程顯微組織、粉末冶金工藝過程的精確設(shè)計(jì)和控制,實(shí)現(xiàn)粉末冶金零部件微觀領(lǐng)域的顯微精度。

4)粉末冶金材料功能復(fù)合化趨勢(shì):針對(duì)國際化的高端市場(chǎng),研究和開發(fā)出高附加值的新型復(fù)合材料或者復(fù)合有附加性能的新型材料,是各國粉末冶金工作者努力追求的目標(biāo)。這就要求在諸如復(fù)合材料設(shè)計(jì)、成行固化、復(fù)合材料組織控制、性能評(píng)價(jià)等方面能夠做出開創(chuàng)性的突破。

5)粉末冶金設(shè)計(jì)的微觀化趨勢(shì):由宏觀的尺寸———形狀———性能設(shè)計(jì)層面,結(jié)合到顯微組織———微觀結(jié)構(gòu)———性能的設(shè)計(jì)層面,粉末冶金設(shè)計(jì)也由粉體特性設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、產(chǎn)品形狀設(shè)計(jì)等宏觀設(shè)計(jì)體系向顯微組織和顯微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的微觀體系深入和發(fā)展。

6)粉末冶金過程控制的數(shù)值模擬化趨勢(shì):利用數(shù)值優(yōu)化技術(shù)、動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)和計(jì)算機(jī)模擬技術(shù),通過對(duì)粉末冶金生產(chǎn)過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)的觀測(cè)和數(shù)值化的控制,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)粉末冶金產(chǎn)品品質(zhì)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)控制,可以大大提高產(chǎn)品的成品率和生產(chǎn)效率。

7)粉末冶金制造工藝流程集成化和低成本化趨勢(shì):近年來,高速壓制成形、流動(dòng)溫壓成形、微波燒結(jié)、燒結(jié)硬化等流程集成化技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用,極大地降低了粉末冶金零部件的制造成本,提高了粉末冶金生產(chǎn)流程的單位時(shí)間效能,是粉末冶金技術(shù)的最新發(fā)展趨勢(shì)。

8)粉末冶金制造過程清潔高效和環(huán)保的趨勢(shì):尋求資源的再生利用和減少生產(chǎn)過程中對(duì)環(huán)境的污染,是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。因此,針對(duì)易再生材料的設(shè)計(jì)、有害物質(zhì)的材質(zhì)控制、劑的煤煙控制、燒結(jié)氣氛再生方法的開發(fā)和燒結(jié)零件的輕量化等,從合金設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的角度,進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,使粉末冶金各項(xiàng)工藝流程符合環(huán)保的強(qiáng)制性法規(guī),從而使粉末冶金產(chǎn)業(yè)更清潔、更環(huán)保。

2我國粉末冶金工業(yè)企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

關(guān)于我國粉末冶金工業(yè)企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,國內(nèi)粉末冶金工業(yè)界的人士如韓風(fēng)麟、黃伯云、鄒仿棱等從不同的角度,作過多次精辟的分析和論述,大致而言,包括以下幾個(gè)方面:

1)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和行業(yè)布局不合理:我國現(xiàn)有各類粉末冶金企業(yè)近千家,分布在不同的行業(yè)和區(qū)域。由于產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史特殊原因以及不同行業(yè)與區(qū)域的多頭管理,出現(xiàn)了低水平重復(fù)建設(shè)、大中小企業(yè)并存、企業(yè)效能和效益較低的產(chǎn)業(yè)格局。大部分中小型企業(yè)的規(guī)模小、條件差、水平低,且存在不同行業(yè)間的條塊分割,而真正能夠形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模的企業(yè)還不足十家。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國規(guī)模較大的主要44家硬質(zhì)合金企業(yè)實(shí)現(xiàn)的年銷售收入僅為SANDVSIK公司的21.4%,其平均利潤也僅為SANDVSIK公司的44%。

2)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和市場(chǎng)結(jié)構(gòu)不合理:目前,我國粉末冶金企業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)含量與附加值低、高端產(chǎn)品所占份額極少、中低端產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)無序、低端產(chǎn)品出現(xiàn)生產(chǎn)過剩、假冒偽劣產(chǎn)品充斥市場(chǎng)等問題嚴(yán)重制約著我國粉末冶金企業(yè)和市場(chǎng)的健康發(fā)展。

3)工藝技術(shù)和裝備總體水平相對(duì)落后、自動(dòng)化程度不高,先進(jìn)設(shè)備少且不配套,生產(chǎn)效率低。我國粉末冶金企業(yè)的生產(chǎn)工序仍然是以手工操作或自動(dòng)化操作與手工操作為主的局面,并且不能形成工程工序自身特色的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。相反,卻表現(xiàn)出生產(chǎn)過程損耗大、產(chǎn)品精度低、合格率低和產(chǎn)品一致性差等較為突出的問題。部分國有大中型企業(yè)盡管引進(jìn)了大量國外的先進(jìn)裝備,但由于耗資巨大,長期造成企業(yè)贏利包袱,或者設(shè)備使用效率低等原因,事實(shí)上并不能形成相對(duì)于國外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手甚至是國內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的相對(duì)優(yōu)勢(shì),無法改變市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局。

第4篇

關(guān)鍵詞：粉末冶金 溫壓工藝技術(shù)與發(fā)展 。

引言：近十年來,粉末冶金工業(yè)發(fā)展迅速。1989～1999年中國大陸與世界鐵基粉末主要生產(chǎn)地區(qū)的鐵基粉末年發(fā)貨量比較。鐵基粉末的市場(chǎng)需求在總體上有明顯的增長,特別是北美市場(chǎng)已保持了連續(xù)9年的高速增長。日本雖然受到國內(nèi)長期經(jīng)濟(jì)不景氣的拖累,但鐵基粉末的產(chǎn)量仍然較高。中國大陸的鐵基粉末產(chǎn)量緩慢增長。1994～1998年亞洲部分地區(qū)粉末冶金件的年產(chǎn)量。1997年亞洲金融風(fēng)暴令日本和韓國的粉末冶金工業(yè)蒙受挫折,但在中國(包括大陸和臺(tái)灣省),粉末冶金制品的產(chǎn)量明顯增長。

  粉末冶金制品的用途廣泛,但主要用于機(jī)械零件,其中以鐵基材料為主。過去十多年,全球粉末冶金制品大部分用于汽車工業(yè),一直占粉末冶金件的70%左右。目前,每部歐洲汽車中約有7kg重的粉末冶金件。而每部美國汽車中粉末冶金件重達(dá)16kg[1],相對(duì)于1991年的10kg增幅超過50%。各大汽車制造商預(yù)言,未來10年每部汽車中將有重達(dá)25kg的粉末冶金件,美國汽車中或許更高。因此,在未來10年,汽車工業(yè)仍將是推動(dòng)粉末冶金工業(yè)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α８咝阅荑F基粉末冶金件已普遍用于傳動(dòng)裝置、發(fā)動(dòng)機(jī)、通用機(jī)械和工具等產(chǎn)品,其市場(chǎng)前景非常廣闊。

  一溫壓技術(shù)的特點(diǎn)

     基于安全和耐用等理由,對(duì)汽車零部件的性能要求很高。近年我國快速發(fā)展的汽車工業(yè)必然會(huì)帶動(dòng)高性能粉末冶金材料特別是鐵基材料的發(fā)展。因此,開發(fā)高性能特別是高力學(xué)性能的粉末冶金材料,是粉末冶金的發(fā)展方向和研究重點(diǎn)。提高粉末冶金材料的密度,是實(shí)現(xiàn)這一目的的最有效途徑。

