时间：2023-11-23 10:16:31
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前言
为了寻求长远的发展，需要重视能源问题。在全球经济以及热口增长的环境下，传统能源彰显匮乏性，无法满足社会发展的实际需求。同时，也无法进行再生。因此，面对严重的资源危机，要对新能源的开发与利用作为项目对待。粉末冶金对传统冶金技术进行了发扬过大，积极融合现代科技，推动信息化建设，实现现代工业的良性运转，也为新能源的开发提供更多的技术保障。
1 对粉末冶金技术特征的分析
粉末冶金技术具有长远的历史，其主要立足传统冶金技术，达到了对诸多学科知识的融会贯通，形成优势突出的新型冶金技术。粉末冶金主要对象是粉末状的矿石。在传统的冶金方法中，矿石的形式为整块，先进行提炼，而后进行冶炼。应用传统技术，块状矿石提炼技术受制于技术和矿石的大小，只能达到80%左右的利用率，产生大量材料的废置。但是，在粉末冶金技术的应用下，资源利用率得以大幅提升，有效降低资源浪费。另外，块状形式的矿石材料长期处于露天堆放，对环境产生不良影响，甚至破坏。由此可见，冶金技术的改善势在必行，要重视冶金技术水平的提升，使得材料各尽所用，发挥不同冶金材料的作用，切实提升使用效率，形成高性能的新材料，达到成本的降低。利用现代粉末冶金技术，能够对废矿石、旧金属材料进行再利用，有效节约资源，极大推动经济效益的获取，对可持续发展意义重大。因此，粉末冶金技术在原材料选择方面相对较为宽松，能够充分利用废旧金属、矿石等，形成不规则的粉末，满足原材料节约和回收的目标。另外，鉴于粉末冶金可塑性以及相关材料的添加，促进性能的增强和平衡。
2 对新能源技术的阐述
在科技的推动下，新能源技术逐渐被科学界重视。在传统能源开发与应用中，出现严重的资源匮乏现象，加之对环境的不良影响，使得新能源问题的出现备受关注。新能源材料需要在开发、存储以及转化方面具有突出优势。由此可见，新能源材料是发展新能源的关键因素。为了更好地实现转化和存储，其在配件、生产要素等方面都极具特色，与传统能源行业的材料截然不同。粉末冶金技术在整个新能源开发应用中占据举足轻重的地位。
3 系统介绍粉末冶金技术的类型
3.1 传统粉末冶金材料
首先，是铁基粉末冶金。这种材料是最传统，也是最为关键的冶金材料，在制造业中应用较为广泛。随着现代科技的不断发展，其应用范围不断拓展。其次，铜基粉末冶金材料。这种材料类型较多，耐腐蚀性突出，在电器领域应用较多。再次，硬质合金材料。这种材料具有较高的熔点，硬度和强度都十分高，其应用的领域主要是高端技术领域，如核武器等。最后，粉末冶金电工材料和摩擦分类，主要应用在电子领域。随着通讯技术的不断发展，粉末冶金材料的需求量增大。另外，粉末冶金材料在真空技术领域也得到推广。摩擦材料耐摩擦性较强，促使物体运动减速，抑或是停止，在摩擦制动领域应用较多。
3.2 对现代先进粉末冶金材料的介绍
首先，信息范畴内的粉末冶金材料。立足信息领域，主要是指粉末冶金软磁材料。具体讲，是指金属类和铁氧体材料。随着对磁性记录材料的研究，在很大程度上推动了粉末冶金软材料的需求。其次，能源领域内的粉末冶金材料。能源材料的研发推动能源发展，其中，主要涉及储能和新能源材料。全球经济的发展使得能源需求量增大，传统能源彰显不足，因此，新能源开发势在必行，尤其是燃料电池和太阳能的开发。再次，生物领域的粉末冶金技术。生物材料技术的发展对整个社会具有不可替代的作用。要将生物技术列入国家发展计划。在生物材料中，主要包含医用和冶金材料两大类，在维护身心健康的同时，加快金属行业的进步。第四，军事领域的粉末冶金材料。在航天领域，材料的强度和硬度是重要指标，稳定性要突出，具有极强的耐高温性。在核军事范畴，粉末冶金技术也具有发展前景，更好地推动整个社会工业技术的进步。另外，新型核反应堆的建设需要具有较高的防辐射标准，而粉末冶金技术的支持下，切实增强核反应堆的安全性与可靠性，有效降低核辐射强度。
4 对粉末冶金技术在新能源材料中的应用的介绍
4.1 粉末冶金技术在风能材料中的应用
风能对我国而言，十分丰富，不存在污染，是新能源的主要类型。在风能发电材料中，粉末冶金技术主要实现对两种材料的制作，即即风电C组的制动片以及永磁钕铁硼材料。这两种材料的制作与整个风力发电关系密切，事关发电过程的安全性与可靠性，影响发电效率的高低。风能发电机制动片在摩擦系数和磨损率方面，要求较高，同时，力学性能必须突出。目前，主要应用的是铜基粉末冶金技术，完成对压制制动片的制作。制动片需要在导热方面十分突出，同时，制动盘具有较小的摩擦。在应对恶劣温度环境的时候，也能够进行有效的使用。对于永磁钕铁硼，系统永磁材料代替了传统的永磁材料，烧结钕铁硼就是加入了稀土粉，利用粉末冶金工艺制备而成。
4.2 粉末冶金技术在太阳能中的应用
太阳能突出的特点是清洁性，是新型能源的一种，被商界所看好，开发价值巨大。当前，在太阳能领域，主要的发展方向为光电太阳能与热电太阳能，形成发展趋势。立足光电太阳能领域。其主导作用的部件为光电池，也就是半导体二极管，依靠光伏效应，促使太阳能有效转化为电能。目前，太阳能光电转化效率较低，对航天事业的发展产生阻碍。在粉末冶金技术的使用下，能够有效进行薄膜太阳能电池的制作，光电转化率得以显著提升。同时，粉末冶金技术也研发了多晶硅薄膜，代替了传统的晶体硅，光电转化率大幅提升。另外，粉末冶金技术与太阳能热电技术也实现了融合。当太阳进行地表照射之后，为了达到对光热技术的有效收集，需要发挥吸收板的功能。而吸收板的制作与粉末冶金技术息息相关，主要应用了其成型技术，发挥粉体在色素和粘结剂方的作用，而后混合，形成涂料，涂于基板之上。这也充分体现了粉末冶金技术在成型技术方面优势更加突出。
5 结束语
综上，通过对粉末冶金技术优势的分析，可以发现，其在新能源材料的开发和应用中极具发展潜力。粉末冶金在创造性方面十分突出，塑造性较强，使得其在新能源材料的发展和应用中占据核心地位。粉末冶金技术的工艺原理使得其在新能源开发中更具经济性与高效性。因此，要大力推进粉末冶金技术在新能源开发应用中的拓展，为新能源的可持续发展提供保障。
参考文献
[1]陈晓华，贾成厂，刘向兵.粉末冶金技术在银基触点材料中的应用[J].粉末冶金工业，2009，04：41-47.
[2]邱智海，曾维平.粉末冶金技术在航空发动机中的应用[J].科技创新导报，2016，07：10-12.
