兵器粉末冶金技（jì）術是指采用金屬或其它粉末材（cái）料，經（jīng）過（guò）混粉、壓坯、燒結、成型和後（hòu）處理等工藝過程製造各（gè）種多孔、半致密或全致密兵器（qì）零件與製（zhì）品的技術。兵（bīng）器粉末冶金技術是反（fǎn）坦克動能穿甲彈彈芯、導彈（dàn）發動機噴管、陶瓷裝甲元（yuán）件、坦克動力傳動係統摩擦片等（děng）元件（jiàn）的關鍵製造技術，包括：兵器特殊零件的熱等靜壓、冷等靜壓技術、燒結工藝、自蔓燃高溫合成技術、粉末注射成型技術、粉末鍛造（zào）技術、粉末冶（yě）金件性能（néng）測試（shì）與（yǔ）無（wú）損檢（jiǎn）測技術等。由於粉末冶金技術具（jù）有工藝成本低、材料利用率高、能實現製造零件的（de）淨成型或近成型、特別適用（yòng）於大批（pī）量（liàng）生產，用於取代某些兵器零件的（de）常規製造工藝，還能夠實現提高產品性能，縮短周期，延長（zhǎng）使用壽命，降低生產成本（běn）的效果。

   
1、國外兵器粉（fěn）末冶金技術研（yán）究和應用廣泛

    粉末冶金技術在（zài）美軍彈藥引（yǐn）信上的應用已超過30年。如M549、M550彈保險（xiǎn）及解除保險裝（zhuāng）置（zhì）的卡銷均為粉末冶金（jīn）黃銅件；50mm（毫米）彈的引信保險器、Beehive戰（zhàn）鬥部的引信定時器殼和引信底座等均采用了316L不鏽鋼粉末冶金件；此（cǐ）外，銅斑蛇導彈（dàn）製導係統中也有形（xíng）狀複雜的粉末冶金鋼質（zhì）件。

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

    粉末冶金（jīn）技術在槍（qiāng）械中的應用非常廣闊。如12.7mm口徑（jìng）M85機槍的快慢機、護筒、閉鎖機、閂鎖等22種零件可用粉末冶（yě）金鋼鍛件來代替；12.7mm口徑M2機槍的計算尺、托架、槍栓（shuān）等12種零件可用粉末冶金件代替；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（fěn）末（mò）冶金件代替。如金屬粉末注射成（chéng）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鑄件。M16步槍激光瞄準係（xì）統的可調旋鈕也采用黃銅、鋼（gāng）及不鏽（xiù）鋼粉末（mò）冶金件。

    在坦克裝甲（jiǎ）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（dòng）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（chē）輛的差速器中，側麵齒輪、軸齒輪、配對齒（chǐ）輪均為粉末冶金件（jiàn），其性能均很好，成本（běn）降低約30%。M60坦克（kè）驅動係（xì）的（de）正齒輪采用了4620鋼粉末冶金件。軍用車輛（liàng）的製動泵活塞，燒結的鐵質粉末冶金（jīn）件比以往（wǎng）的鋁質產品在耐（nài）磨性、耐燒（shāo）蝕性方麵均占優勢，顯著提高產品壽命。

    在火炮的（de）應用上，奧地利用粉末冶金技術製造了耐燒燒蝕（shí）鎳基或鈷基合金內（nèi）襯置於炮管內膛提高性能，具有耐燒蝕、耐（nài）磨損（sǔn）、耐磨蝕等特性（xìng），且製（zhì）造技術（shù）比較（jiào）成熟。美國用熱等靜（jìng）壓技術製造形狀複雜的M113型175mm炮斷隔螺紋炮閂，每件（jiàn）可節省材料34kg（公斤），工時15個（gè），質量減（jiǎn）輕近25%。另外，美國還利用釩（fán）改性4600鋼粉和天然石墨混合料，通過粉末鍛造方法製（zhì）造近成形的環形件（jiàn），用於大口徑火炮（pào）炮尾組合件中的閉氣環。

    2、取（qǔ）代傳統工藝和材料的研（yán）究應用證實了其可行性

    粉末冶金技術除了用於製（zhì）造一些特殊的兵器產品（pǐn）零件（如動能穿（chuān）甲彈芯、火炮（pào）、彈箭防燒蝕內襯等）之外，還可以取代傳（chuán）統材料和工藝（yì），用於製造裝甲（jiǎ）車輛、槍械、火炮或彈箭（jiàn）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（lì）已證實了在性能、使用壽命、成本方麵的可行性，例如：

     （1）105mm榴彈炮凸輪

    該零件件（jiàn）尺寸約241mm ×152mm ，厚約12.7mm，加強肋（lèi）高度/厚度比大於（yú）10，加強肋厚度約5mm.該凸輪槽具有複雜構形，允許誤差（chà）±50μm（微米）。美國陸軍研究證實了粉（fěn）末冶（yě）金蠕變鍛造技術（shù）的應用可（kě）行性。他們采用100目7075鋁（lǚ）粉，於276MPa（兆帕）壓力下冷等靜壓製坯，在550℃氮氣中燒（shāo）結（jié）2小時（shí）後，將預型（xíng）坯和鍛模預熱到（dào）530℃，進行等（děng）溫蠕變鍛造。結果表明，最終機械（xiè）性能滿足QQ-A-367H技術規範，抗拉強度大於490MPa，屈服（fú）強度超過434MPa，延伸率高於3%。工藝成本對比分（fèn）析表明，可（kě）節約開支30%。

