粉末冶金发展现状

粉末冶金发展现状（精选6篇）

粉末冶金发展现状 第1篇

粉末冶金技术

摘要：粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。粉末冶金材料是指用几种金属粉末或金属与非金属粉末作原料，通过配料、压制成形、烧结等工艺过程而制成的材料。这种工艺过程成为粉末冶金法，是一种不同于熔炼和铸造的方法。其生产过程与陶瓷制品相类似，所以又称金属陶瓷法。粉末冶金法不仅是制取具有某些特殊性能材料的方法，也是一种无切削或少切削的加工方法。它具有生产率高、材料利用率高、节省机床和生产占地面积等优点。但金属粉末和模具费用高，制品大小和形状受到一定限制，制品的韧性较差。粉末冶金法常用于制作硬质合金、减摩材料、结构材料、摩擦材料、难熔金属材料、过滤材料、金属陶瓷、无偏析高速工具钢、磁性

材料、耐热材料等。

关键词：粉末冶金、基本工序、应用、发展方向、问题及机遇

Powder metallurgy technology Abstract: Powder metallurgy is used for preparing metal or metal powder(or metal powder and metal powder mixture)as raw material, after forming and sintering, manufacture of metal materials, composite and various types of products technology.Powder metallurgy method and the production of ceramic have similar place, therefore, a series of new powder metallurgy technologies can also be used for preparing ceramic material.Powder metallurgy materials refers to the use of several kinds of metal powder or metal and non metal powder as raw material, through mixing, pressing, sintering process and made of materials.The process to become powder metallurgy method, is different from the melting and casting method.Its production process and ceramic products are similar, so called ceramic metal.Powder metallurgy method not only has some special properties of material preparation method, is also a kind of without cutting or less cutting processing method.It has high productivity, high material utilization rate, saving machine tools and production area etc..But the metal powder and high mold cost, product size and shape are subject to certain restrictions, flexibility is poor.Powder metallurgy method often used for the production of hard alloy, antifriction material, structural material, friction material, refractory metal materials, filter materials, metal ceramic, no segregation in high speed tool steel, magnetic materials, heat resistant materials.Key words: powder metallurgy, basic process, application, development trend, problems and opportunities

一、世界粉末冶金工业概况

2003年全球粉末货运总量约为88万吨，其中美国占51%，欧洲18%，日本13%，其它国家和地区18%。铁粉占整个粉末总量的90%以上。从2001年起，世界铁粉市场持续增长，4年时间增加了近20%。

汽车行业仍然是粉末冶金工业发展的最大动力和最大用户。一方面汽车的产量在不断增加，另一方面粉末冶金零件在单辆汽车上的用量也在不段增加。北美平均每辆汽车粉末冶金零件用量最高，为19.5公斤，欧洲平均为9公斤，日本平均为8公斤。中国由于汽车工业的高速发展，拥有巨大的粉末冶金零部件市场前景，已经成为众多国际粉末冶金企业关注的焦点。

粉末冶金铁基零件在汽车上主要应用于发动机、传送系统、ABS系统、点火装置等。汽车发展的两大趋势分别为降低能耗和环保；主要技术手段则是采用先进发动机系统和轻量化。

欧洲对汽车尾气过滤为粉末冶金多孔材料又提供了很大的市场。在目前的发动机工作条件下，粉末冶金金属多孔材料比陶瓷材料具有更好的性能优势和成本优势。

工具材料是粉末冶金工业另一类重要产品，其中特别重要的是硬质合金。目前制造业的发展朝着3A方向，即敏捷性（Agility）、适应性（Adaptivity）和可预测性（Anticipativity）。这要求加工工具本身更锋利、刚性更好、韧性更高；加工材料的范围扩大到吕合、镁合金、钛合金以及陶瓷等；尺寸精度要求更高；加工成本要求更低；环境影响要减到最小，干式加工比例更大。这些新要求加快了粉末冶金工具材料的发展。硬质合金的晶粒（＜200nm＝和超粗晶粒（＞6um）；涂层技术发展很快，CVD、PVD、PCVD技术日益完善，涂层种类也很多，从常用的CVDTiCN/Al2O3/TiN到CVDPCBN（聚晶立方BN）以及PVDTiAIN，Al2O3，cBN（立方BN）和SiMAlON等，满足加工场合的需要。

信息行业的发展也为粉末冶金工业提供了新的契机。日本电子行业用的粉末冶金产品已经达到了每年4.3亿美元，其中热沉材料占23%，发光与点极材料占30%。前者主 要包括散热材料，如Si/SiC，Cu-Mo，Cu-W，Al-SiC，AlN以及Cu/金刚石等材料；后者则主要包括钨、钼材料。

二、粉末冶金技术简介

粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法，既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。但其模具和金属粉末成本较高，批量小或制品尺寸过大时不宜采用。

粉末冶金工艺的基本工序是：

1、原料粉末的制备。现有的制粉方法大体可分为两类：机械法和物理化学法。而机械法可分为：机械粉碎及雾化法；物理化学法又分为：电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。

2、粉末成型为所需形状的坯块。成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。

3、坯块的烧结。烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。对于单元系和多元系的固相烧结，烧结温度比所用的金属及合金的熔点低；对于多元系的液相烧结，烧结温度一般比其中难熔成分的熔点低，而高于易熔成分的熔点。除普通烧结外，还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。

4、产品的后序处理。烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采取多种方式。如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。此外，近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工，取得较理想的效果。粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比较：

1．粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的，因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品，比如金属与非金属组成的摩擦材料等，控制制品的孔隙率和孔隙大小，可生产各种多孔性才材料和多孔含油轴承。

2．提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末，凝固速度极快、晶粒细 4 小均匀，保证了材料的组织均匀，性能稳定，以及良好的冷、热加工性能，且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制，可提高强化相含量，从而发展新的材料体系。3．利用各种成形工艺，可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件，大量减少机加工量。提高材料利用率，降低成本。粉末冶金工艺的优点：

1、绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法来制造。

2、由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯，而不需要或很少需要随后的机械加工，故能大大节约金属，降低产品成本。用粉末冶金方法制造产品时，金属的损耗只有1-5%，而用一般熔铸方法生产时，金属的损耗可能会达到80%。

