分析粉末冶金材料及冶金技术的发展

2018-05-24杨键

山西冶金 2018年2期

杨键

（山西太钢哈斯科科技有限公司，山西阳曲 030100）

冶金技术在我国具有着十分悠久的应用历史，冶金技术在我国最早应用于生铁冶金。生铁冶金可以说是冶金技术的初级运用。随着冶金技术的不断优化与改良，粉末冶金技术成为冶金技术运用的一大方式。分析与研究粉末冶金材料与冶金技术的发展与运用能够极大的促进粉末冶金的推广，有助于判断冶金技术的未来发展走向，对我国冶金行业的发展具有着十分重大的意义和作用。

1 粉末冶金技术的主要特点

粉末冶金技术与传统的冶金技术相比，粉末冶金具备着传统冶金技术所不具备的物理性能，通过粉末冶金技术的运用能够制造更为精细的零件或结构复杂的工具。例如：建筑机械设备中的微小部件。通过粉末冶金技术的运用能够直接对多种冶金材料进行复合式加工，进而能够生产出传统冶金技术不能生产的材料或用具，并且通过粉末冶金技术的运用还能够极大的缩减冶金的冶炼成本。例如：通过粉末冶金技术生产出的多空分离膜、功能性陶瓷等材料。与此同时，粉末冶金技术还能够提升工业废料的二次利用效率，如废弃的铁屑、冶炼残余等均可作用粉末冶金的基础材料。

当前我国冶金行业中粉末冶金技术的应用十分广泛，粉末冶金技术的运用主要集中于我国的华东与华南地区，图1为我国在2016年粉末冶金行业所占据在我国各大地区的主要分布状况柱状图，其中华东地区与华南地区占据着总比例的百分之九十以上。我国在2016年通过运用粉末冶金技术生产的零件质量高达210万t，并且依旧呈现着逐渐上升趋势。

图1 2016年我各大地区粉末冶金行业所占有的比例图

2 传统冶金材料分类

传统的冶金材料主要可以分成以下几种：铁基粉末冶金材料、钢基粉末冶金材料、难溶性金属冶金材料、电子冶金材料、摩擦冶金材料等等。铁基粉末冶金材料是最为常见的冶金材料之一，铁基粉末冶金材料大多应用于机械制造行业。钢基粉末冶金材料由于其自身构成材料的配比度不同其性能有着较大的差异和区别，如：铜合金具有较强的抗腐蚀能力，黄铜材料具有较强的耐磨性。钢基粉末冶金材料在我国电器制造行业中应用十分广泛[1]。难溶性金属冶金材料主要是指熔点大于1700℃的金属材料，由于该种材料的熔点较高，通常具有较高的硬度与强度，大多应用于军机设备制造、航空行业。电子冶金材料主要引用于电器元件之中，随着我国通信行业的发展，电子冶金材料的应用逐渐渗透至我国各行各业。摩擦冶金材料具有着极强的抗磨损能力，当前摩擦冶金材料大多应用于抗磨元件的制造之中，如：汽车行业中的制动装置、离合器等。

3 现代冶金材料分类

当前现代化的冶金材料主要应用于信息行业、能源研究应用行业、生物材料制造行业、军用设备制造行业等高端行业。在信息行业中现代冶金材料的应用主要可以分成金属类材料以及铁氧材料，当前铁氧体磁性材料只能通过现代化的粉末冶金技术制造出来，并且其整体的生产成本较高，如：磷铁、硅钢等[2]。对于能源研究应用行业而言，现代冶金材料的研究与应用主要是为了满足节能需求，在能源研究中的应用主要可以分成储能式材料与新能源材料两种。如：储氢合金材料中的、镁镍类以及钛铁类等。在生物材料制造行业中现代冶金材料主要应用于人造机械骨骼等生物类医学研究，其主要研究的目的在于降低人体排斥能力、延长人类生存寿命、降低医疗成本。现代冶金材料在军事应用中主要体现才武器性能提升、航空航天新型材料研发之中，现代粉末冶金材料在航空航天中主要是减摩材料与抗辐射材料研究。

4 粉末冶金材料以及冶金技术的主要发展

4.1 粉末注射成型技术

由于历史性原因，我国各项科学技术发展的起点较低，发展的时间较短。相比于西方发达国家而言，我国还处于发展中阶段。我国在进入到21世纪以来，我国各项科学技术进入到了发展的蓬勃时期，粉末冶金技术中的粉末注射成型技术、温压成形技术、烧结硬化技术得到了稳步的提升与拓展。当前粉末注射成型技术在我国已经开始初步运用，粉末注射成型技术成型的材料所需要花费的时间周期较长，因此粉末注射成型技术大多应用于陶瓷、铁基，但是随着我国国民对于冶金行业要求的逐渐提升，传统的粉末注射成型技术已经不能满足人们的需求，通过粉末注射冶金技术制造的陶瓷其中含有的在较多，优化与改良后的粉末注射材料主要为钛合金以及高温合金材料，钛合金材料以及高温合金材料由于其自身结构的差异，粉末注射成型技术逐渐轴向复杂化与精细化，粉末注射成型技术在未来必将成为粉末冶金技术的一大重要分支技术。

4.2 温压成形技术

温压成形技术是近年来新型的粉末冶金技术的一种，温压成形技术主要基于流动温压工艺，我国相关科研人员通过流动温压技术与注射成形技术的结合，将温压技术与注射成型的技术优点充分的发挥了出来。温压成形技术在实际的运用过程中主要应用的步骤为：将冶金材料粗粉与细分按照工业生产材料的实际需求比例进行配比混合，之后再运用温压工艺进行进一步的加工，进而生产出更为高质量的冶金材料。温压成形技术在实际的运用过程中其中最应当注重的即为粗粉与细粉的流动性，在温压成形阶段，要配比好粗粉与细粉的实际比例，进而才能保障冶金成品的生产质量，温压成形技术具有着其他技术形式所不具备的很多优点，并且温压成形技术在我国当前冶金行业中应用十分广泛，例如：我国汽车制造行业中复杂结构、高密度汽车零件在生产的过程中主要应用的就是温压成形技术，通过粗粉与细粉的高精度配比，极大的降低了原材料不良损耗，缩减了冶金材料的生产成本，提升了制造企业的成本收益。

4.3 微波烧结技术

随着我国市场经济体制的改革以及我国市场未来的发展需求，我国冶金行业对于综合性能更高的冶金材料的需求量逐渐上涨，因此我国冶金企业要想在当前激烈的行业竞争中站稳脚跟，就应当注重材料制造技术的革新与换代。通过微波烧结技术的运用，冶金企业所生产的冶金材料内部材料构成更为均匀，并且生产的材料任性更强。微波加热方法由于微波的特性，使得其加工的效率与速度极高，通常在60s的时间内其温度即可上升值1700℃，部分冶金材料的温度在该段时间内甚至能够上升至2200℃[3]。因此微波烧结技术在陶瓷行业中的应用效果更为优异。通过微波烧结技术生产的陶瓷器内部的结构更为稳定，在实际的烧制过程中陶瓷内部的受热更为均匀，陶瓷不易发生裂痕。因此通过微波烧结生产的陶瓷破损率更低，生产的成本更为低廉，微波烧结技术将成为陶瓷材料加工的未来主要应用走向。