 傳統(tǒng)一次壓制，一次燒結(jié)生產(chǎn)的鐵基粉末冶金制品,其密度一般在7 1g/cm3(相對(duì)密度約90%)以下,力學(xué)性能遠(yuǎn)低于同類材料的全致密件。生產(chǎn)高密度、高性能粉末冶金件一直是粉末冶金行業(yè)追求的目標(biāo)之一。在眾多的高密度粉末冶金生產(chǎn)方法中,溫壓是最為經(jīng)濟(jì)的一種新工藝。溫壓技術(shù)在90年代中期發(fā)展成熟并成功用于工業(yè)生產(chǎn)。

    溫壓工藝是在傳統(tǒng)粉末冶金工藝的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來。工藝過程是將混有溫壓專用劑(和粘結(jié)劑)的粉末加熱至130～155℃,然后在加熱到上述溫度的模具里壓制成形。與傳統(tǒng)工藝相比,溫壓成形的壓坯密度約有0 15～0 30g/cm3的增幅,對(duì)于提高粉末冶金制品的性能特別是力學(xué)性能具有重要作用。溫壓工藝的特色是工藝簡(jiǎn)單、成本低廉,在傳統(tǒng)的粉末冶金設(shè)備上稍加改裝,經(jīng)一次溫壓壓制，一次燒結(jié)即可生產(chǎn)出高密度、高性能且質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品,其密度可達(dá)7 45g/cm3[9],經(jīng)復(fù)壓復(fù)燒更可高達(dá)7 65g/cm3 

    在比較了以溫壓工藝和傳統(tǒng)復(fù)壓復(fù)燒工藝生產(chǎn)齒輪的成本。在零件性能相當(dāng)?shù)那闆r下,溫壓生產(chǎn)的成本比復(fù)壓復(fù)燒生產(chǎn)的成本低10%左右。溫壓能以低于復(fù)壓復(fù)燒的成本生產(chǎn)出性能相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品。值得注意的是,其產(chǎn)品在某些方面可以和鍛造產(chǎn)品相競(jìng)爭(zhēng)。溫壓工藝成本低廉、產(chǎn)品密度高而均勻、力學(xué)性能優(yōu)越,兼有彈性后效小、脫模力低等工藝特點(diǎn),其生坯強(qiáng)度超過20MPa[10],可在燒結(jié)工序前作機(jī)加工處理,以節(jié)約機(jī)加工工時(shí)和減少刀具磨損。

 二 溫壓技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

     自1994年溫壓技術(shù)的成果被正式公布到1996年年底為止,在短短的兩年時(shí)間就有大約36種溫壓產(chǎn)品在批量生產(chǎn)或準(zhǔn)備批量生產(chǎn),其中包括重達(dá)1 2kg,用在福特卡車變速箱上的轉(zhuǎn)矩渦輪轂。國外多家公司也利用溫壓技術(shù)開發(fā)出高密度、高強(qiáng)度的斜齒輪。溫壓工藝除使齒輪整體密度增大外,齒的密度也大為增加,使齒的強(qiáng)度提高約30%,從而省去了用滾壓工藝來局部提高齒部密度的工序。日本日立粉末金屬公司采用溫壓技術(shù)生產(chǎn)粉末冶金小節(jié)錐半角斜傘齒輪,成功取代過去以機(jī)加工鍛鋼坯的昂貴生產(chǎn)工藝[19]。法國以溫壓技術(shù)為汽車工業(yè)制造了使用性能與鍛造和粉末鍛造相近,但成本較低的連桿,表明了溫壓技術(shù)有了重大突破,該公司計(jì)劃到2002年生產(chǎn)350～600g重的各種連桿1500萬件。瑞典采用溫壓工藝共同開發(fā)出一種用于重型卡車變速器的大型零件。該零件長期以來都是用精密鍛造或粉末鍛造方法生產(chǎn)的。由此可見,溫壓工藝具有工藝簡(jiǎn)單和較高性能價(jià)格比的優(yōu)勢(shì)是完全可以和鍛造工藝競(jìng)爭(zhēng)的。

     在國內(nèi),引進(jìn)溫壓工藝的粉末冶金零件生產(chǎn)廠有寧波東睦粉末冶金公司和揚(yáng)州保來得工業(yè)有限公司。兩家工廠都是從國外引進(jìn)技術(shù)、生產(chǎn)線與購買專用溫壓粉末進(jìn)行生產(chǎn)。 三 溫壓技術(shù)的發(fā)展及在我國的應(yīng)用前景 