3、由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不熔化材料，也就不怕混入由坩埚和脱氧剂等带来的杂质，而烧结一般在真空和还原气氛中进行，不怕氧化，也不会给材料任何污染，故有可能制取高纯度的材料。

4、粉末冶金法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。

5、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品，特别是齿轮等加工费用高的产品，用粉末冶金法制造能大大降低生产成本。粉末冶金工艺的缺点：

1、在没有批量的情况下要考虑 零件的大小.2、模具费用相对来说要高出铸造模具.三、粉末冶金技术的应用与发展

1、用用于机械零件的制造

现代粉末冶金技术在机械制造中的应用范围正沿两个方向扩展：一是制取承受高负荷的零件；二是制取几何尺寸复杂、尺寸精度高的零件，并使最终机械加工量减至最小限度。

在承受高负荷零件的制造中，后致密化技术中的锻造（以下简称粉末锻造）和热等静压起到了非常重要的作用。

粉末锻造又称预型坯热端，是粉末冶金预热段组成的复合工艺。用这种方法制成的零件，其密度可达理论密度的99.4%。它主要用于铁基零件，用用的材料主要是碳钢和低合金钢，也用也高温合金。用这种方法制造的锦基高温合金零件的强度—温度性能已经超过了传统方法制造的同一合金零件。

热等静压是在高温高压下同时实现粉末的成型和烧结，一次制成成品零件。用热等静压制得的零件晶粒细小均匀，密度接近理论密度，并且分布均匀，且具有优异的机械性能和物理性能。

制造形状复杂、尺寸精度高的零件所辖用的工艺方法主要有粉末锻造、注射成型、热等静压和粉末冶金的组合工艺。

用于这一用途的粉末锻造有两种:一种是采用松装烧结制成接近最终制品的压坯，再放入模内进行锻压的方法。这种方法制成的铁基零件密度虽较低(约为7.2g/ cm3), 但粉末分布均匀(密度差不超过0.05g/cm3), 适用于制造汽车发动机水泵叶轮, 四磁芯电磁仪表零件及多管接头零件。另一种是前述的预型坯热锻法。它特别适用于制造环形零件, 如齿轮、离合器毂、凸轮和轴承座等。

用注射成型法可使所制零件密度达到理论密度的96%。以波音707 和波音727 飞机机翼传动机构的螺纹部分用镍圈为例, 这种圈结构复杂且有内螺纹, 过去用锻坯需经14 道工序加工而成, 采用注射成型, 可以制造几乎无余量的零件, 只需少量的磨削和校准, 并且该零件具有高的抗腐蚀性和好的机械性能。

热等静压工艺拟用于用高温合金制造的滚刀、涡轮发动机轴承和轮, 及用钛合金制造的飞机涡轮发动机和机身零件, 可减少机加工作量, 提高材料利用率。

粉末冶金组合工艺可用于制造形状复杂、用常规方法不能制造的零件或大型粉末冶金零件;可用于制造不同部位具有不同化学成分、密度及物理—力学性能的零件;还可与不同材料(如钢或铝等)组合烧结成适用于某种专门用途的零件。2、应用于合金性能的改进

随着对材料要求的不断提高, 传统的铸锭冶金(IM)方法对合金的性能改进已趋于顶峰, 粉末冶金(PM)技术成为改进和研制合金的一种手段。2．1 铝合金

到目前为止, 用PM 方法改进或研制的铝合金按性能可分为4 类: 高强度, 高弹性模量, 低密度, 热强和功能铝合金。

7090, 7091, MR61, MR64, CW67, IN9021 和IN9052 属PM 高强度铝合金。前5 种是RSP(快冷合金粉末)合金, 是在7

系合金的基础上添加少量的Co, Zr 或Cr 作为附加剂和稳定剂而制得的;后两种是用机械合金化方法制得的, 它们在抗拉强度、抗蚀性、断裂韧性等方面具有良好的综合性能。

PM 高弹性模量、低密度铝合金大多数是在IN2024 合金的基础上(也有降低Cu, Mg 含量及用Zr取代Cr 的)添加1% ~ 3% Li 的铝锂合金。Al-Cu-Li-Zr, Al-Li-Zr 及Al-Cu-Mg-Li-Zr 是发展高弹性模量、低密度铝合金的主要方向。对于要求更高模密比的合金, 可考虑用Be 或Mn 来取代或部分取代Cu, Mg, 或研制Al-Li-Be 合金。另外, PM 方法解决了IM 方法生产铝锂合金的困难, 还可细化晶粒和第二相粒子, 消除偏析, 提高合金的塑性和韧性。

在热强铝合金方面, 研究较多的是Al-Fe 系合金。已商品化的CV78 比现有的IN2219 的使用温度提高50~ 90 , 用它代替钛合金制造喷气式发动机涡轮, 成本可降低65%, 重量减轻15%。正在研究并已开始使用的有8009 和FVS1212。8009 高温强度高,断裂韧性好, 已用于锻造各种航宇零件和汽车部件, 以及薄、厚板和挤压型材;FVS1212 具有高的刚性和优异的高温性能。

功能铝合金分为两组: 一组为耐磨和尺寸稳定铝合金。它广泛用于光学机械仪表和其他仪表。另一组是低膨胀系数铝合金。这类合金一般为Al-Si 合金,含Si 量为10%~ 30% , 另外再加石墨强化, 还有增加N i, Mg, Fe, Zr 等, 以改善其抗热性。它们具有低的膨胀系数和高的弹性模量, 可用于仪表、发动机等行业。2．2 高合金材料

高合金材料如高速钢采用PM 方法生产, 可得到碳化分布均匀的细晶粒组织, 具有较高的抗弯强度和冲击强度, 韧性可提高50% , 热处理变形约为IM 高速钢的1/ 10。还大大提高了耐磨削性能, 用它制造的刀具寿命可提高3~ 5 倍。此外, 粉末冶金制品的工序较少, 材料利用率可由50%~ 60% 提高到95%。2．3 高温合金

采用先进的粉末冶金技术可以制得纯净的合金粉末, 并且合金组织均匀, 无偏析。采用PM 技术, 可使现有的高温合金的工作温度提高100 , 疲劳寿命提高100 倍, 蠕变强度大约提高20%。2．4 磁性材料