     （2）151A2軍車差速器齒輪和製動泵活塞

    美國陸軍（jun1）采用4620鋼粉（fěn），通過粉末冶金等溫鍛造技術製造差速（sù）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（lā）強度876MPa，屈服強度630MPa，延伸率11.6%，斷麵收縮率54.4%，衝擊值與4600鍛鋼性能相當。將（jiāng）這些齒輪裝在（zài）7部M15lA2車上進行（háng）35000km（公裏）公（gōng）路和越野跑車考核，結果（guǒ）證明是合格的。但是用（yòng）這種粉末冶金等溫鍛造技術製造的齒輪，成本降低了25%。製（zhì）動泵活塞采用（yòng）燒結鐵是（shì）為了取代鋁活塞，解決（jué）腐蝕問題。燒結鐵粉中有少（shǎo）量（liàng）錫銻銅合金粉，經製坯壓實、燒結，硬度達（dá）到85-95HB，與（yǔ）標（biāo）準（zhǔn）鋁活塞接近（jìn）。氣孔率為2%，浸（jìn）漬聚氧乙二醇類合（hé）成（chéng）防（fáng）腐潤滑劑後（hòu），他們將該（gāi）燒結鐵活塞裝車，進行20000km考核試驗，對比結果表（biǎo）明，鋁活塞出現嚴重腐蝕、粘合，但（dàn）燒結鐵活塞無任（rèn）何過度磨損或腐蝕（shí），性能優（yōu）於（yú）鋁（lǚ）活塞。

     （3）M60坦克正齒（chǐ）輪

    這種正齒輪（lún）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（jun1）支持下研（yán）究認為，用粉末冶金技術製造（zào）這種高性能齒輪替代（dài）鍛鋼件是可行（háng）的。采用工業水霧化4620鋼粉（fěn），在414MPa壓力下（xià）冷等靜壓製成預型坯，然後在1200℃氫氣中燒結1小時，再於900℃，10t（噸）/平方英寸下進行精密等溫（wēn）鍛造。最終材料密度可達（dá）99.5%理論（lùn）密（mì）度，機械（xiè）性能與鍛鋼件性能（néng）相當，抗拉強度約758MPa，屈服強度約580MPa，延伸率（lǜ）15%，麵縮率（lǜ）40%。

     （4）海軍127mm製導炮彈尾（wěi）翼

    這種尾翼有極嚴格的幾何形狀要求，總長198mm，翼型寬58mm，厚約9mm.原設計采（cǎi）用17-4PH鋼鑄件，最低強度為1172MPa.美（měi）國海軍海麵武（wǔ）器（qì）中心認為（wéi），可以用粉末冶金鍛造技術製造這種高強度精密尾翼。他們采用4640鋼粉340g（克），與0.48%石墨和0.75%硬脂酸鋅混（hún）合壓坯，燒結（jié）後達到80%-85%理論密度，然後於1200℃預熱後（hòu）立即進行（háng）精密等溫模鍛，鍛後密度可（kě）達99.5%～100%理論密度，尺寸精度可達±2.5μm.機械性能均可滿足設計要求，抗拉強（qiáng）度可達1207MPa，屈服強度達1193MPa ，延伸率5.3%，斷麵收縮率25.0%，材料利用率達83%。

     （5）M567引信定位栓

    美國陸軍證實了可以用（yòng）粉末冶金技術製造炮彈引信中的鋁件。其（qí）中，60和81mm迫彈引信定位栓原設計采用2014-T6鋁棒坯，切削加（jiā）工，材料抗拉強度為400MPa，根據該件功能，實際並不需要達到這一強度等級。采用粉末冶金技術製造這種零件，材料是工（gōng）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（chù）理，機加為成品件。機械性能試驗表明，T4熱處理條件（jiàn）下，抗（kàng）拉強度超過290MPa，屈服強度240MPa，延伸率（lǜ）5%-6%，T6條件下抗拉強度達（dá）350 MPa ，延伸率1%-2%。尺寸分（fèn）析和密度測量結果表明，最終尺寸變化小於0.3%，材料密度（dù）達（dá）到99%理論密度。為證（zhèng）實其使（shǐ）用性能。進行（háng）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（pò）壞或尺寸變化。成本分（fèn）析表明，傳統切削工藝（yì）中（zhōng），有60%材料成為切削（xuē）廢料，而（ér）粉末冶（yě）金件中的切削材料損失不超過5%。分析表明（míng）總（zǒng）成本可降低25%。

     （6）粉末冶金彈帶

    美國陸軍為改進鐵（tiě）粉末冶金彈帶（dài）性能，研究了銅熔滲鐵（tiě）粉末燒結彈帶材料（liào）性能，結果表明（míng）銅熔滲可提高鐵粉末冶金彈帶強度。例如（rú），鐵粉壓坯經1120℃燒結8分鍾後（hòu），抗拉強度為365MPa，屈服強度為172MPa，延伸率21%，尺寸變化（huà）0.006，經銅熔滲1分鍾後，抗拉強度提高（gāo）到372MPa，屈服（fú）強度提（tí）高到220MPa，延伸率下降到19%，尺寸變化為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（gè）複雜結構件。原采用4640鋼錘鍛、切削（xuē）工藝製造。為降低成本，TRW公司用4640預合金鋼粉通過粉末冶金鍛造技術製（zhì）造了400個粉末冶金鍛造快（kuài）慢機交給陸軍進行考核。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。因此陸軍製定了M-85機槍26種零件粉末冶金鍛造的軍用（yòng）技術標準（MIL-F-45961）。對（duì）比分析結果表明（míng），4640鋼粉末冶（yě）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（mǐ）），纖維組織為細回（huí）火馬氏體。但是與（yǔ）傳統（tǒng）工藝（yì）相（xiàng）比，成本降低50%，製造工序從27道減至7道，材料利（lì）用率從17%提高到90%