粉末冶金材料的分类应用研究

2019-03-28

福建质量管理 2019年10期

(西部宝德科技股份有限公司陕西西安 710201)

一、粉末冶金生产工艺

具体生产过程如下所示；一是粉末生产：涉及到混合粉料、制取粉末等步骤。适当加入石蜡、汽油等增塑剂，可以增强粉末的可塑性、成型性。二是压制成型：通常在500MPa左右压力条件下，可将粉末压制成型。三是烧结：通过高温真空气氛炉烧结，烧结中注意需存有固态元素，在烧结过程中，粉末颗粒通过一系列物理、化学过程，如结晶与化合、溶解等过程，形成存在孔隙度的冶金品。这与金属熔化过程存在较大差异。四是后处理：通常情况下，可直接使用烧结后冶金品，或是经过烧结后处理，如表面淬火、挤压、熔渗等后处理工艺，使制件尺寸符合硬度、精度、耐磨性等方面的要求。

二、粉末冶金材料分类

1.铁基粉末冶金铁基粉末冶金材料广泛应用于汽车行业，随着汽车行业的不但拓展，铁基粉末冶金材料的功能、作用，也得到了最大程度的发挥。铁基粉末冶金材料包括碳钢和低合金粉末、铁-铬-硅系合金粉末、铁-铬-硼-硅系合金粉末，硬度一般为HB90，通过调整Cr13型、18-8型不锈钢的镍与铬含量，添加硼与硅元素制成的。其具有一定的致密性、耐磨性、结合强度，可取代镍基合金粉末。

2.铜基粉末冶金铜基粉末冶金材料烧结后冶金品，具有一定的抗腐蚀性、无磁性干扰等特征，由烧结的黄铜、铜镍合金、青铜材质构成。铜基粉末冶金所采用的材质是铜基，最好的铜基材质是铜锡合金，对催化剂、过滤器与电刷等作用明显，适用于电工器件、机械零件制造领域。

3.难熔金属材料难熔金属材料包括合金复合式材料、难熔性金属等，如钼、铌、钽等，其熔点、强度与硬度相对较高，主要用于航空航天、能源与核研究、国防等领域。粉末冶金工艺是钨、钼等难熔金属的主要生产工艺，制成的合金组织、成分均匀，能耗低且晶粒尺寸小，也是熔炼工艺所不能比拟的。

4.硬质合金硬质合金主要由碳化后的难熔性金属制成，借助金属粘结剂、粉末冶金法制成。切削领域的硬质合金材料，热硬性(1000℃)、硬度(80HRC)高，同时具备一定的耐磨性、抗压强度、耐腐蚀性、抗氧化性，但导热性、韧性差，适用于砂轮磨削、电加工的工业切削领域。根据材料含钴量，含量高适用于粗加工，含量低适用于精加工。

5.摩擦材料摩擦材料存在一定的摩擦磨损性，适用于摩擦离合器制作，以及制动器摩擦部分，以实现元件动力阻断、传递。摩擦材料由基本、辅助单元组成，耐磨性、热稳定性、承载能力主要由基本组元的结构与性能保证。辅助组元主要完善基本性能。

6.减摩材料减摩材料的耐磨性、摩擦系数低，可由金属或非金属材质与金属基体、减摩润滑剂制成。通过粉末冶金技术，可改善材料基体，调整减摩成分，以达到自润滑性能等方面的要求，适用于塑料减摩材料、铸造金属等领域。

三、粉末冶金材料应用

粉末冶金材料、零件，俨然成为了新技术、新材料发展的关键部分，也受到了制造业的高度重视。粉末冶金系列产品，在机械、家电、化工、环保、能源、冶金等产业领域的应用越发广泛。国防工业中的导弹、运载火箭、核工业等关键产品，只能用粉末冶金技术实现。对此，未来粉末冶金材料在新型医疗器械、新型信息技术、现代汽车、机床高端设备等领域的作用发挥程度，也会随之提高。

1.生物医学为固定细胞组织，需要利用到表面带有孔隙的生物医学元件，通常情况下，使用功能梯度结构材料，或是复合材料，如磷酸钙等，钛强度高，羟磷灰石与骨具有类似的矿物相，复合材料的生物相容性更强。氧化铝、聚乙烯等复合材料，抗拉强度达到100MPa，骨质脆弱。

2.能源领域能源材料是指能够满足新能源需求，促进新能源发展的材料，以带动新能源产业迅猛发展。新能源材料发展主要体现在太阳能、氢能、电池方面，随着能源开发逐步深入，对能源材料的需求也逐渐增加，如新能源汽车，随着市场占有率的不断提高，对软磁材料、摩擦零件、多孔材料、超硬工具材料等粉末冶金零件的需求增加。粉末冶金技术是生产动力电池等新材料的重要方法，除此之外，还需加强正极、负极材料的技术创新，以带动动力电池、电池材料技术的有效突破，满足新能源汽车对电池安全性、能量密度等技术要求。

3.信息行业软磁材料在信息行业的应用最为广泛，包括铁氧体软磁、金属软磁材料两类，前者主要通过粉末冶金烧结技术制成。软磁材料的饱和磁性强度、导磁率可通过烧结得以改善，以满足磁行业的应用需要。