与熔铸方法相比, PM 磁性材料有如下优点: 可以生产出具有特殊性能的磁性材料, 如铁氧体、磁介质等;能用单畴粉末制造出优质永磁材料;材料晶粒细、强度大、无缩孔及偏析等弊病。用PM 方法制造体积小、形状复杂的小型磁体具有极大的竞争力。采用PM 方法生产材料最显著的一个特点是材料设计的自由度高, 通过改变材料的 成分或工艺方法以改变材料的晶体结构, 可获得不同功能的材料。3、应用于新型材料的研制 3．1 金属基复合材料

用于制造金属基复合材料的工艺方法有: PM 法、压铸法和搅拌铸造法。与搅拌铸造法相比, PM 法制取复合材料的温度低, 减轻了基体与增强体之间的界面反应, 减少了界面上硬质化合物的生成, 从而得到较好力学性能的材料;PM 法可以制造用搅拌铸造法不能制取的材料, 如用搅拌铸造法制造碳化硅钛基复合材料时, 碳化硅晶须溶于钛合金基体, 采用PM 法可避免这一现象发生。与压铸法相比, PM 法增强体的体积分数可以任意调节, 成分比较准确, 制取的材料力学性能好, 用PM 法生产的材料无比重偏析。因此, PM法已成为开发金属基复合材料的主要工艺方法之一。3．2 弥散强化高温材料

弥散强化类高温材料最早用于铁基材料的研究,近年来扩展到铝基材料。ODM751 是新近研究的氧化物弥散强化的铁基材料, 这种材料有优良的抗蠕变和抗腐蚀综合性能, 耐温可达1350 , 它主要用于温度高于900 , 要求高强度、高腐蚀性的场合, 如热交换器、蓄热器、热电偶外壳等。已生产的弥散强化铝基材料有原苏联的 我国的LT71,LT72 和西方国家的SAP930, SAP895, SAP865 等。这类材料靠Al2O3 弥散强化。它的热强性在200~ 500

范围内比任何铝合金都高, 500 的高温瞬时强度可达80~ 90 MPa, 热稳定性好, 长时间加热后力学性能损失小, 在500

及其以下任何温度长时间加热, 对其室温性能无明显影响, 抗蚀性与纯铝相近。它可用于飞机的防火板、航空及化学工业用的热交换器及制造原子堆汽轮导管支持元件。

另外,近年来弥散强化铝合金研究的有: Al-C,Al-TiC,Al-ZrC, Al-NbC, Al-Cr2O3, Al-MoC, Al-WC 等, 其中Al-C 材料已用于内燃机活塞, 它的强化相是Al4C。金属间化合物的研究主要采用机械合金化方法, 已有初步成果的有NiAl, TiAl 和MoSi2。这类材料的单体和复合材料具有密度低, 模量、高温强度及高温蠕变强度高的特点。高压涡轮叶片用NiAl 高的导热系数使制成的部件温度均匀, 且其热点温度至少可降低50 , 另外, 它的抗高温氧化性也好。MoSi2 的熔点高, 抗氧化性好, 但要在实际中应用, 其室温塑性和韧性还有待进一步提高。3．4 梯度功能材料

目前, 梯度功能材料的开发仅有热功能梯度材料。它是基于航宇结构、核聚变反应堆和未来高速飞行的需要而研制的。它的一面是高强度的金属材料, 另一面为耐高温粉末材料(如高温结构陶瓷、金属间化合物), 中间层为高强度的纤维(如氧化锆、碳化硅纤维等)和微粒(如陶瓷或金属间化合物粉末, 碳粒或玻璃微粒等)。这种结构既保证了高强度和高耐热性, 又保证了材料的组织与工作的温度梯度相适应, 减小了在高温下受热表面和金属材料层间的热膨胀失配而引起的应力。4、其他方法的应用 4．1 超塑性材料

采用PM 法可获得极细的晶粒, 合金界面上的氧化物质点和析出相均能起钉扎晶界的作用, 使材料具有高的组织稳定性。另外, PM 法制备的超塑性材料还可实现高应变速率的超塑性, 高的应变速率能提高超塑性成形效率。因此, 在材料的超塑性研究中, PM技术受到了极大的关注并取得了可喜的成果。4．2 高抗蚀性材料

高的抗腐蚀和抗应力腐蚀能力是粉末冶金的主要特性, 洛克希德-乔治亚公司已用PM 铝合金设计和制造了3 个试验性飞机零件, 其中两个是挤压梁, 一个是锻造襟翼滑轨加强缘条。这些零件安装在3 架洛克希德C-141 运输机上进行试验。它的寿命比用IM法加工的零件长得多, 使更换费用大大减少。

四、粉末冶金技术国内与国外差距

1、产品水平低

在产品精度方面，少数企业尺寸精度可达IS07—8级，形位公差可达8—9级，与国外水平相比低1—2级，但一般企业约相差2—3级。产品质量不够稳定，产品内在重量和外观质量均有较大的差距

2、工艺装备落后

多数企业仍采用性能较差的设备、能耗大、效率低、炉温均匀性差，质量不稳定；国内还没有形成一个专业生产粉末冶金模具、模架的企业

五、粉末冶金材料和制品的今后发展方向：

粉末冶金制品的应用范围十分广泛，从普通机械制造到精密仪器；从五金工具到大型机械；从电子工业到电机制造；从民用工业到军事工业；从一般技术到尖端高技术，均能见到粉末冶金工艺的身影。粉末冶金材料和制品的今后发展方向：

1、有代表性的铁基合金，将向大体积的精密制品，高质量的结构零部件发展。

2、制造具有均匀显微组织结构的、加工困难而完全致密的高性能合金。

3、用增强致密化过程来制造一般含有混合相组成的特殊合金。

4、制造非均匀材料、非晶态、微晶或者亚稳合金。

5、加工独特的和非一般形态或成分的复合零部件。

六、国内粉末冶金技术面临的问题及机遇

随着我国汽车工业快速发展，高附加值的零部件需求将加速增长。与此同时，汽车产业链全球化的采购系已经形成，带给国内零部件企业商机显而易见。然而，我们是否能够握当前机遇，不仅是我国汽车零部行业突破当前困局的机遇，更是产业升级的契机。因此，充分利用自身势，扬长补短是产业突破困局的必手段。