    由于長期缺乏數(shù)量較大和附加值較高的零件需求,沒有機(jī)會(huì)讓粉末冶金行業(yè)發(fā)揮它特有的優(yōu)勢(shì),因此我國粉末冶金工業(yè)基礎(chǔ)較為薄弱,一直都未受到重視。1989年粉末冶金軸承占我國粉末冶金零件總產(chǎn)量的60%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),其中大部分是低附加值的普通軸承。90年代中期,汽車工業(yè)發(fā)展較快,為高性能鐵基粉末冶金件的生產(chǎn)發(fā)展提供了良好的機(jī)遇,用于汽車和摩托車工業(yè)的粉末冶金零件按質(zhì)量計(jì)算在10年間幾乎翻了一番。與此同時(shí),用于附加值較低的農(nóng)機(jī)工業(yè)粉末冶金零件則幾乎減少一半。由此可見,發(fā)展高性能粉末冶金零件是大勢(shì)所趨。目前,國產(chǎn)轎車只維持在年產(chǎn)幾十萬輛的水平,預(yù)期到2010年將會(huì)達(dá)到年產(chǎn)100萬輛左右。屆時(shí),對(duì)高性能鐵基粉末冶金件的需求將會(huì)達(dá)到萬噸以上。這無疑是發(fā)展我國粉末冶金工業(yè)的一次難得的機(jī)遇。根據(jù)對(duì)我國粉末冶金零件市場(chǎng)的預(yù)測(cè),在2000年生產(chǎn)規(guī)模的基礎(chǔ)上,粉末冶金零件在各行各業(yè)的應(yīng)用都將有所增長。到2005年,摩托車行業(yè)和小型制冷壓縮機(jī)行業(yè)將有40%的增幅,而汽車行業(yè)的預(yù)期增幅更達(dá)70%。目前,國產(chǎn)汽車平均每輛使用3～6kg粉末冶金零件,而國外則多達(dá)16kg,兩者的差距反映出我國粉末冶金工業(yè)相對(duì)比較落后。但是,隨著中國汽車工業(yè)邁向大規(guī)模生產(chǎn),這一差距將很快縮小。以桑塔納轎車為例,每輛用粉末冶金件僅15種,重3kg,而去年投放市場(chǎng)、以美國技術(shù)生產(chǎn)的別克轎車則每輛用粉末冶金件35種,重12 5kg。從生產(chǎn)普通粉末冶金件向生產(chǎn)高性能粉末冶金件過渡不是一朝一夕的事,特別是為汽車提供零件不是接了訂單就能組織生產(chǎn)這么簡(jiǎn)單,必須通過一連串的試驗(yàn)、試制、臺(tái)架試驗(yàn)、裝機(jī)試驗(yàn)、定型、批量生產(chǎn)等相當(dāng)長的過程。盡管未來汽車用粉末冶金件大量需求,但在國內(nèi)推廣溫壓技術(shù)的工業(yè)化還有不少困難。除少數(shù)幾家擁有雄厚財(cái)力和技術(shù)實(shí)力的大型粉末冶金廠外,一般生產(chǎn)廠是不太可能投入大量的資金進(jìn)口昂貴的溫壓設(shè)備和專用粉末。因此,溫壓技術(shù)的國產(chǎn)化非常重要。     性能優(yōu)良、質(zhì)量穩(wěn)定的粉末是高性能粉末冶金工業(yè)的基礎(chǔ),我國的鐵基粉末生產(chǎn)無論在產(chǎn)量、性能或質(zhì)量的穩(wěn)定性等方面都與世界發(fā)達(dá)地區(qū)有著明顯的差距。適用于生產(chǎn)高密度、高性能零件的霧化鐵粉其產(chǎn)量長期偏低,90年代以前年產(chǎn)量一直徘徊在幾百噸,1995年起開始快速增長,目前霧化鐵粉的產(chǎn)量已占鐵基粉末總產(chǎn)量的1/4左右。霧化鐵粉的年產(chǎn)量節(jié)節(jié)攀升,充分說明我國鐵基粉末冶金件的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)正向高性能方向發(fā)展。目前,溫壓專用粉末尚未有批量生產(chǎn)。如果完全依賴進(jìn)口,不但成本高昂,而且還將制約粉末冶金產(chǎn)品的自主開發(fā)。因此,大批量生產(chǎn)壓縮性能優(yōu)良和質(zhì)量穩(wěn)定的鐵粉和預(yù)合金粉末,并研制適合我國國情的溫壓專用粉末加熱裝置是當(dāng)務(wù)之急,以免過分依賴昂貴的進(jìn)口產(chǎn)品。可喜的是華南理工大學(xué)已成功開發(fā)出有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的溫壓專用粉末及其加熱裝置,為溫壓原材料及設(shè)備的國產(chǎn)化打下了基礎(chǔ)。     目前,對(duì)粉末冶金結(jié)構(gòu)件的密度要求一般在7 0g/cm3以上,有些甚至高達(dá)7 6g/cm3。而溫壓成形正好是生產(chǎn)密度此范圍零件的工藝。我們可以利用溫壓技術(shù)只需較小成形壓力等優(yōu)點(diǎn)開發(fā)較大型的零件。我們亦可以利用溫壓成形的零件具有較高力學(xué)性能的優(yōu)勢(shì),在免除諸如熱處理等后續(xù)工序的基礎(chǔ)上生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)800MPa以上、精度達(dá)IT6～I(xiàn)T5的粉末冶金零件以增強(qiáng)粉末冶金零件的競(jìng)爭(zhēng)力。     德國在溫壓工藝的基礎(chǔ)上,開發(fā)出一種稱為“流動(dòng)溫壓工藝”的技術(shù)。通過加入適量較微細(xì)的粉末、加大及調(diào)節(jié)劑的含量以提高粉末的流動(dòng)性、填充能力和成形性,可以制造帶有垂直于壓制方向上的凹槽、孔和螺絲孔等制件。制造此類粉末冶金件過去一直被認(rèn)為是非常困難甚至是不可能的,利用程控壓機(jī)復(fù)雜和精準(zhǔn)的動(dòng)作也只能生產(chǎn)出較為簡(jiǎn)單的此類零件[32]。該工藝不但適用于鐵基材料,還適用于諸如鈦等其他材料。由此可見,溫壓工藝具有非常廣闊的發(fā)展前景。目前,溫壓技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有發(fā)揮出其潛在的和應(yīng)有的作用,其發(fā)展前途是不可低估的。     利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行溫壓成形過程的模擬是提高產(chǎn)品開發(fā)效率的有效工具,可充分利用溫壓的優(yōu)點(diǎn)開發(fā)新零件或重新設(shè)計(jì)零件,擴(kuò)大粉末冶金件的應(yīng)用,并突破只憑經(jīng)驗(yàn)摸索的瓶頸,大量減少試驗(yàn)次數(shù),縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,使企業(yè)能更快速地對(duì)市場(chǎng)作出反應(yīng)。高密度、高性能零件是未來幾年的高增長點(diǎn),掌握此方面的技術(shù)對(duì)奪取潛在的市場(chǎng)具有積極意義。     利用粉末冶金技術(shù)開發(fā)無需油脂的耐磨件,以適應(yīng)某些特殊行業(yè)的要求,如紡織機(jī)械等行業(yè)。在紡織機(jī)械和縫紉機(jī)上的某些零件,目前是采用復(fù)壓復(fù)燒法生產(chǎn),其密度達(dá)7 5g/cm3,抗拉強(qiáng)度達(dá)500MPa[33]。這些產(chǎn)品的性能正好是溫壓工藝所能達(dá)到的范圍,問題是產(chǎn)量的大小,因?yàn)榉勰┮苯鸬牡统杀臼墙⒂诖笈可a(chǎn)的基礎(chǔ)上,所以開發(fā)非汽車用的粉末冶金零件還要耐心地解決有關(guān)問題。所幸我國市場(chǎng)龐大,以縫紉機(jī)為例,1995年的產(chǎn)量就達(dá)970萬臺(tái)。只要不發(fā)生惡性競(jìng)爭(zhēng),開發(fā)非汽車用零件是大有可為的。     大力發(fā)展和推廣溫壓工藝這種低投入、低成本的高密度粉末冶金生產(chǎn)技術(shù),能為我國粉末冶金工業(yè)在新世紀(jì)里擠身國際市場(chǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我國的汽車工業(yè)目前還處于初級(jí)發(fā)展階段,在未來的十多年里隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,一定能提供一個(gè)龐大的市場(chǎng)消化我國粉末冶金工業(yè)為國產(chǎn)汽車研制的高性能粉末冶金件,形成一個(gè)以市場(chǎng)帶動(dòng)新技術(shù),又以新技術(shù)開發(fā)新產(chǎn)品、開拓新市場(chǎng)的良性循環(huán)。

四 結(jié)束語：

國外溫壓技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化大致用了5年左右的時(shí)間。與其它先進(jìn)技術(shù)相比，溫壓技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的速度是快的。其中一條成功的經(jīng)驗(yàn)是，該技術(shù)從一開始就是以“研究―企業(yè)集合”的面貌出現(xiàn)的。粉末冶金工藝人員、壓機(jī)制造商、化工、化學(xué)研究人員，組成一個(gè)集合體來突破技術(shù)的各個(gè)環(huán)節(jié)。在這方面行業(yè)協(xié)會(huì)或?qū)W會(huì)應(yīng)當(dāng)發(fā)揮更大的作用。 溫壓技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的根本出路在于，真正理解和掌握溫壓―燒結(jié)工藝系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，在有可能持續(xù)發(fā)展的骨干粉末冶金企業(yè)的牽頭和帶動(dòng)下，組成一個(gè)各方均可受益的粉末、制件、壓機(jī)、化工廠商和研究團(tuán)體的“研究―企業(yè)集合”體，以典型的溫壓系列產(chǎn)品開拓鋼鐵粉末內(nèi)冶金高密度、高強(qiáng)度零件的新市場(chǎng)。

參考文獻(xiàn)：

第5篇

姚萍屏，教授，1969年出生于湖南雙峰，1988年在原中南工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程系開始大學(xué)本科生活，并到該校粉末冶金研究所從事研究生學(xué)習(xí)和助研、副教授再到現(xiàn)在的教授工作，秉承中大“敬業(yè)、勤奮、求實(shí)、創(chuàng)新”的精神，始終耕耘在高性能粉末冶金摩擦學(xué)材料領(lǐng)域，先后承擔(dān)并完成了國家國防攻關(guān)、國家863高技術(shù)、國家自然科學(xué)基金、國家科技部創(chuàng)新基金、民航總局PMA項(xiàng)目、國家鐵道部引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新項(xiàng)目、湖南省杰出青年基金和湖南省科委等20余項(xiàng)課題的科研任務(wù)，將粉末冶金摩擦學(xué)材料推廣應(yīng)用從深海、陸地、天空直至空間，構(gòu)建了粉末冶金摩擦學(xué)材料的全空間應(yīng)用材料體系。這期間，他還在國內(nèi)外刊物發(fā)表了與摩擦學(xué)材料領(lǐng)域相關(guān)的研究論文50余篇，獲國家授權(quán)專利8項(xiàng)，申請(qǐng)專利5項(xiàng)，部級(jí)鑒定項(xiàng)目5項(xiàng)。獲湖南省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，有色科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)。目前兼任湖南省摩擦學(xué)會(huì)理事長、全國青年摩擦學(xué)青年工作委員會(huì)副主任委員、中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員、中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)摩擦學(xué)分會(huì)常務(wù)理事、中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)粉末冶金分會(huì)理事、中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)摩擦耐磨減摩材料與技術(shù)專業(yè)委員會(huì)副主任委員、湖南省機(jī)械工程學(xué)會(huì)常務(wù)理事等學(xué)術(shù)職務(wù)。

