汽车零部件的粉末材料技术及其发展

（东风汽车公司，十堰442001）

汽车零部件的粉末材料技术及其发展

刘道春
（东风汽车公司，十堰442001）

粉末冶金材料与人们的生活密切相关，不仅在家电产品，甚至航天、军工等产业中是必不可少的材料，而且因其材料性能凸显，尤其在汽车上也大量应用并有增加的趋势，根据粉末冶金汽车零部件广阔的市场前景，介绍了粉末冶金材料的结构特点和工艺性能；阐述了汽车零件及对粉末原材料的要求；研究了粉末冶金在汽车上的应用实例；指出了粉末冶金是汽车工业可持续发展的方向。

汽车 零部件 粉末冶金 材料技术 发展方向

1 汽车制造业是粉末冶金发展的牵引力

粉末冶金（PM）一般俗称的铁粉，其准确的名称应为钢铁粉末。粉末冶金制品的用途广泛，主要用于机械零件，其中以铁基材料为主。粉末冶金结构的汽车零件正在替代已有的齿轮、凸轮、链轮、各种形状的铸件、锻件、切削加工件。世界粉末冶金PM零件的最大市场是汽车制造业。过去十多年，全球粉末冶金制品大部分用于汽车工业，一直占粉末冶金件的70%左右。在PM零件总销售量中，PM汽车零件在美国占71%，日本约为88%，西欧约为80%，韩国约为79%，中国为27%。我国粉末冶金齿轮是少切屑、无切屑的高新技术的产物。凸轮轴齿形带轮是各种汽车发动机中普遍使用的粉末冶金零件，通过一次成形和精整工艺，不需要其他后处理工艺，可以完全达到尺寸精度要求，尤其是齿形精度。因此，与用传统机械加工方法制造相比，在材料投入和制造上都大大减少，它是体现粉末冶金特点的典型产品。在汽车核心零部件中，附加值较高的主要有：发动机的进排气门、发动机连杆、变速箱齿轮中的同步器锥环和油泵主从动齿轮等。而这些零部件中，主流的核心技术，便是粉末冶金技术。如：连杆是发动机上的重要零件，许多引进车型图纸上都规定有连杆的疲劳试验负荷，并要求在该负荷下的疲劳周次达到500万次以上。而国内汽车发动机连杆大多采用的锻钢连杆和铸造连杆，其疲劳周次要达到50万以上是很困难的。因为连杆的工字筋部位均不经切削加工，细小的缺陷对连杆的疲劳寿命影响较大。而国外主流连杆主要采用粉末锻造，如：美国通用汽车公司的别克轿车，德国宝马公司、GNK Sintermetals公司制造的连杆，其抗拉强度甚至达到了1 041 MPa。

上世纪90年代我国平均每辆卡车粉末冶金制品用量只有2～3 kg，产品品种也以套筒类含油轴承件为主；而目前每辆车的用量已平均达到5 kg左右，产品品种也转向以结构件为主。动力转向机阀套、机油泵转子等一批代表性结构件的开发成功，标志着我国粉末冶金工业上了一个新台阶。虽然我国粉末冶金工业取得了长足进展，但与发达国家仍有较大差距。资料显示，北美市场2003年金属粉末产量已达到51.7万吨，2010年将达到85万吨。发达国家汽车制造业粉末冶金制品的用量占其粉末冶金制品总产量的绝大多数，如美国占70%，欧洲为80%，而我国目前尚不足40%。欧洲平均每辆汽车的粉末冶金制品使用量是14 kg，日本为16 kg，美国已达到18 kg以上，预计未来几年可能达到22 kg。随着我国汽车市场加速增长，粉末冶金技术市场潜力凸现。近几年，中国汽车业一直保持高速发展。据中国汽车工业协会的统计数据，2010年，中国汽车产销量将超过1 600万辆，已经成为世界第二大汽车消费国，第三大汽车生产国，第一大汽车潜在市场。伴随着中国汽车工业的蓬勃发展，带动了零部件市场的快速发展。与此同时，我国粉末冶金工业由于长期缺乏数量较大和附加值较高的零件需求，没有让粉末冶金行业发挥它特有的优势提供良好的机遇。直到20世纪90年代中期，用于汽车和摩托车工业的粉末冶金零件按质量计算在10年间几乎翻了一番，而用于附加值较低的农机工业粉末冶金零件则几乎减少一半。可见，高附加值的粉末冶金零件正逐步向汽车领域转移。

