粉末冶金材料技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：粉末冶金材料技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】粉末冶金歷史 基本工序 粉末冶金優(yōu)勢(shì)與不足 趨勢(shì)

1 粉末冶金的歷史

粉末冶金發(fā)展經(jīng)歷三個(gè)階段：

20世紀(jì)初，通過(guò)粉末冶金工藝制得電燈鎢絲，被譽(yù)為現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)發(fā)展的標(biāo)志。隨后許多難熔金屬材料如鎢、鉭、鈮等都可通過(guò)粉末冶金工藝方法制備。1923年粉末冶金硬質(zhì)合金的誕生更被譽(yù)為機(jī)械加工業(yè)的一次革命；20世紀(jì)30年代，粉末冶金工藝成功制得銅基多孔含油軸承。繼而發(fā)展到鐵基機(jī)械零件，并且迅速在汽車、紡織、辦公設(shè)備等現(xiàn)代制造領(lǐng)域廣泛應(yīng)用；20世紀(jì)中葉以后，粉末冶金技術(shù)與化工、材料、機(jī)械等學(xué)科互相滲透，更高性能的新材料、新工藝發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)粉末冶金發(fā)展。并使得粉末冶金技術(shù)廣泛應(yīng)用到汽車、航空航天、軍工、節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域。

2 粉末冶金的基本工序

（1）粉末的制取。目前制粉方法大體可分為兩類：機(jī)械法和物理化學(xué)法。機(jī)械法是將原材料機(jī)械地粉碎，化學(xué)成分基本不發(fā)生變化。物理化學(xué)法是借助化學(xué)或物理作用，改變?cè)牧系幕瘜W(xué)成分或聚集狀態(tài)而獲得粉末。目前工業(yè)制粉應(yīng)用最為廣泛的有霧化法、還原法和電解法；而沉積法（氣相或液相）在特殊應(yīng)用時(shí)也很重要。

（2）粉末成型。成型是使金屬粉末密實(shí)成具有一定形狀、尺寸、孔隙度和強(qiáng)度坯塊的工藝過(guò)程。成型分普通模壓成型和特殊成型兩類。模壓成型是將金屬粉末或混合料裝在鋼制壓模內(nèi)，通過(guò)模沖對(duì)粉末加壓，卸壓后，壓坯從陰模內(nèi)壓出。特殊成型是隨著各工業(yè)部門和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)粉末冶金材料性能及制品尺寸和形狀提出更高要求而產(chǎn)生。目前特殊成型分等靜壓成型、連續(xù)成型、注射成型、高能成型等。

（3）坯塊燒結(jié)。燒結(jié)是粉末或粉末壓坯，在適當(dāng)?shù)臏囟群蜌夥諚l件下加熱所發(fā)生的現(xiàn)象或過(guò)程。燒結(jié)可分單元系燒結(jié)和多元系固相燒結(jié)。單元系燒結(jié)，燒結(jié)溫度比所用的金屬及合金的熔點(diǎn)低；多元系固相燒結(jié)，燒結(jié)溫度一般介于易熔成分和難熔成分的熔點(diǎn)之間。除普通燒結(jié)外，還有活化燒結(jié)、熱壓燒結(jié)等特殊的燒結(jié)方法。

（4）產(chǎn)品的后處理。根據(jù)產(chǎn)品的性能要求不同，一般會(huì)對(duì)燒結(jié)品再進(jìn)行加工處理。如浸油、精整、切削攻牙、熱處理、電鍍等。

3 粉末冶金的優(yōu)勢(shì)與不足

粉末冶金的優(yōu)勢(shì)：粉末冶金燒結(jié)是在低于基體金屬的熔點(diǎn)下進(jìn)行，因此目前絕大多數(shù)難熔金屬及其化合物都只能用粉末冶金方法制造；粉末冶金壓制的不致密性，有利于通過(guò)控制產(chǎn)品密度和孔隙率制備多孔材料、含有軸承、減摩材料等；粉末冶金壓制產(chǎn)品的尺寸無(wú)限接近最終成品尺寸（不需要機(jī)械加工或少量加工）。材料利用率高，故能大大節(jié)約金屬，降低產(chǎn)品成本；粉末冶金產(chǎn)品是同一模具壓制生產(chǎn)，工件之間一致性好，適用于大批量零件的生產(chǎn)。特別是齒輪等加工費(fèi)用高的產(chǎn)品；粉末冶金可以通過(guò)成分的配比保證材料的正確性和均勻性，此外燒結(jié)一般在真空或還原氣氛中進(jìn)行，不會(huì)污染或氧化材料，可以制備高純度材料。

粉末冶金的不足：粉末冶金零件部分性能不如鍛造和一些鑄造零件，如延展性和抗沖擊能力等；產(chǎn)品的尺寸精度雖然不錯(cuò)，但是還不如有些精加工產(chǎn)品所得的尺寸精度；零件的不致密特性會(huì)對(duì)后加工處理產(chǎn)生影響，特別在熱處理、電鍍等工藝必須考慮這一特性的影響；粉末冶金模具費(fèi)用高，一般不適用于小批產(chǎn)品生產(chǎn)。

4 國(guó)內(nèi)粉末冶金行業(yè)的趨勢(shì)

隨著我國(guó)工業(yè)化快速發(fā)展，高附加值的零部件需求將加速增長(zhǎng)。此外，隨著全球化采購(gòu)的產(chǎn)業(yè)鏈形成，帶給國(guó)內(nèi)零部件企業(yè)商機(jī)顯而易見。因此，如何把握當(dāng)前機(jī)遇，目前粉末冶金行業(yè)應(yīng)該從以下四方面發(fā)展。

（1）進(jìn)一步提高鐵基粉末冶金產(chǎn)品的密度，擴(kuò)大粉末冶金件對(duì)傳統(tǒng)鍛件的替代范圍。當(dāng)前，鐵基粉末冶金零件的密度為7.0-7.2g/cm3，而國(guó)內(nèi)某企業(yè)通過(guò)技術(shù)改進(jìn)，用傳統(tǒng)的粉末燒結(jié)和鍛造工藝相結(jié)合的辦法，用較低的成本把鐵基粉末冶金零件密度提高至7.6g/cm3，在這種密度前提下，鐵基粉末冶金已經(jīng)可替代機(jī)械、汽車等行業(yè)的大多數(shù)連接件和部分功能件。考慮粉末冶金工藝本身對(duì)材料的節(jié)省和高效特征，此類鐵基粉末冶金件的潛在價(jià)值空間可達(dá)至千億元。

（2）提高粉末冶金產(chǎn)品的精度、開發(fā)形狀更復(fù)雜的產(chǎn)品。為機(jī)械制造、航天汽車、生活家電等行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)服務(wù)。此方向主要以降低機(jī)械重量、節(jié)能減耗及將設(shè)備小型化、普及化為導(dǎo)向。如使用注射成型零件幾乎不需要再進(jìn)行機(jī)加工，減少材料的消耗，材料的利用率幾乎可以達(dá)到100%。

（3）進(jìn)一步合金化，目標(biāo)為輕量化和功能化。在鐵基粉末中，混入鋁、鎂及稀土元素等合金粉末，可實(shí)現(xiàn)其超薄、輕量化等性能，可廣泛地應(yīng)用電子設(shè)備及可穿戴設(shè)備等與生活密切相關(guān)的領(lǐng)域中。

（4）改善粉末冶金零件的電磁性，目標(biāo)是對(duì)硅鋼和鐵氧體、磁介質(zhì)等材料的取代。以取向硅鋼材料為例，硅鋼的導(dǎo)電原理是加入硅元素后，材料通過(guò)減少晶界的方式降低鐵損，特別是取向硅鋼，導(dǎo)向方向是一個(gè)單一粗大的晶粒。相比取向硅鋼的一維導(dǎo)電方向，粉末冶金零件可以實(shí)現(xiàn)多維導(dǎo)電（各個(gè)方向）。目前此技術(shù)已被少數(shù)企業(yè)實(shí)現(xiàn)突破，只要不斷完善，最終達(dá)到工業(yè)要求。這種技術(shù)將會(huì)廣泛在電機(jī)設(shè)備、汽車及機(jī)器人智能控制系統(tǒng)等領(lǐng)域應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃培云.粉末冶金原理.[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1997（2006.1重?。?1.

第2篇：粉末冶金材料技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：雙聯(lián)齒輪；粉末冶金；模具

雙聯(lián)齒輪就是兩個(gè)齒輪連成一體，這種雙聯(lián)齒輪在輪系中（變速器）被稱為滑移齒輪，它的作用就是改變輸出軸的轉(zhuǎn)速或速度。齒輪箱里，有滑移齒輪就可以有多種轉(zhuǎn)速或速度，沒(méi)有滑移齒輪就只有一種轉(zhuǎn)速或速度。對(duì)于高強(qiáng)度鐵基粉末冶金的雙聯(lián)齒輪應(yīng)用更是廣泛。下面我們就來(lái)探討一下它的設(shè)計(jì)和開發(fā)問(wèn)題。

一、產(chǎn)品分析

隨著粉末冶金技術(shù)的迅速發(fā)展，使得制造高性能低成本的齒輪制品成為可能。可見采用高性能粉末冶金材料能滿足齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度與接觸疲勞強(qiáng)度的要求。雙聯(lián)齒輪產(chǎn)品見下圖1。根據(jù)雙聯(lián)齒輪的使用情況分析其失效模式，其主要失效形式是輪齒折斷和齒面磨損。解決此問(wèn)題的主要措施是采用粉末冶金材料或合金鋼熱處理及表面處理技術(shù)，進(jìn)行齒輪強(qiáng)度校核，分別計(jì)算齒輪的彎曲應(yīng)力與接觸應(yīng)力，并確定高性能粉末冶金材料齒輪的許用彎曲應(yīng)力與接觸應(yīng)力。

二、工藝設(shè)計(jì)

產(chǎn)品的開發(fā)工藝為：混料――壓制――燒結(jié)――浸――機(jī)加工――熱處理――機(jī)加工――油浸。根據(jù)工況分析此產(chǎn)品必須具有高強(qiáng)度與良好的耐磨性。