勇于創(chuàng)新研制航空摩擦材料

自1992年參加工作以來，姚萍屏教授一直從事粉末冶金航空制動(dòng)摩擦材料的研制和開發(fā)工作。針對(duì)粉末冶金航空制動(dòng)摩擦材料高能制動(dòng)性能穩(wěn)定性不足和重載耐磨性能差的技術(shù)問題，通過對(duì)摩擦表面成膜機(jī)理、失效機(jī)制及制備工藝的深入研究，開發(fā)了陶瓷顆粒組合增摩技術(shù)、基體微合金化增強(qiáng)技術(shù)、金屬陶瓷和基板梯度復(fù)合技術(shù)以及高性能特種粉末冶金摩擦材料制備技術(shù)等，主持完成了中國民航總局項(xiàng)目“新一代大型波音737飛機(jī)高性能長壽命國產(chǎn)粉末冶金剎車副的研制”，獲得中國民航總局頒發(fā)的6項(xiàng)產(chǎn)品零部件制造人批準(zhǔn)書。

國產(chǎn)粉末冶金剎車副研制成功后經(jīng)推廣使用，不僅保證了國內(nèi)航空運(yùn)輸?shù)恼＿M(jìn)行需求，同時(shí)，由于國產(chǎn)剎車副價(jià)格較進(jìn)口件低，同時(shí)供貨周期由原來的預(yù)付款半年后提供改為3天內(nèi)供貨，大大降低了航空公司的資金積壓、庫房占用和配件供應(yīng)周期，根據(jù)航空公司估計(jì)，僅采用國產(chǎn)剎車副，每架飛機(jī)可節(jié)約直接成本為55.5萬元，因此，僅在中國大陸應(yīng)用國產(chǎn)剎車副，將為航空公司年節(jié)約直接成本2.6529億元。項(xiàng)目已在湖南博云新材料股份有限公司獲得產(chǎn)業(yè)化推廣，累計(jì)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值達(dá)2.1億元，產(chǎn)品使用效果良好，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，成為博云新材這一上市公司的拳頭產(chǎn)品之一。

喜出成果攻關(guān)鐵路摩擦材料

沒有制動(dòng)就沒有高速。針對(duì)國家高速鐵路的不斷提速要求，姚萍屏教授先后主持了國家863項(xiàng)目“高速列車用制動(dòng)盤和閘片材料及其制備技術(shù)的研究”和鐵道部引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新項(xiàng)目“高速動(dòng)車組摩擦材料國產(chǎn)化的研制”，

根據(jù)高速列車車輪與鋼軌粘著促轉(zhuǎn)的系統(tǒng)特點(diǎn)和高速列車制動(dòng)動(dòng)能大、制動(dòng)壓力高的技術(shù)特點(diǎn)，采用不同顆度粉末配比，通過開展基體的選擇、新型摩擦組元及組元的探索以及摩擦組元和組元對(duì)基體綜合性能的影響等方面的研究，獲得了綜合新型銅基體、自主開發(fā)了專有摩擦組元和組元，開發(fā)了非金屬組元強(qiáng)化技術(shù)和梯度燒結(jié)工藝。所獲得的高速動(dòng)車組閘片摩擦材料的研究成果獲得產(chǎn)業(yè)化推廣。

此外，作為國內(nèi)列車用粉末冶金制動(dòng)閘片的技術(shù)開創(chuàng)者，姚萍屏教授攻克了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、閘瓦材料設(shè)計(jì)、制備技術(shù)及制動(dòng)閘瓦與輪對(duì)匹配設(shè)計(jì)等一系列科學(xué)問題，形成了準(zhǔn)高速列車制動(dòng)閘瓦專有技術(shù)，通過技術(shù)轉(zhuǎn)讓，先后培育了浙江樂清粉末冶金廠、新鄉(xiāng)鐵路摩擦材料廠和蘇州華源機(jī)車車輛配件有限公司等多家單位進(jìn)行市場(chǎng)化開發(fā)，技術(shù)成熟，能迅速投產(chǎn)，目前占有了全國準(zhǔn)高速列車粉末冶金制動(dòng)閘瓦的四分之三市場(chǎng)，形成了“中國鐵路延伸到哪里，中南制動(dòng)材料技術(shù)就出現(xiàn)在哪里”的盛況。

立足國需解決航天關(guān)鍵問題

空間對(duì)接技術(shù)和對(duì)接機(jī)構(gòu)是我國航天載人飛行的關(guān)鍵技術(shù)，也是今后擴(kuò)展空間應(yīng)用能力的一個(gè)重要手段。姚萍屏教授承擔(dān)了國家863項(xiàng)目“空間摩擦副的研制”，作為原創(chuàng)性的高技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目，在姚萍屏教授的帶領(lǐng)下，項(xiàng)目克服了無參照、缺平臺(tái)、時(shí)間緊、要求高的困難，解決了苛刻空間條件下摩擦副材料摩擦磨損性能的高穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)并探明了摩擦材料常用二硫化鉬組元在制造過程中的演變規(guī)律和對(duì)材料摩擦磨損性能的作用機(jī)理，設(shè)計(jì)并制造了模擬空間條件的摩擦磨損性能檢測(cè)裝置，創(chuàng)造性的采用高體積百分比非金屬組元獲得了高穩(wěn)定性和抗真空粘著的空間摩擦副粉末冶金摩擦材料配方設(shè)計(jì)。首次采用一套摩擦副實(shí)現(xiàn)了兩飛行器對(duì)接時(shí)制動(dòng)耗能、可靠傳扭和過載保護(hù)，解決了飛行器對(duì)接過程中的安全保證問題，發(fā)明了一種全功能（制動(dòng)耗能、穩(wěn)定傳扭和過載保護(hù)功能）空間摩擦副。

作為空間對(duì)接結(jié)構(gòu)的兩大關(guān)鍵部件，2011年11月3日，采用姚萍屏教授團(tuán)隊(duì)研制的全功能空間摩擦副首次在“神舟八號(hào)”飛船與“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器的完美自動(dòng)對(duì)接中出色完成任務(wù)，2012年6月，全功能空間摩擦副再次在在我國載人自動(dòng)對(duì)接和手動(dòng)對(duì)接中表現(xiàn)突出，再一次證明空間對(duì)接機(jī)構(gòu)摩擦副具有良好的穩(wěn)定性和一致性。隨著我國空間事業(yè)的發(fā)展，在每一次空間對(duì)接任務(wù)中，全功能空間摩擦副都將發(fā)揮其關(guān)鍵作用。姚萍屏教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)使中南大學(xué)已成為世界上除俄羅斯外唯一能提供對(duì)接機(jī)構(gòu)摩擦副材料的單位。

添磚加瓦推廣應(yīng)用風(fēng)電材料

第6篇

關(guān)鍵詞：《粉末冶金原理》；教學(xué)方法；經(jīng)驗(yàn)