中国部分车型应用粉末冶金零件情况如下：上海普通桑塔纳轿车每车6 kg左右；上海通用别克轿车每车12 kg左右；东风5吨EQ1090E载重汽车为29种，共计102件零件，6.62 kg；东风8吨平头柴油机载重汽车（EQ1141G）每车为18种，计39件零件，5.22 kg；富康ZX轿车每车20种45件，4.2 kg；跃进IVECO柴油轻型客车，每车6 kg左右。按平均每辆车5 kg计算，预计2010年我国汽车产量1600万辆，则全国汽车用粉末冶金零件需7.5万t，再加上20%配件，总量约10万吨左右，如果我国每辆汽车粉末冶金制品的用量达到欧洲水平，加上保有量汽车粉末冶金零件的更换，那么仅此一项的钢铁粉末就需要近10万吨/年。

快速发展的国内汽车市场给汽车粉末冶金产业也带来了广阔的发展前景，汽车技术进步与新技术的应用给汽车粉末冶金制品提出新的要求。清洁汽车生产将成为今后的重点发展趋势，包括清洁能源汽车和更加严格的排放要求等。国家节能减排降耗及汽车安全环保政策与法规的出台，替代能源的使用也是今后重点研究课题，轿车发动机柴油化趋势，汽车产品的轻量化趋势，以及电动汽车、氢能源汽车发展等，也必将对汽车粉末冶金产业提出新要求，也给汽车粉末冶金制品发展提供机遇。汽车行业的成本竞争压力，也给汽车粉末冶金制品提供了机遇。各大汽车制造商预言，未来10年汽车工业仍将是推动粉末冶金工业发展的主要动力。每部汽车中将有重达25 kg的粉末冶金件，美国汽车中或许更高。因此，高性能铁基粉末冶金件已普遍用于汽车传动装置、发动机、通用机械和工具等产品，市场前景非常广阔。

2 粉末冶金材料的结构特点和工艺性能

粉末冶金是一种特殊的固态成形工艺，它是制取金属粉末，采用成形和烧结工艺将金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）制成制品的工艺技术。用粉末冶金方法制造零件与常规的铸、锻、切削加工制造同样的零件相比，具有少、无切削加工、节能(与制造同样1 kg机械零件相比节约能耗高达60%）、节材(材料利用率高达95%以上）、无环境污染、成本低（比切削加工低30%以上）、高效等特点，能生产具有特殊性能或其他工艺难以生产的材料和制品。粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。

粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料（如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等）具有重要的作用。可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷和功能陶瓷材料等。可以实现净近形成形和自动化批量生产，从而，可以有效地降低生产的资源和能源消耗。可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料，是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。我们常见的机加工刀具，很多就是粉末冶金技术制造的。

粉末性能：粉末所有性能的总称。它包括粉末的几何性能(粒度、比表面、孔径和形状等)；粉末的化学性能(化学成分、纯度、氧含量和酸不溶物等)；粉体的力学特性(松装密度、流动性、成形性、压缩性、堆积角和剪切角等)；粉末的物理性能和表面特性(真密度、光泽、吸波性、表面活性、电位和磁性等)。粉末性能往往在很大程度上决定了粉末冶金产品的性能。几何性能最基本的是粉末的粒度和形状。

常用的金属粉末（化学成分）有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。粉末的物理性能：粒度及粒度分布：粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。粉末颗粒的外观几何形状可通过显微镜的观察确定。单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。

粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。填充特性指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程度。常以松装密度或堆积密度表示。粉末的填充特性与颗粒的大小、形状及表面性质有关。流动性指粉末的流动能力，常用50 g粉末从标准漏斗流出所需的时间表示。流动性受颗粒粘附作用的影响。压缩性表示粉末在压制过程中被压紧的能力，用规定的单位压力下所达到的压坯密度表示，在标准模具中，规定的润滑条件下测定。影响粉末压缩性的因素有颗粒的塑性或显微硬度，塑性金属粉末比硬、脆材料的压缩性好；颗粒的形状和结构也影响粉末的压缩性。成形性指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力，用粉末能够成形的最小单位压制压力表示，或用压坯的强度来衡量。

粒度影响粉末的加工成形、烧结时收缩和产品的最终性能。某些粉末冶金制品的性能几乎和粒度直接相关，例如，过滤材料的过滤精度在经验上可由原始粉末颗粒的平均粒度除以10求得；硬质合金产品的性能与wc相的晶粒有很大关系，要得到较细晶粒度的硬质合金，惟有采用较细粒度的wc原料才有可能。生产实践中使用的粉末，其粒度范围从几百个纳米到几百个微米。粒度越小，活性越大，表面就越容易氧化和吸水。当小到几百个纳米时，粉末的储存和输运很不容易，而且当小到一定程度时量子效应开始起作用，其物理性能会发生巨大变化，如铁磁性粉会变成超顺磁性粉，熔点也随着粒度减小而降低。

粉末的颗粒形状取决于制粉方法，如电解法制得的粉末，颗粒呈树枝状;还原法制得的铁粉颗粒呈海绵片状;气体雾化法制得的基本上是球状粉。此外，有些粉末呈卵状、盘状、针状等。粉末颗粒的形状会影响到粉末的流动性和松装密度，由于颗粒间机械啮合，不规则粉的压坯强度也大，特别是树枝状粉其压制坯强度最大。但对于多孔材料，采用球状粉最好。

粉末的力学性能即粉末的工艺性能，它是粉末冶金成形工艺中的重要工艺参数。粉末的松装密度是压制时用容积法称量的依据；粉末的流动性决定着粉末对压模的充填速度和压机的生产能力；粉末的压缩性决定压制过程的难易和施加压力的高低；而粉末的成形性则决定坯的强度。化学性能主要取决于原材料的化学纯度及制粉方法。较高的氧含量会降低压制性能、压坯强度和烧结制品的力学性能，因此粉末冶金大部分技术条件中对此都有一定规定。例如，粉末的允许氧含量为0.2%～1.5%，这相当于氧化物含量为1%～10%。

3 汽车零件及对粉末原材料的要求

几种典型类型汽车零件及其对粉末原材料的要求如下。

中低强度汽车结构件典型零件有：汽车发动机正时凸轮轴带轮、曲轴带轮、水泵皮带轮等。这种类型零件通常为Fe-C-Cu材料，密度在6.4～6.8g/cm3之间。它们往往形状较复杂、精度要求较高;所用原材料通常采用还原铁粉；合金元素通过机械混合形式加入。铁粉应具有良好的成形性能、较高的生坯强度，以防压件产生裂纹(尤其对多台阶异形结构件)和工序间流转时压件掉边缺角;应具有良好的压缩性能、较低的压制回弹率，降低零件成型压力，延长模具寿命，减少压件裂纹的产生。要求提高粉末退火还原质量，降低铁粉中碳、氧含量和铁粉颗粒硬度；应具有良好的质量稳定性，如化学成分中铁粉的含氧量不稳定，将影响到配料的准确性，影响零件工艺过程中尺寸变化率和零件最终成分及性能；如物理性能中松比、流速不稳定，将影响模腔的装粉量，引起压坯重量和高度尺寸变化较大，导致产品质量不稳定(对阴模带肩类的产品影响尤为明显)。

中高强度汽车结构件典型零件有：发动机、变速箱传动齿轮、链轮等。这种类型零件一般要求能够承受较高负荷、具有较好的耐磨性，成分通常为Fe-C-Cu-Ni，或Fe-C-Cu-Ni-Mo等，密度在6.8～7.2g/cm3之间，有些零件则需要进行热处理，以达到其性能要求。生产这种零件所用原材料较为经济的选择是采用雾化铁粉，合金元素通过机械混合形式加入，最好采用无偏析混料法。当然如采用扩散合金粉，质量将更为可靠，但缺点是原材料成本较高。另外指出的是雾化铁粉中含有适量的Mn对提高结构件的质量有明显的效果。

