兵器（qì）粉末冶金技術是指采用金屬或其它粉末材料，經過混粉、壓坯、燒結、成型和後處理（lǐ）等工藝過程製造各種多孔、半致密或全致密兵器零件與（yǔ）製品的技術。兵器粉末冶金技術是反坦克動能穿甲彈彈芯、導彈發動機（jī）噴管、陶瓷裝甲元（yuán）件、坦克（kè）動力（lì）傳動係統摩擦片等元件的關鍵製造技術，包括：兵（bīng）器特殊零件的熱（rè）等靜壓、冷（lěng）等靜（jìng）壓技（jì）術、燒結工藝、自蔓（màn）燃高溫合成技術、粉末注射成型（xíng）技術、粉末鍛造技術、粉末冶金件性能測試與無損檢測技術等（děng）。由於粉末冶金技術具有工藝成本低、材料利（lì）用率（lǜ）高、能實現製（zhì）造零件的淨成型或近成型、特別適用於大批量生產，用於取代某些（xiē）兵器零件的常規製造工藝，還（hái）能夠實現提高產（chǎn）品性能，縮短周期，延（yán）長使用壽命，降低生產成（chéng）本的效果。  

    相關技術

    彈藥技術；發動機噴管技術；摩擦片技術；裝甲技術（shù）

    技術難點（diǎn）

    1、兵器（qì）特殊（shū）零件的熱等靜壓、冷（lěng）等靜壓技術；

    2 、預合金粉（fěn）件燒（shāo）結工藝及控製技（jì）術（shù）；

    3 、粉末冶金件致密化技術；

    4 、粉末注射（shè）成型技（jì）術（shù）；

    5 、粉末冶金件精密鍛造技（jì）術；

    6 、自蔓燃高溫合成技術；

    7 、粉末冶金件性能（néng）測試與無損檢測技術。

    國外概（gài）況            

    1、國外兵器粉末冶金技術研究和應用廣泛

    粉末冶金技術在美軍彈藥引信（xìn）上的應用已超過30年。如M549、M550彈保險（xiǎn）及解除保險裝置的卡銷均為粉末冶（yě）金黃銅件；50mm（毫米）彈的引信保險器、Beehive戰（zhàn）鬥部的（de）引信定時器殼和引信底座（zuò）等（děng）均采用了316L不鏽鋼粉末冶金件；此外，銅斑蛇導彈製導係統中也有形狀（zhuàng）複雜的粉末冶金鋼質件。

     粉末冶金技術在彈藥中應用廣泛。如20mm、50mm彈的純鐵質粉末冶金旋轉彈帶、鎢重金屬粉末冶金動能穿甲彈芯、金屬粉末注射成型穿甲彈尾翼（yì）、破甲彈（dàn）藥（yào）形罩、自動尋的導引頭粉末冶金件等（děng）等，其應（yīng）用量非常大（dà）。俄羅斯大口徑炮彈也采用黃銅粉末冶金成型彈帶。

     粉末冶金技術在槍械中的應用非常廣闊。如12.7mm口徑M85機槍的快慢機、護筒、閉鎖機、閂鎖等22種零件可用粉末冶金鋼（gāng）鍛件來代替；12.7mm口徑M2機槍的計算尺、托架、槍栓等12種零件可用粉末冶金件（jiàn）代替；7.62mm M60機槍的撞針杆、送彈杆、前後瞄準器等18種零件可由粉末冶金件代替。如金屬粉末注射成型槍械發射阻鐵，為4340鋼粉末冶金件，熱處理後硬度達到38～42HRC（洛氏硬度），氧化發黑後可代替以前的精密（mì）鑄件。M16 步（bù）槍激光瞄準係（xì）統的可調旋鈕也采用黃銅、鋼及不鏽鋼粉末冶金件。               

      在坦克裝甲車輛方麵，粉末冶金件的應用也越來越廣泛。美國XM-1坦克發動機齒輪即采用了粉末冶金件，其性能完全合格，且成本可降低約60％。M15lA2軍用車輛（liàng）的差速（sù）器中，側麵齒輪、軸齒輪、配對齒輪均為粉末冶金件，其性能均很好，成（chéng）本（běn）降低約30％。M60坦克驅動（dòng）係的正齒輪采用了4620鋼粉末冶金件。軍用車（chē）輛的（de）製動泵（bèng）活（huó）塞，燒結的鐵質粉末冶金件比以往的鋁質產品在耐磨性、耐燒蝕性方麵均占優勢，顯著（zhe）提高產品壽命。                  