1）材料設(shè)計(jì)：根據(jù)產(chǎn)品的使用情況選用具有高強(qiáng)度的鐵基粉末冶金材料Fe-1.3Cu-0.8C-1.7Ni-0.5Mo。因本產(chǎn)品要進(jìn)行切削加工，考慮對(duì)加工刀具的磨損，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.35%的MnS。銅與鐵的濕潤(rùn)性很好有利于提高材料的密度和強(qiáng)度；鎳主要提高材料的強(qiáng)度與硬度，并明顯改善其沖擊韌性，鎳銅同時(shí)進(jìn)行合金化以穩(wěn)定燒結(jié)品尺寸；鉬主要是提高材料的強(qiáng)度與淬透性，有效地減少回火脆性；硫化錳主要提高燒結(jié)品的切削加工性能。原料粉末混合后要具有良好的流動(dòng)性和壓制性能，以保證具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的齒輪制品在成形時(shí)的密度分布均勻。

2）壓制與燒結(jié)：采用60t的全自動(dòng)成形壓機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品的壓制，必須保證壓制品的密度分布均勻且分割密度小于0.1g/cm3。燒結(jié)工藝：在有快速脫脂裝置的網(wǎng)帶式燒結(jié)爐中1120度的溫度，90%氮和10%氫的氣氛下燒結(jié)25分鐘，燒結(jié)時(shí)嚴(yán)格控制燒結(jié)氣氛的碳勢(shì)，以免脫碳影響齒輪的燒結(jié)性能。

3）表面熱處理：網(wǎng)帶爐進(jìn)行滲碳熱處理。具體工藝為：860度下在碳勢(shì)0.8%的保護(hù)氣體中奧氏體化30～60分鐘，10#油中淬火至80度，冷卻到室溫后再在100～200度下回火1小時(shí)，以減小淬火應(yīng)力、降低脆性并保持高強(qiáng)度。

4）后續(xù)機(jī)加工：一次機(jī)加工是根據(jù)產(chǎn)品圖對(duì)雙聯(lián)齒輪的燒結(jié)體進(jìn)行機(jī)加工，二次機(jī)加工主要是在熱處理后加工其柱面外圓保證其裝配精度。

三、成型模具設(shè)計(jì)

根據(jù)不等高粉末冶金制品模具以及齒輪模具的設(shè)計(jì)原理，結(jié)合所研制產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征采用“上二下三”模具成形方案，成形結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，壓制成形狀態(tài)圖如圖3所示?！吧隙氯蹦＞叱尚畏桨福捎脙蓚€(gè)上模沖與三個(gè)下模沖成形。

此成形方案有如下特點(diǎn)：

1）產(chǎn)品的成形性：此方案更有利于壓制時(shí)粉末的移動(dòng)送粉，從而獲得密度分布較均勻的壓制品，使大小齒輪部位具有很高的結(jié)合強(qiáng)度。

2）產(chǎn)品的機(jī)加工：此方案凹槽直接成形，大齒輪端面凸起部位便于機(jī)加工。

3）模具的結(jié)構(gòu)：此方案模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，三個(gè)下模沖成形加大了模具的磨損，影響其使用壽命以及壓制品的精度。通過(guò)上述成形方案的分析可知，為了得到密度分布均勻且合理的產(chǎn)品和便于機(jī)加工并降低成本，可采用先進(jìn)的全自動(dòng)粉末冶金壓機(jī)來(lái)保證具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制品壓坯的成形。所研制的粉末冶金齒輪的精度主要由粉末冶金模具保證。粉末冶金模具的服役條件非常苛刻，陰模受到摩擦與交變拉應(yīng)力作用，失效形式是磨損。模沖不僅受到摩擦作用，還承受沖擊和傳遞很大的壓應(yīng)力，因此失效形式主要是崩裂、劇烈磨損以及斷裂。復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)決定必須選擇較好的模具材料以滿足其韌性和耐磨性要求。成形陰模采用硬質(zhì)合金YG8，成形上下模沖采用進(jìn)口的高速鋼SKH9。

四、研制結(jié)果

齒輪材料的金相組織是：燒結(jié)態(tài)組織主要由片狀珠光體、殘余奧氏體、鐵素體和孔隙組成；熱處理態(tài)組織主要由回火馬氏體和殘余奧氏體組成。對(duì)此成形方案的燒結(jié)品、熱處理品分別進(jìn)行齒輪抗壓強(qiáng)度測(cè)試和尺寸檢驗(yàn)。齒輪強(qiáng)度測(cè)試在萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行齒輪抗壓試驗(yàn)，要求齒輪與壓塊以線接觸形式在齒面上均勻接觸，齒輪A與齒輪B分別跨14與2齒測(cè)試齒輪抗壓強(qiáng)度。所研制的鐵基粉末冶金雙聯(lián)齒輪裝機(jī)進(jìn)行. 萬(wàn)次負(fù)載耐久試驗(yàn)，齒輪齒部無(wú)明顯的凹陷、擦傷和點(diǎn)蝕，滿足使用要求。

五、結(jié)語(yǔ)

1）通過(guò)產(chǎn)品分析、材料成分設(shè)計(jì)、制備工藝確定以及成形模具設(shè)計(jì)，詳述了高性能鐵基粉末冶金汽車雙聯(lián)齒輪制品的研制過(guò)程，裝機(jī)試驗(yàn)表明成功開發(fā)應(yīng)用于汽車上鐵基粉末冶金雙聯(lián)齒輪。

2）產(chǎn)品研制過(guò)程中采用自主開發(fā)的高性能低成本的鐵基粉末冶金材料Fe-1.3Cu-0.8C-1.7Ni-0.5Mo-0.35MnS，產(chǎn)品性能測(cè)試、尺寸檢測(cè)以及裝機(jī)試驗(yàn)結(jié)果表明，所研制的齒輪達(dá)到使用要求，尺寸的穩(wěn)定性可滿足批量生產(chǎn)的需要。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱孝錄主編.齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社， 2005

[2] 上海市新材料協(xié)會(huì)粉末冶金分會(huì)，上海汽車股份有限公司粉末冶金廠編，張華誠(chéng)主編.粉末冶金實(shí)用工藝學(xué)[M]. 冶金工業(yè)出版社， 2004

第3篇：粉末冶金材料技術(shù)范文

風(fēng)雨求學(xué)，毅然回國(guó)

黃培云，1917年8月23日生于北京市，祖籍福建省閩侯縣（今福州市）。其父在海關(guān)工作，經(jīng)常易地任職，全家隨行。因此，黃培云小學(xué)讀于北京，初中讀于煙臺(tái)，高中讀于蘇州。但這并沒(méi)有影響他的學(xué)業(yè)，反而使他開闊了眼界，增長(zhǎng)了不少見識(shí)。

由于勤奮好學(xué)，1934年，他以優(yōu)異的成績(jī)考入了清華大學(xué)化學(xué)系。1935年，為了挽救民族危亡，他毅然參加“一二?九”運(yùn)動(dòng)。1937年，日本侵略軍進(jìn)占北平，清華大學(xué)遷至長(zhǎng)沙，與北京大學(xué)、南開大學(xué)組成西南臨時(shí)大學(xué)，不久又西遷昆明成立西南聯(lián)合大學(xué)。1938年2月，黃培云參加由聞一多等教授率領(lǐng)的步行團(tuán)，并擔(dān)任學(xué)生小組長(zhǎng)，風(fēng)雨兼程，歷時(shí)兩個(gè)多月，從長(zhǎng)沙步行到昆明。這次步行對(duì)黃培云一生影響極大。在憶及這段往事時(shí)，他說(shuō)：“它不但鍛煉了我的身心，更重要的是深入窮鄉(xiāng)僻壤，了解到不少民間實(shí)際情況與疾苦，使我進(jìn)一步向進(jìn)步與革命靠攏?！蓖?月，黃培云大學(xué)畢業(yè)，在清華大學(xué)金屬學(xué)研究所任助教。

1940年，黃培云考取清華大學(xué)第五屆公費(fèi)留美生，在麻省理工學(xué)院研究生院攻讀博士學(xué)位。1945年獲科學(xué)博士學(xué)位后，他繼續(xù)在該院從事博士后科學(xué)研究工作。

為了中華民族的振興，黃培云毅然偕同已入美國(guó)籍的夫人于1946年底回到了祖國(guó)，以圖科學(xué)救國(guó)。1947年春，他受聘到武漢大學(xué)礦冶系任教授和系主任。

建校不是做好桌子板凳就行

1952年，國(guó)家對(duì)高等學(xué)校進(jìn)行教學(xué)改革與院系調(diào)整，決定將武漢大學(xué)、湖南大學(xué)、廣西大學(xué)、南昌大學(xué)的礦冶系，中山大學(xué)的地質(zhì)系，以及北京工業(yè)學(xué)院的選礦系進(jìn)行調(diào)整合并，成立獨(dú)立的中南礦冶學(xué)院。該學(xué)院定位為以培養(yǎng)有色金屬工業(yè)需要的人才為主，時(shí)任武漢大學(xué)礦冶系主任的黃培云參與了籌建工作。

校址最后選定在湖南長(zhǎng)沙。“建校時(shí)最困難的是沒(méi)有人，我們就在長(zhǎng)沙即將畢業(yè)的學(xué)生中找?guī)讉€(gè)能干的?！秉S培云生前回憶道。他們先對(duì)學(xué)校的桌椅板凳、實(shí)驗(yàn)臺(tái)需要多少木頭進(jìn)行估算，再去買木頭，并且總能買到最好的木頭。之后，他們又買了馬達(dá)和鋸片，自己裝了鋸木頭的機(jī)器。很快木工廠建起來(lái)了?！罢f(shuō)是木工廠，實(shí)際上除了那臺(tái)鋸以外，什么都沒(méi)有。但學(xué)生們就是用它制作了一大批小板凳?！秉S培云生前回憶起建校情景時(shí)娓娓地說(shuō)道。

然而，建校不是把桌子板凳做好就行了。幾所學(xué)校的師生加起來(lái)有好幾百人，加上當(dāng)時(shí)交通不便，從四面八方趕到長(zhǎng)沙來(lái)這個(gè)過(guò)程就不簡(jiǎn)單。修整校舍時(shí)實(shí)在買不到瓦，他們就自己動(dòng)手做瓦；建房子需要大量的磚，他們就自己建窯壓胚燒磚，還因?yàn)橛盟膯?wèn)題，他們辦了一個(gè)小型自來(lái)水廠，甚至為了開出一條運(yùn)輸路，他們用鋤頭一點(diǎn)點(diǎn)地把羊腸小道鏟平、開通。