高性能汽车结构件典型零件有：变速箱同步器齿毂、同步环等。这种类型零件具有形状复杂、精度高、硬度强度高等特点，因此综合技术难度较高，零件材料相当于DIN标准中的D39。生产该类零件原材料通常采用扩散合金粉的方法，如Distaloy AE、DB-48等。

粉末锻造典型汽车零件有：发动机连杆，变速箱齿环等。零件采用粉末锻造法生产，以达到全致密状态，如SGM齿环的密度要求≥7.82。生产该类零件的原材料通常采用预合金化的低合金钢粉。虽然这种粉末在常温下压缩性较差，但在热锻条件下，坯件可以达到全致密程度。此外，粉末锻造对粉末的清洁度有相当高的要求，非金属夹杂物将成为致密锻件的裂纹源，导致零件在工作中失效。

高温、高耐磨性的典型粉末冶金汽车零件有：汽车发动机的排气阀座等。发动机工作时排气阀座承受高温和交变应力的作用。在恶劣的工况条件下，零件要求具有足够的寿命、耐磨性，因此对材料性能要求较高，通常选择耐热、耐磨高合金材料。原材料通常采用雾化合金粉，为了改善粉末的压缩性能，也有采用母合金粉与纯铁粉按一定比例混合的形式生产。由于阀座类零件质量要求很严格，整个缸盖上每个阀座的加工面尤其是与气门配合面不允许有任何针孔，因此生产中必须对原料粉及混合粉的清洁度进行严格控制，防止有夹杂物混入其中。

上海通用汽车别克轿车上的粉末冶金件用粉是，别克轿车发动机零件：14种、55件8.9 kg/台；变速箱零件：12种、12件4.3 kg/台；共计：26种、67件，重13.2 kg/辆。主要为：进排气门座圈、气门导管、凸轮轴轴颈、凸轮轴和曲轴链轮、轴承盖、凸轮轴挡板、连杆、排气管法兰、气门摇壁支座、油泵齿轮等零件。这些零件所使用的铁粉按类型区分，就是以上的五大类，几乎都是高强度、高密度零件，因此所用的铁粉一般都有特殊要求。这其中还存在与铁粉供应商共同研究开发适合各个零件特性的不同要求的粉末。从质量保证体系角度上讲，粉末供应商和产品制造商是同一根供应链上的不同的节点。随着大量引进车型上规定用粉末冶金零件，带动了我国粉末冶金零件在汽车制造工业上的蓬勃发展。特别是近期引进的车型中，又出现许多新的零件，因此在生产中除了进一步扩大通用制造工艺外，还需要用一些特殊的工艺来制造，如：金属注射成形、温压成形、粉末锻造、热等静压、冷等静压等等，从而使粉末冶金零件，在汽车工业领域上的应用将更多、更广，同时所需求的铁粉将更广泛。

4 粉末冶金在汽车上的应用

众所周知，粉末冶金制品具有良好的成本比较优势。随着粉末冶金制造技术不断进步，粉末冶金制品的成本优势将伴随汽车行业成本竞争的加剧而日益显现。使之在某些复杂结构零件，如连杆、凸轮轴、轴承盖、齿形零件、封闭型腔零件、内型腔复杂结构零件等，成为其他行业的替代品。随着汽车零件以及切削和成形工具的发展，粉末冶金的强度和质量都得到了改善和提高。它们被用于制造凸轮的凸角、护圈、链轮、凸轮轴连杆、曲轴轴链轮、分配齿轮、燃油注射泵、主轴承盖、油泵齿轮、泵的转子、凸轮、侧板、叶轮，动力转向装置中的闸瓦、后转子板、挺杆阀导套、节流凸轮、阀座和衬垫、轴套、法兰盖和水泵中的皮带轮等发动机零部件。也可制造汽车传动零部件。由于采用现代粉末冶金技术可以制取一系列具有特殊性质的优质材料，因而现代粉末冶金常被划入高技术领域。粉末冶金作为一门重要的材料制造技术，是解决高科技新材料问题的钥匙，用粉末冶金工艺制取的新材料可以列举许多。高性能材料愈来愈多的的高强度粉末冶金零件被用在汽车上。