关键词：粉末冶金 生产工艺 粉末冶金高速钢 粉末注射成形
中图分类号：TF12 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（a）-0098-02
粉末冶金具有高效节能、节省材料、保护环境以及能够进行金属成形的批量生产等特点。而粉末冶金的工艺步骤主要是先制取粉末，然后将粉末原料的配量进行混合，最后将其成形并凝固。粉末冶金可以根据材料所具有的性能要求以及零件所需使用的性能要求，在一定的范围当中对材料的成分进行混合[1]。粉末冶金产业当中所制造生产出来的产品基本上都铁基方面的机械零件。根据粉末冶金工艺的工艺特点来看，粉末冶金还可以将其制成高熔点的金属，就比如钨和钼这两种高熔点金属，同时也可制成金属陶瓷的材料，像一些质地坚硬的合金以及一些高温材料。还有多孔材料、假合金、过滤材料、摩擦材料等一系列的材料，这些材料的生产和制造只能够使用粉末冶金的工艺来进行制备和生产，因此粉末冶金工艺完全具有跨越传统冶金工艺的可能性。在粉末冶金高速工具钢和粉末注射成型这两大冶金工艺发展最为突出。
1 粉末冶金高速钢
粉末冶金新工艺，气雾化的高速钢粉末颗粒进行冷却的速度通常都比较高，而且这些高速钢的粉末颗粒当中也已经不存在偏析的粉末用热情况，和铸锻形成的高速钢相比，具有无偏析、颗粒小、分布均匀；热加工方面的性能较好；可磨性较高；在热处理方面变形比较小；力学性能优异；提升了刀具切削的寿命，真正扩大了其使用的领域和范围等一系列优质的性能。对粉末冶金高速钢的研究最早起始于20世纪70年代的美国和瑞典的两家著名工业工厂，当时的主要工艺路线使用的是气雾化制粉以及热等静压等相关的技术。如今粉末高速钢的产量已经占据铸锻高速钢全部产量的10%～15%，国外目前所拥有的，具有代表性的粉末冶金高速钢的生产企业至少有5家，主要有美国、乌克兰、瑞典、法国、奥地利以及日本等国，其中美国在高速钢方面的用量以及远远的超出了普通容量的高速钢[2]。如今，国外工业企业内的粉末冶金高速钢的产量发展以及达到了第三代的技术水平，此前第一代为20世纪70年代美国和瑞典内的两家企业所投入生产的高速工具钢，而第二代则为1994年，法国高速钢公司以及瑞典的工业企业改进了制备气雾化前钢液的熔炼工艺，这种改进工艺所生产出的产品即为第二代。第三代就是2000年，由Bohler-Uddeholm集团，进行全线投产，且质量比起第二代还有所加强的高速钢。在对生产线的钢熔炼工艺方面，对喷粉设备加以改进，同时对由氮气雾化后的粉末颗粒的尺寸进行细化。正是粉末颗粒尺寸的细化，促使第三代的高速钢在抗弯强度方面比起第二代还要提高到20%以上。所以，第三代的高速钢在生产工艺方面主要是以微小纯净为主。
2 粉末冶金工具钢
2.1 高钒冷作模具钢
这种钢的类型主要是利用粉末冶金的工艺特点来对冷作工具钢进行开发，其中最主要的区别就是增加合金当的钒含量来提升合金的耐磨性，而第一个被作为高性能耐磨钢材的是CPM 10V，这一类型的钢材在CPM系列的粉末冶金高钒冷作模具钢当中是一种最具代表性的钢材。在Crucible 集团当中也逐渐形成了含钒高达1%～18%的耐磨工具钢[3]。这类性能较高的工具钢开始广泛的应用于冷作冲头以及在模具方面，主要适用于耐磨损的方面。由北京安泰科技公司研发的AHP9VNb2在成本方面对比Microclean K390要低很多，不过在硬度上却和AHP10V相差不多，而抗弯性却提高了10%左右。
2.2 耐蚀耐磨工具钢
在众多制造操作当中，通常工具和其耐磨的部件在承受运动部件或者是其他的一些工作介质的研磨颗粒的接触而出现的磨损情况，一般很容易受到潮湿、酸或者是其他的一些腐蚀性的作用等。所以，针对这些工作就需要研发出一些高性能的耐磨耐蚀的粉末冶金工具钢。
如表1所示，粉末冶金耐磨耐蚀材料含有约14%～24%Cr，约3%～15%V，约1%～3%Mo，这些材料总和大约117%～3175%C。
2.3 粉末冶金易切削工具钢
粉末冶金的发展主要是为了能够有效的提高工具模材料的可磨削性能，以及降低工具模在加工方面的成本。通常需要采用添加硫含量的形式来对可磨削性能进行提升，不过如果采用的是传统的铸锻生产法的话，则较高的硫就可能会增加材料的热脆，促使其韧性开始下降的风险出现，针对这些问题，只需使用粉末冶金工艺就能获得很好的解决。
3 粉末注射成型的发展
3.1 粉末注射成型的发展现状
技术注射所生产出的元器件通常应用的领域范围比较广，像在IT、医疗、机械汽车以及通信方面等，都对这类元器件有所应用。这个不同于MIM在市场产品当中的份额是因地域而异，其中汽车行业在欧洲方面的市场份额大约占据着50%以上，形成了一种主导性的地位，而在北美洲地域应用占据主导的行业则是医疗以及牙科方面的应用。通过对这些资料的分析，可以看出在汽车方面的应用在往后必将有着相当可观的增长值，主要是在PIM高温汽油和柴油引擎的涡轮减压器等方面。
3.2 粉末微注射成形新工艺
随着工业技术的不断发展，全球对于精细及结构复杂的零部件需求越来越大，因此粉末微注射技术开始推出，其所制备出来的微型零件的质量几乎以毫克来进行统计，同时还保留了传统方面的PIM，所以粉末微注射技术有着批量生产精细复杂形状的微型零部件的重要潜力。而微注射技术的主要应用领域具体有：（1）化学工具，粉末微注射技术在微化学当中主要制备出作用于微反应器、混合器以及交换器等微流体的装置等[4]。（2）在医学方面的应用，在医学上主要是用于制备微型的人骨结构、微型的外科仪器组件以及牙科微型元件等等医疗方面的器具。（3）共注射成型方面，可用于共注射成形领域。可以将磁性材料和非磁性材料以及硬性、软性材料、导电和绝缘材料等有效的结合起来。（4）微型零部件，主要是一些微型的机械零件，像一些小齿轮、叶轮或者是拉伸部件等。
4 结语
综上所述，粉末冶金生产工艺的发展主要分为粉末冶金高速工具钢和粉末注射成型这两大冶金工艺发展类别，这两种冶金工艺发展类型经过多年的探索和研究，如今已经趋于完善，并广泛的运用在各个行业领域当中。
参考文献
[1] 任朋立.浅析粉末冶金材料及冶金技术的发展[J].新材料产业，2014（9）：17-20.
[2] 徐坚，王文焱，张豪胤，等.元素Cr对粉末冶金Ti-6Al-4V合金组织与性能的影响[J].粉末冶金工业，2014（6）：11-15.
