時間：2023-11-23 10:16:31
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前言
為了尋求長遠的發展，需要重視能源問題。在全球經濟以及熱口增長的環境下，傳統能源彰顯匱乏性，無法滿足社會發展的實際需求。同時，也無法進行再生。因此，面對嚴重的資源危機，要對新能源的開發與利用作為項目對待。粉末冶金對傳統冶金技術進行了發揚過大，積極融合現代科技，推動信息化建設，實現現代工業的良性運轉，也為新能源的開發提供更多的技術保障。
1 對粉末冶金技術特征的分析
粉末冶金技術具有長遠的歷史，其主要立足傳統冶金技術，達到了對諸多學科知識的融會貫通，形成優勢突出的新型冶金技術。粉末冶金主要對象是粉末狀的礦石。在傳統的冶金方法中，礦石的形式為整塊，先進行提煉，而后進行冶煉。應用傳統技術，塊狀礦石提煉技術受制于技術和礦石的大小，只能達到80%左右的利用率，產生大量材料的廢置。但是，在粉末冶金技術的應用下，資源利用率得以大幅提升，有效降低資源浪費。另外，塊狀形式的礦石材料長期處于露天堆放，對環境產生不良影響，甚至破壞。由此可見，冶金技術的改善勢在必行，要重視冶金技術水平的提升，使得材料各盡所用，發揮不同冶金材料的作用，切實提升使用效率，形成高性能的新材料，達到成本的降低。利用現代粉末冶金技術，能夠對廢礦石、舊金屬材料進行再利用，有效節約資源，極大推動經濟效益的獲取，對可持續發展意義重大。因此，粉末冶金技術在原材料選擇方面相對較為寬松，能夠充分利用廢舊金屬、礦石等，形成不規則的粉末，滿足原材料節約和回收的目標。另外，鑒于粉末冶金可塑性以及相關材料的添加，促進性能的增強和平衡。
2 對新能源技術的闡述
在科技的推動下，新能源技術逐漸被科學界重視。在傳統能源開發與應用中，出現嚴重的資源匱乏現象，加之對環境的不良影響，使得新能源問題的出現備受關注。新能源材料需要在開發、存儲以及轉化方面具有突出優勢。由此可見，新能源材料是發展新能源的關鍵因素。為了更好地實現轉化和存儲，其在配件、生產要素等方面都極具特色，與傳統能源行業的材料截然不同。粉末冶金技術在整個新能源開發應用中占據舉足輕重的地位。
3 系統介紹粉末冶金技術的類型
3.1 傳統粉末冶金材料
首先，是鐵基粉末冶金。這種材料是最傳統，也是最為關鍵的冶金材料，在制造業中應用較為廣泛。隨著現代科技的不斷發展，其應用范圍不斷拓展。其次，銅基粉末冶金材料。這種材料類型較多，耐腐蝕性突出，在電器領域應用較多。再次，硬質合金材料。這種材料具有較高的熔點，硬度和強度都十分高，其應用的領域主要是高端技術領域，如核武器等。最后，粉末冶金電工材料和摩擦分類，主要應用在電子領域。隨著通訊技術的不斷發展，粉末冶金材料的需求量增大。另外，粉末冶金材料在真空技術領域也得到推廣。摩擦材料耐摩擦性較強，促使物體運動減速，抑或是停止，在摩擦制動領域應用較多。
3.2 對現代先進粉末冶金材料的介紹
