淺析粉末冶金材料及冶金技術發(fā)展

段家歡

（商洛學院化學工程與現(xiàn)代材料學院，陜西 商洛 726000）

粉末冶金技術在我國已經有一段時間的研究歷史，早在古代人們就掌握了冶煉生鐵的技術。十八世紀的歐洲也曾在制造鉑金的過程中采用粉末冶金的方法，逐漸粉末冶金技術得到了推廣。隨著經濟的高速發(fā)展，粉末冶金技術也得到了提高，同時新型材料的出現(xiàn)，也讓粉末冶金成為了材料領域必不可少的技術。

1 粉末冶金技術

1.1 特點

粉末冶金技術就是對多種材料進行復合加工，所以粉末冶金制成品具有化學性能，可以用于制作一些精密零件，比如汽車上的小配件。

利用粉末冶金技術可以制造出有特殊性能或者結構的產品。廢棄的礦石或者金屬都可以作為粉末冶金的原料，這種方式減少了污染和浪費，有效的節(jié)約了資源。

1.2 分類

在傳統(tǒng)的粉末冶金技術中，采用鐵基粉是最常見的材料廣泛的用于汽車制造業(yè)。但是汽車生產的規(guī)模擴大，鐵基粉的需求量也越來越大。

1.3 用途

粉末冶金技術的用途十分廣泛，可以用于信息領域。在信息領域主要是采用粉末冶金軟磁材料。軟磁材料可以分為金屬類材料和鐵氧體材料。

在早期最先出現(xiàn)的是鐵氧體材料，這種材料的制造技術相當有限，所以現(xiàn)今也只能通過粉末冶金技術制造出來。軟磁材料中的金屬類材料主要是用鐵和包含鐵的合金制造而成的，比如硅鋼和磷鐵等等。

2 粉末冶金技術發(fā)展歷史

粉末冶金技術最先是由埃及人在風箱中用碳還原氧化鐵得到的海綿鐵。將海綿鐵經過高溫鍛造成致密塊，然后再捶打成鐵的器件。煉鐵技術在遠古時期對人類社會起到了重要作用。

粉末冶金技術在發(fā)展的過程中，先后制造了硬質合金、青銅含有軸承和集電刷等等。粉末冶金相比普通的熔煉法生產出來的材料性能較優(yōu)越，同時材料利用率高，材料比均勻。粉末冶金工藝靈活，可以根據(jù)材料具有的性能制造價廉物美的零件，也可以生產新型的零件。粉末冶金技術和各行各業(yè)相融合，研發(fā)出了許多新工藝。比如微波燒結、放電等離子燒結、溫壓成形、等靜壓成形和增材制造技術等等。在汽車行業(yè)和航空也快速發(fā)展的大背景下，新材料的使用是當下的主要方向。

而粉末冶金技術作為制造新材料的工藝，新材料對于粉末冶金技術的需求也會越來越多，粉末冶金技術也將走向更深層次的領域。

總而言之，粉末冶金技術仍舊需要一個長期的發(fā)展和研究，并且已經得到了實踐。在汽車制造業(yè)和信息技術領域都不斷地朝著新的方向發(fā)展。

3 粉末冶金技術的發(fā)展

3.1 粉末冶金制備新工藝

粉末冶金技術制備新工藝主要是采用霧化制粉技術，機械合金制粉技術，納米粉末技術。霧化制粉技術是用直接敲擊液體金屬或者合金的方式，讓其快速冷凝，從而得到粉末材料。

這種方式可以減少合金成分的偏析，從而得到成分均勻的材料。機械合金制粉技術則是在高能球的磨機中，讓粉末顆粒和磨球經過長時間的磨合，導致粉末被破壞，其表面逐步互相冷焊從而合金化的技術。納米粉末技術則是針對粒度在100nm以下的粉末顆粒。

這種粉末和普通的顆粒材料有不同的化學性和物理性。但是納米粉末技術因為成本較高，所以并沒有被大規(guī)模使用。

3.2 粉末冶金形成新工藝

粉末冶金形成新工藝主要分為溫壓成形，等靜壓成形和增材制造技術。溫壓成型就是將混合粉末放在封閉鋼膜中進行加熱，加壓成形。

這種溫度一般都是在120℃左右，在室溫和熱壓溫度之間，所以才叫溫壓成形。而等靜壓成形則是一種新的工藝，因為其安全性和均勻性，逐漸在代替?zhèn)鹘y(tǒng)的成形工藝。增材制造技術，是利用3D打印技術，對材料進行堆積，從而得到所需要的幾何體形狀。

3.3 粉末冶金燒結新工藝

粉末冶金燒結新工藝又分為微波燒結、放電等離子燒結兩種。微波燒結就是利用微波的波段和材料之間的結構產生熱量。

這種方式通過材料的介質損耗可以讓材料整體都燒制溫度適當?shù)那闆r，從而實現(xiàn)致密化。放電等離子燒結，就是在加壓情況下對粉末兩端施加低電壓，從而促使粉末產生大量的熱。熱量可以讓粉末表面顆粒處于激活狀態(tài)，減少擴散。

4 結語

粉末冶金具有效率高、成本低、耗能小的優(yōu)點，所以逐漸被廣泛采用。在經歷一個長階段的研究之后，粉末冶金技術的諸多優(yōu)越性已經越來越受到重視。

但是我國現(xiàn)今冶金行業(yè)的發(fā)展和國外仍舊存在一些差距。在新材料領域的研發(fā)，仍舊需要專業(yè)的人員參與其中。本文對其的研究還存在著不足之處，因此需要科研人員跟進在對于粉末冶金技術方面的研究，積極推進我國工業(yè)的發(fā)展和建設。