粉末冶金发展状况探讨

李振宇 高优静 杨佳辰

摘要：伴随工业的快速发展和人口的快速增长，传统工业面临着能源和环境污染的问题。传统的化石燃料，例如石油和煤炭，已无法跟上全球经济的发展，并产生大量有害气体以污染大气。因此，世界各国都在关注新能源材料的开发利用。粉末冶金技术是一种新的材料制备和合成技术，已广泛应用于许多领域。粉末冶金技术在新能源材料中的应用无疑是解决人类能源使用问题的两个现代和优越领域的有力组合。

关键词：粉末冶金;发展状况;状况探讨

粉末冶金以金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）为基本原料，并通过压制成型，烧结等一系列制造工艺来制造金属材料，复合材料及各类产品。粉末冶金技术生产的材料和产品是生产各种新型工业材料的基本物质，是解决新材料问题的有效途径，具有很大的经济价值，具有社会效益。

一、粉末冶金发展的历史背景

在远古时代，块状炼钢技术是人类制造铁器的唯一途径，这为粉末冶金的原型开启了人类社会钢铁时代的序幕。1890年，美国柯立芝公司使用粉末冶金技术制造了灯泡用钨丝，奠定了现代粉末冶金技术的基础。为了纪念现代粉末冶金的诞生，柯立芝（Coolidge）在1910年发表了一篇题为《制造球墨铸铁》的论文。 20世纪初，人们使用粉末冶金来制造钨和钼产品，硬质合金，浸渍青铜的轴承，多孔过滤器，集电刷等。到目前为止，已经形成了一套完整的粉末冶金技术。自1950年代以来，粉末冶金技术已逐渐应用于各个领域和行业。通过各个行业的渗透和整合，开发了一系列基于粉末冶金技术的新材料。特殊陶瓷，纤维增强材料等各个行业的整合导致了一系列新工艺的开发，例如注塑，热压成型和静压机。随着现代经济的飞速发展，对各种新材料的需求不断增长，粉末冶金技术必须在更广阔的领域发展。

二、对粉末冶金技术特征的分析

粉末冶金在传统冶金的基础上历史悠久，融合了许多知识，形成了具有突出优势的新型冶金。粉末冶金主要处理粉状矿石，在传统冶金中，矿石呈块状形式，先进行精炼然后进行冶炼。应用常规技术的大块矿石精制技术受到矿石的技术和尺寸的限制，利用率仅为80%左右，并且产生大量的废物。但是，通过应用粉末冶金技术，可以显着提高资源利用率，并可以有效地減少资源浪费。另外，块状矿石长时间在户外堆放，会对环境造成不利影响甚至破坏环境。我们发现，改善冶金技术对于最大限度地利用材料，发挥各种冶金材料的作用，形成新型高性能材料以及降低成本至关重要。废矿石和旧金属材料可以使用最新的粉末冶金技术进行再利用，这对于可持续发展非常重要。所以，粉末冶金技术不仅使原料的选择相对宽松，而且考虑了粉末冶金的可塑性和相关材料的添加以促进性能的改善和平衡。

三、粉末冶金新材料的发展状况

（一）粉末冶金高速钢

通过使用粉末冶金获得高密度坯料并进行热变形（例如锻造和轧制）而获得的高速钢型材。它解决了普通铸造和锻造高速钢中存在的粗大碳化物偏析和合金材料不均匀的问题，并且比相同成分的铸造和锻造高速钢具有更高的韧性，耐磨性和磨削性能和滚动性能，热处理变形等性能。

（二）稀土永磁材料

近年来，稀土永磁材料发展迅速，主要用于微型电动机，汽车工业，电动汽车，电动自行车，医疗设备，扬声器，耳机和磁悬浮列车等电声部件。依此类推，它们已成为现代新技术。凭借丰富的稀土资源，低廉的劳动力成本和广阔的市场，中国应成为世界领先的一流的稀土永磁体生产基地。

（三）特殊陶瓷

通过粉末冶金技术使用人工化合物（氮化物，氧化物，硼化物，碳化物，氟化物等）为原料制造的陶瓷。特种陶瓷不仅具有出色的耐热性，耐蚀性和陶瓷耐磨性，而且还具有金属性能韧性好，良好的导热性和热稳定性。刀和工具之类的工具的表面在通过陶瓷结合增强后，可以显着提高硬度和各种优异的性能，从而使寿命延长了两倍以上。金属陶瓷还广泛用于火箭，导弹，超音速壳，燃烧室等的火焰喷嘴，并且是现代最新科学技术的重要组成部分。

四、粉末冶金在我国的发展前景

（一）粉末冶金技术在太阳能材料中的应用

太阳能的特点是取之不尽，其发展潜力是巨大的。但是，由于我们目前在所有领域都使用太阳能，因此光电转换率通常较低，这影响了原因的阐明。借助粉末冶金技术，可以制造薄膜太阳能电池，在使用太阳能的过程中可以提高太阳能的转化率。太阳照射地球表面后，吸收板用于吸收太阳能，粉末冶金技术用于制造吸收板。粉末冶金技术用于在加工后将吸收光的粉末喷涂到基材上，以帮助吸收和利用太阳能。

（二）粉末冶金技术在风能材料中的应用

除风能外，太阳能是不变的，其特点是取之不尽，用之不竭，但使用风能。风力涡轮机刹车片和永磁钕铁硼材料需要粉末冶金技术。这两种材料与风力发电的安全性能密切相关，而结合粉末冶金技术制成的材料可以大大提高风力发电的效率。

（三）粉末冶金技术在储氢材料中的应用

氢能是一种清洁，高效的能源，可以替代污染环境的传统化石能源。储存方法是利用氢能的关键。在常见的存储方法中，固态氢存储是最安全，最有效的。粉末冶金技术可以应用于固体氢存储容器，因此氢被吸附在金属晶格上，这种存储方法可以保证安全性。粉末冶金技术通过粉末技术的发展，也可以帮助锂离子电池的正负极实现了广泛的工业化和规模化发展，同时提高了材料的安全性能。

（四）粉末冶金技术在燃料电池材料中的应用

燃料电池是一种可以将诸如燃料气体之类的能量直接转换为电能的设备，粉末冶金技术主要用于燃料电池的电极材料和密封部件，粉末冶金技术有助于改善材料的电化学性能和稳定性。

结语：

综上所述，通过对粉末冶金技术的优势分析，可以看出该技术在新能源材料的开发和应用方面具有巨大的发展潜力。粉末冶金极富创意和可成型性，因此在新能源材料的开发和应用中占据着中心地位。粉末冶金技术的工艺原理使其在开发新能源方面更加经济高效。因此，为了保证新能源的可持续发展，有必要在新能源的开发和应用中积极促进粉末冶金技术的发展。

参考文献：

[1]孙世杰.2019年北美地区粉末冶金行业发展状况报告[J].粉末冶金工业，2019，29（05）：90-92.

[2]孙世杰.2017年北美地区粉末冶金行业发展状况[J].粉末冶金工业，2018，28（06）：87-88.

[3]陈梦婷，石建军，陈国平.粉末冶金发展状况[J].粉末冶金工业，2017，27（04）：66-72.

作者简介：李振宇（1987—），男，陕西咸阳人，助理工程师。研究方向：粉末冶金零部件工艺设计;杨佳辰，1996- 陕西咸阳人，助理工程师，研究方向：装备制造业领域科技服务。

通讯作者简介：高优静（1987-），女，陕西咸阳人，工程师。研究方向：机械产品检验检测及科技咨询服务