探讨粉末冶金技术在新能源材料中应用

2020-11-26寇充满佘勃强

商品与质量 2020年35期

寇充满佘勃强

西部宝德科技股份有限公司陕西西安 710201

从时代发展来看，新能源开发已经成是大势所趋，积极顺应了时代发展的需求，而借助粉末冶金技术能够提高新能源材料的工作效率，进一步促进新能源产业的持续发展。粉末冶金技术不仅吸收了传统冶金技术的优势，而且整合了现代科学技术及工艺，为新能源的开发奠定了扎实的基础。

1 粉末冶金技术相关内容概述

1.1 技术原理

相比于传统冶金技术，粉末冶金技术在应用过程中，其技术原理：将准备制原料进行粉碎，随后经过成分调整及成型处理后，再进行冶炼提纯，粉末状矿石在冶炼过程中接触面积会大幅增加，进而提高了冶炼速度。提炼率从传统冶炼技术70%-80% 提高到90% 以上。在矿石粉末中可以加入部分材料合金粉末，这样不但大幅度提升了资源利用效率，降低了矿石污染程度，还可以有目的地提高产品的材料性能，拓宽应用领域。粉末冶金技术可以制作外形复杂的零件，并且能够承担一些需求高、精密复杂、难度较大的制作，能解决材料硬、难切割的材料问题，除此之外，它还具备高稳定性、低成本的优势。

1.2 工艺特点

相比以往的冶金技术，粉末冶金技术具备了非常强的理化特性，经过该技术处理后得到的材料，可以用于齿轮、刀具、凸轮、轴承等产品的制作，并且其综合性能要高于传统冶金技术制作的产品。该情况出现的主要原因在于该技术的应用，能够得到致密或者半致密原材料，初始性能要高于传统材料，加上多孔的特征，便于后续的切割操作。另外，工艺在应用期间，可以得到密度均匀的材料，这也为产品质量的提升提供了便利条件。

1.3 技术优势

随着开采和生产技术的不断提升完善，涌现出了许多新型材料，如永磁材料、耐腐蚀不锈钢、耐温材料等。而这些新型材料都具有均匀的质地密度，而粉末冶金技术便具备这个特点，满足了基础的应用需求。应用该技术具备了较强的兼容性，能够与其他的技术结合使用，在充分发挥不同技术应用优势之后，提高了产品质量。另外，技术在应用中，还具备了较强的经济效益，可以在确保产品质量的基础上，利用较低的生产成本来完成生产任务，在超高级别性能材料（如功能陶瓷、多孔生物材料等）的制作中，有着非常良好的应用。

2 粉末冶金技术在新能源材料中的具体应用

2.1 太阳能材料

在能源紧缺程度不断加深的情况下，越来越多地新能源应用到了产品生产当中，太阳能便是其中的一种新能源，而太阳能电池板则是进行太阳能转化的主要场所。利用粉末冶金技术提纯制作而成的多晶硅薄膜相比于传统的硅电池板，其密度更高、性能也更加稳定，而且在太阳辐射的照射下，具备了较强的吸收能力，可以将散失的热量重新汇聚到太阳板上，而且在前期材料制作过程中，也会将一些较强光能的原材料融入到基板当中，这样可以进一步提升太阳板对于光热的吸收能力，搭配着新的光热转换技术，能够改善太阳能转换效率，提高综合经济效益。利用该技术可以进一步提纯硅材料得到高纯晶硅材料，这种新型高端性能材料可以广泛应用于军工、国防、通讯等领域。

2.2 风能材料

从整体的气候分布情况来看，我国主要以季风类气候为主，对此在新能源利用中，也可以将风能补充到其中。风能发电是借助风力带动风机转动产生机械能，机械能带动发电机转动产生电能。对此在对风机结构进行制作时，需要确保材料的耐腐性、耐磨性和优良的力学性质。借助粉末冶金技术对其机械配件制作时，可以制备综合性能良好的永磁钕铁硼和铜基粉末制动片，此类材料具备较强的导热性，而且构件间的摩擦较小，在风力较小时，依旧可以正常的转动，这样也提升了设备功能状态的稳定性，延长了结构的使用寿命。

2.3 储氢材料

在清洁燃料方面，氢气属于代表性的清洁能源，在对氢气能源进行利用时，氢气的储备非常重要。在氢气存储中，经常使用到的方法包括压缩氢存储、液化氢气存储和固体储氢三种方法，而粉末冶金技术在此过程中，主要的作用便是辅助储氢合金的制作，此类合金能够在特定温度和压力下具备较强的捕捉能力，而氢气也会在此环境下分解为氢原子进行存储，在需要使用该资源时，可以对这些金属合金材料进行加热，在温度作用下便会重新合成氢气，作为燃料进行使用[1]。

2.4 锂离子电池材料

相较于传统的石墨电池，锂离子电池具备使用寿命长、清洁无污染的性能。在锂离子负极材料的选择中，目前主要使用的是性能稳定性强、电能传输倍率高的锡基合金材料，搭配着纳米Sn 基合金—碳复合材料共同组成。而粉末冶金技术在此过程中，主要的作用辅助材料的制作，借助密度较大、多孔的材料，能够更好地提升系统运行过程的稳定性，并且此生产过程降低低成本，有利于材料生产规模化发展。除此之外，还需要考虑材料本身的安全性，这也是增加锂电池生产规模的关键，而在粉末冶金技术的应用下，为其提供了有利的应用条件，也是后续发展中需注意的内容之一[2]。

2.5 燃料电池材料

与锂离子电池相类似，燃料电池也是目前很多产品中使用到的新能源材料之一，该材料具备运行功率高、清洁无污染的性能。在燃料电池材料的选择中，目前主要使用的是性能稳定性强、电能传输倍率高的合金材料。而粉末冶金技术在此过程中，主要的作用便是辅助材料的制作，借助密度较大、多孔的材料，能够更好地提升系统运行过程的稳定性，同时也会借助该技术来完成密封构件的制作，从而提高材料应用过程的安全性。除此之外，此生产过程也具备了低成本的特点，有利于材料生产开始沿着规模化的方向推进[3]。