虽然，当前我国的粉末冶金技术水平相对国外发达国家依然有着不小的距离。但由于我国拥有原料供给的区域优势，作为产业竞争力提升的基础，依然有较强的竞争力。

与此同时，自上世纪90年代开始，我国粉末冶金制品行业也呈加速发展（主要集中在东部及沿海地区），东部和沿海地区的年产量增长幅度均在10％以上。以山东为例，该省的生产企业由于引进了国外先进设备技术，生产高强度、高精度粉末冶金零件，把粉末冶金制品的质量、技术提高到一个新的水平；粉末注射成型、粉末锻造、纳米技术、精细陶瓷等新技术的开发应用提高了行业整体技术水平，构成了一个完整的行业体系。据不完全统计，目前全省已有各类粉末冶金企业40多家，产品应用各个领域。

最后在拥有区域优势的同时，建立产业基地，形成基地集群效应，从而实现市场和效益最大化、成本最小化。同时，在行业内部合理分工，逐步形成分工明确的纵向多层次有机整体，依托国内市场发展制造能力，再通过国际合作迅速提升竞争力、获取竞争优势，并且通过国际合作所获得的企业在未来发展中的资本、技术、产品和管理的支撑，进入国际合作伙

伴的配套体系和融人全球采购体系，突破当前产业困局。

参考文献：

【1】粉末冶金新技术与新装备

刘文胜 马运柱...矿冶工程 2007 5 【2】现代粉末冶金材料和技术发展现状

（一）黄伯云 易健宏 上海金属 2007 3 【3】现代粉末冶金材料和技术发展现状

（二）黄伯云 易健宏 上海金属 2007 4 【4】钛及钛合金的粉末冶金新技术

周洪强 陈志强 材料导报：网络版 2006 1 【5】世界粉末冶金的发展现状

刘咏 黄伯云 中国有色金属2006 1 【6】粉末冶金多孔材料性能研究

孙纪国 王浩...导弹与航天运载技术 2006 4 【7】粉末冶金文摘

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粉末冶金发展现状 第2篇

粉末冶金它具有低耗节能、材料利用率高、高效省时等优点，但其也存在一定不足，如金属粉末和模具费成本高，产品尺寸的大小和形状受限制，产品韧性较差等。

目前粉末冶金广泛应用在硬质合金制作、多孔材料、难熔金属材料、磁性材料、金属陶瓷等。

【关键词】粉末冶金历史 基本工序 粉末冶金优势与不足 趋势

1 粉末冶金的历史

粉末冶金发展经历三个阶段：

20世纪初，通过粉末冶金工艺制得电灯钨丝，被誉为现代粉末冶金技术发展的标志。

随后许多难熔金属材料如钨、钽、铌等都可通过粉末冶金工艺方法制备。

1923年粉末冶金硬质合金的诞生更被誉为机械加工业的一次革命;20世纪30年代，粉末冶金工艺成功制得铜基多孔含油轴承。

继而发展到铁基机械零件，并且迅速在汽车、纺织、办公设备等现代制造领域广泛应用;20世纪中叶以后，粉末冶金技术与化工、材料、机械等学科互相渗透，更高性能的新材料、新工艺发展进一步促进粉末冶金发展。

并使得粉末冶金技术广泛应用到汽车、航空航天、军工、节能环保等领域。

2 粉末冶金的基本工序

(1)粉末的制取。

目前制粉方法大体可分为两类：机械法和物理化学法。

机械法是将原材料机械地粉碎，化学成分基本不发生变化。

物理化学法是借助化学或物理作用，改变原材料的化学成分或聚集状态而获得粉末。

目前工业制粉应用最为广泛的有雾化法、还原法和电解法;而沉积法(气相或液相)在特殊应用时也很重要。

(2)粉末成型。

成型是使金属粉末密实成具有一定形状、尺寸、孔隙度和强度坯块的工艺过程。

成型分普通模压成型和特殊成型两类。

模压成型是将金属粉末或混合料装在钢制压模内，通过模冲对粉末加压，卸压后，压坯从阴模内压出。

特殊成型是随着各工业部门和科学技术的发展，对粉末冶金材料性能及制品尺寸和形状提出更高要求而产生。

目前特殊成型分等静压成型、连续成型、注射成型、高能成型等。

(3)坯块烧结。

烧结是粉末或粉末压坯，在适当的温度和气氛条件下加热所发生的现象或过程。

烧结可分单元系烧结和多元系固相烧结。

单元系烧结，烧结温度比所用的金属及合金的熔点低;多元系固相烧结，烧结温度一般介于易熔成分和难熔成分的熔点之间。

除普通烧结外，还有活化烧结、热压烧结等特殊的烧结方法。

(4)产品的后处理。

根据产品的性能要求不同，一般会对烧结品再进行加工处理。

如浸油、精整、切削攻牙、热处理、电镀等。

3 粉末冶金的优势与不足

粉末冶金的优势：粉末冶金烧结是在低于基体金属的熔点下进行，因此目前绝大多数难熔金属及其化合物都只能用粉末冶金方法制造;粉末冶金压制的不致密性，有利于通过控制产品密度和孔隙率制备多孔材料、含有轴承、减摩材料等;粉末冶金压制产品的尺寸无限接近最终成品尺寸(不需要机械加工或少量加工)。

材料利用率高，故能大大节约金属，降低产品成本;粉末冶金产品是同一模具压制生产，工件之间一致性好，适用于大批量零件的生产。

特别是齿轮等加工费用高的产品;粉末冶金可以通过成分的配比保证材料的正确性和均匀性，此外烧结一般在真空或还原气氛中进行，不会污染或氧化材料，可以制备高纯度材料。

粉末冶金的不足：粉末冶金零件部分性能不如锻造和一些铸造零件，如延展性和抗冲击能力等;产品的尺寸精度虽然不错，但是还不如有些精加工产品所得的尺寸精度;零件的不致密特性会对后加工处理产生影响，特别在热处理、电镀等工艺必须考虑这一特性的影响;粉末冶金模具费用高，一般不适用于小批产品生产。