发动机的进、排气门座控制燃气的吸入和废气的排出，在高温下经受气流的冲蚀和气门的冲击与磨损，工作条件比较恶劣。气门座的失效主要是因磨损而导致气门座下沉量过大，气密性差，进而影响发动机功率。汽油机进气门座温度一般在200～300℃，排气门座一般在400～600℃。柴油机进气门座温度一般在300～400℃，排气门座温度一般在500℃左右。过去，汽油中添加四乙基铅，使汽油燃烧较好，四乙基铅燃烧后形成铅的氧化物对环境造成危害，但含铅汽油燃烧后的氧化物积存在气门和气门座上，能起减磨和耐磨作用。从环保要求出发，目前国内、外已立法取消添加四乙基铅的汽油，而采用无铅汽油，从而加剧了气门与气门座的磨损。柴油机腐蚀情况与汽油机不同，柴油中含有钒、硫、钠等元素，燃烧后生成V2O5和Na2SO4等。采用含铅汽油时，进、排气门座大多采用含铬铸铁(如含铬量分别为l3%、20%和33%的含铬铸铁)。随着无铅汽油的大量应用，气门与气门座间的氧化铅没有了，从而使气门与气门座的冲击磨损加剧。向粉末冶金制品中的孔隙渗铜或者使用含铅的粉末冶金制品，对于应用无铅汽油的气门座能起到减磨和耐磨作用。

过去同步器锥环大多用铝锰黄铜精锻而成。国内、外许多汽车厂为了进一步降低成本和提高使用寿命，许多新设计的变速箱同步器锥环由铝锰黄铜精锻改为用粉末冶金制造。同步器锥环是变速箱齿轮中的一个重要零件，如该零件失效，变速箱就不能换档了，在换档过程中该零件承受冲击与磨损，同步器锥环能否满足设计要求，需进行专门的换档台架试验后才能决定。该零件需经过局部表面感应淬火，有效硬化层深度为2 mm，齿根硬度为不低于74HRA(47HRC)，金相组织硬化区为马氏体，非硬化区为贝氏体+珠光体，允许有少量的铁素体。也有些厂家同步器锥环烧结后需经淬火、回火或碳氮共渗处理。同步器锥环尺寸精度和冲击磨损性能均要求较高，目前国内许多粉末冶金厂正在组织攻关，也有些厂已经试制成功。

过去汽车上的曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮大多用45号钢或40Cr钢调质后使用，也有些要求比较高，调质处理后再经软氮化处理。组装式粉末冶金空心凸轮轴是近年来的新产品，它是由铁基粉末冶金材料制成凸轮，然后用烧结或机械的办法固定在空心钢管上组成。与常规的锻钢件或铸铁件相比，可降重25%～30%。此种凸轮轴已在高速汽油机上使用，随着柴油机凸轮轴使用工况的日益苛刻，粉末冶金空心凸轮轴有推向柴油机的趋势。为了减少切削加工和降低成本，许多新型发动机曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮均改用粉末冶金制品，硬度高于59HRB；断裂强度不低于400 MPa，屈服强度不低于280 MPa。正时齿轮生产难点在于齿轮的尺寸精度，即模具的设计与制造，一般要控制齿轮的一周摆差、单齿的齿向摆差和齿形误差等。国外设计图纸上常标有精密电火花加工时计算机输入数据，用这些数据输入到精密电火花加工设备上，能够较精确的将模具加工出来，最后再经研磨来降低粗糙度。

机油泵主、从动齿轮我国已大量采用粉末冶金制品。筒式减震器中有活塞、压缩阀座和连杆导向座等零件，形状比较复杂，小孔加工较多，尺寸精度也较高，另外对耐磨性要求较高，这些要求比较适合采用粉末冶金方法制造。东风汽车公司从20世纪70年代开始，连杆导向座和活塞就正式采用粉末冶金方法制造。由于形状复杂，尺寸精度要求高，并有许多小孔，所以模具设计和制造有一定的难度。