面臨6所學(xué)校所用教材差別很大的問(wèn)題時(shí)，他們把6個(gè)學(xué)校的教材擺在一塊兒，強(qiáng)中選優(yōu)，最后確定以武大、湖大、北京工業(yè)學(xué)院的教材為主。

他們秉著革命的精神為建校出謀獻(xiàn)力，終于學(xué)校在1952年11月如期開學(xué)，黃培云被任命為副院長(zhǎng)。

黃培云倡導(dǎo)的“三嚴(yán)”作風(fēng)――嚴(yán)肅對(duì)待教學(xué)工作、嚴(yán)密組織教學(xué)過(guò)程、嚴(yán)格要求學(xué)生在建校后起了很大作用。“我們一方面不斷改善教學(xué)物質(zhì)條件，一方面大力培養(yǎng)師資。學(xué)院成立時(shí)只有兩萬(wàn)多平方米，實(shí)驗(yàn)室、教室、宿舍等都非常缺乏。”黃培云生前接受記者采訪時(shí)說(shuō)，用了大概3年時(shí)間，教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓相繼建立，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備不斷補(bǔ)充，教學(xué)質(zhì)量也有了提高。

從1954年開始，學(xué)院在蘇聯(lián)專家的指導(dǎo)下，改組了院務(wù)會(huì)議，調(diào)整教研組，修訂教學(xué)計(jì)劃及教學(xué)大綱，對(duì)教學(xué)法展開研究。1956年，中南礦冶學(xué)院培養(yǎng)出第一批畢業(yè)生，較強(qiáng)的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)使這些畢業(yè)生受到用人單位的歡迎。

填補(bǔ)我國(guó)粉末冶金學(xué)科空白

不僅是奠基粉末冶金學(xué)科、培養(yǎng)學(xué)科人才，黃培云更是見證了它的發(fā)展。

粉末冶金是一門制取金屬、非金屬和化合物粉末及其材料的高新科學(xué)技術(shù)，它能滿足航空、航天、核能、兵器、電子、電氣等高新技術(shù)領(lǐng)域各種特殊環(huán)境中使用的特殊材料的要求。一些發(fā)達(dá)國(guó)家早在20世紀(jì)初就開始了該領(lǐng)域的研究，而中國(guó)在1950年代還是一片空白。

當(dāng)冶金部把設(shè)立粉末冶金專業(yè)的任務(wù)下達(dá)給中南礦冶學(xué)院時(shí)，誰(shuí)都不知道粉末冶金是怎么一回事。黃培云說(shuō)他在麻省理工學(xué)院學(xué)過(guò)一門30學(xué)時(shí)的粉末冶金選修課，有點(diǎn)概念，但當(dāng)時(shí)并不太重視這門課程。從那以后，黃培云在學(xué)術(shù)和專業(yè)方面由一般有色金屬冶金研究轉(zhuǎn)向集中研究粉末冶金與粉末材料。

“回想起來(lái)，我們那時(shí)候什么都沒(méi)有，真是從零開始。學(xué)生、講課教師、教材、實(shí)驗(yàn)室都還沒(méi)有。我們首先在冶金系里成立了粉末冶金教研室，我兼任教研室主任，成員有冶金系主任何福煦、助教曹明德。”黃培云說(shuō)。上世紀(jì)60年代他培養(yǎng)了第一批粉末冶金專業(yè)的研究生，到80年代，培養(yǎng)了這個(gè)專業(yè)的第一批博士生。至今他已培養(yǎng)碩士生、博士生80余人，其中很多人已經(jīng)成長(zhǎng)為我國(guó)粉末冶金領(lǐng)域的骨干力量。在培養(yǎng)人才之外，黃培云領(lǐng)導(dǎo)的粉末冶金專業(yè)還接受完成國(guó)防部門下達(dá)的任務(wù)。

第4篇：粉末冶金材料技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】 熱等靜壓 粉末冶金 擴(kuò)散連接

熱等靜壓（hot isostatic pressing，簡(jiǎn)稱HIP）是粉末冶金領(lǐng)域等靜壓技術(shù)的一個(gè)分支，現(xiàn)已成為一種重要的現(xiàn)代材料成型技術(shù)。該技術(shù)將制品放置到密閉的容器中，以密閉容器中的惰性氣體或氮?dú)鉃閭鲏航橘|(zhì)，向制品施加各向同等壓力的同時(shí)施以高溫（加熱溫度通常為1000～2000℃，工作壓力可達(dá)200MPa。），使得制品在高溫、高壓的作用下得以燒結(jié)和致密化。

隨著熱等靜壓設(shè)備性能的不斷改進(jìn)完善，HIP技術(shù)現(xiàn)已在硬質(zhì)合金燒結(jié)、鎢鋁鈦等難熔金屬及合金的致密化、產(chǎn)品的缺陷修復(fù)，大型及異形構(gòu)件的近凈成形，復(fù)合材料及異種材料擴(kuò)散連接等方面得到了廣泛應(yīng)用，已經(jīng)發(fā)展成為一種極其重要的材料現(xiàn)代成型技術(shù)。

1 熱等靜壓設(shè)備的結(jié)構(gòu)

熱等靜壓設(shè)備主要由高壓容器、加熱爐、壓縮機(jī)、真空泵、冷卻系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成。圖1為典型熱等靜壓系統(tǒng)的示意圖。

高壓容器是由無(wú)螺紋、底部封閉鋼絲纏繞的預(yù)應(yīng)力筒體和鋼絲纏繞及預(yù)應(yīng)力框架組成。加熱爐提供熱等靜壓所必需的熱量，通常為電阻式加熱爐，可視不同溫度檔的要求，采用不同的電阻材料，如最高工作溫度為1450℃條件時(shí)可用鉬絲加熱爐，為2000℃條件時(shí)可用石墨加熱爐。HIP設(shè)備通常采用非注入式電動(dòng)液壓壓縮機(jī)可給熱等靜壓提供高達(dá)200MPa的高壓氣體。真空泵采用旋轉(zhuǎn)葉輪，在產(chǎn)品燒結(jié)中用于真空抽吸，同時(shí)抽除容器內(nèi)的氧、水汽和其它雜質(zhì)。冷卻系統(tǒng)采用內(nèi)外循環(huán)回路設(shè)計(jì)；內(nèi)循環(huán)通過(guò)管道內(nèi)冷卻水的流動(dòng)與壓力容器外殼間進(jìn)行熱交換，為了保護(hù)冷卻系統(tǒng)，冷卻水的質(zhì)量很重要，需采用去離子水，管路也需進(jìn)行防銹處理；外循環(huán)則通過(guò)換熱器將內(nèi)循環(huán)的熱量帶出。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、真空的程序控制，并顯示所有工作狀態(tài)，可編制控制器提供安全可靠的聯(lián)鎖。

2 熱等靜壓技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 粉末冶金領(lǐng)域

粉末冶金是用粉末作為原材料，經(jīng)過(guò)成形、燒結(jié)和后處理將粉末固結(jié)成產(chǎn)品的工藝，能生產(chǎn)特殊性能的多孔制件、復(fù)合材料、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，其產(chǎn)品具有組織成分均勻、力學(xué)性能優(yōu)越的特點(diǎn)。采用熱等靜壓（HIP）進(jìn)行粉末固結(jié)是將粉末采用金屬、陶瓷包套（低碳鋼、Ni、Mo、玻璃等）或不采用包套置于熱等靜壓設(shè)備中，以高壓氮?dú)狻鍤庾鱾鲏航橘|(zhì)對(duì)粉末施加各向均等靜壓力，在高溫高壓作用下熱等靜壓爐內(nèi)的包套軟化并收縮，擠壓內(nèi)部粉末使其經(jīng)歷粒子靠近及重排階段、塑性變形階段擴(kuò)散蠕變階段三個(gè)階段實(shí)現(xiàn)制品的致密化。

圖2為粉末熱等靜壓固結(jié)工藝。粉末填充一般在真空或惰性氣體氛圍中進(jìn)行。為了提高填充粉末的密度，包套要不停的振動(dòng)。為了得到統(tǒng)一的收縮，則需要填充粉末的密度應(yīng)不低于理論密度的68%，填充后包套要抽真空并密封，這是因?yàn)闊岬褥o壓過(guò)程是通過(guò)壓差來(lái)固結(jié)被成型粉末和材料的，一旦包套密封不嚴(yán)，氣體介質(zhì)進(jìn)入包套，將影響粉末的燒結(jié)成型。另外，真空密封可以去除空氣和水，防止氧化反應(yīng)和阻礙燒結(jié)過(guò)程。

熱等靜壓是在高溫下對(duì)工件施加各向均等靜壓力，與傳統(tǒng)粉末冶金工藝相比有如下優(yōu)點(diǎn)；

（1）制件密度高。通過(guò)金屬粉末HIP致密化成形的制件密度分布均勻，可以消除材料內(nèi)部的孔隙，制造出理論密度的致密體零件。

（2）晶粒細(xì)小。包套受到等靜壓力的作用，可抑制粉末的晶粒快速增長(zhǎng)，得到良好晶粒尺寸的制件。

（3）力學(xué)性能好。由于通過(guò)金屬粉末HIP致密化成形的制件晶粒各向同性且均勻細(xì)小，能閉合材料內(nèi)部孔隙和疏松等缺陷，提高材料的性能可提高制件宏觀力學(xué)性能的均勻性，有助于提高制件的疲勞壽命，增強(qiáng)延展性、抗沖擊強(qiáng)度及蠕變性能。

（4）實(shí)用范圍廣?？梢詫?duì)難加工材料（如鈦合金、高溫合金、鎢合金、金屬陶瓷等材料）以粉末HIP的方式成形和致密化。

（5）材料利用率高。包套與粉末在HIP過(guò)程中均勻變性，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零部件的近凈成形，減少昂貴材料的浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)約成本的目的。