《粉末冶金原理》是我校材料科學(xué)與工程專業(yè)、金屬材料方向的一門專業(yè)必修課。本課程的任務(wù)是使學(xué)生獲得有關(guān)金屬粉體燒結(jié)材料的基本知識(shí)和制造工藝，了解制取各種粉末的工藝過程；熟悉粉末體與粉末性能及應(yīng)用，初步掌握混料、壓制成形、燒結(jié)和必要的后續(xù)處理以及形成制品的工藝方法。在學(xué)習(xí)本門課程后，學(xué)生應(yīng)知悉粉末冶金在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用情況，具有合理選取粉末成分、制定工藝路線和生產(chǎn)粉末冶金材料的能力，為日后從事相關(guān)技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。由于課程開在大四，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中往往由于找工作的壓力而覺得沒有興趣，不愿記憶和深入理解。從而造成學(xué)習(xí)效果差等問題。針對(duì)這些現(xiàn)象與問題，教師在課程講授的過程中，應(yīng)注意做到以下幾個(gè)方面。

一、吃透教學(xué)大綱

教師講課，首先需要深入地了解教學(xué)大綱，了解課程所需講授的知識(shí)和學(xué)生所需掌握的程度，講授的過程中做到有的放矢。我校《粉末冶金原理》課程主要包括“緒論”、“粉末制取方法”、“粉末體與粉末性能”、“壓制和成形”、“燒結(jié)”、“粉末冶金材料”、“粉末冶金安全知識(shí)”等七部分。其中重點(diǎn)章節(jié)有“粉末制取方法”、“粉末體與粉末性能”、“燒結(jié)”等三章；其他章節(jié)則難度略低。緒論部分看似簡(jiǎn)單，但是對(duì)于教師所掌握本課程知識(shí)的全面性要求較高。如何使得學(xué)生了解本課程的性質(zhì)、任務(wù)、內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法與要求、粉末冶金材料在制造業(yè)中的地位和作用等，需要仔細(xì)地琢磨。要讓學(xué)生在第一節(jié)課上就對(duì)這種特殊的材料制備方法產(chǎn)生興趣，愿意同老師一起學(xué)習(xí)粉末冶金學(xué)的知識(shí)。“粉末制取方法”、“粉末體與粉末性能”、“燒結(jié)”等三章內(nèi)容是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，這三章內(nèi)容對(duì)教師的要求很高，教師對(duì)知識(shí)的掌握程度，講課技巧等各方面水平都要提高。“壓制和成形”、“粉末冶金材料”、“粉末冶金安全知識(shí)”等三章則相對(duì)較簡(jiǎn)單，學(xué)生對(duì)于這幾部分內(nèi)容的理解不是很困難。這幾章的教授方式應(yīng)該以拓寬知識(shí)面、增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣等為主。可以重點(diǎn)講授新興的粉末冶金技術(shù)、新興的粉末冶金材料應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用實(shí)例等，拓寬學(xué)生的視野，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。

二、多方尋找教學(xué)資源，充實(shí)自身

當(dāng)前講授《粉末冶金原理》課程，應(yīng)該綜合依靠課本、幻燈片、模型和板書等來進(jìn)行。單純地依靠傳統(tǒng)的課本和板書的教學(xué)方式已經(jīng)被淘汰，但是單純地依靠幻燈片的方式同樣不可取。單純依靠幻燈片講解，學(xué)生與教師的互動(dòng)難活躍起來，教學(xué)效果有時(shí)甚至不如板書。《粉末冶金原理》課程的教學(xué)資源大約有如下幾種。

1.教材是課堂講授最重要的資源。我校所選擇的王盤鑫編著的《粉末冶金原理》課程教材，較注重工藝性和粉末冶金材料的應(yīng)用方面，而對(duì)于粉末冶金原理部分相對(duì)簡(jiǎn)略。我校金屬方向的大四學(xué)生金屬學(xué)基礎(chǔ)比較扎實(shí)而學(xué)習(xí)時(shí)間相對(duì)較少，這樣的教材較適合這些學(xué)生的學(xué)習(xí)。

2.各種粉末冶金相關(guān)材料和設(shè)備的照片、原理圖、錄像等教學(xué)資料。這些資料非常重要，課本知識(shí)畢竟簡(jiǎn)單且枯燥，不利于講授和理解。另外，所選教材不能涵蓋現(xiàn)代粉末冶金所具有的最新發(fā)展水平，教師應(yīng)多方收集各類教學(xué)素材，特別是注意查找最新的研究成果，同行的課件等。所查找到的素材往往有所重復(fù)，還應(yīng)當(dāng)反復(fù)挑選，找到適合同學(xué)們學(xué)習(xí)的最佳組合方式。

3.教師手寫教案。俗話說“好記性不如爛筆頭”，紙版教案是每一個(gè)教師必須認(rèn)真準(zhǔn)備的。在書寫教案的過程中，教師可以加深對(duì)于課程知識(shí)的理解，編排課程講授的順序，提煉課程的難點(diǎn)，甚至可以寫下與課程有關(guān)的任何話。以上這些都是幻燈片所難以做到的，而最重要的是，通過書寫來理解和記憶，比通過制作幻燈片來記憶更深刻、透徹。教師絕對(duì)不能迷信幻燈片，況且做好手寫版的教案，也是老師的一種本分。

4.板書。幻燈片所不能表達(dá)的知識(shí)其實(shí)很多，這個(gè)時(shí)候就需要教師親自在黑板上書寫。良好的板書，能夠給人以美感，在表達(dá)清楚所教授知識(shí)的同時(shí)，可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。良好的板書布局，簡(jiǎn)潔易懂的書寫（畫圖）方式，甚至清晰易讀的字體，都是教師所應(yīng)具有的基本素質(zhì)。

三、重視授課學(xué)生，因材施教

了解學(xué)生是指教師在課堂課余時(shí)間觀察分析學(xué)生的思想情緒等心理狀況，以掌握學(xué)生各方面的情況。這就需要教師必須具有善于觀察分析和與學(xué)生深入溝通交流的能力。只有在準(zhǔn)確全面了解學(xué)生的內(nèi)心活動(dòng)、個(gè)性特征和智力水平后，才能有針對(duì)性地實(shí)施相應(yīng)的教育教學(xué)措施。實(shí)踐證明，如果教師對(duì)學(xué)生的個(gè)性、心理等方面不深入了解，不聞不問，漫不經(jīng)心，對(duì)全班學(xué)生都采取完全相同的教育教學(xué)方法，往往難以取得好的教育教學(xué)效果。《粉末冶金原理》是一門專業(yè)性非常強(qiáng)的專業(yè)課，概念、設(shè)備原理較多，理解和記憶具有一定的難度。具體說來，大四的同學(xué)同時(shí)面對(duì)著找工作的壓力，學(xué)習(xí)時(shí)間和精力相對(duì)有限，絕大多數(shù)同學(xué)沒有時(shí)間課下預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，在講授《粉末冶金原理》課程的時(shí)候，要立足于課堂，將知識(shí)講授清楚。《粉末冶金原理》課時(shí)量比較充足，對(duì)于同學(xué)們感興趣的知識(shí)點(diǎn)，應(yīng)不怕麻煩，詳細(xì)講解，力求激發(fā)出同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，使其感受到掌握知識(shí)的樂趣。在實(shí)際講課過程中，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生積極思維，培養(yǎng)學(xué)生自由思考的習(xí)慣，具體方法如下：①鼓勵(lì)學(xué)生參與課堂活動(dòng)，以課堂討論、提問、抽取同學(xué)講解某一問題等更加活潑的方式引導(dǎo)學(xué)生與教師和其他同學(xué)互動(dòng)，主動(dòng)思考。②注重“因材施教”原則。在《粉末冶金原理》課程的講授過程中，經(jīng)常會(huì)有同學(xué)由于找工作的原因請(qǐng)假，我們應(yīng)該支持。同時(shí)，也應(yīng)針對(duì)這一實(shí)際情況積極調(diào)整授課方式。有時(shí)需要將兩節(jié)課的內(nèi)容壓縮在一節(jié)講，有時(shí)又需要調(diào)整重點(diǎn)內(nèi)容的順序來適應(yīng)。需要教師備課扎實(shí)且能靈活變化。③既要教授課本知識(shí)、專業(yè)知識(shí)，又注重同學(xué)們學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。坦率地講，很難想象金屬材料方向的同學(xué)會(huì)有較多人日后從事粉末冶金相關(guān)工作。多講些材料學(xué)的相關(guān)原理和粉末冶金應(yīng)用實(shí)例，讓學(xué)生對(duì)于課程內(nèi)容感興趣，自發(fā)尋找一些知識(shí)充實(shí)自身，也是非常重要的。

