粉末冶金技術要求有哪些？工藝過程是什么？

　　到目前為止,粉末冶金技術既是高強度、高密度、形狀復雜、無切削、少切削零件的制造工藝,又是生產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要求有哪些？工藝過程、優(yōu)勢、缺點、技術難點、技術應用、發(fā)展中共有三個重要標志。

　　粉末冶金技術要求有哪些？

　　1、粉末冶金技術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、粉末冶金技術可以制備非晶、微晶、準晶、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、磁學、光學和力學性能。

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

　　4、粉末冶金技術可以生產普通熔煉法無法生產的具有特殊結構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、高性能結構陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。

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

　　粉末冶金技術工藝過程

　　一、粉料制備與壓制成型

　　常用機械粉碎、霧化、物理化學法制取粉末。制取的粉末經過篩分與混合，混料均勻并加入適當的增塑劑，再進行壓制成型，粉粒間的原子通過固相擴散和機械咬合作用，使制件結合為具有一定強度的整體。壓力越大則制件密度越大，強度相應增加。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

　　將壓制成型的制件放置在采用還原性氣氛的閉式爐中進行燒結，燒結溫度約為基體金屬熔點的2/3～3/4倍。由于高溫下不同種類原子的擴散，粉末表面氧化物的被還原以及變形粉末的再結晶，使粉末顆粒相互結合，提高了粉末冶金制品的強度，并獲得與一般合金相似的組織。經燒結后的制件中，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，燒結好的制件能夠達到所需性能，可直接使用。但有時還需進行必要的后處理。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行淬火、表面淬火等處理可改善其機械性能；為達到潤滑或耐蝕目的而進行浸油或浸漬其它液態(tài)潤滑劑；將低熔點金屬滲入制件孔隙中去的熔滲處理，可提高制件的強度、硬度、可塑性或沖擊韌性等。

　　粉末冶金技術的優(yōu)勢

　　1、絕大多數難熔金屬和化合物，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)的機械加工，可以大大節(jié)省金屬，降低產品成本。粉末冶金制造的產品，金屬損失僅為1-5％，而在生產中使用的普通鑄造方法，金屬損失可能會達到80％以上。

　　3、由于粉末冶金技術在生產過程中材料不熔化，不混合由坩堝和脫氧劑引起的雜質，一般在真空和還原氣氛中燒結，不怕氧化，也不會發(fā)生任何物質污染，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相同形狀和數量的產品，特別是齒輪等產品的高加工成本，粉末冶金工藝可大大降低生產成本。

　　粉末冶金技術的缺點

　　1、制品內部總有孔隙；

　　2、普通粉末冶金制品的強度比相應的鍛件或鑄件要低（約低20%~30%）；3、由于成形過程中粉末的流動性遠不如液態(tài)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，因而制品受壓制設備能力等限制；5、壓模成本高，一般只適用于成批或大量生產。

　　粉末冶金技術的難點

　　1、傳統(tǒng)的粉末冶金鐵基零件——齒輪為例難點

　　很多時候對力學性能的要求不高，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，對燒結工藝要求高，防止燒結變形，可以添加Cu防燒結收縮。隨著技術發(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，零件的密度可以達到7.2~7.4。要想進一步提高粉末冶金零件的機械性能，還需提高壓坯密度，這就必須從粉末制備考慮，制粉技術和粉末預處理技術成為重點，現(xiàn)在采用優(yōu)質水霧化鐵粉，通過粉末塑化處理，壓坯密度可以達到7.5以上，這是當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

　　其它的粉末冶金材料也是一樣，可以說制粉、成形、燒結一個不可少。當然制粉方法有上百種，成形方法少說也有十數種，燒結方法也不少，最終原則是在滿足要求的前提下采取最經濟的方法。

　　粉末冶金技術應用

　　1、金屬射出成形的應用：

　　金屬射出成形的技術，原料為塑膠等高分子材料與微細的金屬粉末，使用類似于注塑設備的成型設備生產需要的零件。金屬射出成形后的零件不像塑膠產品那樣可以立即被使用，必須經過脫脂及燒結的工程，在具備強度后，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(電機)，IT產業(yè)如手機、投影儀、激光打印機、DVD、游戲機PS2,X-BOX、車用電子等，我國臺灣所生產的粉末冶金微型軸承產量世界第一。

　　3、溫壓成形(Warm Compacting)：

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

　　4、CNC油壓成形技術

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

　　5、快速冷卻(Rapid Cooling)

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

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

　　6、微波燒結(Microwave sintering)

　　微波燒結在學術界及研究單位已經研究多年，美國Spheric Technologies,Inc.,首先建造了可以用于小量生產的高溫微波燒結爐，此設備適用于金屬及陶瓷產品的雛型產品開發(fā)，但是受限于設備的開發(fā)及成本，該項技術還沒有真正實現(xiàn)大規(guī)模應用。

　　粉末冶金技術的發(fā)展中共有三個重要標志

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

　　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。

　　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度的零件。