1.1粉末冶金技术特点
粉末冶金技术作为一种应用比较广泛的精密成形技术,具有少无切削加工、材料利用率高、制造过程清洁高效、生产成本低、可制造形状复杂和难以机械切削加工的特点。一般认为,粉末冶金技术工艺的特点如下:
1)不需要或者只需要极少量的切削加工;
2)材料利用率可高达97%以上;
3)零件尺寸的制造公差较小且具有再现性,从而产品可获得很高的尺寸精度和良好的一致性;
4)材料成分、微观组织及组成可以科学调整;
5)零件表面光洁度较好;
6)通过烧结后处理工艺(如烧结后热处理工艺、烧结后表面处理工艺等),可以灵活改善零件的性能(如提高强度、耐磨性等);
7)在技术设计和工艺设计上,形状自由度极高,可以设计和制造出其他金属成形工艺不能制造的形状复杂或奇特的零件;
8)对于自等粉末冶金多孔材料,可通过控制孔隙度来获得材料或产品的性能;
9)适合中等至大批量的零件生产。
1.2粉末冶金技术发展趋势
目前,粉末冶金技术的发展日新月异,随着一系列新技术、新工艺的不断涌现,如粉末冶金注射成形、温压成形、流动温压成形、喷射成形、高速压制成形、微波烧结、烧结硬化等,粉末冶金技术正朝着高致密化、高性能化、集成化和低成本化等方向发展。
1)粉末冶金零部件的少无缺陷的高强度化趋势:通过对材料的组织控制和制造工艺的综合研究,从粉体粒子的流动、烧结机理、断裂力学等方面找到缺陷形成的原因并提出解决方案。
2)粉末冶金成形技术的近净成形和近终成形趋势:着眼于粉体流动、充填成形、烧结过程粉末特性控制、粘结剂等角度,大力发展近净成形和近终成形的高致密化工艺技术,是降低竞争成本、减少制造工序、适应国际化市场的必然要求。
3)粉末冶金零部件的高精度化趋势:通过对粉末冶金工模具、粉末冶金设备、粉末冶金工艺过程的精确设计和控制,实现粉末冶金零部件宏观尺寸的更高精度;通过对粉体特性、粉末冶金过程显微组织、粉末冶金工艺过程的精确设计和控制,实现粉末冶金零部件微观领域的显微精度。
4)粉末冶金材料功能复合化趋势:针对国际化的高端市场,研究和开发出高附加值的新型复合材料或者复合有附加性能的新型材料,是各国粉末冶金工作者努力追求的目标。这就要求在诸如复合材料设计、成行固化、复合材料组织控制、性能评价等方面能够做出开创性的突破。
5)粉末冶金设计的微观化趋势:由宏观的尺寸———形状———性能设计层面,结合到显微组织———微观结构———性能的设计层面,粉末冶金设计也由粉体特性设计、模具设计、产品形状设计等宏观设计体系向显微组织和显微结构设计的微观体系深入和发展。
6)粉末冶金过程控制的数值模拟化趋势:利用数值优化技术、动态测试技术和计算机模拟技术,通过对粉末冶金生产过程进行动态的观测和数值化的控制,可以实现对粉末冶金产品品质的动态检测控制,可以大大提高产品的成品率和生产效率。
7)粉末冶金制造工艺流程集成化和低成本化趋势:近年来,高速压制成形、流动温压成形、微波烧结、烧结硬化等流程集成化技术的产生和应用,极大地降低了粉末冶金零部件的制造成本,提高了粉末冶金生产流程的单位时间效能,是粉末冶金技术的最新发展趋势。
8)粉末冶金制造过程清洁高效和环保的趋势:寻求资源的再生利用和减少生产过程中对环境的污染,是现代产业的发展趋势。因此,针对易再生材料的设计、有害物质的材质控制、剂的煤烟控制、烧结气氛再生方法的开发和烧结零件的轻量化等,从合金设计和工艺设计的角度,进行技术创新,使粉末冶金各项工艺流程符合环保的强制性法规,从而使粉末冶金产业更清洁、更环保。
2我国粉末冶金工业企业的发展现状
关于我国粉末冶金工业企业的发展现状,国内粉末冶金工业界的人士如韩风麟、黄伯云、邹仿棱等从不同的角度,作过多次精辟的分析和论述,大致而言,包括以下几个方面:
1)产业结构和行业布局不合理:我国现有各类粉末冶金企业近千家,分布在不同的行业和区域。由于产业发展历史特殊原因以及不同行业与区域的多头管理,出现了低水平重复建设、大中小企业并存、企业效能和效益较低的产业格局。大部分中小型企业的规模小、条件差、水平低,且存在不同行业间的条块分割,而真正能够形成产业规模的企业还不足十家。据统计,我国规模较大的主要44家硬质合金企业实现的年销售收入仅为SANDVSIK公司的21.4%,其平均利润也仅为SANDVSIK公司的44%。
2)产品结构和市场结构不合理:目前,我国粉末冶金企业的产品技术含量与附加值低、高端产品所占份额极少、中低端产品竞争无序、低端产品出现生产过剩、假冒伪劣产品充斥市场等问题严重制约着我国粉末冶金企业和市场的健康发展。
3)工艺技术和装备总体水平相对落后、自动化程度不高,先进设备少且不配套,生产效率低。我国粉末冶金企业的生产工序仍然是以手工操作或自动化操作与手工操作为主的局面,并且不能形成工程工序自身特色的竞争优势。相反,却表现出生产过程损耗大、产品精度低、合格率低和产品一致性差等较为突出的问题。部分国有大中型企业尽管引进了大量国外的先进装备,但由于耗资巨大,长期造成企业赢利包袱,或者设备使用效率低等原因,事实上并不能形成相对于国外竞争对手甚至是国内竞争对手的相对优势,无法改变市场竞争格局。
关键词：粉末冶金 温压工艺技术与发展 。
引言：近十年来,粉末冶金工业发展迅速。1989～1999年中国大陆与世界铁基粉末主要生产地区的铁基粉末年发货量比较。铁基粉末的市场需求在总体上有明显的增长,特别是北美市场已保持了连续9年的高速增长。日本虽然受到国内长期经济不景气的拖累,但铁基粉末的产量仍然较高。中国大陆的铁基粉末产量缓慢增长。1994～1998年亚洲部分地区粉末冶金件的年产量。1997年亚洲金融风暴令日本和韩国的粉末冶金工业蒙受挫折,但在中国(包括大陆和台湾省),粉末冶金制品的产量明显增长。
粉末冶金制品的用途广泛,但主要用于机械零件,其中以铁基材料为主。过去十多年,全球粉末冶金制品大部分用于汽车工业,一直占粉末冶金件的70%左右。目前,每部欧洲汽车中约有7kg重的粉末冶金件。而每部美国汽车中粉末冶金件重达16kg[1],相对于1991年的10kg增幅超过50%。各大汽车制造商预言,未来10年每部汽车中将有重达25kg的粉末冶金件,美国汽车中或许更高。因此,在未来10年,汽车工业仍将是推动粉末冶金工业发展的主要动力。高性能铁基粉末冶金件已普遍用于传动装置、发动机、通用机械和工具等产品,其市场前景非常广阔。
一温压技术的特点
基于安全和耐用等理由,对汽车零部件的性能要求很高。近年我国快速发展的汽车工业必然会带动高性能粉末冶金材料特别是铁基材料的发展。因此,开发高性能特别是高力学性能的粉末冶金材料,是粉末冶金的发展方向和研究重点。提高粉末冶金材料的密度,是实现这一目的的最有效途径。
传统一次压制，一次烧结生产的铁基粉末冶金制品,其密度一般在7 1g/cm3(相对密度约90%)以下,力学性能远低于同类材料的全致密件。生产高密度、高性能粉末冶金件一直是粉末冶金行业追求的目标之一。在众多的高密度粉末冶金生产方法中,温压是最为经济的一种新工艺。温压技术在90年代中期发展成熟并成功用于工业生产。