對(duì)于《粉末冶金原理》的講授，其關(guān)鍵點(diǎn)在于講授內(nèi)容的專業(yè)特色與社會(huì)要求、人才成長規(guī)律之間，以及學(xué)生特點(diǎn)與工作需要之間，進(jìn)行系統(tǒng)地調(diào)整，尋求平衡。這樣不僅能夠使同學(xué)們掌握書本知識(shí)，而且能使他們對(duì)課程感興趣，并在日后的工作中進(jìn)行應(yīng)用，成為用的人才。

參考文獻(xiàn)：

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第7篇

關(guān)鍵詞：粉末冶金 組合模具 壓制成形 改進(jìn)

0 引言

在粉末冶金工藝中，對(duì)于模具的應(yīng)用范圍非常廣泛。而組合模具是綜合了多種結(jié)構(gòu)特征而形成的綜合性模具。它克服了普通模具和單一壓制方式的缺陷，解決了以往在粉末冶金工業(yè)中存在的難題，是粉末冶金工藝的一項(xiàng)突破。但是，隨著技術(shù)水平的不斷發(fā)展，組合模具存在的問題也隨著暴露出來，成為我們當(dāng)下需要解決的難題。

1 粉末冶金概述

1.1 粉末冶金工藝 粉末冶金，是通過制取金屬粉末或金屬粉末與非金屬粉末的混合物作為生產(chǎn)原材料，通過過壓制成形、燒結(jié)等工藝過程，制造出各種粉末冶金制品的工藝技術(shù)。現(xiàn)在，這種工藝已經(jīng)成為我們?cè)谛虏牧涎兄祁I(lǐng)域內(nèi)的重要工藝技術(shù)。

1.2 粉末冶金組合模具 在粉末冶金過程中，在壓制成形、燒結(jié)以及后處理等制作工序中都會(huì)用到模具。在復(fù)雜零件的壓制成形工序中，常會(huì)將模具設(shè)計(jì)成多種形狀的組合模具，這樣便可以在壓制過程中綜合運(yùn)用多種壓制方式，以保障壓坯的質(zhì)量。

2 粉末冶金壓制成形過程中存在的問題

在粉末冶金整個(gè)制造工藝中，模具的使用在很多工序中都常常會(huì)看到。例如，在粉末冶金的壓制成形階段、燒結(jié)階段、復(fù)壓階段、精整階段都會(huì)用到粉末冶金模具。而其中最常用且應(yīng)用最廣泛的還是壓制成形階段。在粉末冶金的壓制成形階段，組合模具是形式最多且應(yīng)用最廣泛的模具。目前，組合模具還存在著一些不足之處，其對(duì)于粉末冶金工業(yè)具有較大的危害。

2.1 壓坯密度分布不均勻 在粉末冶金壓制成形過程中，常會(huì)出現(xiàn)壓坯密度分布不均勻的現(xiàn)象。在壓制過程中，在垂直方向上，上層粉末的密度比下層粉末密度大；在水平面上，接近上模沖的斷面密度分布是兩邊大，中間小；遠(yuǎn)離上模沖的段面密度分別是中間大，兩邊小。造成這一問題主要是由于組合模具的內(nèi)壁摩擦力較大、組合模具設(shè)計(jì)的高徑比較大、以及壓制方式不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻摹?/p>

2.2 粉末粘結(jié)組合模具蓋板內(nèi)壁 在粉末冶金壓制成形過程中，會(huì)出現(xiàn)粉末粘結(jié)組合模具蓋板內(nèi)壁的現(xiàn)象。這主要是由于模具內(nèi)壓制密度較低和蓋板內(nèi)壁摩擦力較大等原因造成的。粉末粘結(jié)于蓋板內(nèi)壁，一方面，會(huì)造成原料的浪費(fèi)，并對(duì)組合模具形成污染；另一方面，會(huì)對(duì)粉末冶金制品的質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。另外，由于組合模具設(shè)計(jì)上存在的一些不足之處，還會(huì)使粉末冶金制品出現(xiàn)制品的形狀偏斜、產(chǎn)品對(duì)角開裂等問題，這些問題嚴(yán)重影響了粉末冶金工業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

3 粉末冶金中組合模具的改進(jìn)辦法

3.1 增強(qiáng)組合模具內(nèi)壁的光潔度 在組合模具制造過程中，提高與粉末存在直接接觸的壓板內(nèi)壁、蓋板內(nèi)壁等的光潔度，降低其與粉末之間的摩擦力，將在一定程度上有效的避免模具內(nèi)壁對(duì)粉末壓制造成不良影響。其具體改進(jìn)辦法如下：①在模具內(nèi)壁打磨過程中要提高內(nèi)壁的光潔度；②對(duì)于某些與粉末接觸處，可酌情采取局部打磨的方式增加其光潔程度，以提高模具的性能；③在使用過程中，為了提高模具內(nèi)壁的光潔度，還可以采用向模具內(nèi)壁涂抹油的方法達(dá)到所需的效果。

3.2 在組合模具的設(shè)計(jì)上加設(shè)脫模彈簧 在組合模具的側(cè)板與蓋板的連接面上，以及模具側(cè)板和壓機(jī)的側(cè)缸之間增加一個(gè)脫模彈簧。這樣的設(shè)計(jì)改進(jìn)看似簡(jiǎn)單，但會(huì)解決粉末冶金壓制成形過程中存在的很多問題。由于脫模彈簧的存在，在壓制和脫模時(shí)便會(huì)存在一定的緩沖力，這樣壓制成形的制品外表形狀就會(huì)比較規(guī)則，而且也會(huì)有效避免制品對(duì)角開裂的問題發(fā)生。另外，這一設(shè)計(jì)上的改進(jìn)對(duì)于減少壓制成形過程中的加粉量、加工量也具有明顯的效果。

3.3 在外模沖上安裝保護(hù)套 在粉末冶金壓制成形過程中，組合模具的外模沖由于受到的壓力復(fù)雜，再加之對(duì)于熱處理硬度難以把握，因此，外模沖易于受損、開裂，使用壽命較短，同時(shí)也增加了粉末冶金的壓制成本。經(jīng)過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，在外模沖上安裝一個(gè)保護(hù)套將有效改善外模沖的使用環(huán)境，克服其受到直接磨損等威脅，這樣就可有效的延長外模沖的使用壽命，降低壓制成本。另外，由于保護(hù)套易于安裝、替換，且生產(chǎn)成本低，因此，增加保護(hù)套是解決外模沖受損最為合適的辦法。

4 結(jié)語

在粉末冶金工藝中，組合模具的應(yīng)用非常廣泛，對(duì)于粉末冶金制品的質(zhì)量也起到一定的決定作用，于是，對(duì)于組合模具的設(shè)計(jì)、制造具有較高的要求。目前，對(duì)于組合模具的設(shè)計(jì)、制造仍然具有很大的發(fā)展空間，有時(shí)對(duì)于組合模具一點(diǎn)小小的改進(jìn)，就可能為粉末冶金工業(yè)帶來巨大的收獲。因此，我們?nèi)孕璨粩鄬?duì)組合模具乃至整個(gè)粉末冶金工藝進(jìn)行發(fā)展、改進(jìn)，逐漸縮小我國粉末冶金工業(yè)與發(fā)達(dá)國家的差距。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫國勛.粉末冶金多臺(tái)面零件壓制組合模具探討[J].粉末冶金工業(yè)，1998（2）.