汽车发动机、底盘总成有许多滑动摩擦件，设计中采用双金属轴套。双金属轴套大多采用08AL低碳冷轧钢带制作钢背，以提高其强度及刚度，并具有良好的加工性能，将不同粒度组成的铅青铜粉或锡青铜粉烧结到钢背上，以作为减摩及耐磨合金表面层，从而复合成双金属轴套。东风汽车公司EQ1141G载重汽车上采用烧结铅青铜及锡青铜-钢背双金属轴套，共有17种44件，、主要的有发动机连杆小头轴套，前、后钢板弹簧衬套，转向节上、下衬套，前、后制动蹄衬套等。除了烧结铜合金-钢背双金属轴套外，还有3层复合材料轴承，它是在双金属材料上再加一层改性塑料，形成改性塑料、烧结CuSnl0粉、钢背3层复合材料，其主要应用在离合器分离叉轴衬套等。此外，汽车发动机曲轴瓦和连杆瓦采用铜铅合金．钢背粉末冶金轴瓦，铜铅层上要镀一层镍，再在镍上镀三元合金(Pb-Sn-Cu)。

汽车发动机连杆大多为锻钢连杆和铸造连杆两种，锻钢连杆有调质钢和非调质钢，如跃进汽车集团生产IVECO柴油机采用42CrMo调质钢；桑塔纳和夏利轿车采用非调质钢。铸造连杆有球墨铸铁连杆和可锻铸铁连杆，如一汽488发动机连杆采用球墨铸铁；北京切诺基轿车连杆采用可锻铸铁。连杆是发动机上的重要零件，连杆承受大压小拉的压．拉疲劳负荷，许多引进车型图纸上都规定有连杆的疲劳试验负荷，并要求在该负荷下的疲劳周次达到500万以上。铸造连杆疲劳周次要达到500万以上是很困难的，因为连杆的工字筋部位均不经切削加工，细小的缺陷对连杆的疲劳寿命影响较大。粉末锻造连杆已经成功应用，近年开发的一次烧结粉末冶金连杆技术的生产成本较低，可实现11%的轻量化。最近引进美国通用汽车公司的别克轿车，连杆采用粉末锻造。德国宝马公司BMW发动机连杆也采用粉末锻造，由GNK Sintermetals公司制造，材料为werhodit 70或werhodit Fe-Cu-C，密度7.65 g/cm3，抗拉强度1041MPa。德国Opel公司装在2.0 L的OHC发动机上行驶30万km使用正常。近年来，美国和日本汽车公司开发复合凸轮轴，如英国Rover MG-F汽车的可变阀控制(VVC)发动机，凸轮轴由冷拉钢管制成，钢管上的凸轮用Astaloy E钢粉烧结而成，驱动轮的烧结元件用Fe-Cu-C烧结而成，然后再钎焊在钢管上，这样的复合凸轮轴在重量上节材40%左右，使加工大大简化、降低成本，并使发动机功率得到提高。

5 粉末冶金是汽车工业可持续发展的方向

为适应汽车对环保、节能、降低制造成本和提高性能等方面的要求，近些年开发了汽车发动机、变速器等用的上千种粉末冶金关键零件，诸如排气门阀座、连杆、ABS环、各种齿轮、链轮、自动变速器零件、凸轮等。粉末冶金零件现在是汽车制造及汽车零部件的重要基础零件。粉末冶金技术已经成为汽车及汽车零部件制造业改进与提高质量、开发新材料、新产品、降低生产成本、增强竞争能力的核心技术之一，一直倍受全球汽车工业的关注。随着我国汽车工业快速发展，高附加值的零部件需求将加速增长。与此同时，汽车产业链全球化的采购系已经形成，带给国内零部件企业商机显而易见。

