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粉末冶金技术及应用浅析
2015年04月28日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:5306
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粉末冶金技术远古时期就有应用,制造铁的第一个方法实质上采用的就是粉末冶金方法。而现代粉末冶金技术的发展中共有三个重要标志:

1、克服了难熔金属熔铸过程中产生的困难,1923年粉末冶金硬质合金的出现被誉为机械加工中的革命。

2、三十年代成功制取多孔含油轴承;继而粉末冶金铁基机械零件的发展,充分发挥了粉末冶金少切削甚至无切削的优点。

3、四十年代,出现金属陶瓷、弥散强化等材料,六十年代末至七十年代初,粉末高速钢、粉末高温合金相继出现,并利用粉末冶金锻造及热等静压技术逐渐大规模制造高强度且形状复杂的零件。


一、粉末冶金工艺的优点:

1、绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法来制造。

2、由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯,而不需要或很少需要随后的机械加工,故能大大节约金属,降低产品成本。

3、由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不熔化材料,也就不怕混入由坩埚和脱氧剂等带来的杂质,而烧结一般在真空和还原气氛中进行,不怕氧化,也不会给材料任何污染。

4、粉末冶金法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。

5、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品,特别是齿轮等加工费用高的产品,用粉末冶金法制造能大大降低生产成本。

 

二、粉末冶金技术的发展趋势

1、具有代表性的铁基合金,将向大体积的精密制品,高质量的结构零部件发展。

2、制造具有均匀显微组织结构的、加工困难而完全致密的高性能合金。

3、用增强致密化过程来制造一般含有混合相组成的特殊合金。

4、制造非均匀材料、非晶态、微晶或者亚稳合金。

5、加工独特的和非一般形态或成分的复合零部件。


三、粉末冶金技术应用

1、金属射出成形的应用:

金属射出成形的技术,原料为塑胶等高分子材料与微细的金属粉末,使用类似于注塑设备的成型设备生产需要的零件。金属射出成形后的零件不像塑胶产品那样可以立即被使用,必须经过脱脂及烧结的工程,在具备强度后,整个制程才告一段落。

2、微型轴承(Micro-Bearing):

粉末冶金微型轴承的主要用途在于各式各样的微型马达(电机),IT产业如手机、投影仪、激光打印机、DVD、游戏机 PS2, X-BOX、车用电子等,我国台湾所生产的粉末冶金微型轴承产量世界第一。

3、温压成形(Warm Compacting):

利用将模具及粉末加温的技术,使材料降伏强度降低,而于加压成形时,部品的密度可达7.2g/cm3以上,使强度大幅提升。台湾保来得目前是世界最大领先的温压产品制造商,产能与开发能力接远大于欧、美、日各国。至今亦已获得多项世界性的产品设计比赛奖及台湾、日本等国家或地区专利。

4CNC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。

5、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。此工程技术可提高效率节省成本。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最早。

6、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。

 

四、行业趋势

世界粉末冶金的生产重心逐步往中国转移,日本的产量出现了明显的下降。根据中国粉末冶金协会的统计,2009/2010/2011 汽车用粉末冶金的单车用量分别为3.1/3.6/3.76kg/辆,用量增长趋势明显,在经历了2012 年短暂的下滑后,2013年又重回3.71kg/辆的水平。

 

目前,中国粉末冶金零件及轴承总产值超过55亿元,占全球市场比重较小,发展空间也较为广阔。通过不断引进国外先进技术与自主开发创新相结合,中国粉末冶金产业和技术都呈现出高速发展的态势,是中国机械通用零部件行业中增长最快的行业之一,每年全国粉末冶金行业的产值以极高的速度递增。汽车行业、机械制造、金属行业、航空航天、仪器仪表、五金工具、工程机械、电子家电及高科技产业等迅猛发展,为粉末冶金行业带来了不可多得的发展机遇和巨大的市场空间。另外,粉末冶金产业被中国列入优先发展和鼓励外商投资项目,发展前景广阔。

(粉体圈 作者:梧桐)

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