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剖析粉末冶金技術的前（qián）世（shì）今生

點擊量：1068 發布（bù）時間：2017-05-03 作者：草莓视频ios（上海）增材（cái）製造技術有限公司

粉末冶金曆史

粉末冶金是一門古老的冶金（jīn）技術。在2500多年（nián）前就已用海綿鐵鍛造法製造鐵器了。19世紀後期至20世紀初，用粉末冶金方法製取了鉬、鉭、铌等難熔金屬。20世紀初，用粉末冶金技術研製成（chéng）功了硬質合金、多孔性金屬含（hán）油軸（zhóu）承、鎢-銅、鎢-銅-鎳複合材料等。隨著20世紀40年代，歐洲開始工業（yè）生產（chǎn）鐵粉。含油軸承的發明、硬質合金（jīn）的生產推（tuī）動了粉末冶金在機（jī）械製（zhì）造業的發展。

2.粉末冶金（jīn）原理

粉末成形是指將金屬粉末或非金屬粉末(或混合粉末)通。生產金（jīn）屬粉末和用金屬粉末（也包括非（fēi）金屬粉末）作為原料經（jīng）過過壓製、燒結，製成具有一定形（xíng）狀、尺寸、強度的金屬材料、複（fù）合材料和各種類型製品的冶金工程（chéng）與材料科學和機械零件製造技術。

粉末冶金技術具（jù）有如（rú）下特點：

·某些特殊性能材料的唯一製造方法；

·可（kě）直接製出尺寸準確，表麵光潔的零件；

·能夠大（dà）量節約材料、無切（qiē）削、少切削，普通鑄造合金（jīn）切削量在30-50%，粉（fěn）末冶金產品可少（shǎo）於5%；

·節（jiē）約材料和加工工時，成本低；

·製品強度較低；流動性較差，形狀受限製；

·壓製成形的壓（yā）強較高，製品尺寸較小；

·壓模成本較高。

粉末（mò）冶金技術主要包括原始粉末製備、成型和燒結等幾個主要工（gōng）序，如圖1所示。

▲ 圖1 粉末冶金技術流程圖

2.1粉末製備

①機械法（fǎ）：通過機械破碎、研磨或氣流研磨方法將大塊材料或粗大顆（kē）粒細化的（de）方法（fǎ）；

②物理（lǐ）法：采（cǎi）用（yòng）蒸發凝聚成粉或液體霧化的方法使材料的聚集狀態發生改變，獲得粉末；

③化學法：依靠化學反應或（huò）電化學（xué）反應過程，生成（chéng）新的粉態物質（zhì）。

2.2成（chéng）型技術

粉末成（chéng）形技術是粉末冶金工（gōng）藝的重要步驟，其粉末成形（xíng）的目的（de）是製得具有一定（dìng）形狀、尺寸、密度和強度的壓坯。粉末冶金技術常用的成形（xíng）方（fāng）法如圖2所示。其中模壓成型（xíng）是最基本的（de）方法。

▲ 圖2 粉末（mò）冶金技術主要成型方法（fǎ）

2.3燒結技術

粉末燒結是將壓坯置於基體（tǐ）金屬熔點以下溫度（約0.7~0.8T，單位K）加熱保溫，粉末顆粒之間產生原子擴散、固溶、化（huà）合和熔接，致使壓（yā）坯收縮（suō）並強化；依靠熱激活作用，原子發（fā）生遷移，粉末（mò）顆粒形成冶金結合，最終獲得所需（xū）材料。

燒結技術和成型技術是粉末冶金技術的二（èr）個關（guān）鍵步驟。

粉末（mò）燒結技術定義：壓坯置於基體金屬熔點以下溫度（約0.7~0.8T，單（dān）位K）加熱保溫，粉末顆粒之間（jiān）產生原子擴散、固溶、化合和熔接，致使（shǐ）壓坯收縮並（bìng）強化，這一過程稱為燒結；

粉末冶金技術目的：依靠熱激活作用（yòng），原子發生遷移，粉末顆（kē）粒形成冶金（jīn）結合；提高燒結體的強度；

粉末冶金技術原理：粉末（mò）在熱激活狀態下，表麵能降（jiàng）低，導致空隙減小，密度增大，強度增加；

粉末冶金技術影響因素：燒結（jié）溫度、保溫時間（jiān）、加（jiā）熱和（hé）冷卻速（sù）度。

2.4後處理技術（shù）

後處理技術是對粉末冶金（jīn）工藝獲得的零部件進行如精整（zhěng）、浸油、機加（jiā）工、熱處理及電鍍處（chù）理，從而獲得（dé）滿足實際（jì）要求的粉末冶金零部件。目前主流的後處理技術包括熱（rè）處理、熔滲及浸（jìn）漬工藝等。

金屬粉（fěn）末3D打印

3D打印技術（shù），就是在（zài）計算（suàn）機中將3D CAD模型分成若幹層，通過（guò）3D打印設備在一個（gè）平麵上按照3D CAD層圖形，將（jiāng）塑料、金（jīn）屬（shǔ）甚至生（shēng）物組織活性細（xì）胞等材料燒（shāo）結或者黏合在一起，然後再一層一層的疊加起來。通過每一層不同的圖形的累（lèi）積，最後形成一個三維物體金屬零件（jiàn）3D打印技（jì）術作為整個3D打印體係中最為前沿和最有潛力的技術，是先進製造技術的重要發（fā）展方（fāng）向。

金屬粉末3D打印技術具有如（rú）下技術特點：

·數字（zì）製造：由零件數（shù）字模型直接驅動材料的堆積過程，可快速、高效和精確地再現三維（wéi）模型；

·降（jiàng）維製造（分層製造）：在三維空間中進行二維加（jiā）工、三維堆疊（dié），加工柔性極高、可加工（gōng）極為複雜的零件；

·堆積製（zhì）造：零件所有部分都（dōu）通過材料的受控堆積（jī）成形，可對各個位置的材（cái）料和微結構進行控製；

·直接製造：材料的製備過程（chéng）可與零件（jiàn）的成（chéng）形過程一體化，可解決難加工材料的成形問（wèn）題（tí）；

·快速（sù）製造：省去了鑄錠、開坯、鍛（duàn）造、初加工等傳（chuán）統工序，快速獲（huò）得近淨成形的零件。圖3為采用金屬粉末3D打印（yìn）技術（shù）製備的（de）金屬材（cái）料零部件。