4 国内粉末冶金行业的趋势

随着我国工业化快速发展，高附加值的零部件需求将加速增长。

此外，随着全球化采购的产业链形成，带给国内零部件企业商机显而易见。

因此，如何把握当前机遇，目前粉末冶金行业应该从以下四方面发展。

(1)进一步提高铁基粉末冶金产品的密度，扩大粉末冶金件对传统锻件的替代范围。

当前，铁基粉末冶金零件的密度为7.0-7.2g/cm3，而国内某企业通过技术改进，用传统的粉末烧结和锻造工艺相结合的办法，用较低的成本把铁基粉末冶金零件密度提高至7.6g/cm3，在这种密度前提下，铁基粉末冶金已经可替代机械、汽车等行业的大多数连接件和部分功能件。

考虑粉末冶金工艺本身对材料的节省和高效特征，此类铁基粉末冶金件的潜在价值空间可达至千亿元。

(2)提高粉末冶金产品的精度、开发形状更复杂的产品。

为机械制造、航天汽车、生活家电等行业的产业结构升级服务。

此方向主要以降低机械重量、节能减耗及将设备小型化、普及化为导向。

如使用注射成型零件几乎不需要再进行机加工，减少材料的消耗，材料的利用率几乎可以达到100%。

(3)进一步合金化，目标为轻量化和功能化。

在铁基粉末中，混入铝、镁及稀土元素等合金粉末，可实现其超薄、轻量化等性能，可广泛地应用电子设备及可穿戴设备等与生活密切相关的领域中。

(4)改善粉末冶金零件的电磁性，目标是对硅钢和铁氧体、磁介质等材料的取代。

以取向硅钢材料为例，硅钢的导电原理是加入硅元素后，材料通过减少晶界的方式降低铁损，特别是取向硅钢，导向方向是一个单一粗大的晶粒。

相比取向硅钢的一维导电方向，粉末冶金零件可以实现多维导电(各个方向)。

目前此技术已被少数企业实现突破，只要不断完善，最终达到工业要求。

这种技术将会广泛在电机设备、汽车及机器人智能控制系统等领域应用。

粉末冶金发展现状 第3篇

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) 对于自润滑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、润滑剂的煤烟控制、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。

4) 科技创新能力薄弱、研发体制不健全、新技术和新产品的推出速度过慢。我国粉末冶金企业长期偏重于固定资产的投入, 加之企业自身赢利能力严重不足, 在科技方面的实际投入远远低于国外先进企业。目前, 我国粉末冶金企业还没有建立一家具有国际先进水平的研究机构, 没有形成面向全国乃至全球的科研平台, 资源整合仍然存在严重的不足, 总体缺乏技术竞争优势。

全球粉末涂料行业发展介绍 第4篇

关键词：全球粉末涂料；行业发展；VOC市场前景

中图分类号：TQ630 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）35-0006-03

1 粉末涂料行业概述

粉末涂料行业是涂料行业的子行业。粉末涂料是以微细粉末状存在的固体粉末涂料，以粉末状转移到被涂物上，经烘烤熔融、固化从而成膜的涂料，是涂料的一个特殊品种。粉末涂料问世后，市场应用前景非常广阔，主要原因在于：第一，粉末涂料具有低VOC的特性；第二，粉末涂料可以满足多个领域的防腐、装饰等不同需求；第三，粉末涂料的喷粉利用率高。

2 全球粉末涂料行业的发展概况

2.1 技术发展及现状

国外粉末涂料行业起步较早，国外企业于20世纪30年代开始粉末涂料生产技术的研发，火焰喷涂将不溶于溶剂的聚乙烯聚合物成功地应用于金属的涂装揭开了粉末涂料生产应用的序幕。1952年，德国首先出现了适用于粉末涂料的流化床浸涂（Fluidized Bed System）技术，粉末涂料在管道、电绝缘、防腐等领域开始了较为广泛的应用。20世纪50年代末，第一代热固性纯环氧型粉末涂料在美国诞生。1962年，法国Sames公司发明了静电粉末喷涂设备，同一时期热固性环氧粉末涂料诞生，上述两项技术发明的问世标志着粉末涂料开始进入高速发展阶段。

20世纪70年代后，石油危机的爆发迫使人们开始从资源合理利用的角度去改进粉末涂料及其涂装技术，丰富了热固性粉末涂料品种（首次出现热固性聚酯粉末涂料），其主要用途也从防腐蚀向装饰性用途转变，涂装技术的发展也使得涂层逐渐变薄，热固性粉末涂料市场开始迅速扩张。随着全球工业的快速发展，固废、废气污染让全球社会经济付出了沉重的代价，工业发达地区如美国、德国、英国率先颁布了环境保护法案，严格控制挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds）的排量，在此期间丙烯酸等粉末涂料的问世打开了高端涂装市场，粉末涂料的应用领域得到了进一步的扩大。

经过60多年的发展，其产品技术已非常成熟。目前，粉末涂料在全球的应用领域包括了草坪和庭院设备、汽车、家电、暖通空调、专业喷涂、电子产品、农业和工程机械、建筑、家具等多个行业。粉末涂料的普及应用得益于它比液体涂料优异的技术特征和商业价值。目前，粉末涂料仍有一些技术难题尚未完全解决，粉末涂料优缺点见表1：

表1 粉末涂料的主要优缺点

优点缺点

非常高的利用率（95%以上）膜厚对光泽有影响

零（或接近零）VOC，火灾风险小，环境友好涂装和固化操作不当易产生桔皮、针孔等

低次品率由液体涂装转为粉末涂装需要增加大量投资

产量高工件的锐边和内角涂装困难（或用摩擦喷枪）

操作培训简单易污染，导致涂膜表面缺陷

操作者暴露风险小涂料消光和形成特殊表面效果较困难

一次涂装膜厚度大很难满足同时低温固化和贮存稳定性要求

涂膜性能好，可用于特殊用途

2.2 市场发展及现状

从粉末涂料的市场份额来看，目前全球粉末涂料占涂料市场的规模比较小。2012年全球涂料市场规模为1050亿美元，而粉末涂料占据6%的市场份额，市场规模约为63亿美元。从生产规模来看，全球粉末涂料整体产量增长相对较快。1980年，全球粉末涂料总产量约为7万吨。到了2001年，全球粉末涂料总产量就已经上升到了79.3万吨。虽然在2008年之后，受到全球金融危机的影响，粉末涂料市场规模出现小幅的下滑，但在市场需求的刺激下，2012年全球粉末涂料总产量又上升至191.8万吨。2007～2012年，粉末涂料市场规模复合增长率达到了5.7%。