HIP成形能得到全致密的粉末冶金制品，其抗拉強(qiáng)度、延伸率、疲勞強(qiáng)度等力學(xué)性能優(yōu)于燒結(jié)制品，因而HIP成形工藝在粉末冶金成形工藝中占有十分重要的地位，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。

高速鋼是一種化學(xué)成分復(fù)雜的高合金鋼。在采用傳統(tǒng)的熔煉-鍛造法生產(chǎn)高速鋼時(shí)，由于鑄錠尺寸大，冷卻緩慢、不可避免的產(chǎn)生碳化物偏析。這種偏析組織不僅給鍛、軋等熱加工造成困難，損害了產(chǎn)品的各種性能，而且限制了合金含量的進(jìn)一步增加，阻礙了高速鋼的發(fā)展。HIP技術(shù)的問(wèn)世，使許多高速鋼可以采取粉末冶金工藝來(lái)制造，從而克服了熔鑄鋼中碳化物偏析這類缺陷，把粉末冶金技術(shù)成功引入了致密鋼材和合金鋼的生產(chǎn)領(lǐng)域。

硬質(zhì)合金是粉末冶金產(chǎn)品的代表作，通常采用氫氣燒結(jié)或者真空燒結(jié)進(jìn)行合金化；相比之下引入HIP技術(shù)制備硬質(zhì)合金具備以下優(yōu)點(diǎn)；1）殘余孔隙幾乎完全消除，相對(duì)密度達(dá)到99.999%；2）制造大型或長(zhǎng)徑比大的制品時(shí)，廢品率低，表面缺陷大幅降低，拋光后可得到光潔度極高的表面；3）制品性能大幅度提高。

鈦合金因具有高強(qiáng)度、高韌性、抗氧化及耐腐蝕的特性，廣泛應(yīng)用于航天、航空、航母和化工等領(lǐng)域。鈦制品的傳統(tǒng)制造工藝復(fù)雜，二次加工材料損失大。用HIP技術(shù)制備的粉末鈦合金，不僅簡(jiǎn)化了熔煉工藝和切削工序，而且合金組織更趨均勻，性能明顯改善。

陶瓷材料的特點(diǎn)是熔點(diǎn)高、彈性模量大、硬度高、密度低、熱膨脹小及耐磨、耐腐蝕等。通常采用粉末壓制成型和燒結(jié)或熱壓，通常制品孔隙度較大，性能較差。HIP工藝提供了生產(chǎn)高性能、高均勻程度、高致密度陶瓷或陶瓷金屬?gòu)?fù)合材料的手段。在加工過(guò)程中，由于原料粉末直接進(jìn)入包套，不再添加傳統(tǒng)工藝所需的有機(jī)成型劑，所以原材料在整個(gè)工藝過(guò)程中不受污染，這樣生產(chǎn)的材料是一種純潔的勻質(zhì)材料，具有均勻的細(xì)晶粒和接近100%的密度。而且，等靜壓技術(shù)將高壓惰性氣體和高溫同時(shí)作用于產(chǎn)品，能夠有效地去除內(nèi)部空隙，并在整個(gè)材料中形成強(qiáng)的冶金結(jié)合，極大地解決了陶瓷或陶瓷金屬?gòu)?fù)合材料制備的困難，特別在制備大尺寸、復(fù)雜形狀的陶瓷材料方面有較大的優(yōu)勢(shì)。

另外，HIP工藝能生產(chǎn)基本不需要機(jī)加工的近終形部件。一個(gè)熱等靜壓的近終形部件，由于可做成最終尺寸或接近最終的制品尺寸，因此用料少。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用HIP近終成形工藝制得的產(chǎn)品，其材料的利用率一般可達(dá)到80%～90%，其價(jià)格比常規(guī)工藝制得的產(chǎn)品低20%以上，同時(shí)顯著減少了機(jī)加工的時(shí)間和成本。HIP近終成形技術(shù)中使用的模具已經(jīng)可以用鋼板焊接而成，其形狀可以任意變化，部件的設(shè)計(jì)自由度較大。由于可制作各種異型體及整體部件，減少了焊接的數(shù)目，也提高了制品整體的可靠性。HIP近終成形技術(shù)可提高原材料的使用率和機(jī)加工效率，常用于整體成形許多常規(guī)方法難以成形的零件，特別適合于航空航天、船舶、武器設(shè)備、核設(shè)施、發(fā)電設(shè)備等關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重大應(yīng)用領(lǐng)域。

CFM國(guó)際公司生產(chǎn)的CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)中有2個(gè)擋板通過(guò)粉末HIP近凈成形，截止2007年12月31日，有17532臺(tái)CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)在役，已裝備7150架飛機(jī)。俄羅斯使用EI1698P鎳基高溫合金粉末HIP近凈成形，為地面渦輪裝置生產(chǎn)大尺寸盤型零件，其強(qiáng)度和塑形比鑄、鍛件提高了10%～15%，近凈成形的盤類零件直徑可達(dá)1100mm（圖3）。Bjurstrom等利用HIP近凈成形方法成功制造了高壓泵體，并將泵的支撐、關(guān)口、凸緣等部位與泵體一起整體成形，不僅顯著縮短了部件的制造周期，且明顯提高了制件的力學(xué)性能。瑞典Stephen等將板材焊接拼合成復(fù)雜包套的外殼與內(nèi)部模芯，對(duì)APM2218粉末HIP近凈成形，成功制造了復(fù)雜的蒸汽管路系統(tǒng)。他們還以超級(jí)雙相不銹鋼粉末為原料，采用HIP近凈成形技術(shù)制備出深海下使用的高壓閥體，完全克服了傳統(tǒng)鑄、鍛件的缺陷，綜合性能明顯提高。法國(guó)Baccino等采用HIP近凈成形技術(shù)制備出鎳基高溫合金、鈦合金、不銹鋼類非常復(fù)雜的零件，如直升飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪軸、葉輪等制件，還制造出尺寸達(dá)1m的大型不銹鋼件。

我國(guó)在粉末HIP近凈成形領(lǐng)域的研究工作開展較少，目前主要由北京航空材料研究院、航天材料及工藝研究所、中南大學(xué)、北京科技大學(xué)、西北有色金屬研究院等單位開展了相關(guān)研究工作，尚處于研究初期，與國(guó)外先進(jìn)水平相比，還有很大差距。

2.2 擴(kuò)散連接

擴(kuò)散連接是一種新型的焊接工藝，對(duì)于難于焊接的金屬以及異種材料之間進(jìn)行固態(tài)連接具有很大的應(yīng)用價(jià)值。熱等靜壓擴(kuò)散連接是將兩種材料表面磨平和拋光后，用某種液體或氣體介質(zhì)在各個(gè)方向加力將兩種材料緊密地壓在一起，然后加熱到熔點(diǎn)以下的某個(gè)溫度，并保溫保壓一段時(shí)間，使材料通過(guò)原子間相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接。熱等靜壓擴(kuò)散連接涉及到的材料可以是金屬-金屬、金屬-非金屬、非金屬-非金屬，在核工業(yè)、航天等多個(gè)領(lǐng)域方面值得應(yīng)用推廣的一項(xiàng)較好技術(shù)。

從上世紀(jì)70年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外采用熱等靜壓擴(kuò)散連接的方法對(duì)鈹/鋼，鈹/銅合金，銅合金/鋼，銅合金/銅合金，銅合金/Al合金連接進(jìn)行了大量的研究，實(shí)現(xiàn)了鈹/ HR-1不銹鋼、Al-Si合金/HR-2不銹鋼、Be/CuCrZr合金W/Cu、V-4Cr-4Ti/HR2鋼的熱等靜壓擴(kuò)散連接。

王錫勝等采用熱等靜壓（HIP）技術(shù)實(shí)現(xiàn)了進(jìn)行擴(kuò)散連接，研究表明中間過(guò)渡層及連接工藝參數(shù)對(duì)接頭性能存在明顯影響。在580℃，140MPa下Be與CuCrZr直接擴(kuò)散連接以及采用Ti（Be上PVD鍍層）/Cu（CuCrZr上PVD鍍層）作過(guò)渡層的間接擴(kuò)散連接均達(dá)到了較好的連接效果。表面采用Ti鍍層的間接擴(kuò)散連接，可有效阻止Be與Cu形成脆性相。另外，中間層或擴(kuò)散阻礙層材料對(duì)連接成功與否或質(zhì)量高低有著重要的影響，其選擇原則是在設(shè)定的溫度下，盡可能阻止Be的擴(kuò)散，減少脆性金屬間化合物的生成，同時(shí)又能緩和接頭的內(nèi)應(yīng)力。國(guó)內(nèi)外研究了多種材料作為Be/Cu連接的中間層或阻礙層，如Ag、Ti、Cu、Al、BeCu合金以及復(fù)合層Ti/Ni、Ti/Cu、Cr/Cu、Al/Ni/Cu等。

在核聚變反應(yīng)裝置中，偏濾器面對(duì)等離子一面的材料要求有很好的耐高溫性能和良好的熱傳導(dǎo)性能?，F(xiàn)有的單一材料不能同時(shí)滿足兩種需要，因而設(shè)計(jì)了W-Cu復(fù)合材料。鎢具有很高的熔點(diǎn)，可作為面對(duì)等離子一側(cè)的耐高溫材料，銅具有很好的導(dǎo)熱性能，作為基體材料能滿足導(dǎo)熱和冷卻的要求。吳繼紅等采用熱等靜壓實(shí)現(xiàn)了核聚變反應(yīng)裝置中偏濾器面對(duì)等離子一面的銅和鎢進(jìn)行連接，焊接性能滿足了偏濾器工作需要。

釩合金作為聚變堆結(jié)構(gòu)材料的候選材料，在作為結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用時(shí)，須與不銹鋼等金屬進(jìn)行連接。冷邦義等以AuNi合金作為過(guò)渡層材料，采用熱等靜壓（HIP）方法進(jìn)行V-4Cr-4Ti/HR2鋼擴(kuò)散連接。

3 結(jié)語(yǔ)