首先，信息范疇內的粉末冶金材料。立足信息領域，主要是指粉末冶金軟磁材料。具體講，是指金屬類和鐵氧體材料。隨著對磁性記錄材料的研究，在很大程度上推動了粉末冶金軟材料的需求。其次，能源領域內的粉末冶金材料。能源材料的研發推動能源發展，其中，主要涉及儲能和新能源材料。全球經濟的發展使得能源需求量增大，傳統能源彰顯不足，因此，新能源開發勢在必行，尤其是燃料電池和太陽能的開發。再次，生物領域的粉末冶金技術。生物材料技術的發展對整個社會具有不可替代的作用。要將生物技術列入國家發展計劃。在生物材料中，主要包含醫用和冶金材料兩大類，在維護身心健康的同時，加快金屬行業的進步。第四，軍事領域的粉末冶金材料。在航天領域，材料的強度和硬度是重要指標，穩定性要突出，具有極強的耐高溫性。在核軍事范疇，粉末冶金技術也具有發展前景，更好地推動整個社會工業技術的進步。另外，新型核反應堆的建設需要具有較高的防輻射標準，而粉末冶金技術的支持下，切實增強核反應堆的安全性與可靠性，有效降低核輻射強度。
4 對粉末冶金技術在新能源材料中的應用的介紹
4.1 粉末冶金技術在風能材料中的應用
風能對我國而言，十分豐富，不存在污染，是新能源的主要類型。在風能發電材料中，粉末冶金技術主要實現對兩種材料的制作，即即風電C組的制動片以及永磁釹鐵硼材料。這兩種材料的制作與整個風力發電關系密切，事關發電過程的安全性與可靠性，影響發電效率的高低。風能發電機制動片在摩擦系數和磨損率方面，要求較高，同時，力學性能必須突出。目前，主要應用的是銅基粉末冶金技術，完成對壓制制動片的制作。制動片需要在導熱方面十分突出，同時，制動盤具有較小的摩擦。在應對惡劣溫度環境的時候，也能夠進行有效的使用。對于永磁釹鐵硼，系統永磁材料代替了傳統的永磁材料，燒結釹鐵硼就是加入了稀土粉，利用粉末冶金工藝制備而成。
4.2 粉末冶金技術在太陽能中的應用
太陽能突出的特點是清潔性，是新型能源的一種，被商界所看好，開發價值巨大。當前，在太陽能領域，主要的發展方向為光電太陽能與熱電太陽能，形成發展趨勢。立足光電太陽能領域。其主導作用的部件為光電池，也就是半導體二極管，依靠光伏效應，促使太陽能有效轉化為電能。目前，太陽能光電轉化效率較低，對航天事業的發展產生阻礙。在粉末冶金技術的使用下，能夠有效進行薄膜太陽能電池的制作，光電轉化率得以顯著提升。同時，粉末冶金技術也研發了多晶硅薄膜，代替了傳統的晶體硅，光電轉化率大幅提升。另外，粉末冶金技術與太陽能熱電技術也實現了融合。當太陽進行地表照射之后，為了達到對光熱技術的有效收集，需要發揮吸收板的功能。而吸收板的制作與粉末冶金技術息息相關，主要應用了其成型技術，發揮粉體在色素和粘結劑方的作用，而后混合，形成涂料，涂于基板之上。這也充分體現了粉末冶金技術在成型技術方面優勢更加突出。
5 結束語
綜上，通過對粉末冶金技術優勢的分析，可以發現，其在新能源材料的開發和應用中極具發展潛力。粉末冶金在創造性方面十分突出，塑造性較強，使得其在新能源材料的發展和應用中占據核心地位。粉末冶金技術的工藝原理使得其在新能源開發中更具經濟性與高效性。因此，要大力推進粉末冶金技術在新能源開發應用中的拓展，為新能源的可持續發展提供保障。
參考文獻
[1]陳曉華，賈成廠，劉向兵.粉末冶金技術在銀基觸點材料中的應用[J].粉末冶金工業，2009，04：41-47.
[2]邱智海，曾維平.粉末冶金技術在航空發動機中的應用[J].科技創新導報，2016，07：10-12.