[2]耿鎖俊.粉末冶金中組合模具的改進(jìn)[J].內(nèi)蒙古石油化工，2006（2）.

第8篇

其他行業(yè)，如工業(yè)模具和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備也正在利用這些高度自動(dòng)化的流程。該流程可降低零件與零件間的變差，減少材料的浪費(fèi)，并采取更少的步驟。新的流程和多種材料的選擇擴(kuò)大了這些技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)一些用于商業(yè)航空領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)部件具有越來越強(qiáng)的吸引力。

汽車產(chǎn)業(yè)是粉末冶金（PM）零件最大的消費(fèi)者，其次是工業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)和操控系統(tǒng)。金屬粉末工業(yè)聯(lián)合會(huì)副總裁吉姆·戴爾表示，汽車變速器可能包含多達(dá)55個(gè)用粉末冶金制成的零件。

GKN　Sinter　Metals　公司美洲銷售和市場(chǎng)營銷副總裁克里斯·弗蘭克斯告訴我們：“我們看到了用于汽車制造的粉末冶金產(chǎn)品的總量每年在不斷增加。我們正在改良材料來開發(fā)對(duì)特定應(yīng)用程序更有針對(duì)性的加工流程。”

該汽車渦輪增壓器的葉輪是由德國巴斯夫公司對(duì)GHS-4合金進(jìn)行Catamold催化離散加工制作而成，　其中含有鐵、鎳、鉻、鉬、碳、硅、錳、釩和鎢。

使用粉末冶金技術(shù)創(chuàng)建近似網(wǎng)型的結(jié)構(gòu)部件的制作工藝可以形成具有高溫或者高壓強(qiáng)的部件。　擠壓并燒結(jié)的粉末冶金技術(shù)使用高壓下的自定義模具制成金屬粉末，再通過燒結(jié)加熱零件。另一種方法是用于制作較大型部件的熱等靜壓（HIP）。戴爾說：“粉末冶金技術(shù)制成的零件其尺寸限制在42磅左右。”“大多數(shù)粉末冶金技術(shù)制成的零件其重量不到5磅。現(xiàn)在，當(dāng)壓力機(jī)和應(yīng)用部件體積變得越來越大時(shí)，單個(gè)零件的體積也越來越大，重量也越來越重了。”

粉末注射成形技術(shù)（PIM），結(jié)合了傳統(tǒng)注塑機(jī)的功能，利用粉末冶金技術(shù)的精度和材料的靈活性來制作復(fù)雜的幾何形狀。粉末注射成形技術(shù)能夠產(chǎn)生介質(zhì)來高度容納形狀復(fù)雜，表面紋理多樣，細(xì)節(jié)錯(cuò)綜復(fù)雜的一致性組件。組件可以連接幾個(gè)部件，消減加工步驟并縮短制作周期。

巴斯夫公司北美洲Catamold產(chǎn)品業(yè)務(wù)經(jīng)理斯科特表示，粉末注射成形技術(shù)最大的應(yīng)用領(lǐng)域是醫(yī)療、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、機(jī)械設(shè)備、航空航天、汽車和一般消費(fèi)品行業(yè)。他說，巴斯夫公司不斷增加對(duì)各行業(yè)中粉末注射成形技術(shù)的調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示其增長率在不斷增加。　“越來越多的公司想做精益生產(chǎn)和持續(xù)改進(jìn)，因此他們更仔細(xì)的審查粉末注射成形技術(shù)，因?yàn)樗峁┝肆己玫恼w價(jià)值。”

粉末注射成形技術(shù)可以通過合并多個(gè)步驟來降低成本，如紋理和標(biāo)簽，或多個(gè)部件。賈斯特斯說：“根據(jù)不同的應(yīng)用，當(dāng)你分析每部件的用途以及它們?yōu)楹为?dú)立時(shí)，你也許可以將其設(shè)計(jì)成一個(gè)單一的部部件。”

賈斯特斯說，與其他粉末注射成形工藝相比，巴斯夫公司的Catamold催化離散工藝有三個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。其更快的生產(chǎn)周期，提高了能力，并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)真正持續(xù)的加工過程或者批量制造。　他說：“其他非催化粉末注射成形工藝很難實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，因?yàn)樗麄兊纳a(chǎn)時(shí)間太長了。”“當(dāng)Catamold集中在部件上時(shí)，它提供了更好的空間控制和穩(wěn)定性。不管是什么合金，它都可以更容易地加工綠色生態(tài)部件，來增加那些難以加入注射成型的新形狀。”

Capstan　Atlantic公司憑借該粉末冶金技術(shù)制成的合金鋼動(dòng)力輸出離合器輪轂，贏得了2012年金屬粉末工業(yè)基金會(huì)工業(yè)電機(jī)/控制與液壓類的優(yōu)秀設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)。這個(gè)復(fù)雜又多層次的部件，取代了機(jī)械加工設(shè)計(jì)，具有80，000磅/平方英寸的極限抗拉強(qiáng)度和90，000磅/平方英寸的屈服強(qiáng)度，可以承受使用中非常高強(qiáng)度的扭轉(zhuǎn)。

弗蘭克斯說，與傳統(tǒng)的鍛造和鑄造工藝相比，粉末冶金材料的設(shè)計(jì)更加自由。“我們可以將其制成網(wǎng)型來幫助開發(fā)減輕車輛重量的新技術(shù)和其他節(jié)約燃料的技術(shù)。”例如，用于大多數(shù)汽車應(yīng)用中可變氣門正時(shí)技術(shù)，先進(jìn)的行星齒輪和手動(dòng)變速箱，以及最重要的離合器。否則，這些配置文件和形狀需要進(jìn)行機(jī)械加工。

弗蘭克斯說，有些形狀可以用粉末冶金技術(shù)制成，不然將需要進(jìn)行密集的機(jī)械加工，但由于成本、能力和資本等因素，這在工業(yè)上是不可行。他說：“如果沒有粉末冶金技術(shù)，今天很多的汽車創(chuàng)新都是無法實(shí)現(xiàn)的。縱觀我們服務(wù)的所有行業(yè)，我們看到它在原始設(shè)備制造商和開發(fā)粉末冶金技術(shù)的企業(yè)中越來越多得到認(rèn)可。”

弗蘭克斯說，雖然是一種特殊產(chǎn)品和加工工藝，但鋁粉末金屬已經(jīng)不再新奇。GKN看到了用戶對(duì)擴(kuò)大其使用的興趣越來越濃厚，尤其是在汽車領(lǐng)域。在一些依靠粉末冶金技術(shù)的產(chǎn)品線上，減輕車輛重量是主要?jiǎng)恿Α?/p>

特別是對(duì)使用依靠粉末冶金技術(shù)的設(shè)計(jì)來說，無論是制作其他工藝無法制作的形狀還是滿足批量生產(chǎn)的需求，粉末冶金制成的鋁都是一個(gè)很棒的解決方案。“我們還進(jìn)行材料開發(fā)來增加強(qiáng)度、耐磨度和導(dǎo)熱系數(shù)。”

賈斯特斯說，燒結(jié)給金屬帶來了很多優(yōu)勢(shì)，如粉末金屬可以很容易地結(jié)合，并且在澆注工程中消除金屬的偏折問題。

每個(gè)粒子都可以被制成獨(dú)特的或與其它粒子相似化學(xué)性質(zhì)。因此，要么粉末可以被鑄成合金，要么所需的材料可熔化在一起作為最終的化學(xué)反應(yīng)，制成顆粒，然后研成粉末。粒徑可以被精確控制，帶來不同程度的孔隙度。戴爾說：“一旦獲得高密度，你將有效地?fù)碛信c鑄造材料相同的材料性能。”