图1 2007～2012年全球粉末涂料产量统计（单位：万吨）

随着粉末涂料在多个行业领域的市场化应用，未来全球粉末涂料将继续保持相对快速的持续增长。预计2013～2017年，全球粉末涂料总产量增长将不低于5.7%，2017年全球粉末涂料总产量将达到253万吨。

图2 全球粉末涂料总产量预测（单位：万吨）

从粉末涂料应用领域来看，粉末涂料可以应用于汽车、家电、暖通空调、涂装加工、电子电器、园艺及农机具、建材、家具及其他等多个行业，应用领域十分广泛。以北美为例，家电、汽车和家具等是主要应用领域，市场占比均在10%以上。

图3 2012年北美粉末涂料使用领域占比情况

在目前的市场中，行业良好的前景吸引了很多生产企业的不断进入，全球范围内竞争较为激烈。目前，全球粉末涂料的消费大约有一半以上在发展中国家，粉末涂料的生产销售已经开始全球化发展。

从粉末涂料的区域结构来看，东欧地区虽然产量较小，但增长较快。远东地区是全球主要的粉末涂料产区，2012年，远东地区产量约占全球粉末涂料总产量的56%。北美、西欧和其他地区粉末涂料产量呈现稳定发展的局面。

图4 2007～2012年全球粉末涂料主要产区产量统计

（单位：万吨）

3 粉末涂料应用领域

全球粉末涂料的应用领域主要有汽车、家电、暖通空调、涂装加工、电子电器、园艺及农机具、建材、家具及其他等多个行业。

3.1 园艺及农机具

园艺及农机具是粉末涂料的主要市场之一。优异的耐久性和抗腐蚀性使得粉末涂料成为园艺及农机具涂装的理想选择。到2015年，全球草坪和庭院设备市场每年将以约4.8%的增长率成长。

3.2 汽车

20世纪60年代，汽车行业开始用粉末涂料进行车体喷涂的应用研究。20世纪70年代，福特公司尝试采用丙烯酸粉末涂料对汽车整车进行涂装。20世纪80年代，美国通用汽车公司在卡车涂装线上引进了粉末底涂和面涂生产线，成为北美地区首家商业化使用粉末涂料对整车进行涂装的企业。自20世纪80年代以来，迫于环保压力，各大汽车生产商纷纷尝试使用环境友好型的粉末涂料进行汽车涂装，用以替代传统的溶剂型涂料，从而减少VOC的排放。1998年，宝马公司成功地采用了丙烯酸透明粉末进行整车罩光涂装，成为粉末涂料汽车涂装的一次重大突破。

目前，粉末涂料在汽车行业的整车涂装仍处于起步阶段。许多汽车涂装厂家尽管在粉末涂装方面进行过很多尝试和努力，但技术和工艺仍是汽车行业大规模使用粉末涂料的限制。在乘用车领域，粉末喷涂技术已经得到了克莱斯勒、通用汽车、PSA、BMW、SWART和法拉利等公司的认证；在商用车领域，目前，VOLVO、SCANIA、IVECO、TATA和集瑞联合货车等已经采用了粉末涂装技术生产。粉末涂装已经成为众多商用车厂商认可的涂装技术。

3.3 家电

家电工业是粉末涂料应用比较成熟的行业。冰箱、洗衣机、空调等白色家电产品早已从原先的大宗耐用消费品日益变成了人们生活中不可或缺的普通消费品。粉末涂料在家电行业的大量使用是因为粉末涂料能同时让产品既有良好的外观，又具备必须的耐磨损性、耐化学品性、耐温度周期性变化以及耐损伤性器件的破坏。

粉末涂料一般用于冰箱的前板和侧板、洗衣机的顶部和盖子、干衣机、空调、热水器、洗碗机架、冰柜及微波炉腔。原先许多洗涤、干燥设备上施用的搪瓷也已被粉末涂料所取代。

3.4 电子电器

在电子电器工业中，粉末涂料常用作产品或零件的外层防护。然而，人们正在测评粉末涂料在电子电器工业中的其他独特的应用功能。在电线工业中，施用于铜及铝磁电线上的粉末涂料能大大缓解环境问题。另外，粉末涂料涂层的坚韧性和耐久性也有利于变压器和电机绕组的正常运行。电子元件的生产中有时会使用导电性和放电性粉末涂料。在电子元件的生产、测试及运输过程中有可能会产生静电，而这些涂层可提供静电释放保护功能。

3.5 建筑建材

由于粉末涂料杰出的耐久性、种类繁多、色彩丰富，建筑市场对粉末涂料的需求也日益增长。在欧洲，粉末涂料支配着整个建筑市场；在北美，建筑工业正在积极地拓展粉末涂料的用途。

聚酯氰酸三甘油酯型粉末涂料和含氟聚合物粉末涂料的最新进展使得粉末涂料能与液态建筑涂料在耐久性、耐候性、耐褪色方面相媲美。它们可用于户外体育场馆的座椅及其他户外场合，如取代那些先前由于紫外线辐射而易降解的涂层。用于框架等的铝挤出件也都采用粉末涂料涂饰，如幕墙、固定装置及组合家具。粉末涂料也广泛应用于高速公路及建筑工程上，如灯柱、防护栏、标志牌、标杆、栅栏等。透明粉末涂料也经常应用于许多黄铜制品的外保护层，如门把、铰链、扶手、灯具、管子附件。在某些应用方面，很多粉末涂料还能取代铬、铜镀层。

3.6 家具

最初粉末涂料一般只应用作金属表面涂饰。然而，随着粉末涂料技术的进步，粉末涂料能够在较低的温度施工和固化，因而粉末涂料的市场已扩大到一些热敏基材如塑料和木材。粉末涂料在木制品市场最大的突破之一就是在工程木质材料如中密度纤维板（MDF）方面的使用。MDF由于低孔隙率和表面均匀，非常适合粉末涂饰。通过红外或紫外辐射，辅以红外或对流烘箱，MDF表面的粉末涂层即可固化。