     在火炮的（de）應用上（shàng），奧地利用粉末冶金技術製造了耐燒燒蝕鎳基或鈷基合（hé）金內襯置於炮管內膛提高性能，具有耐燒蝕、耐（nài）磨（mó）損、耐磨蝕等特性（xìng），且製造技（jì）術比較成熟（shú）。美國用熱等靜壓技術製造形（xíng）狀複雜的M113型175mm炮斷隔（gé）螺紋炮閂，每件可（kě）節（jiē）省材料34kg（公斤），工時15個，質量減輕近（jìn）25％。另外，美國還利用（yòng）釩改性4600鋼粉和天然石墨混合料（liào），通（tōng）過粉（fěn）末鍛造方法製造近成形的環形件，用於大口徑火炮炮（pào）尾組合件中的閉氣環。  

    2、取代（dài）傳統工藝和材料的研究應（yīng）用證實了其可行性

    粉末冶金技術除了（le）用（yòng）於製造一（yī）些特殊的兵器產（chǎn）品零件（如動能穿甲彈芯、火炮（pào）、彈箭防燒蝕內襯等）之（zhī）外，還可以取代傳統材料和工藝，用於製造（zào）裝甲車輛、槍（qiāng）械、火炮或彈箭零件，進一步改進性能和降低成本。國外許多研究或應用實例已證實了在性能（néng）、使用壽（shòu）命、成本方（fāng）麵的可行性，例如：

    （1）105mm榴彈炮凸輪

    該零件件尺寸約241mm ×152mm ，厚約12.7mm，加強肋高度/厚（hòu）度比大（dà）於10，加強肋厚（hòu）度約5mm.該凸輪槽具有複雜（zá）構形，允許（xǔ）誤差±50μm（微米）。美國陸軍研究證實了粉末冶金蠕變鍛造（zào）技術的應（yīng）用可行性。他們采用100目7075鋁粉，於276MPa（兆帕）壓力下冷等靜壓製坯，在550 ℃氮氣中燒結2 小時後，將預（yù）型坯和鍛模預熱到530℃，進行（háng）等溫蠕變鍛造。結果表明，最終機械性能滿（mǎn）足QQ－A－367H技術規範，抗拉強度大於490MPa，屈服強度超（chāo）過434MPa，延伸率高於3 ％。工藝成本對比分析表明，可節約（yuē）開支（zhī）30%。

    （2）151A2軍車差速器（qì）齒輪和（hé）製動泵活塞

    美國陸軍采用4620鋼粉，通過粉末冶金（jīn）等溫鍛造技術製造差速側齒輪和傘齒輪，最終材料密度可達到99.5％理（lǐ）論密度，抗拉強度876MPa，屈服（fú）強度630MPa，延（yán）伸率11.6％，斷麵（miàn）收縮率54.4％，衝擊值與4600鍛鋼性能相當。將這（zhè）些齒輪裝在7部M15lA2車（chē）上進行35000km（公裏）公路和（hé）越野跑車考核，結果證明是合格的（de）。但是用這（zhè）種粉末冶金等溫鍛造技術製造的（de）齒輪（lún），成本降低了25％。製動泵活塞采用燒結鐵是（shì）為了取代鋁活塞，解決（jué）腐蝕問題。燒結鐵粉中（zhōng）有少（shǎo）量錫銻銅合金粉，經（jīng）製坯壓實、燒結，硬度達到85－95HB，與（yǔ）標準鋁活塞接（jiē）近。氣孔率為2％，浸漬聚氧乙二醇類合成防腐潤滑劑後，他們將該燒（shāo）結鐵活塞裝車，進行20000km考核試驗（yàn），對比結果表明，鋁活塞出現嚴重腐蝕、粘合（hé），但燒結鐵活塞無任（rèn）何過度磨損或腐蝕，性能優於鋁活塞。

    （3）M60坦克正齒輪

    這種正齒輪用於M60坦克驅動鏈，與主驅動齒輪相匹配。美國TRW公司在陸軍支持下研究認為，用粉末冶金技術製造這種高性能齒輪替代鍛鋼件是可行的。采用工業水霧化4620鋼粉，在414MPa壓力下冷等靜壓製成（chéng）預型坯，然後在1200℃氫氣中燒結1小時，再於900℃，10t（噸）／平方英寸下進（jìn）行精密等溫鍛造。最終材料密度（dù）可達99.5％理論密度，機（jī）械性能與鍛鋼件（jiàn）性能相當，抗拉強度約758MPa，屈服強度約580MPa，延伸率15％，麵縮（suō）率40％。

    （4）海軍127mm製導炮彈尾翼（yì）

    這種尾翼（yì）有極嚴格的幾何形（xíng）狀要（yào）求，總長198mm，翼型寬58mm，厚約9mm.原設計采用17－4PH鋼鑄（zhù）件，最低（dī）強度為1172MPa.美國海軍海麵武器中心認為，可以用粉末（mò）冶金鍛造技術製造這種高強度精（jīng）密尾翼（yì）。他們采用4640鋼（gāng）粉340g（克），與0.48％石墨和0.75％硬脂酸鋅混合壓坯，燒結後達到80％－85％理論密度，然後（hòu）於1200℃預熱後立即進行精密等溫模鍛，鍛後密度可達99.5％～100％理論密度，尺寸精度可達±2.5 μm.機（jī）械（xiè）性能均可滿足設（shè）計要求，抗拉強度可達（dá）1207MPa，屈服強度達1193MPa ，延伸（shēn）率5.3％，斷麵收縮率25.0％，材料利用率達83％。