由于粉量可以控制，單獨(dú)的部件至部件的重復(fù)性非常高，所以模具公差需嚴(yán)格控制。根據(jù)部件的大小，每英寸上進(jìn)行上千次測(cè)量。“你可以達(dá)到接近機(jī)械水平的公差，緊密的無需額外的加工。情況雖不是總是如此，但往往是這樣。

弗蘭克斯說，與其他金屬制造方法相比，粉末冶金技術(shù)使用廢棄材料的比率很高。它也是一項(xiàng)綠色環(huán)保技術(shù)，其所有的原料都來自二次廢料。

Dynamet　Technology公司首席執(zhí)行官Stanley　Abkowitz說，經(jīng)過鑄錠熔煉和加工，去除30％的材料，得到純錠。“然后，把它加工成一個(gè)軋制成品，如金屬條、金屬板或者薄片等，并從中加工部件提供給客戶。成份購買揮發(fā)的比例在飛機(jī)制造工業(yè)根據(jù)形狀可高達(dá)40或50比1。材料越少，機(jī)械加工越少，這個(gè)比例越低。加工錠的標(biāo)準(zhǔn)比率是在10：1至15：1之間。

戴爾說，在航空航天領(lǐng)域，雖然為了某些部件不斷進(jìn)行改變，但強(qiáng)度要求往往是粉末冶金的一個(gè)難題。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)含有4000磅的粉末冶金材料，其中大部分由熱等靜壓制成網(wǎng)形。然后，切斷金屬條或者鋼坯，并將它們加工成發(fā)動(dòng)機(jī)組件的最終形狀。

賈斯特斯說巴斯夫公司正在開發(fā)一些尚未的粉末金屬，特別是鎳基合金100和713，它們都是面向航空航天領(lǐng)域的。還有大量跨應(yīng)用程序的工業(yè)研究與開發(fā)工作。“主要聚點(diǎn)之一是尋找方法可以使用注射成型的手段制造更大的部件，以提高產(chǎn)量并總體改進(jìn)加工工藝。”

戴爾說，由于材料的固定組合，導(dǎo)致了一些對(duì)加工的限制。例如，航空航天組件包含一些極難獲得的高溫合金，選擇它們是由于其性能和強(qiáng)度。例如，鎂可以被鑄造，鈦也可以，但鈦很難進(jìn)行機(jī)械加工。幾乎所有鈦的制作都是由粉末加工開始的。

Dynamet　Technology公司是鈦粉末冶金技術(shù)的領(lǐng)軍人。2月，該公司收到來自波音公司的里程碑式的資格認(rèn)可，為其商用飛機(jī)的結(jié)構(gòu)部件提供Ti-6Al-4V合金產(chǎn)品。這一認(rèn)可是經(jīng)過幾年在開發(fā)和認(rèn)證上的努力工作得來的。

根據(jù)材料規(guī)范的條款，Dynamet是唯一有合格為商波音民用飛機(jī)集團(tuán)制造　Ti-6Al-4V粉末合金產(chǎn)品的公司。波音公司將開始用粉末冶金制成的合金取代標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械等級(jí)的合金，如金屬條、金屬板、鑄件、鍛件和擠壓產(chǎn)品。

Dynamet的制造技術(shù)生產(chǎn)出基本形狀和近似網(wǎng)形的粉末金屬鈦。它包括混合元素鈦和合金粉末的冷凝固和真空燒結(jié)。之后可能進(jìn)行也可能不進(jìn)行熱等靜壓。Abkowitz說，例如，其節(jié)約成本能是軋制產(chǎn)品的機(jī)械加工技術(shù)的50%～70%。

第9篇

粉末冶金（P/M）技術(shù)作為一門重要的材料制備與成形技術(shù)，被稱為是解決高科技、新材料問題的鑰匙[1]。粉末冶金有能耗低、近終成形、大批量制造公差小等優(yōu)點(diǎn)[2]，所以在現(xiàn)代零件制備過程中被廣泛應(yīng)用。以大小粒徑不同的鐵基微粒混合的方法，經(jīng)過燒結(jié)工藝后其性能不同。通過測(cè)定燒結(jié)后粉末冶金件的致密度、硬度來評(píng)定最佳的混合比，并進(jìn)一步明確與粉末冶金制品性能相關(guān)的因素。

一、實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

本實(shí)驗(yàn)用的主要原料為：-80目的還原鐵粉和-325目的還原鐵粉，以及少量的石墨、硫磺、鋅粉和油。實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要包括電子比重天平和HV-1000型顯微硬度計(jì)。其中電子比重天平是用來測(cè)定試樣密度的儀器，HV-1000型顯微硬度計(jì)是用來測(cè)定試樣的顯微硬度的儀器。

2.實(shí)驗(yàn)方案

本實(shí)驗(yàn)的混料按表1-2中的成分含量（百分含量）配比，其中試樣1、2、3為實(shí)驗(yàn)過程中的試樣，試樣4為對(duì)比試樣，按表中的鐵粉含量配好后在混料機(jī)中混合，混好后將材料取出。經(jīng)過壓制、燒結(jié)過程后對(duì)試樣進(jìn)行致密度檢測(cè)、顯微硬度檢測(cè)，通過測(cè)定燒結(jié)后粉末冶金件的性能來評(píng)定最佳的混合比。

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

1.致密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

通過電子比重天平的稱量并測(cè)得的試樣密度分別為試樣1：6.220 g/cm3；試樣2：6.416 g/cm3；試樣3：6.318 g/cm3；試樣4 ：6.267g/cm3；由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出， -325目鐵粉的含量為24.37%的試樣致密度最高，達(dá)到6.416 g/cm3 ，試樣1與試樣4的致密度較低，這說明當(dāng)粉末的顆粒粒徑較大時(shí)，顆粒之間彼此接壤，相鄰顆粒之間的空隙沒有更小粒徑的粉體充填，使得粉末制品的致密度較低。但也并不是顆粒的粒徑越小致密度就越高，試樣3也恰好說明問題。

2.硬度測(cè)量結(jié)果與討論

為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，分別對(duì)試樣不同位置進(jìn)行五次硬度測(cè)量取平均值，并對(duì)同一試樣分別進(jìn)行橫向與縱向硬度測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如下表所示：

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出：

（1）同一試樣的橫截面的硬度高于縱截面的硬度。這是由于在壓坯過程中，壓力不能均勻地全部傳遞，傳到模壁的壓力始終小于壓制壓力，即側(cè)壓力始終小于壓制壓力，所以試樣橫截面的硬度均高于縱截面的硬度。

（2）不同試樣的橫、縱截面的硬度比較與分析：在四個(gè)試樣中，試樣2的硬度值均高于其他試樣，試樣4的硬度值最低。隨著-325目鐵粉含量的增加，試樣的整體硬度值也隨著增加，當(dāng)-325目鐵粉含量達(dá)到一定值時(shí)，硬度出現(xiàn)最大值；隨著-325目鐵粉含量的繼續(xù)增加，硬度值逐漸降低

三、結(jié)論

1.鐵基粉末冶金制品的致密度與硬度和混合顆粒大小與比例有關(guān)。

2.當(dāng)粉末的顆粒粒徑較大時(shí)，相鄰顆粒之間的空隙沒有更小粒徑的粉體充填，致密度與硬度值均較低；當(dāng)顆粒的直徑小到一定程度時(shí)，顆粒之間的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)使得顆粒之間的表面能增加，系統(tǒng)為了維持較低的能量而相對(duì)產(chǎn)生了一定的間距，同樣致密度與硬度值較低。只有兩者按照一定的比例混合后才能達(dá)到最佳的致密度和硬度值。

3.由于受傳遞壓力的影響，試樣橫截面的硬度均高于縱截面的硬度。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄒志強(qiáng)，黃伯云，楊兵.粉末冶金在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中的作用[J].粉末冶金材料科學(xué)與工程.1997，（3）： 188.