什么是粉末冶金?
粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(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、复合材料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,均属于粉末烧结技术,因此,一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点,它已成为解决新材料问题的钥匙,在新材料的发展中起着举足轻重的作用。国内需求根据中国粉末冶金协会统计的数据,34家国内大中型粉末冶金生产企业(占53家企业数量的64%)的累计产量长期占53家企业生产产量的占比高达85%,其中大多数汽车粉末冶金零部件生产商集中在这34家企业中。
国内外SPS的发展与应用状况
1988年日本研制出第yi台工业型SPS装置,并在新材料研究领域内推广使用。1990年以后,日本推出了可用于工业生产的SPS第三代产品,具有10~100t 的烧结压力和脉冲电流5000~8000A。近又研制出压力达500t,脉冲电流为25000A的大型SPS装置。由于SPS技术具有快速、低温、gao效率等优点,近几年国外许多大学和科研机构都相继配备了SPS烧结系统,并利用SPS进行新材料的研究和开发[3]。1998年瑞典购进SPS烧结系统,对碳化物、氧化物、生物陶瓷等材料进行了较多的研究工作[4]。发展前景我国粉末冶金行业已经经过了近10年的高速发展,但与国外的同行业仍存在以下几方面的差距:(1)企业多,规模小,经济效益与国外企业相差很大。
国内近三年也开展了用SPS技术制备新材料的研究工作[1,3],引进了数台SPS烧结系统,主要用来烧结纳米材料和陶瓷材料[5~8]。SPS作为一种材料制备的全新技术,已引起了国内外的广泛重视。
粉末冶金技术应用
1、CNC油压成形技术
CNC油压成形技术经过多年的开发已经进入量产阶段,虽然其购入成本较高但仍有多项优点,值得注意与重视。台湾保来得已有四台机器加入生产行列,如图示。亚洲其他国家的粉末冶金厂,如中国大陆、韩国、日本也都进行相同的设备的投资。
2、快速冷却(Rapid Cooling)
快速冷却炉其主要原理是在一般烧结炉的后段加上冷却段之结构,产品在经过烧结本体后,以附加的快速冷却设备,利用高压马达输出强烈的冷风,加速冷却的原理,使粉末冶金产品获得理想的金属组织与硬度,而不需再度热处理。此工程技术可提率节省成本。
具体的优点可归纳如下:(1)具高强度及硬度;(2)节省热处理制程;(3)外观清洁度佳 (4) 尺寸控制安定。此项技术在欧洲的德国应用早。
3、微波烧结(Microwave sintering)
微波烧结在学术界及研究单位已经研究多年,美国 Spheric Technologies, Inc., 首先建造了可以用于小量生产的高温微波烧结炉,此设备适用于金属及陶瓷产品的雏型产品开发,但是受限于设备的开发及成本,该项技术还没有真正实现大规模应用。(3)可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料,是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。
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