    （5）M567引信定位栓

    美國（guó）陸軍證實（shí）了可以用粉末冶（yě）金技術製造炮彈（dàn）引信中的鋁件。其中，60和81mm迫彈引信定位（wèi）栓原設計采（cǎi）用2014－T6鋁（lǚ）棒坯，切削加工（gōng），材料抗（kàng）拉強度為400MPa，根據該件功能，實際（jì）並不需（xū）要達到這一強度等級。采用粉（fěn）末冶金技術（shù）製（zhì）造（zào）這種零件，材料是（shì）工業201AB鋁粉，成分與2014鋁相似，經多模壓機製成坯件後，於593℃氮氣氛中燒結30分鍾，再進行T4或T6狀態固溶、時效熱處理，機加為成品件。機（jī）械性能試驗（yàn）表明，T4熱處理條件下，抗拉強度超過290MPa，屈服強度240MPa，延伸（shēn）率5％-6 ％，T6條件下抗拉強度達350 MPa ，延伸率1 ％－2 ％。尺寸分析和密度測量結果表明，最終尺寸變化（huà）小於0.3％，材料密度達到99％理論密度。為證（zhèng）實其使用性能。進行了空氣炮發射試驗，將定位栓裝在M567引信件中，評價其發射後的結構完整性，試驗結果表明，未出現任何破壞或尺寸變化。成（chéng）本分析（xī）表明，傳統切削工藝中，有60%材料成為切削廢料，而粉末冶金件中的切削材料（liào）損失（shī）不超過5 ％。分析（xī）表明（míng）總成本可降低25%。

    （6）粉末冶金彈帶

    美國陸軍為（wéi）改進鐵粉末冶金彈帶（dài）性能，研究了銅熔滲鐵粉末燒結彈帶材料性能，結果表明銅熔滲可提高鐵粉末冶金彈帶強度。例如，鐵粉壓坯經1120℃燒（shāo）結（jié）8分鍾後，抗拉（lā）強度為365MPa，屈服強度為172MPa，延伸（shēn）率21％，尺寸變化0.006，經銅熔滲1分鍾後，抗拉強度提高到372MPa，屈服強度（dù）提高到220MPa，延伸率下降到19％，尺（chǐ）寸變（biàn）化為0.008。

    （7 ）粉末冶金槍械零件

    美國陸軍0.50口徑M85機槍快慢機是一個複（fù）雜結構件。原采用4640鋼錘鍛、切削工藝製造。為降低成本，TRW公司用4640預合金（jīn）鋼粉通過粉末冶金鍛（duàn）造（zào）技術製造了400個粉末冶金鍛造快慢機交給陸（lù）軍進行考核。經過大量性能（néng）試驗和室溫與低溫射擊考核，結果非常令人滿意。因此（cǐ）陸軍製定了M-85機槍26種零件（jiàn）粉末冶金鍛造的軍用技術標準（MIL-F-45961）。 對比分析結果表明，4640鋼粉末冶金件的強度、韌性與鍛鋼件相當，硬度為30～33HRC ，疲勞強度414MPa，室溫夏氏V型缺口衝（chōng）擊值6.9kgf.m（公斤.力米），纖維組織為細回火馬氏體。但是與傳統工藝相比，成本（běn）降低50% ，製造工序從（cóng）27道減至7道，材料利（lì）用率從17％提高到（dào）90%。

    影響 

    未來武器裝備和技術的發展對武器零（líng）部件（jiàn）製造（zào）質量、經濟可承（chéng）受（shòu）性、研製和製造（zào）生產（chǎn）周期、應急生產能（néng）力（lì）等都提出了一係（xì）列新挑戰，新（xīn）一（yī）代武器裝備需（xū）要更先進的製造技術來滿足這些要求。兵器粉末冶金技術不（bú）但是反坦（tǎn）克動能穿甲彈彈芯、導彈發動機（jī）噴管、陶瓷裝甲元件、坦克動力傳動係統摩擦片等元件的關鍵製造（zào）技術，而且由於它具有工藝成（chéng）本低、材料利用率高、能實現淨成型或近成型、適用於批量生產，用於取代某些（xiē）兵器零件（jiàn）的常規製造工藝，能夠實現提高（gāo）產品性能，縮短周期，延（yán）長使用壽命（mìng），降低生產成本的效果，所以它將成為新一代武器裝備發展的支撐性關鍵製造技術之一。