粉末冶金製品

粉末冶金方法起源於公元前三千多年。製造鐵的第一個方法實質上採用的就是粉末冶金方法。

粉末冶金製品是採用成形和燒結工藝將金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）製成材料和製品的工藝技術。它是冶金和材料科學的一個分支學科。

粉末冶金製品的應用範圍十分廣泛，從普通機械製造到精密儀器；從五金工具到大型機械；從電子工業到電機制造；從民用工業到軍事工業；從一般技術到尖端高技術，均能見到粉末冶金工藝的身影。

而現代粉末冶金技術的發展中共有三個重要標誌：

1、克服了難熔金屬熔鑄過程中產生的困難。1909年製造電燈鎢絲，推動了粉末冶金的發展；1923年粉末冶金硬質合金的出現被譽為機械加工中的革命。

2、 三十年代成功製取多孔含油軸承；繼而粉末冶金鐵基機械零件的發展，充分發揮了粉末冶金少切削甚至無切削的優點。

3、向更高級的新材料、新工藝發展。四十年代，出現金屬陶瓷、彌散強化等材料，六十年代末至七十年代初，粉末高速鋼、粉末高温合金相繼出現；利用粉末冶金鍛造及熱等靜壓已能製造高強度的零件。

粉末冶金工藝的優點：

1、絕大多數難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法來製造。

2、由於粉末冶金方法能壓制成最終尺寸的壓坯，而不需要或很少需要隨後的機械加工，故能大大節約金屬，降低產品成本。用粉末冶金方法制造產品時，金屬的損耗只有1-5%，而用一般熔鑄方法生產時，金屬的損耗可能會達到80%。

3、由於粉末冶金工藝在材料生產過程中並不熔化材料，也就不怕混入由坩堝和脱氧劑等帶來的雜質，而燒結一般在真空和還原氣氛中進行，不怕氧化，也不會給材料任何污染，故有可能製取高純度的材料。

4、粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。

5、粉末冶金適宜於生產同一形狀而數量多的產品，特別是齒輪等加工費用高的產品，用粉末冶金法制造能大大降低生產成本。

粉末冶金工藝的的缺點：總體上的缺點：

1）製品內部總有孔隙；

2）普通粉末冶金製品的強度比相應的鍛件或鑄件要低（約低20%~30%）；

3）由於成形過程中粉末的流動性遠不如液態金屬，因此對產品結構形狀有一定的限制；

4）壓制成形所需的壓強高，因而製品受壓制設備能力等限制；

5）壓模成本高，一般只適用於成批或大量生產。

金屬粉方面：最終產品的品質難以控制自如；金屬粉昂貴；粉末不順從水力學定律，而使產品結構形狀有一定限制。

製造設備、方法方面：

1）加壓機：常需使用昂貴的強力壓機

2）壓模：屬消耗品，成本較高

3）燒結爐

4）粉末易氧化，混合需長時間

5）製品的尺寸及形狀受限制。

粉末冶金工藝的基本工序是：

1、原料粉末的製備。現有的制粉方法大體可分為兩類：機械法和物理化學法。而機械法可分為：機械粉碎及霧化法；物理化學法又分為：電化腐蝕法、還原法、化合法、還原-化合法、氣相沉積法、液相沉積法以及電解法。其中應用最為廣泛的是還原法、霧化法和電解法。

2、粉末成型為所需形狀的坯塊。成型的目的是製得一定形狀和尺寸的壓坯，並使其具有一定的密度和強度。成型的方法基本上分為加壓成型和無壓成型。加壓成型中應用最多的是模壓成型。

3、坯塊的燒結。燒結是粉末冶金工藝中的關鍵性工序。成型後的壓坯通過燒結使其得到所要求的最終物理機械性能。燒結又分為單元系燒結和多元系燒結。對於單元系和多元系的固相燒結，燒結温度比所用的金屬及合金的熔點低；對於多元系的液相燒結，燒結温度一般比其中難熔成分的熔點低，而高於易熔成分的熔點。除普通燒結外，還有松裝燒結、熔浸法、熱壓法等特殊的燒結工藝。

4、產品的後序處理。燒結後的處理，可以根據產品要求的不同，採取多種方式。如精整、浸油、機加工、熱處理及電鍍。此外，近年來一些新工藝如軋製、鍛造也應用於粉末冶金材料燒結後的加工，取得較理想的效果。

粉末冶金材料和製品的今後發展方向：

1、有代表性的鐵基合金，將向大體積的精密製品，高質量的結構零部件發展。

2、製造具有均勻顯微組織結構的、加工困難而完全緻密的高性能合金。

3、用增強緻密化過程來製造一般含有混合相組成的特殊合金。

4、製造非均勻材料、非晶態、微晶或者亞穩合金。

5、加工獨特的和非一般形態或成分的複合零部件。