温压工艺是在传统粉末冶金工艺的基础上改进而来。工艺过程是将混有温压专用剂(和粘结剂)的粉末加热至130～155℃,然后在加热到上述温度的模具里压制成形。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,对于提高粉末冶金制品的性能特别是力学性能具有重要作用。温压工艺的特色是工艺简单、成本低廉,在传统的粉末冶金设备上稍加改装,经一次温压压制，一次烧结即可生产出高密度、高性能且质量稳定的产品,其密度可达7 45g/cm3[9],经复压复烧更可高达7 65g/cm3
在比较了以温压工艺和传统复压复烧工艺生产齿轮的成本。在零件性能相当的情况下,温压生产的成本比复压复烧生产的成本低10%左右。温压能以低于复压复烧的成本生产出性能相当的产品。值得注意的是,其产品在某些方面可以和锻造产品相竞争。温压工艺成本低廉、产品密度高而均匀、力学性能优越,兼有弹性后效小、脱模力低等工艺特点,其生坯强度超过20MPa[10],可在烧结工序前作机加工处理,以节约机加工工时和减少刀具磨损。
二 温压技术发展现状
自1994年温压技术的成果被正式公布到1996年年底为止,在短短的两年时间就有大约36种温压产品在批量生产或准备批量生产,其中包括重达1 2kg,用在福特卡车变速箱上的转矩涡轮毂。国外多家公司也利用温压技术开发出高密度、高强度的斜齿轮。温压工艺除使齿轮整体密度增大外,齿的密度也大为增加,使齿的强度提高约30%,从而省去了用滚压工艺来局部提高齿部密度的工序。日本日立粉末金属公司采用温压技术生产粉末冶金小节锥半角斜伞齿轮,成功取代过去以机加工锻钢坯的昂贵生产工艺[19]。法国以温压技术为汽车工业制造了使用性能与锻造和粉末锻造相近,但成本较低的连杆,表明了温压技术有了重大突破,该公司计划到2002年生产350～600g重的各种连杆1500万件。瑞典采用温压工艺共同开发出一种用于重型卡车变速器的大型零件。该零件长期以来都是用精密锻造或粉末锻造方法生产的。由此可见,温压工艺具有工艺简单和较高性能价格比的优势是完全可以和锻造工艺竞争的。
在国内,引进温压工艺的粉末冶金零件生产厂有宁波东睦粉末冶金公司和扬州保来得工业有限公司。两家工厂都是从国外引进技术、生产线与购买专用温压粉末进行生产。 三 温压技术的发展及在我国的应用前景
由于长期缺乏数量较大和附加值较高的零件需求,没有机会让粉末冶金行业发挥它特有的优势,因此我国粉末冶金工业基础较为薄弱,一直都未受到重视。1989年粉末冶金轴承占我国粉末冶金零件总产量的60%(质量分数),其中大部分是低附加值的普通轴承。90年代中期,汽车工业发展较快,为高性能铁基粉末冶金件的生产发展提供了良好的机遇,用于汽车和摩托车工业的粉末冶金零件按质量计算在10年间几乎翻了一番。与此同时,用于附加值较低的农机工业粉末冶金零件则几乎减少一半。由此可见,发展高性能粉末冶金零件是大势所趋。目前,国产轿车只维持在年产几十万辆的水平,预期到2010年将会达到年产100万辆左右。届时,对高性能铁基粉末冶金件的需求将会达到万吨以上。这无疑是发展我国粉末冶金工业的一次难得的机遇。根据对我国粉末冶金零件市场的预测,在2000年生产规模的基础上,粉末冶金零件在各行各业的应用都将有所增长。到2005年,摩托车行业和小型制冷压缩机行业将有40%的增幅,而汽车行业的预期增幅更达70%。目前,国产汽车平均每辆使用3～6kg粉末冶金零件,而国外则多达16kg,两者的差距反映出我国粉末冶金工业相对比较落后。但是,随着中国汽车工业迈向大规模生产,这一差距将很快缩小。以桑塔纳轿车为例,每辆用粉末冶金件仅15种,重3kg,而去年投放市场、以美国技术生产的别克轿车则每辆用粉末冶金件35种,重12 5kg。从生产普通粉末冶金件向生产高性能粉末冶金件过渡不是一朝一夕的事,特别是为汽车提供零件不是接了订单就能组织生产这么简单,必须通过一连串的试验、试制、台架试验、装机试验、定型、批量生产等相当长的过程。尽管未来汽车用粉末冶金件大量需求,但在国内推广温压技术的工业化还有不少困难。除少数几家拥有雄厚财力和技术实力的大型粉末冶金厂外,一般生产厂是不太可能投入大量的资金进口昂贵的温压设备和专用粉末。因此,温压技术的国产化非常重要。 性能优良、质量稳定的粉末是高性能粉末冶金工业的基础,我国的铁基粉末生产无论在产量、性能或质量的稳定性等方面都与世界发达地区有着明显的差距。适用于生产高密度、高性能零件的雾化铁粉其产量长期偏低,90年代以前年产量一直徘徊在几百吨,1995年起开始快速增长,目前雾化铁粉的产量已占铁基粉末总产量的1/4左右。雾化铁粉的年产量节节攀升,充分说明我国铁基粉末冶金件的产品结构正向高性能方向发展。目前,温压专用粉末尚未有批量生产。如果完全依赖进口,不但成本高昂,而且还将制约粉末冶金产品的自主开发。因此,大批量生产压缩性能优良和质量稳定的铁粉和预合金粉末,并研制适合我国国情的温压专用粉末加热装置是当务之急,以免过分依赖昂贵的进口产品。可喜的是华南理工大学已成功开发出有自主知识产权的温压专用粉末及其加热装置,为温压原材料及设备的国产化打下了基础。 目前,对粉末冶金结构件的密度要求一般在7 0g/cm3以上,有些甚至高达7 6g/cm3。而温压成形正好是生产密度此范围零件的工艺。我们可以利用温压技术只需较小成形压力等优点开发较大型的零件。我们亦可以利用温压成形的零件具有较高力学性能的优势,在免除诸如热处理等后续工序的基础上生产强度达800MPa以上、精度达IT6～IT5的粉末冶金零件以增强粉末冶金零件的竞争力。 德国在温压工艺的基础上,开发出一种称为“流动温压工艺”的技术。通过加入适量较微细的粉末、加大及调节剂的含量以提高粉末的流动性、填充能力和成形性,可以制造带有垂直于压制方向上的凹槽、孔和螺丝孔等制件。制造此类粉末冶金件过去一直被认为是非常困难甚至是不可能的,利用程控压机复杂和精准的动作也只能生产出较为简单的此类零件[32]。该工艺不但适用于铁基材料,还适用于诸如钛等其他材料。由此可见,温压工艺具有非常广阔的发展前景。目前,温压技术还远远没有发挥出其潜在的和应有的作用,其发展前途是不可低估的。 利用计算机进行温压成形过程的模拟是提高产品开发效率的有效工具,可充分利用温压的优点开发新零件或重新设计零件,扩大粉末冶金件的应用,并突破只凭经验摸索的瓶颈,大量减少试验次数,缩短产品开发周期,使企业能更快速地对市场作出反应。高密度、高性能零件是未来几年的高增长点,掌握此方面的技术对夺取潜在的市场具有积极意义。 利用粉末冶金技术开发无需油脂的耐磨件,以适应某些特殊行业的要求,如纺织机械等行业。在纺织机械和缝纫机上的某些零件,目前是采用复压复烧法生产,其密度达7 5g/cm3,抗拉强度达500MPa[33]。这些产品的性能正好是温压工艺所能达到的范围,问题是产量的大小,因为粉末冶金的低成本是建立于大批量生产的基础上,所以开发非汽车用的粉末冶金零件还要耐心地解决有关问题。所幸我国市场庞大,以缝纫机为例,1995年的产量就达970万台。只要不发生恶性竞争,开发非汽车用零件是大有可为的。 大力发展和推广温压工艺这种低投入、低成本的高密度粉末冶金生产技术,能为我国粉末冶金工业在新世纪里挤身国际市场打下坚实的基础。我国的汽车工业目前还处于初级发展阶段,在未来的十多年里随着汽车工业的发展,一定能提供一个庞大的市场消化我国粉末冶金工业为国产汽车研制的高性能粉末冶金件,形成一个以市场带动新技术,又以新技术开发新产品、开拓新市场的良性循环。