木材表面的粉末涂饰增势非常迅猛，由于低温要求的粉末涂料的进展以及密度均一木制品的进展，木材制造商及他们的客户们目前已经能够在很大范围内采用粉末涂料涂饰他们的木制品。家用及办公家具、橱柜、儿童家具、户外烤架台等的制造商们发现粉末涂层能使得他们的“高强度使用”产品在更长的时间内仍然保持新貌。

4 全球粉末涂料行业的竞争概况

全球粉末涂料行业快速的增长使大量的企业不断涌入这一市场。企业数量的不断增多引发了公司之间互相兼并，从而形成了一些规模巨大的全球性的粉末涂料生产商，如阿克苏诺贝尔（Akzo Nobel）、杜邦（Du Pont）等。目前，全球最大的粉末涂料生产商是阿克苏诺贝尔，该公司在1998年收购了Courtaulds，其业务覆盖了全球主要的粉末涂料市场。杜邦公司是粉末涂料行业的第二大公司，该公司在1999年收购了Herberts。罗门哈斯（RohmandHaas）公司是第三大的企业。

由于粉末涂料行业和生产厂家在很大程度上取决于技术的开发，因此主要生产商都将利用自身掌握的技术推动这一行业的发展。

参考文献

[1] 分析粉末涂料全球市场.国际能源网.

[2] 中国化工学会涂料涂装专业委员会.2009年全球粉末

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[3] 中国化工学会涂料涂装专业委员会.2010年全球粉末

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[4] 中国化工学会涂料涂装专业委员会.2011年全球粉末

涂料市场报告[A].2012年中国粉末涂料与涂装年

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[5] 中国化工学会涂料涂装专业委员会.2012年全球粉末

涂料市场报告[A].2013年中国粉末涂料与涂装年会

会刊[C].

粉末冶金发展方向论文 第5篇

1粉末冶金技术特点与发展趋势

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)对于自润滑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、润滑剂的煤烟控制、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。

4)科技创新能力薄弱、研发体制不健全、新技术和新产品的推出速度过慢。我国粉末冶金企业长期偏重于固定资产的投入,加之企业自身赢利能力严重不足,在科技方面的实际投入远远低于国外先进企业。目前,我国粉末冶金企业还没有建立一家具有国际先进水平的研究机构,没有形成面向全国乃至全球的科研平台,资源整合仍然存在严重的不足,总体缺乏技术竞争优势。

粉末冶金材料的应用与发展 第6篇

粉末冶金材料(powder metallurgy material)是指用粉末冶金工艺制得的多孔、半致密或全致密材料（包括制品）。粉末冶金材料具有传统熔铸工艺所无法获得的独特的化学组成和物理、力学性能，如材料的孔隙度可控，材料组织均匀、无宏观偏析（合金凝固后其截面上不同部位没有因液态合金宏观流动而造成的化学成分不均匀现象），可一次成型等。

通常，粉末冶金材料按用途可分为7类：

①粉末冶金减摩材料，又称烧结减摩材料。通过在材料孔隙中浸润滑油或在材料成分中加减摩剂或固体润滑剂制得。材料表面间的摩擦系数小，在有限润滑油条件下，使用寿命长、可靠性高；在干摩擦条件下，依靠自身或表层含有的润滑剂，即具有自润滑效果。广泛用于制造轴承、支承衬套或作端面密封等。

②粉末冶金多孔材料。又称多孔烧结材料。由球状或不规则形状的金属或合金粉末经成型、烧结制成。材料内部孔道纵横交错、互相贯通，一般有30％～60％的体积孔隙度，孔径1～100微米。透过性能和导热、导电性能好，耐高温、低温，抗热震，抗介质腐蚀。用于制造过滤器、多孔电极、灭火装置、防冻装置等。

③粉末冶金结构材料。又称烧结结构材料。能承受拉伸、压缩、扭曲等载荷，并能在摩擦磨损条件下工作。由于材料内部有残余孔隙存在，其延展性和冲击值比化学成分相同的铸锻件低，从而使其应用范围受限。

④粉末冶金摩擦材料。又称烧结摩擦材料。由基体金属（铜、铁或其他合金）、润滑组元（铅、石墨、二硫化钼等）、摩擦组元（二氧化硅、石棉等）3部分组成。其摩擦系数高，能很快吸收动能，制动、传动速度快、磨损小；强度高，耐高温，导热性好；抗咬合性好，耐腐蚀，受油脂、潮湿影响小。主要用于制造离合器和制动器。

⑤粉末冶金工模具材料。包括 硬质合金、粉末冶金高速钢等。后者组织均匀，晶粒细小，没有偏析，比熔铸高速钢韧性和耐磨性好，热处理变形小，使用寿命长。可用于制造切削刀具、模具和零件的坯件。

⑥粉末冶金电磁材料。包括电工材料和磁性材料。电工材料中，用作电能头材料的有金、银、铂等贵金属的粉末冶金材料和以银、铜为基体添加钨、镍、铁、碳化钨、石墨等制成的粉末冶金材料；用作电极的有钨铜、钨镍铜等粉末冶金材料；用作电刷的有金属-石墨粉末冶金材料；用作电热合金和热电偶的有钼、钽、钨等粉末冶金材料。磁性材料分为软磁材料和硬磁材料。软磁材料有磁性粉末、磁粉芯、软磁铁氧体、矩磁铁氧体、压磁铁氧体、微波铁氧体、正铁氧体和粉末硅钢等；硬磁材料有硬磁铁氧体、稀土钴硬磁、磁记录材料、微粉硬磁、磁性塑料等。用于制造各种转换、传递、储存能量和信息的磁性器件。

⑦粉末冶金高温材料。包括粉末冶金高温合金、难熔金属和合金、金属陶瓷、弥散强化和纤维强化材料等。用于制造高温下使用的涡轮盘、喷嘴、叶片及其他耐高温零部件。其中，典型的弥散强化材料有:(1)烧结铝粉(SAP)：用表面氧化法制造。SAP有很高的高温强度和抗蠕变性能，使用温度达500℃，远优于一般铝合金。它主要用于：反应堆中的核燃料包套，飞机机翼和机身，压气机叶轮，高温活塞等。(2)弥散强化铜：弥散质点一般为Al2O3，常用内氧化法制造。经弥散强化后，铜的强度、硬度得到很大的提高，导电性降低不多。它常用作电阻焊的电极，白炽灯灯丝引线，电子管零件和电子工业中的其他材料。(3)弥散强化高温合金：最早的弥散强化镍基合金是ThO2(2％)强化镍(TD-Ni)。一般用共沉淀法制得。机械合金化法出现之后，又发展了一系列镍基、铁基和钴基合金。已经使用的有10多种。MA754的性质优于ThO2-Ni-Cr，已成功地用作喷气发动机叶片。MA956E是以Fe-Cr-Al为基的材料，有优越的抗氧化性和抗腐蚀性。

