焦忠吉 陳磊 楊通江

摘 要：我國擁有悠久的金屬冶煉歷史，生鐵冶金技術(shù)是最早的冶金技術(shù)。隨著我國工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的進(jìn)步，粉末冶金技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。和傳統(tǒng)的冶金技術(shù)相比，粉末冶金技術(shù)具有明顯的節(jié)能、高效、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。本文針對粉末冶金技術(shù)的特點(diǎn)、發(fā)展歷史以及該技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行探討，以期能夠促進(jìn)我國冶金行業(yè)的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：粉末冶金材料；冶金技術(shù)；發(fā)展

一、冶金材料分類

（一）傳統(tǒng)冶金材料分類

傳統(tǒng)冶金材料一般分為鐵基粉末冶金材料、鋼基粉末冶金材料、難溶性冶金材料、電子冶金材料等幾種。其中最常見也是應(yīng)用最多的冶金材料之一便是鐵基粉末冶金材料，一般被應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)中。鋼基粉末冶金材料多用于現(xiàn)代電器生產(chǎn)制造中，主要是因其獨(dú)特的性能特征，不同于其它冶金材料，鋼基粉末金屬的材料構(gòu)成以及配比度具有較大的差異。例如黃銅材料具有較強(qiáng)的塑性和耐磨性，銅合金具有優(yōu)良的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性。難溶性技術(shù)冶金材料具有很高的熔點(diǎn)，一般熔點(diǎn)在1700℃以上，又因其優(yōu)異的硬度和強(qiáng)度表現(xiàn)，多用于航空制造業(yè)和軍事制造業(yè)。電子冶金材料具有極強(qiáng)的耐磨性，主要被應(yīng)用于通信產(chǎn)品生產(chǎn)中，目前也在逐漸滲透到其它各領(lǐng)域。

（二）現(xiàn)代冶金材料分類

現(xiàn)代冶金材料一般是用于現(xiàn)代信息行業(yè)以及生物材料制造、新能源研究及高端軍事制造領(lǐng)域中。用于信息行業(yè)中的冶金材料主要分為金屬類材料以及鐵氧材料，目前鐵氧材料中的鐵氧體磁性材料只能通過現(xiàn)代化的粉末冶金技術(shù)制得，生產(chǎn)成本偏高，如磷鐵、硅鋼等。在新能源研究領(lǐng)域，現(xiàn)代冶金材料滿足了我國大力倡導(dǎo)的節(jié)能政策的落實(shí)需求，現(xiàn)代冶金材料中的儲(chǔ)能式材料與新能源材料的研發(fā)推動(dòng)了我國低碳環(huán)保、經(jīng)濟(jì)節(jié)能理念的傳承。在生物材料制造行業(yè)中，現(xiàn)代冶金最明顯和最有價(jià)值的體現(xiàn)便是應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域中，如人造機(jī)械骨骼的醫(yī)學(xué)研究成果，不僅降低了人體免疫排斥反應(yīng)，延長人類壽命，同時(shí)降低了醫(yī)療成本。在軍事制造以及航天制造領(lǐng)域中，粉末冶金材料的防輻射以及耐高溫特性具有重要價(jià)值。

二、粉末冶金技術(shù)

（一）粉末冶金技術(shù)特征

粉末冶金技術(shù)是對多種材料進(jìn)行復(fù)核加工，所以粉末冶金技術(shù)具有獨(dú)特的物理性能和化學(xué)性能。該技術(shù)的運(yùn)用能夠制造出普通冶煉無法完成的金屬制品，如結(jié)構(gòu)復(fù)雜或細(xì)小的精密零件。同時(shí)粉末冶金技術(shù)的應(yīng)用，能夠極大地縮減冶煉成本，提高金屬冶煉效率。例如，原本廢棄的礦石或者金屬鐵屑等也可以通過粉末冶金技術(shù)實(shí)現(xiàn)二次利用，這種方式不僅有效提高了資源的利用率，降低了環(huán)境污染，同時(shí)達(dá)到節(jié)約資金成本的目的。另外，科技性能較高的多空分離膜、功能性陶瓷材料都是粉末冶金技術(shù)下的優(yōu)秀成果。

（二）粉末冶金技術(shù)發(fā)展史

最原始的粉末冶金技術(shù)是由埃及人利用碳還原氧化鐵得到海綿鐵，再通過高溫鍛造手段將海綿鐵制成致密塊，進(jìn)而將致密塊打造成需要的鐵質(zhì)器具。在幾千年前的遠(yuǎn)古時(shí)期就已經(jīng)有了粉末冶金技術(shù)的雛形和思維，并且對人類社會(huì)發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用。

