第1个回答 2012-05-17
我国近十年来粉末冶金技术发展概况：
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中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。目前粉末冶金技术正向着高致密化、高性能化、低成本方向发展
近十年来粉末冶金零件的成形新技术：一、温压技术 温压技术是粉末冶金领域近几年发展起来的一项新技术，可生产出高密度、高强度，具有非常广泛的应用前景。所谓温压技术就是采用特
制的粉末加温、粉末输送和模具加热系统，将加有特殊润滑剂的预合金粉末和模具等加热至130～150℃，并将温度波动控制在±2．5℃以内，然后和传统粉末冶金工艺一样进行压制、烧结而制得粉末冶金零件的技术。其技术关键：一是温压粉末制备，二是温压系统。与传统工艺相比，温压成形的压坯密度约有0.15～0.30g／cm3的增幅，其密度可达7.45g／cm3。在相同的压制压力下，温压材料的屈服强度比传统工艺平均高11％，极限拉伸强度平均高13．5％，冲击韧性可提高33％。另外，温压零件的生坯强度高，可达2O～30MPa，比传统方法提高50—100％，不仅降低生坯搬运过程中的破损率而且能对生坯进行机加工，表面光洁度好。此外，温压工艺的压制压力低和脱模力小，同时零件性能均一，产品精度高，材料利用率高。温压工艺还有一个特点是工艺简单，成本低廉。研究表明，假如一次压制、烧结的普通粉末冶金工艺的成本为1.0，则粉末锻造的相对成
本为2.0，复压复烧的相对成本为1.5，渗铜的相对成本为1.4，而温压技术的相对成本为1．25。目前，采用温压技术生产的粉末冶金零件已达200多种，零件重量在5—1200g。例如，德国SinterstahlGmbH公司用温压技术生产复杂的摩擦传动用同步齿环，在美国新奥尔兰举行的PM2TEC2001国际会议上获奖。该零件的齿部密度超过7.3g／cm，环体密度超过7.1g／cm，生坯强度达到28MPa。采用了扩散合金化的烧结硬压粉末，最低抗拉强度为850MPa。由于使用了温压技术和采用粉末冶金零件，使得综合成本降低了38％。
二、流动温压技术
流动温压粉末冶金技术(Warm Flow Compaction，简称WFC)是在粉末压制、温压成形工艺的基础上，结合了金属粉末注射成形工艺的优点而提出来的一种新型粉末冶金零部件近净成形技术。其关键技术是提高混合粉末的流动性。它通过提高了混合粉末的流动性、填充能力和成形性，从而可以在8O～130~C温度下，在传统压机上精密成形具有复杂几何外形的零件，如带有与压制方向垂直的凹槽、孔和螺纹孔等零件，而不需要其后的二次机加工。WFC技术既克服了传统粉末冶金在成形复杂几何形状方面的不足，又避免了金属注射成形技术的高成本，是一项极具潜力的新技术，具有非常广阔的应用前景。WFC技术作为一种新型的粉末冶金零部件近净成形技术，其主要特点如下：(1)可成形具有复杂几何形状的零件；(2)压坯密度高、密度均匀；(3)对材料的适应性较好；(4)工艺简单，成本低。目前，WFC技术在国外还处于研究的初始阶段，其关键制造技术及其致密化机理研究尚未见报道。传统粉末零件成形时，为了减少粉末颗粒之问和粉末颗粒与模壁之间的摩擦，在粉末混合料中需添加一定量的润滑剂，但混进的润滑剂因密度低不利于获得高密度的粉末冶金零件；而且润滑剂的烧结会染环境，甚至会降低烧结炉的寿命和产品的性能。模壁润滑技术的应用则很好地解决了这一难题。近年来，采用模壁润滑取代粉末润滑技术已成为粉末成形研究和开发的又一热点。
目前，实现模壁润滑的主要途径有两个：一是利用下模冲复位时与阴模及芯杆之间的配合间隙所产生的毛细作用，将液相润滑剂带到阴模及芯杆表面。二是用喷枪将带有静电的固态润滑剂粉末喷射到压模的型腔表面上，即在装粉靴的前部装一个附加的润滑剂靴装置。成形开始时，润滑剂靴推开压坯，压缩空气将带有静电的润滑剂从靴内喷射到模腔内，因为润滑剂粉末所带的极性与阴模相反，粉末在电场牵引下撞击并粘附在模壁上，然后装靴粉装粉，进行常规压制成形。采用模壁润滑技术明显提高粉末材料的生坯密度，密度可达到7.4g／cm3，且模壁润滑与粉间润滑相比，铁粉的生坯强度可分别提高128—217％。日本丰田汽车中心研究人员利用温压、模壁润滑与高压制压力使铁基粉末压坯几乎达到全致密。