MA6000E合金，1000h的断裂应力在800OC以上远优于TD-Ni和IN792。1100℃时，TD-Ni和IN792的1000h断裂应力只有20～30MPa，而

MA6000E还有160MPa。因此MA6000E是一种好的叶片材料。(4)其他：弥散强化铅(DS-Pb)，是惟一类似于SAP的例子，弥散相为PbO，主要用于声音衰减、化工器具、放射屏蔽和电池；含铝、锆的镁合金(铝和锆均溶于镁，但溶解后析出A1Zr4弥散相)；金属间化合物FeAl3、FeNiAl9强化的Al-Fe合金等。

总的来说，飞机和发动机上的刹车片、离合器摩擦片、松孔过滤器、多孔发汗材料、含油轴承、磁铁芯、电触点、高比重合金、硬质合金和超硬耐磨零件等因含有大量非金属成分或含有连通孔隙，都不能用普通铸、锻工艺制造，只能以粉末为原料经冷压、烧结等粉末冶金工艺来制造。航空航天工业中使用的粉末冶金材料比较重要的有刹车片材料、松孔材料和高强度粉末合金三类。刹车片材料，刹车片是飞机机轮刹车装置的核心。绝大多数军用飞机和民用机都采用粉末冶金刹车片。因为每次刹车都会发生磨损，100～500次后就需要更换刹车片，所以它是飞机上用量最大的粉末冶金材料制件。松孔材料，即多孔渗透性粉末冶金材料。涡轮发动机润滑系统和飞行器液压操纵系统中使用的青铜或不锈钢过滤器，是防止微粒堵塞和卡滞的重要部件。金属纤维松孔材料的强度和塑性较好，可用于高温部位，如涡轮喷气发动机叶尖密封环用的高温合金毡带和火箭发动机喷注器面板、燃烧室内壁和喉部用的发汗冷却松孔材料。高强度粉末合金，是经粉末热成形的完全致密的高温合金、铝合金和钛合金。一些现代飞机的发动机已使用了锻造的粉末高温合金涡轮盘和压气机盘。粉末铝合金主要用作飞行器和发动机结构材料。

汽车行业仍然是粉末冶金工业发展的最大动力和最大用户。一方面汽车的产量在不断增加，另一方面粉末冶金零件在单辆汽车上的用量也在不段增加。粉末冶金铁基零件在汽车上主要应用于发动机、传送系统、ABS系统、点火装置等。汽车发展的两大趋势分别为降低能耗和环保；主要技术手段则是采用先进发动机系统和轻量化。欧洲对汽车尾气过滤为粉末冶金多孔材料又提供了很大的市场。在目前的发动机工作条件下，粉末冶金金属多孔材料比陶瓷材料具有更好的性能优势和成本优势。

工具材料是粉末冶金工业另一类重要产品，其中特别重要的是硬质合金。加工作业要求加工工具本身更锋利、刚性更好、韧性更高；加工材料的范围扩大到吕合、镁合金、钛合金以及陶瓷等；尺寸精度要求更高；加工成本要求更低；环境影响要减到最小，干式加工比例更大。这些新要求加快了粉末冶金工具材料的发展。

另外，信息行业的发展也为粉末冶金工业提供了新的契机。日本电子行业用的粉末冶金产品已经达到了每年4.3美元。

粉末冶金既是制造高新材料的重要工艺，有时还是惟一的方法，同时也是多、快、好、省地制造形状复杂、高精度金属零件的先进金属成形技术。因此，粉末冶金产业相继开发了三大领域，一为难熔金属与硬质合金工具材料，二为永磁材料，特别是稀土永磁材料。这两大类材料基本上都只能用粉末冶金工艺生产。第三大领域是将材料制造与金属成形相结合，逐渐形成的特种金属成形技术。以满足装备制造业对高性能钢铁粉末冶金产品的需求为重点发展粉末冶金。

粉末冶金是一种先进的金属成型技术，是金属及其它粉末通过加工压制成型、烧结和必要的后续处理制成机械零部件和金属制品的高新技术。由于其具有节能、省材、高效、环保等诸多优点，已受到广泛采用，并具有很大的市场潜力和发展前景。近年来，粉末冶金行业发展很快，特别是汽车行业、机械制造、金属行业、航空航天、仪器仪表、五金工具、工程机械、电子家电及高科技产业等迅猛发展，为粉末冶金行业带来了不可多得的发展机遇和巨大的市场空间。同时对该行业的技术水平也提出了更高的要求。纵观国际新材料研究发展的现状，西方主要工业发达国家正集中人力、物力，寻求突破，美国、欧共体、日本和韩国等在他们的最新国家科技计划中，都把新材料及其制备技术列为国家关键技术之一加以重点支持。而随着中国的“入世”及经济全球一体化进程的不断加快，粉末冶金行业面临着新的挑战。我国粉末冶金行业必须加速发展，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。

粉末冶金材料和制品的今后发展方向主要有：有代表性的铁基合金，将向大体积的精密制品，高质量的结构零部件发展；制造具有均匀显微组织结构的、加工困难而完全致密的高性能合金；用增强致密化过程来制造一般含有混合相组成的特殊合金；制造非均匀材料、非晶态、微晶或者亚稳合金；加工独特的和非一般形态或成分的复合零部件。

谁掌握了新材料，谁就掌握了21世纪高新技术竞争的主动权！作为新材料的粉末冶金材料也将会发挥越来越显著的作用，影响社会发展的进程。

参考文献：

中国材料工程大典第14卷粉末冶金 材料工程韩凤麟、马福康、曹勇家 中国数控信息网采编部信息

我国热喷涂粉末材料的应用与发展现状（新闻）

2006第七届中国国际磁性材料及粉末冶金生产技术设备和应用展览会粉末合金材料技术粉末冶金世界粉末冶金的技术现状

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