粉末冶金技術(shù)要求有哪些？工藝過程是什么？

　　到目前為止,粉末冶金技術(shù)既是高強(qiáng)度、高密度、形狀復(fù)雜、無切削、少切削零件的制造工藝,又是生產(chǎn)新型材料的加工方法。下面小編來為大家介紹粉末冶金技術(shù)要求有哪些？工藝過程、優(yōu)勢、缺點(diǎn)、技術(shù)難點(diǎn)、技術(shù)應(yīng)用、發(fā)展中共有三個重要標(biāo)志。

　　粉末冶金技術(shù)要求有哪些？

　　1、粉末冶金技術(shù)可以最大限度地減少合金成分偏聚，消除粗大、不均勻的鑄造組織。

　　2、粉末冶金技術(shù)可以制備非晶、微晶、準(zhǔn)晶、納米晶和超飽和固溶體等一系列高性能非平衡材料，這些材料具有優(yōu)異的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和力學(xué)性能。

　　3、粉末冶金技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)近凈形成形和自動化批量生產(chǎn)，從而，可以有效地降低生產(chǎn)的資源和能源消耗。

　　4、粉末冶金技術(shù)可以生產(chǎn)普通熔煉法無法生產(chǎn)的具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分離膜材料、高性能結(jié)構(gòu)陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。

　　5、粉末冶金技術(shù)可以充分利用礦石、尾礦、煉鋼污泥、軋鋼鐵鱗、回收廢舊金屬作原料，是一種可有效進(jìn)行材料再生和綜合利用的新技術(shù)。

　　粉末冶金技術(shù)工藝過程

　　一、粉料制備與壓制成型

　　常用機(jī)械粉碎、霧化、物理化學(xué)法制取粉末。制取的粉末經(jīng)過篩分與混合，混料均勻并加入適當(dāng)?shù)脑鏊軇�，再進(jìn)行壓制成型，粉粒間的原子通過固相擴(kuò)散和機(jī)械咬合作用，使制件結(jié)合為具有一定強(qiáng)度的整體。壓力越大則制件密度越大，強(qiáng)度相應(yīng)增加。有時為減小壓力和增加制件密度，也可采用熱等靜壓成型的方法。

　　二、燒結(jié)

　　將壓制成型的制件放置在采用還原性氣氛的閉式爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度約為基體金屬熔點(diǎn)的2/3～3/4倍。由于高溫下不同種類原子的擴(kuò)散，粉末表面氧化物的被還原以及變形粉末的再結(jié)晶，使粉末顆粒相互結(jié)合，提高了粉末冶金制品的強(qiáng)度，并獲得與一般合金相似的組織。經(jīng)燒結(jié)后的制件中，仍然存在一些微小的孔隙，屬于多孔性材料。

　　三、后處理

　　一般情況下，燒結(jié)好的制件能夠達(dá)到所需性能，可直接使用。但有時還需進(jìn)行必要的后處理。如精壓處理，可提高制件的密度和尺寸形狀精度；對鐵基粉末冶金制件進(jìn)行淬火、表面淬火等處理可改善其機(jī)械性能；為達(dá)到潤滑或耐蝕目的而進(jìn)行浸油或浸漬其它液態(tài)潤滑劑；將低熔點(diǎn)金屬滲入制件孔隙中去的熔滲處理，可提高制件的強(qiáng)度、硬度、可塑性或沖擊韌性等。

　　粉末冶金技術(shù)的優(yōu)勢

　　1、絕大多數(shù)難熔金屬和化合物，假合金，多孔材料只能用粉末冶金法制造。

　　2、由于粉末冶金方法可以壓制成最終尺寸的緊湊型，并且不需要或不需要后續(xù)的機(jī)械加工，可以大大節(jié)省金屬，降低產(chǎn)品成本。粉末冶金制造的產(chǎn)品，金屬損失僅為1-5％，而在生產(chǎn)中使用的普通鑄造方法，金屬損失可能會達(dá)到80％以上。

　　3、由于粉末冶金技術(shù)在生產(chǎn)過程中材料不熔化，不混合由坩堝和脫氧劑引起的雜質(zhì)，一般在真空和還原氣氛中燒結(jié)，不怕氧化，也不會發(fā)生任何物質(zhì)污染，因此可以制備高純度材料。

　　4、粉末冶金法可以保證材料組成比的精度和均勻性。

　　5、粉末冶金適用于生產(chǎn)相同形狀和數(shù)量的產(chǎn)品，特別是齒輪等產(chǎn)品的高加工成本，粉末冶金工藝可大大降低生產(chǎn)成本。

　　粉末冶金技術(shù)的缺點(diǎn)

　　1、制品內(nèi)部總有孔隙；

　　2、普通粉末冶金制品的強(qiáng)度比相應(yīng)的鍛件或鑄件要低（約低20%~30%）；3、由于成形過程中粉末的流動性遠(yuǎn)不如液態(tài)金屬，因此對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀有一定的限制；4、壓制成形所需的壓強(qiáng)高，因而制品受壓制設(shè)備能力等限制；5、壓模成本高，一般只適用于成批或大量生產(chǎn)。

　　粉末冶金技術(shù)的難點(diǎn)

　　1、傳統(tǒng)的粉末冶金鐵基零件——齒輪為例難點(diǎn)

