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世界粉末冶金的技术现状

时间:2014-07-13  数控技术网  http://tech.cncproduct.com

世界粉末冶金工业概况
  2003年全球粉末货运总量约为88万吨,其中美国占51%,欧洲18%,日本13%,其它国家和地区18%。铁粉占整个粉末总量的90%以上。从2001年起,世界铁粉市场持续增长,4年时间增加了近20%。
  汽车行业仍然是粉末冶金工业发展的最大动力和最大用户。一方面汽车的产量在不断增加,另一方面粉末冶金零件在单辆汽车上的用量也在不段增加。北美平均每辆汽车粉末冶金零件用量最高,为19.5公斤,欧洲平均为9公斤,日本平均为8公斤。中国由于汽车工业的高速发展,拥有巨大的粉末冶金零部件市场前景,已经成为众多国际粉末冶金企业关注的焦点。
  粉末冶金铁基零件在汽车上主要应用于发动机、传送系统、ABS系统、点火装置等。汽车发展的两大趋势分别为降低能耗和环保;主要技术手段则是采用先进发动机系统和轻量化。
  欧洲对汽车尾气过滤为粉末冶金多孔材料又提供了很大的市场。在目前的发动机工作条件下,粉末冶金金属多孔材料比陶瓷材料具有更好的性能优势和成本优势。
  工具材料是粉末冶金工业另一类重要产品,其中特别重要的是硬质合金。目前制造业的发展朝着3A方向,即敏捷性(Agility)、适应性(Adaptivity)和可预测性(Anticipativity)。这要求加工工具本身更锋利、刚性更好、韧性更高;加工材料的范围扩大到吕合、镁合金、钛合金以及陶瓷等;尺寸精度要求更高;加工成本要求更低;环境影响要减到最小,干式加工比例更大。这些新要求加快了粉末冶金工具材料的发展。硬质合金的晶粒(<200nm=和超粗晶粒(>6um);涂层技术发展很快,CVD、PVD、PCVD技术日益完善,涂层种类也很多,从常用的 CVDTiCN/Al2O3 /TiN到CVD PCBN(聚晶立方BN)以及PVD TiAIN,Al2O3 ,cBN(立方BN)和SiMAlON等,满足 加工场合的需要。
  信息行业的发展也为粉末冶金工业提供了新的契机。日本电子行业用的粉末冶金产品已经达到了每年4.3美元,其中热沉材料占23%,发光与点极材料占30%。前者主要包括散热材料,如Si/SiC,Cu-Mo,Cu-W,Al-SiC,AlN以及Cu/金刚石等材料;后者则主要包括钨、钼材料。
  粉末注射成型
  粉末注射成形仍然是当前研究的热点之一。粉末注射成形的材料已经从早期的铁基、硬质合金、陶瓷等对杂质含量不敏感,性能要求不是非常苛刻的体系,发展到了镍基高温合金、钛合金和铌材料。材料应用领域也从结构材料向功能材料发展、如热沉材料、磁性材料和形状记忆合金。材料结构也从单一均匀结构向复合结构发展。金属工注射成形技术可实现多种不同成分的粉末同时成形,因而能够得到具有三明治形式的复合结构。例如将316L不锈纲和17-4PH合金复合,能够实现力学性能的连续可调。粉末注射成形的一个重要发展方向与与微系统技术密切相关。在与微系统技术密切相关。在与微系统相关的领域中,如电子信息、微化学、医疗器械等,器件不断小型化,功能更加复合化。而粉末注射成形技术提供了实现的可能。微注射成形技术是对传统注射成形技术的改进。它是针对零件尺寸结构小到1um所开发的成形技术,基本工艺与传统注射成形一致,但原料粉末粒度更小。采用微注射成形技术已经开发出了表面微结构精度10um的微流体装置,尺寸为350um~900um的不锈钢零件;实现了不同材料成分、复合结构的共烧结或共连接,获得了磁性/非磁性、导体/非导体微型复合零件。 
 粉末制备技术
  粉末雾化一直是高性能粉末的制备技术。热气流雾化技术能够延长金属液滴在液相状态的时间,使粉末可以经过二次破碎(雾化),因而大大提高了雾化的效率,所得到的粉末粒度更为细小。ASL公司的研究结果表明,若将气体温度提高到330℃。制备相同粒度粉末所需的气体消耗量减少30%,其经济分析和工程化问题研究说明该技术是完全可行的。粉末雾化方面的技术有很大的改进。例如,采用一种新型自由裸体式气体雾化,能够得到更细的工具钢粉末,颗粒中碳化物的分布更均匀、缺陷更少。美国赫格拉斯公司将先进的炼钢技术用于粉末生产中,融合了电弧炼炉(EAF)技术、氩氧脱碳技术(ADO)、高性能雾化技术和氢退火技术,大大改善了粉末质量、粉末压坯密度和强度得到了提高。在活性粉末雾化方面,为了减少熔炼过程熔体与坩埚的反应,德国开发了电极感应熔炼气雾化(EIGA)技术,可制备高活性的钛、锆以及TiAl金属间化合物粉末。机械合金化仍然是研究的热门,但大多数是实验室工作。值得一提的是德国Zoz公司才用自己开发的高能球磨设备研磨电弧熔炼炉的炉渣,然后经过湿法冶金回收金属,这一技术既改善了环境,有开拓了巨大的市场。
  粉末压制技术
  传统粉末压制技术在很大程度上依赖于设备的改良和过程的优化。几家知名的压机生产商均推出了精度控制更准、自动化程度更高的新型号。
  粉末烧结理论与技术
  微波烧结作为一种新的快速烧结技术,已经完全适用于金属粉末材料,如粉末钢、硬质合金、有色金属等。微波烧结的工业化也许指日可待,因为不

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