四、高速压制技术
高速压制技术(Hjgh Velocity Compaction，简称HVC)是瑞典的Hoaganas公司在2001年6月推介的一种新技术。高速压制生产零件的过程和传统的压制过程工序相同。混合粉末加进送料斗中，粉末通过送粉靴自动填充模腔压制成形，之后零件被顶出并转入烧结工序。所不同的是高速压制的压制速度比传统压制高500—1000倍，压机锤头速度高达2—30m／s，液压驱动的锤头重达5—1200Kg，粉末在0.02s之内通过高能量冲击进行压制，压制时产生强烈的冲击波。通过附加间隔0.3s的多重冲击能达到更高的密度。HVC技术具有高密度、高性能、低成本、高生产率和可成形大零件的特点。
该技术适用于制备阀门、简单齿轮、气门导筒、主轴承盖、轮毂、齿轮、法兰、轴套宇轴承套圈和凸轮凸角机构等产品。目前正在继续研究生产更复杂的多级部件。
五、动磁压制技术
动力磁性压制技术(dynamic magnetic cornpaction，简称DMC)是1995年美国开始研究的一种新型的高性能粉末最终成形压制技术。DMC是采用脉冲调制电磁场施加的压力来固结粉末。与传统的粉末冶金压制工艺一样，动力磁性压制也是两维压制工艺，但却是径向压制而不是轴向压制。当粉末装入～个导电的容器(护套)内，置于高场强的中心腔中，线圈通入高电流脉冲，线圈中形成磁场，护套内因而产生感应电流。感应电流与施加的磁场相互作用，产生由外向内压缩护套的磁力，使粉末得到压制，整个压制过程时间不足1ms。DMC具有以下特点：(1)由于不使用模具，因而可达到更高的压制力，维修与生产成本更低；(2)在任何温度与气氛中均可施加压力，且适合所有材料，工作条件更灵活；(3)不使用润滑剂与粘结剂，有利于环境保护。目前，许多动磁压制的应用已接近工业化阶段。DMC适于制造柱形对称的终形件，薄壁管，高纵横比部件和内部形状复杂的部件。现可以生产直径×长度：12.7mm×76.2mm到127.0mm×25.4mm的部件。第一台工业型SPS装置，该技术才真正引起世人的关注。该技术集粉末成形和烧结于一体，不需要预先成形，也不需要任何添加剂和粘结剂。主要是利用外加脉冲强电流形成的电场清除粉末颗粒表面氧化物和吸附的气体，净化材料，活化粉末表面，提高粉末表面的扩散能力，再在较低机械压力下利用强电流短时加热粉体进行烧结致密。_有关研究表明，该技术由于场活化等作用在较大程度上降低了粉体的烧结温度，缩短了烧结时间，并充分利用了粉末自身发热的作用，热效率极高，加热均匀，可通过一次成形获得高精度、均质、致密、含氧量低和
晶粒组织细小的零件。
目前，SPS研究对象主要集中于陶瓷、金属陶瓷、金属间化合物、复合材料、纳米材料以及功能材料等。在制备和成形非晶合金、形状记忆合金、金刚石等材料方面也作了不少尝试，并取得了较好的结果。
七、爆炸压制技术参考文献：
爆炸压制(Explosive Compaction)又称冲击波压制，是利用化学能的一种高能成形方法。它通常将金属粉末材料置于具有一定结构的模具中施加爆炸压力，爆炸物质的化学能在极短的时间内转化为周围介质中的高压冲击波，并以脉冲波的形式作用粉末，使其获得高密度。作用时间仅为1O一100us，粉末成形为1ms左右。爆炸压制方法是一种独特的加工方法，可使松散材料达到理论密度。能将不适合传统压力加工的材料制造成零件，可使传统的不可压缩的金属陶瓷材料、低延性金属等压制成复合材料，典型的应用是将高温合金粉末用于成形飞机发动机的耐高温零件。
结束语
粉末冶金是一门重要的零件成形技术。粉末冶金新技术、新工艺的不断出现，必将促进高技术产业的快速发展，也必将带给材料工程和制造技术光明的前景。目前，我国粉末冶金行业整体技术水平低下、工艺装备落后，与国外先进技术水平相比存在较大差距。因此，大力发展粉末冶金新技术的研究，对提高我国粉末冶金产品的档次和技术水平，缩短与国外先进水平的差距具有非常重要的意义。