　　很多時候?qū)α�學(xué)性能的要求不高，對尺寸精度要求很高，一般密度在6.9~7.1就可以了，對成形工藝要求不高，對燒結(jié)工藝要求高，防止燒結(jié)變形，可以添加Cu防燒結(jié)收縮。隨著技術(shù)發(fā)展，對高性能粉末冶金鐵基零件需求越來越高，這就必須要提高粉末壓坯的密度，這對成形工藝提出了更高的要求，發(fā)展出溫壓、高速壓制等技術(shù)，零件的密度可以達(dá)到7.2~7.4。要想進(jìn)一步提高粉末冶金零件的機(jī)械性能，還需提高壓坯密度，這就必須從粉末制備考慮，制粉技術(shù)和粉末預(yù)處理技術(shù)成為重點(diǎn)，現(xiàn)在采用優(yōu)質(zhì)水霧化鐵粉，通過粉末塑化處理，壓坯密度可以達(dá)到7.5以上，這是當(dāng)今粉末冶金鐵基零件的最高水平，在十年前是不可想象的。

　　2、其它的粉末冶金材料難點(diǎn)

　　其它的粉末冶金材料也是一樣，可以說制粉、成形、燒結(jié)一個不可少。當(dāng)然制粉方法有上百種，成形方法少說也有十?dāng)?shù)種，燒結(jié)方法也不少，最終原則是在滿足要求的前提下采取最經(jīng)濟(jì)的方法。

　　粉末冶金技術(shù)應(yīng)用

　　1、金屬射出成形的應(yīng)用：

　　金屬射出成形的技術(shù)，原料為塑膠等高分子材料與微細(xì)的金屬粉末，使用類似于注塑設(shè)備的成型設(shè)備生產(chǎn)需要的零件。金屬射出成形后的零件不像塑膠產(chǎn)品那樣可以立即被使用，必須經(jīng)過脫脂及燒結(jié)的工程，在具備強(qiáng)度后，整個制程才告一段落。

　　2、微型軸承(Micro-Bearing)：

　　粉末冶金微型軸承的主要用途在于各式各樣的微型馬達(dá)(電機(jī))，IT產(chǎn)業(yè)如手機(jī)、投影儀、激光打印機(jī)、DVD、游戲機(jī)PS2,X-BOX、車用電子等，我國臺灣所生產(chǎn)的粉末冶金微型軸承產(chǎn)量世界第一。

　　3、溫壓成形(Warm Compacting)：

　　利用將模具及粉末加溫的技術(shù)，使材料降伏強(qiáng)度降低，而于加壓成形時，部品的密度可達(dá)7.2g/cm3以上，使強(qiáng)度大幅提升。臺灣保來得目前是世界最大領(lǐng)先的溫壓產(chǎn)品制造商，產(chǎn)能與開發(fā)能力皆遠(yuǎn)大于歐、美、日各國。至今亦已獲得多項(xiàng)世界性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)比賽獎及臺灣、日本等國家或地區(qū)專利。

　　4、CNC油壓成形技術(shù)

　　CNC油壓成形技術(shù)經(jīng)過多年的開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段，雖然其購入成本較高但仍有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，值得注意與重視。臺灣保來得已有四臺機(jī)器加入生產(chǎn)行列，如圖示。亞洲其他國家的粉末冶金廠，如中國大陸、韓國、日本也都進(jìn)行相同的設(shè)備的投資。

　　5、快速冷卻(Rapid Cooling)

　　快速冷卻爐其主要原理是在一般燒結(jié)爐的后段加上冷卻段之結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品在經(jīng)過燒結(jié)本體后，以附加的快速冷卻設(shè)備，利用高壓馬達(dá)輸出強(qiáng)烈的冷風(fēng)，加速冷卻的原理，使粉末冶金產(chǎn)品獲得理想的金屬組織與硬度，而不需再度熱處理。此工程技術(shù)可提高效率節(jié)省成本。

　　具體的優(yōu)點(diǎn)可歸納如下：(1)具高強(qiáng)度及硬度；(2)節(jié)省熱處理制程；(3)外觀清潔度佳(4)尺寸控制安定。此項(xiàng)技術(shù)在歐洲的德國應(yīng)用最早。

　　6、微波燒結(jié)(Microwave sintering)

　　微波燒結(jié)在學(xué)術(shù)界及研究單位已經(jīng)研究多年，美國Spheric Technologies,Inc.,首先建造了可以用于小量生產(chǎn)的高溫微波燒結(jié)爐，此設(shè)備適用于金屬及陶瓷產(chǎn)品的雛型產(chǎn)品開發(fā)，但是受限于設(shè)備的開發(fā)及成本，該項(xiàng)技術(shù)還沒有真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

　　粉末冶金技術(shù)的發(fā)展中共有三個重要標(biāo)志

　　1、克服了難熔金屬熔鑄過程中產(chǎn)生的困難。1909年制造電燈鎢絲，推動了粉末冶金的發(fā)展；1923年粉末冶金硬質(zhì)合金的出現(xiàn)被譽(yù)為機(jī)械加工中的革命。

　　2、三十年代成功制取多孔含油軸承；繼而粉末冶金鐵基機(jī)械零件的發(fā)展，充分發(fā)揮了粉末冶金少切削甚至無切削的優(yōu)點(diǎn)。

　　3、向更高級的新材料、新工藝發(fā)展。四十年代，出現(xiàn)金屬陶瓷、彌散強(qiáng)化等材料，六十年代末至七十年代初，粉末高速鋼、粉末高溫合金相繼出現(xiàn)；利用粉末冶金鍛造及熱等靜壓已能制造高強(qiáng)度的零件。