熱等靜壓設(shè)備和工藝日益改善，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，目前熱等靜壓技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空、航天、能源、運(yùn)輸、電工、電子、化工和冶金等行業(yè)。熱等靜壓技術(shù)能使粉末冶金件在高溫高壓的作用下實(shí)現(xiàn)全致密化，晶粒細(xì)小，大幅度提高制品的宏觀力學(xué)性能的均勻性，有助于提高制件的疲勞壽命，增強(qiáng)延展性、抗沖擊強(qiáng)度及蠕變性能，而且能夠?qū)崿F(xiàn)近凈成型，是制備新型材料的重要手段。

對(duì)于難以焊接或材料性能相差較大的異種材料，熱等靜壓方法能夠通過(guò)異種材料間的原子擴(kuò)散形成性能較為滿意的連接接頭。因此，熱等靜壓擴(kuò)散連接是一種可在多個(gè)領(lǐng)域推廣的技術(shù)方法。

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第5篇：粉末冶金材料技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】材料成型；控制工程；金屬材料

1機(jī)械加工成型

現(xiàn)在的金屬材料加工成型，主要是使用機(jī)械加工，加工機(jī)械的關(guān)鍵部位是加工刀具，現(xiàn)在使用的刀具很多是金剛石成分的刀具[1]。使用這種刀具對(duì)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行加工比較廣泛，鋁基復(fù)合材料使用金剛石刀具加工主要可以分成三種，分別是鉆銷形式、銑銷形式和車銷形式。鉆銷形式使用的是鑲鉆麻花鉆頭，對(duì)鋁基復(fù)合材料加工，一般情況下使用B4C顆粒鉆銷，而且在加工的過(guò)程中還需要添加切銷液，這種液體可以增加鋁基復(fù)合材料的強(qiáng)度。銑銷形式使用材料有2.0%的粘接劑，還要8.5%的端面銑刀，這樣的加工方法能強(qiáng)化鋁基復(fù)合材料。車銷形式主要使用刀具是硬合金刀具，而且在使用這種加工模式中還需要添加乳化劑，使用這種液體的目的是起到冷卻效果。

2擠壓和鍛模塑性成型

金屬材料在實(shí)際成型加工時(shí)，可以在模具的表面涂抹一層劑，所選用的壓力成型方法里要能有效控制壓力，以減小在制造時(shí)產(chǎn)生的摩擦系數(shù)[2]。有研究表明，使用有效壓力和涂抹劑，能夠使加工過(guò)程中擠壓壓力減少至少35%。擠壓力的減少能減少對(duì)模具的損傷，減少對(duì)金屬塑性的削弱，還能防止金屬變形中抵抗力減弱，從而有效提高成型效率。除了使用上述方法進(jìn)行加工，還可以在金屬基材料中增加適量的增強(qiáng)顆粒，降低其可塑性，增強(qiáng)金屬材料的變形抗力，再在加工過(guò)程中增加一定的溫度，使增強(qiáng)顆粒和金屬材質(zhì)加快融合，加強(qiáng)金屬基材料的可塑性[3]。一般來(lái)說(shuō)，在金屬基材質(zhì)中使用增強(qiáng)顆粒會(huì)影響擠壓的速度，如果在加工的材料中使用的增強(qiáng)顆粒較多，加工時(shí)就要嚴(yán)格控制擠壓速度。如果擠壓速度過(guò)快，很容易造成材料成型以后便面出現(xiàn)橫向裂紋。總之，在使用擠壓和鍛模塑性成型技術(shù)對(duì)金屬基材質(zhì)加工的過(guò)程中，不僅需要在模具上涂抹劑，還需要控制加工中擠壓的速度，提高相應(yīng)的溫度，并對(duì)這些技術(shù)嚴(yán)格控制，只有這樣，才能夠保證加工的質(zhì)量。

3鑄造成型

使用復(fù)合材料的加工成型技術(shù)中，最常用的一種方法就是使用鑄造成型技術(shù)。實(shí)際加工過(guò)程中，對(duì)金屬?gòu)?fù)合型材料添加增強(qiáng)顆粒以后，這樣的情況下熔體粘度會(huì)有增強(qiáng)，同時(shí)流動(dòng)性也會(huì)增強(qiáng)，在加上增加增強(qiáng)顆粒的過(guò)程中會(huì)使用熔體的方法使其融合在一起，同時(shí)因?yàn)榻?jīng)過(guò)高溫作用會(huì)產(chǎn)生一些化學(xué)反應(yīng)，這種時(shí)候會(huì)改變金屬材質(zhì)的基礎(chǔ)性質(zhì)。為了控制金屬材質(zhì)基本性能，在熔化金屬材質(zhì)過(guò)程中要對(duì)溫度嚴(yán)格控制，同時(shí)在保溫時(shí)間上也要采用嚴(yán)格控制方法。在高溫情況下對(duì)增強(qiáng)顆粒的添加容易發(fā)生界面反應(yīng)，比如在添加的增強(qiáng)顆粒是碳化硅顆粒容易出現(xiàn)這種現(xiàn)象。出現(xiàn)界面反應(yīng)以后熔體的粘度會(huì)增強(qiáng)，會(huì)出現(xiàn)難以澆筑現(xiàn)象，而且還會(huì)影響到材質(zhì)本質(zhì)。解決問(wèn)題的方法是使用精煉法，同時(shí)還要添加一定量的變質(zhì)添加劑，使用這種方法在鍛造成型是不適合使用在添加了增強(qiáng)顆粒的鋁基復(fù)合材料中。

4粉末冶金成型

粉末冶金成型技術(shù)使用最為早，因此這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際經(jīng)驗(yàn)比較豐富，該技術(shù)使用在成型制造主要是對(duì)金屬基復(fù)合材料使用，還可以對(duì)顆粒復(fù)合材料零部件和制造晶須中使用。同時(shí)粉末冶金技術(shù)在后期也使用在一些尺寸較小，造型比較簡(jiǎn)單，或者是一些高精密要求的零部件生產(chǎn)加工中。使用粉末冶金技術(shù)加工零部件，有著很多方面的優(yōu)點(diǎn)：（1）成型的組織細(xì)密；（2）產(chǎn)品加工成型以后增強(qiáng)相分布均衡；（3）成型以后增加相可調(diào)節(jié)；（4）界面的反應(yīng)減少。隨著不斷對(duì)該技術(shù)的研究，現(xiàn)在可以把粉末冶金技術(shù)使用到更多成型加工中。比如自行車架加工，管材加工、自行車零部件加工等。使用粉末冶金技術(shù)加工的產(chǎn)品有著較強(qiáng)的耐磨性。在加工時(shí)使用該技術(shù)在汽車的產(chǎn)品生產(chǎn)，飛機(jī)零部件生產(chǎn)和航天器材零部件生產(chǎn)。

第6篇：粉末冶金材料技術(shù)范文

[關(guān)鍵詞] CNTs；鎂基；復(fù)合材料；制備方法

[中圖分類號(hào)] TB331 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A 文章編號(hào)：1671-0037（2014）01-66-1.5

鎂及鎂合金具有密度低，比強(qiáng)度、比剛度高，鑄造性能和切削加工性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車、航空、航天、通訊、光學(xué)儀器和計(jì)算機(jī)制造業(yè)。但鎂合金強(qiáng)度低，耐腐蝕性能差嚴(yán)重阻礙其廣泛應(yīng)用。

碳納米管不僅具有極高的強(qiáng)度、韌性和彈性模量，而且具有良好的導(dǎo)電性能，還是目前最好的導(dǎo)熱材料。這些獨(dú)特的性能使之特別適宜作為復(fù)合材料的納米增強(qiáng)相。近年來(lái)，碳納米管作為金屬的增強(qiáng)材料來(lái)強(qiáng)度、硬度、耐摩擦、磨損性能以及熱穩(wěn)定性等方面發(fā)揮了重要作用。

近些年，鎂基復(fù)合材料成為了金屬基復(fù)合材料領(lǐng)域的新興研究熱點(diǎn)之一，碳納米管增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的研究也逐漸成為材料學(xué)者研究重點(diǎn)之一。本文就目前有關(guān)碳納米管增強(qiáng)鎂基合金復(fù)合材料的制備技術(shù)做綜述，以供研究者參考。

1 熔體攪拌法

熔體攪拌法是通過(guò)機(jī)械或電磁攪拌使增強(qiáng)相充分彌散到基體熔體中，最終凝固成形的工藝方法。主要原理是利用高速旋轉(zhuǎn)的攪拌器攪動(dòng)金屬熔體，將CNTS加入到熔體漩渦中，依靠漩渦的負(fù)壓抽吸作用使CNTS進(jìn)入金屬熔體中，并隨著熔體的強(qiáng)烈流動(dòng)迅速擴(kuò)散[1]。

周國(guó)華[2]等人采用攪拌鑄造法制備了CNTs/AM60鎂基復(fù)合材料。研究采用機(jī)械攪拌法，在精煉處理后，在機(jī)械攪拌過(guò)程下不斷加入碳納米管到鎂熔體中，攪拌時(shí)間20 min，然后采用真空吸鑄法制得拉伸試樣。研究結(jié)果顯示，碳納米管具有細(xì)化鎂合金組織的作用，在拉伸過(guò)程中，能夠起到搭接晶粒和承載變形抗力的作用。

C.S.Goh[3]等采用攪拌鑄造法制備了CNTS / Mg基復(fù)合材料時(shí)，金屬熔化后采用攪拌槳以450 r / min的轉(zhuǎn)速攪拌，然后用氬氣噴槍將熔體均勻地噴射沉積到基板上，從而制得CNTS / Mg基復(fù)合材料。力學(xué)性能測(cè)試表明，復(fù)合材料具有較好的力學(xué)性能。

李四年[4]等人采用液態(tài)攪拌鑄造法制備了CNTS/Mg基復(fù)合材料。CNTS加入前首先經(jīng)過(guò)了化學(xué)鍍鎳處理，研究采用了正交實(shí)驗(yàn)，考察了CNTS加入量、加入溫度和攪拌時(shí)間對(duì)復(fù)合材料組織和性能的影響。研究結(jié)果表表明，CNTS加入量在1.0%、加熱溫度在680 ℃、攪拌3 min時(shí)，能獲得綜合性能較好的復(fù)合材料。

攪拌鑄造法優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、成本低、操作簡(jiǎn)單，因此在研究CNTS增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料方面得到廣泛應(yīng)用。但攪拌鑄造法在熔煉和澆鑄時(shí)，金屬鎂液容易氧化，CNTS均勻地分散到基體中也存在一定難度。