从我国粉末冶金生产总量和生产体系看，尽管仅次于日本，但从产品开发能力、技术性能、产品质量和制造水平及其在国际市场上的竞争能力看，与世界粉末冶金强国——美国、日本、欧洲比，差距更大。主要表现为：一是产品趋同化，构成不合理。缺少高性能产品。汽车发动机、减震器、变速箱中使用的高强度、高密度、高精度的粉末冶金零件、高精度微小型含油轴承、高性能摩擦材料等产品还不能满足需求；二是产品性能较低，可靠性较差。目前，我国生产的粉末冶金铁基结构零件，一般来讲，由于原料粉末和辅料来源多，质量管理、生产与技术等问题，产品质量还不够稳定，由于产品开发能力弱，产品性能和可靠性以及竞争辐射能力尚待增强；三是产品创新和自行开发能力较弱，不能满足快速发展的汽车制造业以及新学科领域正在发展中的通讯、切削工具、办公自动化、物质输送及其他高科技工业的配套需求。目前很多国产轿车上使用的粉末冶金零件大多是随汽车零部件进口的。

未来我国汽车粉末冶金零件产品市场潜力将呈井喷增长。据资料显示，发达国家汽车制造业粉末冶金制品的用量占其粉末冶金制品总产量的绝大多数，而我国目前平均每辆汽车粉末冶金制品的用量却只有5 kg左右。如果按年产1 500万辆车计算，我国全年汽车零件用钢铁粉末约7.5万吨左右，如果我国每辆汽车粉末冶金制品的用量达到欧洲水平，加上保有量汽车粉末冶金零件的更换，那么仅此一项的钢铁粉末就需要近10万吨。

当前我国的粉末冶金技术水平相对国外发达国家依然有着不小的距离。但由于我国拥有原料供给的区域优势，作为产业竞争力提升的基础，依然有较强的竞争力。

近年来，粉末冶金制品行业在我国发展较快，东部和沿海地区的年增长幅度均在10%以上。钢铁粉末的产量也在逐年递增，年产量约20万吨以上。一些生产企业由于引进了国外先进设备技术，生产高强度、高精度粉末冶金零件，把粉末冶金制品的质量、技术提高到一个新的水平；粉末注射成型、粉末锻造、纳米技术、精细陶瓷等新技术的开发应用提高了行业整体技术水平，构成了一个完整的行业体系，产品应用各个领域。

6 结束语

粉末冶金作为一种独特的汽车零件制造技术，其应用也越来越广泛，正向高致密化、高性能化、集成化和低成本等方向发展，并越来越受到设计和制造人员的重视。粉末冶金是一项集材料制备与零件成形于一体，节能、节材、高效、最终成形、少污染的先进制造技术，在材料和零件制造业具有不可替代的地位和作用，已经进入当代材料科学的发展前沿。由于许多粉末冶金新技术的出现和实用化，已开发出不少优异材料，这些材料已经或正在促使相关应用领域发生重大变革。可以预言，粉末冶金的发展前景是非常美好的。

1刘军，佘正国编著.粉末冶金与陶瓷成型技术[M].北京：化学工业出版社，2005.

2黄培云编著.粉末冶金原理[M].北京：冶金工业出版社，1997.

3陈振华编著.现代粉末冶金技术[M].北京：化学工业出版社，2007.

4周作平，申小平编著.粉末冶金机械零件实用技术[M].北京：化学工业出版社，2006.

Technology and Development of the Powder Material for Auto Parts

Liu Daochun
（Dongfeng Auto Corporation,Shiyan 442001,China）

Powder metallurgy materials are closely related to people's lives.They are essential materials not only for home appliances,but also for aerospace,military and other industries,and are widely used in automotive industry because of their prominent properties.Their application in automotive industry will get increasing.Introduction of the structural characteristics and manufacturing performances of powder metallurgy materials are presented based on the broad market prospect of powder metallurgy auto parts, explaining requirements of automotive parts on powder raw materials,studying cases of powder metallurgy material application,and pointing out that powder metallurgy is the direction for sustainable development of automotive industry.

automotive,parts,powder metallurgy,materials technology,development

10.3969/j.issn.1671-0614.2011.01.002

来稿日期：2010-12-02

刘道春（1967-）,男，工程师，主要研究方向为汽车技术。