四 结束语：
国外温压技术从实验室到产业化大致用了5年左右的时间。与其它先进技术相比，温压技术产业化的速度是快的。其中一条成功的经验是，该技术从一开始就是以“研究―企业集合”的面貌出现的。粉末冶金工艺人员、压机制造商、化工、化学研究人员，组成一个集合体来突破技术的各个环节。在这方面行业协会或学会应当发挥更大的作用。 温压技术产业化的根本出路在于，真正理解和掌握温压―烧结工艺系统的各个环节，在有可能持续发展的骨干粉末冶金企业的牵头和带动下，组成一个各方均可受益的粉末、制件、压机、化工厂商和研究团体的“研究―企业集合”体，以典型的温压系列产品开拓钢铁粉末内冶金高密度、高强度零件的新市场。
参考文献：
姚萍屏，教授，1969年出生于湖南双峰，1988年在原中南工业大学材料科学与工程系开始大学本科生活，并到该校粉末冶金研究所从事研究生学习和助研、副教授再到现在的教授工作，秉承中大“敬业、勤奋、求实、创新”的精神，始终耕耘在高性能粉末冶金摩擦学材料领域，先后承担并完成了国家国防攻关、国家863高技术、国家自然科学基金、国家科技部创新基金、民航总局PMA项目、国家铁道部引进消化吸收再创新项目、湖南省杰出青年基金和湖南省科委等20余项课题的科研任务，将粉末冶金摩擦学材料推广应用从深海、陆地、天空直至空间，构建了粉末冶金摩擦学材料的全空间应用材料体系。这期间，他还在国内外刊物发表了与摩擦学材料领域相关的研究论文50余篇，获国家授权专利8项，申请专利5项，部级鉴定项目5项。获湖南省科技进步一等奖1项，三等奖1项，有色科技进步奖三等奖1项。目前兼任湖南省摩擦学会理事长、全国青年摩擦学青年工作委员会副主任委员、中国机械工程学会高级会员、中国机械工程学会摩擦学分会常务理事、中国机械工程学会粉末冶金分会理事、中国机械工程学会摩擦耐磨减摩材料与技术专业委员会副主任委员、湖南省机械工程学会常务理事等学术职务。
勇于创新研制航空摩擦材料
自1992年参加工作以来，姚萍屏教授一直从事粉末冶金航空制动摩擦材料的研制和开发工作。针对粉末冶金航空制动摩擦材料高能制动性能稳定性不足和重载耐磨性能差的技术问题，通过对摩擦表面成膜机理、失效机制及制备工艺的深入研究，开发了陶瓷颗粒组合增摩技术、基体微合金化增强技术、金属陶瓷和基板梯度复合技术以及高性能特种粉末冶金摩擦材料制备技术等，主持完成了中国民航总局项目“新一代大型波音737飞机高性能长寿命国产粉末冶金刹车副的研制”，获得中国民航总局颁发的6项产品零部件制造人批准书。
国产粉末冶金刹车副研制成功后经推广使用，不仅保证了国内航空运输的正常进行需求，同时，由于国产刹车副价格较进口件低，同时供货周期由原来的预付款半年后提供改为3天内供货，大大降低了航空公司的资金积压、库房占用和配件供应周期，根据航空公司估计，仅采用国产刹车副，每架飞机可节约直接成本为55.5万元，因此，仅在中国大陆应用国产刹车副，将为航空公司年节约直接成本2.6529亿元。项目已在湖南博云新材料股份有限公司获得产业化推广，累计实现产值达2.1亿元，产品使用效果良好，经济效益和社会效益显著，成为博云新材这一上市公司的拳头产品之一。
喜出成果攻关铁路摩擦材料
没有制动就没有高速。针对国家高速铁路的不断提速要求，姚萍屏教授先后主持了国家863项目“高速列车用制动盘和闸片材料及其制备技术的研究”和铁道部引进消化吸收再创新项目“高速动车组摩擦材料国产化的研制”，
根据高速列车车轮与钢轨粘着促转的系统特点和高速列车制动动能大、制动压力高的技术特点，采用不同颗度粉末配比，通过开展基体的选择、新型摩擦组元及组元的探索以及摩擦组元和组元对基体综合性能的影响等方面的研究，获得了综合新型铜基体、自主开发了专有摩擦组元和组元，开发了非金属组元强化技术和梯度烧结工艺。所获得的高速动车组闸片摩擦材料的研究成果获得产业化推广。
此外，作为国内列车用粉末冶金制动闸片的技术开创者，姚萍屏教授攻克了结构设计、闸瓦材料设计、制备技术及制动闸瓦与轮对匹配设计等一系列科学问题，形成了准高速列车制动闸瓦专有技术，通过技术转让，先后培育了浙江乐清粉末冶金厂、新乡铁路摩擦材料厂和苏州华源机车车辆配件有限公司等多家单位进行市场化开发，技术成熟，能迅速投产，目前占有了全国准高速列车粉末冶金制动闸瓦的四分之三市场，形成了“中国铁路延伸到哪里，中南制动材料技术就出现在哪里”的盛况。
立足国需解决航天关键问题
空间对接技术和对接机构是我国航天载人飞行的关键技术，也是今后扩展空间应用能力的一个重要手段。姚萍屏教授承担了国家863项目“空间摩擦副的研制”，作为原创性的高技术应用项目，在姚萍屏教授的带领下，项目克服了无参照、缺平台、时间紧、要求高的困难，解决了苛刻空间条件下摩擦副材料摩擦磨损性能的高稳定性，发现并探明了摩擦材料常用二硫化钼组元在制造过程中的演变规律和对材料摩擦磨损性能的作用机理，设计并制造了模拟空间条件的摩擦磨损性能检测装置，创造性的采用高体积百分比非金属组元获得了高稳定性和抗真空粘着的空间摩擦副粉末冶金摩擦材料配方设计。首次采用一套摩擦副实现了两飞行器对接时制动耗能、可靠传扭和过载保护，解决了飞行器对接过程中的安全保证问题，发明了一种全功能（制动耗能、稳定传扭和过载保护功能）空间摩擦副。
作为空间对接结构的两大关键部件，2011年11月3日，采用姚萍屏教授团队研制的全功能空间摩擦副首次在“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器的完美自动对接中出色完成任务，2012年6月，全功能空间摩擦副再次在在我国载人自动对接和手动对接中表现突出，再一次证明空间对接机构摩擦副具有良好的稳定性和一致性。随着我国空间事业的发展，在每一次空间对接任务中，全功能空间摩擦副都将发挥其关键作用。姚萍屏教授领导的团队使中南大学已成为世界上除俄罗斯外唯一能提供对接机构摩擦副材料的单位。
添砖加瓦推广应用风电材料
关键词：《粉末冶金原理》；教学方法；经验