在粉末冶金技術(shù)的發(fā)展過程中，先后出現(xiàn)了硬質(zhì)合金、集電刷和青銅含有軸承等產(chǎn)品。由于粉末冶金技術(shù)較普通冶煉具有更高的經(jīng)濟(jì)性和材料上的可選性，所以粉末冶金的工藝更靈活，可制造的產(chǎn)品也更多。隨著粉末冶金技術(shù)的逐漸成熟，由該技術(shù)研發(fā)出的新工藝也越來越多，如放電等離子燒結(jié)、等靜壓成形以及增材制造技術(shù)等。如今粉末冶金技術(shù)被應(yīng)用最多的便是汽車行業(yè)和航空業(yè)以及新材料的開發(fā)。

三、粉末冶金材料及技術(shù)的發(fā)展方向

（一）粉末注射成型技術(shù)

以國際眼光看中國的科技發(fā)展，可以發(fā)現(xiàn)我國的各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展起點(diǎn)較低，但是以發(fā)展的眼光看中國，則可發(fā)現(xiàn)我國早已進(jìn)入科學(xué)技術(shù)發(fā)展的歷史新階段。粉末冶金技術(shù)中的粉末注射成型技術(shù)在我國已經(jīng)進(jìn)入初級試用階段。粉末注射成型技術(shù)多使用陶瓷、鐵基等作為基礎(chǔ)材料，一個(gè)由粉末注射成型技術(shù)制造的成品，往往需要經(jīng)歷一個(gè)漫長的周期。隨著科技水平的不斷進(jìn)步以及人們對冶金行業(yè)要求的不斷提高，傳統(tǒng)的粉末注射成型技術(shù)也在不斷的升級，經(jīng)過改良后的粉末注射成型技術(shù)不再只運(yùn)用于陶瓷制品，而是向更加復(fù)雜和精細(xì)化的鈦合金以及高溫合金材料發(fā)展。可以預(yù)測的是，粉末注射成型技術(shù)必將成為粉末冶金技術(shù)中的重要分支技術(shù)。

（二）微波結(jié)燒技術(shù)

微波燒結(jié)技術(shù)的運(yùn)用，彌補(bǔ)了冶金行業(yè)和企業(yè)冶金材料內(nèi)部不均勻的缺陷，該技術(shù)利用微波加熱方法的特性，加快了材料生產(chǎn)的速度，一般可以在60s內(nèi)將材料溫度上升至1700℃，一些冶金材料可在短時(shí)間內(nèi)上升溫度至2200℃。通過高溫使材料自內(nèi)而外整體加熱，快速升溫對被加熱物體具有很好的品質(zhì)保障作用。因此微波燒結(jié)技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)更均勻，材料韌性也更強(qiáng)，在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用效果更好。同時(shí)因?yàn)槲⒉Y(jié)技術(shù)在實(shí)際的燒制過程中使陶瓷內(nèi)部受熱更均勻，所以，陶瓷結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性更好，不會(huì)輕易產(chǎn)生裂痕。微波燒結(jié)結(jié)束不僅生產(chǎn)效率高，而且生產(chǎn)成本低，是未來陶瓷材料加工的應(yīng)用趨勢。

（三）溫壓成形技術(shù)

粉末冶金技術(shù)中的溫壓成形技術(shù)包括溫壓技術(shù)和流動(dòng)溫壓技術(shù)，其中溫壓技術(shù)是將特殊的粉末進(jìn)行高溫、輸送和模具加熱燈系統(tǒng)等共同作用下，通過加熱模具溫度至140℃進(jìn)行初步定型。再結(jié)合常規(guī)的冶金粉末技術(shù)進(jìn)行同一操作。開展燒結(jié)工作，最終制得密度和強(qiáng)度較高的粉末冶金零件。流動(dòng)溫壓技術(shù)則是與粉末注射成型技術(shù)相結(jié)合，充分發(fā)揮這兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。該項(xiàng)技術(shù)對粉末的流動(dòng)性以及填充的成形性進(jìn)行了進(jìn)一步提升，克服了傳統(tǒng)冶金粉末技術(shù)在成形上的不穩(wěn)定性。這種技術(shù)的工藝相對簡單，生產(chǎn)的零件精密度高，具有十分廣闊的發(fā)展前景。雖然現(xiàn)在還沒有普遍應(yīng)用，但從其工藝流程、技術(shù)難度、經(jīng)濟(jì)價(jià)值等多方面來看，流動(dòng)溫壓技術(shù)都具有明顯的優(yōu)越性。

四、結(jié)語

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，人們對冶金制品的綜合性能要求越來越高。粉末冶金技術(shù)因其效率高、成本低、耗能小的優(yōu)勢，逐漸引領(lǐng)了新時(shí)代的行業(yè)翹楚。我國的粉末冶金技術(shù)從經(jīng)濟(jì)、性能等方面都還有很大的發(fā)展空間。冶金企業(yè)想要提升自身核心競爭力，推進(jìn)工業(yè)發(fā)展的步伐，需要注重新能源材料的開發(fā)，加快粉末冶金技術(shù)的升級與轉(zhuǎn)型，以實(shí)現(xiàn)我國能源的可持續(xù)發(fā)展。

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