2 消失模鑄造法

消失模鑄造是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型黏結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動(dòng)造型，在負(fù)壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。

周國(guó)華[5]等人就通過(guò)消失模鑄造法制備CNTs / ZM5鎂合金復(fù)合材料。將PVC母粒加入到二甲苯中溶解，把CNTs加入上述溶液中超聲分散10 min后過(guò)濾、靜置20 h，裝入發(fā)泡模具發(fā)泡成型，用線切割機(jī)加工制得消失模。把制得的含碳納米管的消失模具放入砂箱內(nèi)，填滿砂并緊實(shí)，將自行配制的ZM5鎂合金熔體澆注制得復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，碳納米管對(duì)鎂合金有較強(qiáng)的增強(qiáng)效果，對(duì)ZM5合金的晶粒有明顯的細(xì)化作用。

3 粉末冶金法

粉末冶金法是把CNTS與鎂合金基體粉末進(jìn)行機(jī)械混合，通過(guò)模壓等方法制坯，然后加入到合金兩相區(qū)進(jìn)行燒結(jié)成型的一種成型工藝。粉末冶金法的優(yōu)點(diǎn)在于合金成分體積分?jǐn)?shù)可任意配比而且分布比較均勻，可以避免在鑄造過(guò)程中產(chǎn)生的成分偏析現(xiàn)象，而且由于燒結(jié)溫度是在合金兩相區(qū)進(jìn)行，能夠避免由于高溫產(chǎn)生的氧化等問(wèn)題。

沈金龍[6]等人采用粉末冶金的方法制備了多壁碳納米管增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料。試驗(yàn)采用CCl4作為分散劑將鎂粉和CNTS混合，在室溫下將混合粉末采用雙向壓制成型后進(jìn)行真空燒結(jié)，制成碳納米/強(qiáng)鎂基復(fù)合材料。研究結(jié)果表明：碳納米管提高了復(fù)合材料的硬度和強(qiáng)度，鎂基復(fù)合材料的強(qiáng)化主要來(lái)自增強(qiáng)體的強(qiáng)化作用、細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化。

Carreno-Morelli[7]等利用真空熱壓燒結(jié)粉末冶金法制備了碳納米管增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)CNTs含量為2%時(shí)，復(fù)合材料的彈性模量提高9%。

楊益利用利用粉末冶金法，制備了碳納米管增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料，研究了碳納米管制備工藝和含量對(duì)復(fù)合材料組織和性能的影響。研究采用真空熱壓燒結(jié)技術(shù)，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在熱壓溫度為600 ℃、保壓時(shí)間20 min、保壓壓力在20MPa、CNTS含量為1.0%時(shí)，制得的復(fù)合材料具有強(qiáng)度最高值。TEM分析CNTS與鎂基體結(jié)合良好，增強(qiáng)機(jī)理主要有復(fù)合強(qiáng)化、橋連強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化。

4 熔體浸滲法

熔體浸滲法是先把增強(qiáng)相預(yù)制成形，然后將合金熔體傾入，在熔體的毛細(xì)現(xiàn)象作用下或者一定的壓力下使其浸滲到預(yù)制體間隙而達(dá)到復(fù)合化的目的。按施壓方式可以分為壓力浸滲、無(wú)壓浸摻和負(fù)壓浸滲三種。

Shimizu等采用無(wú)壓滲透的方法制備了碳納米管增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料，隨后進(jìn)行了熱擠壓，力學(xué)性能測(cè)試顯示，抗拉強(qiáng)度達(dá)到了388MPa、韌性提高了5%。

5 預(yù)制塊鑄造法

周國(guó)華等人采用碳納米管預(yù)制塊鑄造法制備了CNTS / AZ91鎂基復(fù)合材料。將AL粉、Zn粉、CNTs按比例混合分散后，用50目不銹鋼網(wǎng)篩過(guò)濾后在模具中壓制成預(yù)制塊。然后利用鐘罩將預(yù)制塊壓入鎂熔體并緩慢攪拌至預(yù)制塊完全溶解，采用真空吸鑄法制得復(fù)合材料試樣。研究結(jié)果表明，預(yù)制塊鑄造法能夠使CNTs均勻分散到鎂合金熔體中，復(fù)合材料的晶粒組織得到細(xì)化，力學(xué)性能明顯提高。

6 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，CNTs在增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的研究越來(lái)越多，目前存在的主要問(wèn)題是CNTs的分散和與基體界面的結(jié)合等問(wèn)題。由于但碳納米管具有高的比表面能，使其在與其他材料的復(fù)合過(guò)程中易形成團(tuán)聚，導(dǎo)致復(fù)合材料性能不甚理想，最終起不到納米增強(qiáng)相的效果，同時(shí)碳納米管屬輕質(zhì)納米纖維，與各類金屬的比重相差太大，不易復(fù)合。目前有關(guān)碳納米管增強(qiáng)鎂基合金復(fù)合材料的研究還處于初期階段，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，新工藝和新方法不斷出現(xiàn)，CNTs的分散及與基體的界面結(jié)合等問(wèn)題將逐漸被解決，開發(fā)出性能優(yōu)異的CNTs / Mg基復(fù)合材料將有著重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]張玉龍.先進(jìn)復(fù)合材料制造技術(shù)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003

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[3]Goh C S， Wei J， et al.Ductility improvement and fatigue studies in Mg-CNT nano-composites[J].Compos Sci.Techn，2008，

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[4]李四年，宋守志，余天慶等.鑄造法制備納米碳管增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料[J].特種鑄造及有色合金，2005，25（5）：313-315.

[5]周國(guó)華，曾效舒，袁秋紅等.消失模鑄造法制備CNTS/ZM5鎂合金復(fù)合材料的研究[J].熱加工工藝，2008，37（9）：11-14.

[6]沈金龍，李四年，余天慶等.粉末冶金法制備鎂基復(fù)合材料的力學(xué)性能和增強(qiáng)機(jī)理研究[J].鑄造技術(shù)，2005，26（4）：309-312.

[7]Carreno-Morelli E， Yang J， et al.Carbon nanotube/magnesium composites[J].Phys Status Solidi A， 2004，201（8）：53.

[8]楊益.碳納米管增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的制備與性能研究[D].北京：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)碩士論文，2006.

收稿日期：2013年12月12日。

基金項(xiàng)目：鄭州市科技攻關(guān)項(xiàng)目（20130839），黃河科技學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（2013XSCX025）。

第7篇：粉末冶金材料技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】 納米增強(qiáng) 制備方法 優(yōu)缺點(diǎn)

隨著科技進(jìn)步，各個(gè)領(lǐng)域?qū)τ谙嚓P(guān)材料的性能要求日益提高。納米增強(qiáng)技術(shù)是改善材料性能的重要方法之一，其在金屬材料領(lǐng)域尤其應(yīng)用廣泛。在電子、汽車、船舶、航天和冶金等行業(yè)對(duì)高性能復(fù)合材料需求迫切， 選用最佳制備方法制備出性能更優(yōu)良的納米材料是當(dāng)前復(fù)合材料發(fā)展的迫切要求。

1 納米增強(qiáng)技術(shù)概述

納米相增強(qiáng)金屬材料是由納米相分散在金屬單質(zhì)或合金基體中而形成的。由于納米彌散相具有較大的表面積和強(qiáng)的界面相互作用，納米相增強(qiáng)金屬?gòu)?fù)合材料在力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和磁學(xué)性能方面不同于一般復(fù)合材料，其強(qiáng)度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐磨性能等方面均有大幅度的提高[1]。

1.1 機(jī)械合金化法

機(jī)械合金化法（MA）是一種制備納米顆粒增強(qiáng)金屬?gòu)?fù)合材料的有效方法。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間在高能球磨機(jī)中對(duì)不同的金屬粉末和納米彌散顆粒進(jìn)行球磨，粉末經(jīng)磨球不斷的碰撞、擠壓、焊合，最后使原料達(dá)到原子級(jí)的緊密結(jié)合的狀態(tài)，同時(shí)將顆粒增強(qiáng)相嵌入金屬顆粒中。由于在球磨過(guò)程中引入了大量晶格畸變、位錯(cuò)、晶界等缺陷， 互擴(kuò)散加強(qiáng)，激活能降低，復(fù)合過(guò)程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)不同于普通的固態(tài)過(guò)程，能制備出常規(guī)條件下難以制備的新型亞穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料。

1.2 內(nèi)氧化法

內(nèi)氧化法（Internal oxidation）是使合金霧化粉末在高溫氧化氣氛中發(fā)生內(nèi)氧化，使增強(qiáng)顆粒轉(zhuǎn)化為氧化物，之后在高溫氫氣氣氛中將氧化的金屬基體還原出來(lái)形成金屬基與增強(qiáng)顆粒的混合體，最后在一定的壓力下燒結(jié)成型。因?qū)⒉牧线M(jìn)行內(nèi)氧化處理，氧化物在增強(qiáng)顆粒處形核、長(zhǎng)大，提高增強(qiáng)粒子的體積分?jǐn)?shù)及材料的整體強(qiáng)度，這樣可以提高材料的致密化程度，且可以改善相界面的結(jié)合程度，使復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能得到提高。

1.3 大塑性變形法

大塑性變形法（Severe plastic deformation）是一種獨(dú)特的納米粒子金屬及金屬合金材料制備工藝。較低的溫度環(huán)境中， 大的外部壓力作用下，金屬材料發(fā)生嚴(yán)重塑性變形， 使材料的晶粒尺寸細(xì)化到納米量級(jí)。大塑性變形法有兩種方法：等槽角壓法（ECA）和大扭轉(zhuǎn)塑性變形法（SPTS）。

1.4 粉末冶金法

粉末冶金法（PM）是最早制備金屬基復(fù)合材料的方法，技術(shù)相對(duì)比較成熟。其工藝為：按一定比例將金屬粉末和納米增強(qiáng)顆粒混和均勻、壓制成型后進(jìn)行燒結(jié)。