《粉末冶金原理》是我校材料科学与工程专业、金属材料方向的一门专业必修课。本课程的任务是使学生获得有关金属粉体烧结材料的基本知识和制造工艺，了解制取各种粉末的工艺过程；熟悉粉末体与粉末性能及应用，初步掌握混料、压制成形、烧结和必要的后续处理以及形成制品的工艺方法。在学习本门课程后，学生应知悉粉末冶金在实际生产生活中的应用情况，具有合理选取粉末成分、制定工艺路线和生产粉末冶金材料的能力，为日后从事相关技术工作打下必要的基础。由于课程开在大四，学生在学习过程中往往由于找工作的压力而觉得没有兴趣，不愿记忆和深入理解。从而造成学习效果差等问题。针对这些现象与问题，教师在课程讲授的过程中，应注意做到以下几个方面。
一、吃透教学大纲
教师讲课，首先需要深入地了解教学大纲，了解课程所需讲授的知识和学生所需掌握的程度，讲授的过程中做到有的放矢。我校《粉末冶金原理》课程主要包括“绪论”、“粉末制取方法”、“粉末体与粉末性能”、“压制和成形”、“烧结”、“粉末冶金材料”、“粉末冶金安全知识”等七部分。其中重点章节有“粉末制取方法”、“粉末体与粉末性能”、“烧结”等三章；其他章节则难度略低。绪论部分看似简单，但是对于教师所掌握本课程知识的全面性要求较高。如何使得学生了解本课程的性质、任务、内容、学习方法与要求、粉末冶金材料在制造业中的地位和作用等，需要仔细地琢磨。要让学生在第一节课上就对这种特殊的材料制备方法产生兴趣，愿意同老师一起学习粉末冶金学的知识。“粉末制取方法”、“粉末体与粉末性能”、“烧结”等三章内容是学生学习的重点，这三章内容对教师的要求很高，教师对知识的掌握程度，讲课技巧等各方面水平都要提高。“压制和成形”、“粉末冶金材料”、“粉末冶金安全知识”等三章则相对较简单，学生对于这几部分内容的理解不是很困难。这几章的教授方式应该以拓宽知识面、增强学生学习兴趣等为主。可以重点讲授新兴的粉末冶金技术、新兴的粉末冶金材料应用领域和应用实例等，拓宽学生的视野，激发其学习兴趣。
二、多方寻找教学资源，充实自身
当前讲授《粉末冶金原理》课程，应该综合依靠课本、幻灯片、模型和板书等来进行。单纯地依靠传统的课本和板书的教学方式已经被淘汰，但是单纯地依靠幻灯片的方式同样不可取。单纯依靠幻灯片讲解，学生与教师的互动难活跃起来，教学效果有时甚至不如板书。《粉末冶金原理》课程的教学资源大约有如下几种。
1.教材是课堂讲授最重要的资源。我校所选择的王盘鑫编著的《粉末冶金原理》课程教材，较注重工艺性和粉末冶金材料的应用方面，而对于粉末冶金原理部分相对简略。我校金属方向的大四学生金属学基础比较扎实而学习时间相对较少，这样的教材较适合这些学生的学习。
2.各种粉末冶金相关材料和设备的照片、原理图、录像等教学资料。这些资料非常重要，课本知识毕竟简单且枯燥，不利于讲授和理解。另外，所选教材不能涵盖现代粉末冶金所具有的最新发展水平，教师应多方收集各类教学素材，特别是注意查找最新的研究成果，同行的课件等。所查找到的素材往往有所重复，还应当反复挑选，找到适合同学们学习的最佳组合方式。
3.教师手写教案。俗话说“好记性不如烂笔头”，纸版教案是每一个教师必须认真准备的。在书写教案的过程中，教师可以加深对于课程知识的理解，编排课程讲授的顺序，提炼课程的难点，甚至可以写下与课程有关的任何话。以上这些都是幻灯片所难以做到的，而最重要的是，通过书写来理解和记忆，比通过制作幻灯片来记忆更深刻、透彻。教师绝对不能迷信幻灯片，况且做好手写版的教案，也是老师的一种本分。
4.板书。幻灯片所不能表达的知识其实很多，这个时候就需要教师亲自在黑板上书写。良好的板书，能够给人以美感，在表达清楚所教授知识的同时，可激发学生的学习兴趣。良好的板书布局，简洁易懂的书写（画图）方式，甚至清晰易读的字体，都是教师所应具有的基本素质。
三、重视授课学生，因材施教
了解学生是指教师在课堂课余时间观察分析学生的思想情绪等心理状况，以掌握学生各方面的情况。这就需要教师必须具有善于观察分析和与学生深入沟通交流的能力。只有在准确全面了解学生的内心活动、个性特征和智力水平后，才能有针对性地实施相应的教育教学措施。实践证明，如果教师对学生的个性、心理等方面不深入了解，不闻不问，漫不经心，对全班学生都采取完全相同的教育教学方法，往往难以取得好的教育教学效果。《粉末冶金原理》是一门专业性非常强的专业课，概念、设备原理较多，理解和记忆具有一定的难度。具体说来，大四的同学同时面对着找工作的压力，学习时间和精力相对有限，绝大多数同学没有时间课下预习和复习，在讲授《粉末冶金原理》课程的时候，要立足于课堂，将知识讲授清楚。《粉末冶金原理》课时量比较充足，对于同学们感兴趣的知识点，应不怕麻烦，详细讲解，力求激发出同学们的学习兴趣，使其感受到掌握知识的乐趣。在实际讲课过程中，应引导学生积极思维，培养学生自由思考的习惯，具体方法如下：①鼓励学生参与课堂活动，以课堂讨论、提问、抽取同学讲解某一问题等更加活泼的方式引导学生与教师和其他同学互动，主动思考。②注重“因材施教”原则。在《粉末冶金原理》课程的讲授过程中，经常会有同学由于找工作的原因请假，我们应该支持。同时，也应针对这一实际情况积极调整授课方式。有时需要将两节课的内容压缩在一节讲，有时又需要调整重点内容的顺序来适应。需要教师备课扎实且能灵活变化。③既要教授课本知识、专业知识，又注重同学们学习兴趣和学习能力的培养。坦率地讲，很难想象金属材料方向的同学会有较多人日后从事粉末冶金相关工作。多讲些材料学的相关原理和粉末冶金应用实例，让学生对于课程内容感兴趣，自发寻找一些知识充实自身，也是非常重要的。
对于《粉末冶金原理》的讲授，其关键点在于讲授内容的专业特色与社会要求、人才成长规律之间，以及学生特点与工作需要之间，进行系统地调整，寻求平衡。这样不仅能够使同学们掌握书本知识，而且能使他们对课程感兴趣，并在日后的工作中进行应用，成为用的人才。
参考文献：
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关键词：粉末冶金 组合模具 压制成形 改进
0 引言
在粉末冶金工艺中，对于模具的应用范围非常广泛。而组合模具是综合了多种结构特征而形成的综合性模具。它克服了普通模具和单一压制方式的缺陷，解决了以往在粉末冶金工业中存在的难题，是粉末冶金工艺的一项突破。但是，随着技术水平的不断发展，组合模具存在的问题也随着暴露出来，成为我们当下需要解决的难题。
1 粉末冶金概述
1.1 粉末冶金工艺 粉末冶金，是通过制取金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作为生产原材料，通过过压制成形、烧结等工艺过程，制造出各种粉末冶金制品的工艺技术。现在，这种工艺已经成为我们在新材料研制领域内的重要工艺技术。
1.2 粉末冶金组合模具 在粉末冶金过程中，在压制成形、烧结以及后处理等制作工序中都会用到模具。在复杂零件的压制成形工序中，常会将模具设计成多种形状的组合模具，这样便可以在压制过程中综合运用多种压制方式，以保障压坯的质量。
2 粉末冶金压制成形过程中存在的问题