1.5 液態(tài)金屬原位生成法

原位反應(yīng)生成技術(shù)[2]（In-situ synthesis）是近年來(lái)作為一種突破性的金屬基復(fù)合材料合成技術(shù)而受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的普遍重視。其增強(qiáng)的基本原理是在金屬液體中加入或通入能生成第二相的形核素，在一定溫度下在金屬基體中發(fā)生原位反應(yīng)，形成原位復(fù)合材料。

除上述幾種常用的納米增強(qiáng)制備方法外，還有真空混合鑄造法、納米復(fù)合鍍法等[3]。

2 納米增強(qiáng)制備工藝優(yōu)缺點(diǎn)比較

對(duì)以上幾種納米增強(qiáng)制備技術(shù)在工藝及質(zhì)量性能方面的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析：

2.1 工藝復(fù)雜性及成本和產(chǎn)量方面

機(jī)械合金法：制備成本低、產(chǎn)量高、工藝簡(jiǎn)單易行，但是能耗高；內(nèi)氧化法：制備工藝簡(jiǎn)單、有利于規(guī)模生產(chǎn)，但是生產(chǎn)成本高；大塑性變形法：制備工藝簡(jiǎn)單、成本低、不可規(guī)模生產(chǎn)；粉末冶金法：制備工藝復(fù)雜但成熟、生產(chǎn)成本高、效率低；原位生成法：工藝性差、制備成本高、不適于規(guī)模化生產(chǎn)。

2.2 制備材料質(zhì)量和性能

機(jī)械合金法：各項(xiàng)性能良好，硬度提高明顯，能制備常規(guī)條件難以制備的亞穩(wěn)態(tài)復(fù)合材料，但增強(qiáng)粒子不夠細(xì)化，粒徑分布寬，易混入雜質(zhì)；內(nèi)氧化法：提高增強(qiáng)粒子的體積分?jǐn)?shù)，改善相界面結(jié)合程度，綜合力學(xué)性能得到提高，但內(nèi)部氧化劑難以消除，易造成裂紋、空洞、夾雜等組織缺陷；大塑性變形法：組織晶粒顯著細(xì)化，無(wú)殘留孔洞和夾雜，粒度可控性好，但粒度不均勻，增強(qiáng)粒子產(chǎn)生范圍??；粉末冶金法：材料性能好，增強(qiáng)相含量可調(diào)，增強(qiáng)相分布均勻，組織細(xì)密，但材料界面易受污染；原位生成法：材料熱力學(xué)穩(wěn)定，力學(xué)性能優(yōu)良，且界面無(wú)雜質(zhì)污染，但增強(qiáng)顆粒限于特定基體中，增強(qiáng)相顆粒大小、形狀受形核、長(zhǎng)大過(guò)程影響。

上述分析可以得出，粉末冶金法技術(shù)最為成熟，機(jī)械合金法工藝最為簡(jiǎn)單易行，內(nèi)氧化法有利于大規(guī)模生產(chǎn)，金屬液態(tài)原位生成法最具有發(fā)展前景。王自東[4]等人應(yīng)用金屬液態(tài)原位生成納米增強(qiáng)技術(shù)，使得金屬材料強(qiáng)度大幅度提高的同時(shí)，塑性也能大幅度提高，解決了增強(qiáng)同時(shí)增韌或增強(qiáng)同時(shí)塑性不下降這一世界難題。以錫青銅為例：強(qiáng)度從270Mpa提高至535Mpa，延伸率從12%提高至38%，沖擊韌性從14提高至39。這項(xiàng)技術(shù)成果獨(dú)立于國(guó)外，優(yōu)于國(guó)外，為我國(guó)原創(chuàng)。

3 結(jié)語(yǔ)

納米增強(qiáng)金屬材料在工程方面具有廣泛應(yīng)用領(lǐng)域和前景，例如：我國(guó)目前建筑用鋼約4億噸，如采用該技術(shù)，至少可節(jié)約10%的用量，在節(jié)約資源，節(jié)能減排，提高效率等方面意義重大！其它主要應(yīng)用領(lǐng)域有：鐵路應(yīng)用的高鐵輸電電纜、高鐵車軸、軌道、車輛走行部分、車鉤等需要滿足強(qiáng)度要求又需滿足如導(dǎo)電性、韌性、耐疲勞性、減輕結(jié)構(gòu)重量等特殊要求的領(lǐng)域。船舶中大量的銅合金泵、閥和管材，材料大幅增強(qiáng)、增韌后可減少用材10%-20%。軋制低于8μm的銅箔用于柔性印刷電路板的覆銅，減少用銅、減輕重量、降低成本等。武器裝備中裝甲用鋼、艦船殼體鋼、飛機(jī)起落架用鋼，以及航空、航天等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。

我們要繼續(xù)開發(fā)新型的具有高性能價(jià)格比、工藝簡(jiǎn)單、適于大規(guī)模生產(chǎn)且符合我國(guó)工業(yè)現(xiàn)狀的納米增強(qiáng)制備技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]郝保紅，喻強(qiáng)，等.顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的研究（一）.北京石油化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2003.

[2]王慶平，姚明，陳剛.反應(yīng)生成金屬基復(fù)合材料制備方法的研究進(jìn)展[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)，2003.

第8篇：粉末冶金材料技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：VC鐵基復(fù)合材料 粉末冶金法 原位內(nèi)生相法

隨著機(jī)械制造業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)于耐磨性材料提出了更高的要求：首先要求耐磨性材料具有一定的韌性和較大的強(qiáng)度；其次要求在常溫情況下具有較強(qiáng)的抗磨性和在高溫工作條件下仍能保持較高的抗磨性。使用一種材質(zhì)已經(jīng)無(wú)法滿足要求，急需一種介于硬質(zhì)合金和高速鋼的新型材料出現(xiàn)，兼有硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性和鋼的強(qiáng)度、韌性。硬質(zhì)合金雖然技術(shù)上比較成熟，但其價(jià)格較貴，限制了它在大眾民用工業(yè)中的應(yīng)用。此外，由于W，Co的資源缺乏，價(jià)格不要影響TiC顆粒的尺寸大??；微量的Cu、Ni合金有利于TiC顆粒的形成；在合金熔體中，Ti和C原子合成TiC顆粒，形核并長(zhǎng)大直到TiC與熔體達(dá)到平衡。

目前，在研究鐵基復(fù)合材料方面，國(guó)內(nèi)外專家研究的主要是WC/Fe、TiC/Fe復(fù)合材料，另外也有以氮化物、硼化物及金屬間化合物增強(qiáng)體來(lái)增強(qiáng)鐵基材料，并不常見。目前應(yīng)用最成熟最廣的鐵基復(fù)合材料是碳化鎢鋼結(jié)硬質(zhì)合金、TiC鋼結(jié)硬質(zhì)合金，這兩種合金各有優(yōu)缺點(diǎn)。TiC和VC均具有高硬度、高模量、高熔點(diǎn)、熱力學(xué)穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，因而被廣泛用作復(fù)合材料的增強(qiáng)相。此外，釩在鋼中常被用來(lái)細(xì)化鋼的組織，提高晶粒粗化溫度，降低鋼的過(guò)熱敏感性，增強(qiáng)鋼的韌性、強(qiáng)度。國(guó)內(nèi)應(yīng)用最早，最廣泛的碳化鈦合金是GT35，在光學(xué)顯微鏡下，TiC粒子多是圓形的并且邊緣整齊，而在電子顯微鏡下TiC的粒子的邊緣不整齊，有很多細(xì)小的凸起，每個(gè)小的凸起的形狀均呈現(xiàn)針尖。WC是金屬碳化物間隙相，是具有簡(jiǎn)單六方點(diǎn)陣的過(guò)渡族，大晶粒棱邊在電子顯微鏡下呈現(xiàn)形狀比較鋒銳，而小晶粒棱形狀角比較鈍。WC的尖角形態(tài)從鋼基硬質(zhì)相的粒子形態(tài)上看容易降低合金的摩擦系數(shù)，但克服冷焊現(xiàn)象不如TiC有利。但WC與TiC相比有較強(qiáng)的塑性，因此對(duì)與鋼結(jié)硬質(zhì)合金來(lái)說(shuō)，WC型的韌性要比TiC型的韌性要強(qiáng)。根據(jù)硬質(zhì)相在合金中的分布圖來(lái)看，在TiC鋼結(jié)硬質(zhì)合金中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)使合金變脆的碳化鈦環(huán)形結(jié)構(gòu)，有時(shí)候會(huì)占據(jù)合金結(jié)構(gòu)的大部分面積。該結(jié)構(gòu)是由于碳化鈦燒結(jié)溫度高，使得小的碳化鈦晶粒在鋼基體中溶解，然后在較大的碳化鈦上析出，長(zhǎng)大，最后在鋼的基體周圍形成一個(gè)環(huán)行結(jié)構(gòu)。與碳化鈦鋼結(jié)硬質(zhì)合金相比，WC鋼結(jié)硬質(zhì)合金的組織中有著較嚴(yán)重的碳化鎢晶?！皹蚪印爆F(xiàn)象，即把碳化物晶粒橋接起來(lái)的非鋼基體組織，它會(huì)導(dǎo)致合金機(jī)械性能、加工性能變差。上面兩種組織的缺陷都可以通過(guò)對(duì)合金鍛打使其增強(qiáng)。從碳化鎢的潤(rùn)濕性來(lái)看能完全被鐵族金屬潤(rùn)濕，在鐵中的溶解程度遠(yuǎn)比TiC高，故而WC鋼結(jié)硬質(zhì)合金可以在真空的條件下或在氫氣條件下燒結(jié)，降低生產(chǎn)成本、提高成品率、提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、斷口的致密性，而碳化鈦合金燒結(jié)僅能在真空條件下燒結(jié)。鐵基復(fù)合材料現(xiàn)階段的制備工藝主要用的方法有兩種：粉末冶金法和鑄造原位合成法。鑄造原位合成法局限性：熔體的流動(dòng)性隨著增強(qiáng)體量的增加會(huì)降低，從而使增強(qiáng)相所占的體積比例增加；由于熔體的密度和增強(qiáng)相差距較大使增強(qiáng)相在鑄造原位合成的過(guò)程中，造成不均勻的增強(qiáng)相分布，易偏析；而碳化物顆粒容易長(zhǎng)大在高溫熔體中；碳化物的形態(tài)容易惡化在鑄造過(guò)程中，如生成些碳化物共晶等。

采用粉末冶金和原位內(nèi)生相結(jié)合的方法，優(yōu)點(diǎn)是：使其增強(qiáng)體分布更加均勻；增加了增強(qiáng)相體積分?jǐn)?shù)。而缺點(diǎn)是：在產(chǎn)生過(guò)程中存在著界面污染，從而使得鐵基體與增強(qiáng)體的潤(rùn)濕性變差；燒結(jié)致密化較差，形成較差碳化物的形態(tài)，并且存在長(zhǎng)大現(xiàn)象或者橋接現(xiàn)象。

相對(duì)于其他材料VC與鐵的潤(rùn)濕性較好，燒結(jié)溫度低，同時(shí)對(duì)于V、Ti資源十分豐富的攀西地區(qū)。因而以鐵為基體、VC顆粒為增強(qiáng)相的復(fù)合材料的研制和開發(fā)有著廣闊的的前景。由于屬于同一周期的過(guò)渡金屬V和Ti，且其原子序數(shù)相差1，它們能產(chǎn)生的碳化物都具有熔點(diǎn)高、硬度高和穩(wěn)定的化學(xué)性，因此VC可作為鐵基復(fù)合材料的理想增強(qiáng)體，目前國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)VC鐵基復(fù)合材料的研究相對(duì)較少。世界上共生于釩鈦磁鐵礦的釩資源占己探明釩資源儲(chǔ)量的98%，釩鈦磁鐵礦資源儲(chǔ)量最多的在我國(guó)攀西地區(qū)，探明儲(chǔ)量大約100億噸，占我國(guó)儲(chǔ)量90.54%的攀鋼公司自投產(chǎn)以來(lái)，已累積了高鈦型爐渣大約5000多萬(wàn)噸，釩鈦資源如何合理利用是攀鋼公司面臨的一個(gè)非常重要的課題，因而開展利用粉末冶金原位合成法制備Fe—VC復(fù)合材料研究對(duì)我國(guó)攀西地區(qū)釩鈦資源的合理發(fā)展，促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的騰飛發(fā)展具有重大意義。

參考文獻(xiàn)：

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[2]石建國(guó)，粉末冶金反應(yīng)合成碳化釩顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料制備工藝基礎(chǔ)研究

[3]游興河，WC在WC/鋼基復(fù)合材料中的溶解行為[J]，復(fù)合材料學(xué)報(bào)

第9篇：粉末冶金材料技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：材料成型；控制工程；金屬材料；加工分析

金屬材料的成型發(fā)展受到諸多方面的要素影響，包括焊接、擠壓、鑄造等重點(diǎn)環(huán)節(jié)，同時(shí)實(shí)際工作中需要注意細(xì)節(jié)的重要性，否則小的失誤也會(huì)釀成大的失誤，不僅對(duì)材料的成型產(chǎn)生部分影響，同時(shí)在加工實(shí)行之前，也要深入的了解不同的材料性能和要求，結(jié)合材料狀況，做好技術(shù)評(píng)定，從問(wèn)題可控性角度考慮。

1 材料選材的原則性要求

由于工程施工中企業(yè)產(chǎn)品的金屬材料有著較好的耐磨性，不僅硬度要求比較高，同時(shí)材料具有良好的工程性質(zhì)量要求，并且為材料的成型帶來(lái)較大的難度。為了確保材料成型后的質(zhì)量，要結(jié)合金屬材料的加工技術(shù)狀況，適應(yīng)產(chǎn)品性能需求，滿足產(chǎn)品的使用要素。例如在使用時(shí)部分金屬?gòu)?fù)合型材料通過(guò)增強(qiáng)金屬材料的纖維性，實(shí)現(xiàn)成型加工的要求。同時(shí)其他的金屬材料在成型時(shí)為了滿足性能需求，更要在二次加工中因?yàn)椴牧闲再|(zhì)的不同采用針對(duì)性的技術(shù)措施，做到有針對(duì)性的分析問(wèn)題，真正的推進(jìn)金屬材料的實(shí)踐進(jìn)程[1]。

由于金屬材料在使用時(shí)會(huì)涉及到焊接和擠壓等相關(guān)技術(shù)，由此工作的細(xì)致性就變得更加重要，任何一個(gè)小小的失誤都會(huì)造成施工紕漏情況的出現(xiàn)，都會(huì)對(duì)材料的塑性形成關(guān)鍵要素影響，但是在加工之前，最好深入的研究物理和化學(xué)性能，通過(guò)深入和透徹的理解，在可塑性加工成型的基礎(chǔ)上滿足復(fù)合材料的質(zhì)量要求。

2 金屬材料的常用加工方法

2.1 機(jī)械成型加工法

當(dāng)前由于金屬材料在成型控制方面有新的要求，所以目前應(yīng)用最為廣泛的道具是金剛石的刀具，這是由于金剛石的刀具硬度能夠達(dá)到預(yù)定的要求并且結(jié)合鋁基復(fù)合材料的應(yīng)用，通過(guò)精細(xì)加工，在與其他材料結(jié)合的同時(shí)，形成新的使用工具例如鉆、銑、車等方面的應(yīng)用，這些使用在金屬加工中應(yīng)用比較多。如果鋁基復(fù)合材料的使用要做好詳細(xì)的劃分，那么可以詳細(xì)的劃分為三種，分別為車削形式、銑削形式和鉆銑形式，鉆削主要是是借助于鑲片的麻花鉆頭的形式加工復(fù)合材料，其中最為常見的鉆頭是B4C和SiC的鉆削形式，通過(guò)添加適量的外切削液，目的是強(qiáng)化鋁基復(fù)合材料[2]。由于銑削要通過(guò)1.5%到2.9%的粘合劑做好粘合，然后通過(guò)添加適當(dāng)?shù)那邢饕鹤屍洳粩嗟睦鋮s，這樣就能保證使用性能，帶動(dòng)具體的使用功效。車削主要的切割工具是硬合金的刀具，例如在使用A1車削復(fù)合材料的時(shí)候，需要運(yùn)用適當(dāng)?shù)娜橐簽橄嚓P(guān)的切割做冷卻性處理。

2.2 擠壓鍛模塑性成型

在金屬材料的實(shí)際成型中，各類相關(guān)人員要求通過(guò)模具的表面涂層做好相關(guān)技術(shù)性手段，實(shí)踐操作中要改善壓力狀況，降低加工中遭遇的摩擦阻力，根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)資料能夠獲悉，通過(guò)加工擠壓能夠讓壓力較好的釋放出來(lái)，釋放的比例能夠達(dá)到25%到35%左右，如果釋放的較好那么能夠釋放出來(lái)的壓力將會(huì)更多，通過(guò)降低加工的擠壓力，弱化增強(qiáng)顆粒對(duì)模具產(chǎn)生的損傷狀況，這樣能夠削弱金屬的材料塑性，讓金屬更能經(jīng)受變形阻力，最終成功的可能性將會(huì)大大提升。另外，相關(guān)人員為了加大擠壓的溫度，用以提升金屬的塑性狀況，通過(guò)在金屬材料中加入適度的顆粒狀況，弱化其可塑性狀況，最終有效的提升抗變形的能力，增強(qiáng)擠壓的溫度值，讓金屬基材料和顆粒兩者的融合速率發(fā)生變化，通過(guò)優(yōu)化兩者的具體融合效果，讓兩者的適用性逐步加大[3]。若從常規(guī)角度考慮問(wèn)題，通過(guò)加大顆粒的含量狀況能夠提升擠壓的變形速率，但是由于金屬中復(fù)合材料的含量偏高，那么相關(guān)的人員就要嚴(yán)格的控制被壓縮的速度，但是在擠壓速度達(dá)到上限以后，由于金屬材料已經(jīng)形成自己的固有形狀，就會(huì)引發(fā)橫向的裂紋。

2.3 電切割技術(shù)法

電切割法主要是在成型加工的過(guò)程中結(jié)合材料的具體形狀決定運(yùn)用何種切割狀況，但是在切割的途中需要運(yùn)用正溶解的方式實(shí)現(xiàn)切割要求，但是在切割的過(guò)程中，由于材料組織之間的摩擦，就要形成殘存物或者粉末狀纖維，為了避免這些細(xì)小的纖維進(jìn)入到空洞內(nèi)，可以運(yùn)用零件以及負(fù)極之間的間隙做好清洗，這種方式相較于傳統(tǒng)的放電加工的方式，最為重要的優(yōu)勢(shì)是將電流液全部侵入到移動(dòng)的電極線內(nèi)部，這樣就能借助于液體的局部壓力做好沖刷，確保局部的高溫狀況，讓零件加工效果更好[4]。

2.4 粉末冶金成型

由于粉末冶金作為成型較早的一項(xiàng)技術(shù)，所以在使用時(shí)要結(jié)合復(fù)合性材料制作零件和顆粒加工等金屬材料，并且成型加工要結(jié)合必要的前提完成，該技術(shù)適用的范圍比較廣，主要針對(duì)的使用群體是尺寸相對(duì)較小，形狀比較復(fù)雜的精密性零部件，但是在使用時(shí)需要了解由于粉末冶金的主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)是集中在成型制造方面，那么就要在實(shí)際使用中多運(yùn)用含量調(diào)整的方式做局部調(diào)整，如果顆粒含量在半數(shù)以上，那么制造中的精密度就要重點(diǎn)注意，其基本要求必然是組織嚴(yán)密，另外粉末冶金具有界面反應(yīng)少等方面的優(yōu)勢(shì)，這是提升工作效率的必然前提[5]。

結(jié)語(yǔ)：金屬材料中最難的部分是材料的成型與控制，受到自身重要性能的影響，所以有著比較廣泛的應(yīng)用前景，但是伴隨著科學(xué)技術(shù)的飛速前行，部分行業(yè)受到各個(gè)不同領(lǐng)域的青睞，所以金屬材料成型不僅要應(yīng)用在一個(gè)領(lǐng)域內(nèi)，其實(shí)是多領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)要求，我國(guó)在發(fā)展中需要給予高度的重視，通過(guò)科研確保自身的技術(shù)水平達(dá)到預(yù)定的水準(zhǔn)，這對(duì)提升我國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)力有著極為重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

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