在粉末冶金整个制造工艺中，模具的使用在很多工序中都常常会看到。例如，在粉末冶金的压制成形阶段、烧结阶段、复压阶段、精整阶段都会用到粉末冶金模具。而其中最常用且应用最广泛的还是压制成形阶段。在粉末冶金的压制成形阶段，组合模具是形式最多且应用最广泛的模具。目前，组合模具还存在着一些不足之处，其对于粉末冶金工业具有较大的危害。
2.1 压坯密度分布不均匀 在粉末冶金压制成形过程中，常会出现压坯密度分布不均匀的现象。在压制过程中，在垂直方向上，上层粉末的密度比下层粉末密度大；在水平面上，接近上模冲的断面密度分布是两边大，中间小；远离上模冲的段面密度分别是中间大，两边小。造成这一问题主要是由于组合模具的内壁摩擦力较大、组合模具设计的高径比较大、以及压制方式不当等原因造成的。
2.2 粉末粘结组合模具盖板内壁 在粉末冶金压制成形过程中，会出现粉末粘结组合模具盖板内壁的现象。这主要是由于模具内压制密度较低和盖板内壁摩擦力较大等原因造成的。粉末粘结于盖板内壁，一方面，会造成原料的浪费，并对组合模具形成污染；另一方面，会对粉末冶金制品的质量造成严重影响。另外，由于组合模具设计上存在的一些不足之处，还会使粉末冶金制品出现制品的形状偏斜、产品对角开裂等问题，这些问题严重影响了粉末冶金工业的生产效率和产品质量，同时也造成了严重的经济损失。
3 粉末冶金中组合模具的改进办法
3.1 增强组合模具内壁的光洁度 在组合模具制造过程中，提高与粉末存在直接接触的压板内壁、盖板内壁等的光洁度，降低其与粉末之间的摩擦力，将在一定程度上有效的避免模具内壁对粉末压制造成不良影响。其具体改进办法如下：①在模具内壁打磨过程中要提高内壁的光洁度；②对于某些与粉末接触处，可酌情采取局部打磨的方式增加其光洁程度，以提高模具的性能；③在使用过程中，为了提高模具内壁的光洁度，还可以采用向模具内壁涂抹油的方法达到所需的效果。
3.2 在组合模具的设计上加设脱模弹簧 在组合模具的侧板与盖板的连接面上，以及模具侧板和压机的侧缸之间增加一个脱模弹簧。这样的设计改进看似简单，但会解决粉末冶金压制成形过程中存在的很多问题。由于脱模弹簧的存在，在压制和脱模时便会存在一定的缓冲力，这样压制成形的制品外表形状就会比较规则，而且也会有效避免制品对角开裂的问题发生。另外，这一设计上的改进对于减少压制成形过程中的加粉量、加工量也具有明显的效果。
3.3 在外模冲上安装保护套 在粉末冶金压制成形过程中，组合模具的外模冲由于受到的压力复杂，再加之对于热处理硬度难以把握，因此，外模冲易于受损、开裂，使用寿命较短，同时也增加了粉末冶金的压制成本。经过设计实验后发现，在外模冲上安装一个保护套将有效改善外模冲的使用环境，克服其受到直接磨损等威胁，这样就可有效的延长外模冲的使用寿命，降低压制成本。另外，由于保护套易于安装、替换，且生产成本低，因此，增加保护套是解决外模冲受损最为合适的办法。
4 结语
在粉末冶金工艺中，组合模具的应用非常广泛，对于粉末冶金制品的质量也起到一定的决定作用，于是，对于组合模具的设计、制造具有较高的要求。目前，对于组合模具的设计、制造仍然具有很大的发展空间，有时对于组合模具一点小小的改进，就可能为粉末冶金工业带来巨大的收获。因此，我们仍需不断对组合模具乃至整个粉末冶金工艺进行发展、改进，逐渐缩小我国粉末冶金工业与发达国家的差距。
参考文献：
[1]孙国勋.粉末冶金多台面零件压制组合模具探讨[J].粉末冶金工业，1998（2）.
[2]耿锁俊.粉末冶金中组合模具的改进[J].内蒙古石油化工，2006（2）.
其他行业，如工业模具和生物医学设备也正在利用这些高度自动化的流程。该流程可降低零件与零件间的变差，减少材料的浪费，并采取更少的步骤。新的流程和多种材料的选择扩大了这些技术的应用，对一些用于商业航空领域的结构部件具有越来越强的吸引力。
汽车产业是粉末冶金（PM）零件最大的消费者，其次是工业发动机和操控系统。金属粉末工业联合会副总裁吉姆·戴尔表示，汽车变速器可能包含多达55个用粉末冶金制成的零件。
GKN Sinter Metals 公司美洲销售和市场营销副总裁克里斯·弗兰克斯告诉我们：“我们看到了用于汽车制造的粉末冶金产品的总量每年在不断增加。我们正在改良材料来开发对特定应用程序更有针对性的加工流程。”
该汽车涡轮增压器的叶轮是由德国巴斯夫公司对GHS-4合金进行Catamold催化离散加工制作而成， 其中含有铁、镍、铬、钼、碳、硅、锰、钒和钨。
使用粉末冶金技术创建近似网型的结构部件的制作工艺可以形成具有高温或者高压强的部件。 挤压并烧结的粉末冶金技术使用高压下的自定义模具制成金属粉末，再通过烧结加热零件。另一种方法是用于制作较大型部件的热等静压（HIP）。戴尔说：“粉末冶金技术制成的零件其尺寸限制在42磅左右。”“大多数粉末冶金技术制成的零件其重量不到5磅。现在，当压力机和应用部件体积变得越来越大时，单个零件的体积也越来越大，重量也越来越重了。”
粉末注射成形技术（PIM），结合了传统注塑机的功能，利用粉末冶金技术的精度和材料的灵活性来制作复杂的几何形状。粉末注射成形技术能够产生介质来高度容纳形状复杂，表面纹理多样，细节错综复杂的一致性组件。组件可以连接几个部件，消减加工步骤并缩短制作周期。
巴斯夫公司北美洲Catamold产品业务经理斯科特表示，粉末注射成形技术最大的应用领域是医疗、消费类电子产品、机械设备、航空航天、汽车和一般消费品行业。他说，巴斯夫公司不断增加对各行业中粉末注射成形技术的调查，调查结果显示其增长率在不断增加。 “越来越多的公司想做精益生产和持续改进，因此他们更仔细的审查粉末注射成形技术，因为它提供了良好的整体价值。”
粉末注射成形技术可以通过合并多个步骤来降低成本，如纹理和标签，或多个部件。贾斯特斯说：“根据不同的应用，当你分析每部件的用途以及它们为何独立时，你也许可以将其设计成一个单一的部部件。”
贾斯特斯说，与其他粉末注射成形工艺相比，巴斯夫公司的Catamold催化离散工艺有三个主要优点。其更快的生产周期，提高了能力，并实现了一个真正持续的加工过程或者批量制造。 他说：“其他非催化粉末注射成形工艺很难实现这一点，因为他们的生产时间太长了。”“当Catamold集中在部件上时，它提供了更好的空间控制和稳定性。不管是什么合金，它都可以更容易地加工绿色生态部件，来增加那些难以加入注射成型的新形状。”
Capstan Atlantic公司凭借该粉末冶金技术制成的合金钢动力输出离合器轮毂，赢得了2012年金属粉末工业基金会工业电机/控制与液压类的优秀设计大奖。这个复杂又多层次的部件，取代了机械加工设计，具有80，000磅/平方英寸的极限抗拉强度和90，000磅/平方英寸的屈服强度，可以承受使用中非常高强度的扭转。
弗兰克斯说，与传统的锻造和铸造工艺相比，粉末冶金材料的设计更加自由。“我们可以将其制成网型来帮助开发减轻车辆重量的新技术和其他节约燃料的技术。”例如，用于大多数汽车应用中可变气门正时技术，先进的行星齿轮和手动变速箱，以及最重要的离合器。否则，这些配置文件和形状需要进行机械加工。
弗兰克斯说，有些形状可以用粉末冶金技术制成，不然将需要进行密集的机械加工，但由于成本、能力和资本等因素，这在工业上是不可行。他说：“如果没有粉末冶金技术，今天很多的汽车创新都是无法实现的。纵观我们服务的所有行业，我们看到它在原始设备制造商和开发粉末冶金技术的企业中越来越多得到认可。”
弗兰克斯说，虽然是一种特殊产品和加工工艺，但铝粉末金属已经不再新奇。GKN看到了用户对扩大其使用的兴趣越来越浓厚，尤其是在汽车领域。在一些依靠粉末冶金技术的产品线上，减轻车辆重量是主要动力。
特别是对使用依靠粉末冶金技术的设计来说，无论是制作其他工艺无法制作的形状还是满足批量生产的需求，粉末冶金制成的铝都是一个很棒的解决方案。“我们还进行材料开发来增加强度、耐磨度和导热系数。”
贾斯特斯说，烧结给金属带来了很多优势，如粉末金属可以很容易地结合，并且在浇注工程中消除金属的偏折问题。
每个粒子都可以被制成独特的或与其它粒子相似化学性质。因此，要么粉末可以被铸成合金，要么所需的材料可熔化在一起作为最终的化学反应，制成颗粒，然后研成粉末。粒径可以被精确控制，带来不同程度的孔隙度。戴尔说：“一旦获得高密度，你将有效地拥有与铸造材料相同的材料性能。”
由于粉量可以控制，单独的部件至部件的重复性非常高，所以模具公差需严格控制。根据部件的大小，每英寸上进行上千次测量。“你可以达到接近机械水平的公差，紧密的无需额外的加工。情况虽不是总是如此，但往往是这样。
弗兰克斯说，与其他金属制造方法相比，粉末冶金技术使用废弃材料的比率很高。它也是一项绿色环保技术，其所有的原料都来自二次废料。
Dynamet Technology公司首席执行官Stanley Abkowitz说，经过铸锭熔炼和加工，去除30％的材料，得到纯锭。“然后，把它加工成一个轧制成品，如金属条、金属板或者薄片等，并从中加工部件提供给客户。成份购买挥发的比例在飞机制造工业根据形状可高达40或50比1。材料越少，机械加工越少，这个比例越低。加工锭的标准比率是在10：1至15：1之间。
戴尔说，在航空航天领域，虽然为了某些部件不断进行改变，但强度要求往往是粉末冶金的一个难题。一个标准的喷气发动机含有4000磅的粉末冶金材料，其中大部分由热等静压制成网形。然后，切断金属条或者钢坯，并将它们加工成发动机组件的最终形状。
贾斯特斯说巴斯夫公司正在开发一些尚未的粉末金属，特别是镍基合金100和713，它们都是面向航空航天领域的。还有大量跨应用程序的工业研究与开发工作。“主要聚点之一是寻找方法可以使用注射成型的手段制造更大的部件，以提高产量并总体改进加工工艺。”
戴尔说，由于材料的固定组合，导致了一些对加工的限制。例如，航空航天组件包含一些极难获得的高温合金，选择它们是由于其性能和强度。例如，镁可以被铸造，钛也可以，但钛很难进行机械加工。几乎所有钛的制作都是由粉末加工开始的。
Dynamet Technology公司是钛粉末冶金技术的领军人。2月，该公司收到来自波音公司的里程碑式的资格认可，为其商用飞机的结构部件提供Ti-6Al-4V合金产品。这一认可是经过几年在开发和认证上的努力工作得来的。
根据材料规范的条款，Dynamet是唯一有合格为商波音民用飞机集团制造 Ti-6Al-4V粉末合金产品的公司。波音公司将开始用粉末冶金制成的合金取代标准机械等级的合金，如金属条、金属板、铸件、锻件和挤压产品。
Dynamet的制造技术生产出基本形状和近似网形的粉末金属钛。它包括混合元素钛和合金粉末的冷凝固和真空烧结。之后可能进行也可能不进行热等静压。Abkowitz说，例如，其节约成本能是轧制产品的机械加工技术的50%～70%。
粉末冶金（P/M）技术作为一门重要的材料制备与成形技术，被称为是解决高科技、新材料问题的钥匙[1]。粉末冶金有能耗低、近终成形、大批量制造公差小等优点[2]，所以在现代零件制备过程中被广泛应用。以大小粒径不同的铁基微粒混合的方法，经过烧结工艺后其性能不同。通过测定烧结后粉末冶金件的致密度、硬度来评定最佳的混合比，并进一步明确与粉末冶金制品性能相关的因素。
一、实验
1.实验材料与设备
本实验用的主要原料为：-80目的还原铁粉和-325目的还原铁粉，以及少量的石墨、硫磺、锌粉和油。实验设备主要包括电子比重天平和HV-1000型显微硬度计。其中电子比重天平是用来测定试样密度的仪器，HV-1000型显微硬度计是用来测定试样的显微硬度的仪器。
2.实验方案
本实验的混料按表1-2中的成分含量（百分含量）配比，其中试样1、2、3为实验过程中的试样，试样4为对比试样，按表中的铁粉含量配好后在混料机中混合，混好后将材料取出。经过压制、烧结过程后对试样进行致密度检测、显微硬度检测，通过测定烧结后粉末冶金件的性能来评定最佳的混合比。
二、实验结果与分析
1.致密度实验结果与分析
通过电子比重天平的称量并测得的试样密度分别为试样1：6.220 g/cm3；试样2：6.416 g/cm3；试样3：6.318 g/cm3；试样4 ：6.267g/cm3；由实验数据可以看出， -325目铁粉的含量为24.37%的试样致密度最高，达到6.416 g/cm3 ，试样1与试样4的致密度较低，这说明当粉末的颗粒粒径较大时，颗粒之间彼此接壤，相邻颗粒之间的空隙没有更小粒径的粉体充填，使得粉末制品的致密度较低。但也并不是颗粒的粒径越小致密度就越高，试样3也恰好说明问题。
2.硬度测量结果与讨论
为了保证实验结果的可靠性，分别对试样不同位置进行五次硬度测量取平均值，并对同一试样分别进行横向与纵向硬度测量，测量结果如下表所示：
由实验数据可以看出：
（1）同一试样的横截面的硬度高于纵截面的硬度。这是由于在压坯过程中，压力不能均匀地全部传递，传到模壁的压力始终小于压制压力，即侧压力始终小于压制压力，所以试样横截面的硬度均高于纵截面的硬度。
（2）不同试样的横、纵截面的硬度比较与分析：在四个试样中，试样2的硬度值均高于其他试样，试样4的硬度值最低。随着-325目铁粉含量的增加，试样的整体硬度值也随着增加，当-325目铁粉含量达到一定值时，硬度出现最大值；随着-325目铁粉含量的继续增加，硬度值逐渐降低
三、结论
1.铁基粉末冶金制品的致密度与硬度和混合颗粒大小与比例有关。
2.当粉末的颗粒粒径较大时，相邻颗粒之间的空隙没有更小粒径的粉体充填，致密度与硬度值均较低；当颗粒的直径小到一定程度时，颗粒之间的小尺寸效应、表面效应使得颗粒之间的表面能增加，系统为了维持较低的能量而相对产生了一定的间距，同样致密度与硬度值较低。只有两者按照一定的比例混合后才能达到最佳的致密度和硬度值。
3.由于受传递压力的影响，试样横截面的硬度均高于纵截面的硬度。
参考文献：
[1]邹志强，黄伯云，杨兵.粉末冶金在国民经济和国防建设中的作用[J].粉末冶金材料科学与工程.1997，（3）： 188.