關鍵詞：粉末冶金 生產工藝 粉末冶金高速鋼 粉末注射成形
中圖分類號：TF12 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（a）-0098-02
粉末冶金具有高效節能、節省材料、保護環境以及能夠進行金屬成形的批量生產等特點。而粉末冶金的工藝步驟主要是先制取粉末，然后將粉末原料的配量進行混合，最后將其成形并凝固。粉末冶金可以根據材料所具有的性能要求以及零件所需使用的性能要求，在一定的范圍當中對材料的成分進行混合[1]。粉末冶金產業當中所制造生產出來的產品基本上都鐵基方面的機械零件。根據粉末冶金工藝的工藝特點來看，粉末冶金還可以將其制成高熔點的金屬，就比如鎢和鉬這兩種高熔點金屬，同時也可制成金屬陶瓷的材料，像一些質地堅硬的合金以及一些高溫材料。還有多孔材料、假合金、過濾材料、摩擦材料等一系列的材料，這些材料的生產和制造只能夠使用粉末冶金的工藝來進行制備和生產，因此粉末冶金工藝完全具有跨越傳統冶金工藝的可能性。在粉末冶金高速工具鋼和粉末注射成型這兩大冶金工藝發展最為突出。
1 粉末冶金高速鋼
粉末冶金新工藝，氣霧化的高速鋼粉末顆粒進行冷卻的速度通常都比較高，而且這些高速鋼的粉末顆粒當中也已經不存在偏析的粉末用熱情況，和鑄鍛形成的高速鋼相比，具有無偏析、顆粒小、分布均勻；熱加工方面的性能較好；可磨性較高；在熱處理方面變形比較小；力學性能優異；提升了刀具切削的壽命，真正擴大了其使用的領域和范圍等一系列優質的性能。對粉末冶金高速鋼的研究最早起始于20世紀70年代的美國和瑞典的兩家著名工業工廠，當時的主要工藝路線使用的是氣霧化制粉以及熱等靜壓等相關的技術。如今粉末高速鋼的產量已經占據鑄鍛高速鋼全部產量的10%～15%，國外目前所擁有的，具有代表性的粉末冶金高速鋼的生產企業至少有5家，主要有美國、烏克蘭、瑞典、法國、奧地利以及日本等國，其中美國在高速鋼方面的用量以及遠遠的超出了普通容量的高速鋼[2]。如今，國外工業企業內的粉末冶金高速鋼的產量發展以及達到了第三代的技術水平，此前第一代為20世紀70年代美國和瑞典內的兩家企業所投入生產的高速工具鋼，而第二代則為1994年，法國高速鋼公司以及瑞典的工業企業改進了制備氣霧化前鋼液的熔煉工藝，這種改進工藝所生產出的產品即為第二代。第三代就是2000年，由Bohler-Uddeholm集團，進行全線投產，且質量比起第二代還有所加強的高速鋼。在對生產線的鋼熔煉工藝方面，對噴粉設備加以改進，同時對由氮氣霧化后的粉末顆粒的尺寸進行細化。正是粉末顆粒尺寸的細化，促使第三代的高速鋼在抗彎強度方面比起第二代還要提高到20%以上。所以，第三代的高速鋼在生產工藝方面主要是以微小純凈為主。
2 粉末冶金工具鋼
2.1 高釩冷作模具鋼
這種鋼的類型主要是利用粉末冶金的工藝特點來對冷作工具鋼進行開發，其中最主要的區別就是增加合金當的釩含量來提升合金的耐磨性，而第一個被作為高性能耐磨鋼材的是CPM 10V，這一類型的鋼材在CPM系列的粉末冶金高釩冷作模具鋼當中是一種最具代表性的鋼材。在Crucible 集團當中也逐漸形成了含釩高達1%～18%的耐磨工具鋼[3]。這類性能較高的工具鋼開始廣泛的應用于冷作沖頭以及在模具方面，主要適用于耐磨損的方面。由北京安泰科技公司研發的AHP9VNb2在成本方面對比Microclean K390要低很多，不過在硬度上卻和AHP10V相差不多，而抗彎性卻提高了10%左右。
2.2 耐蝕耐磨工具鋼
在眾多制造操作當中，通常工具和其耐磨的部件在承受運動部件或者是其他的一些工作介質的研磨顆粒的接觸而出現的磨損情況，一般很容易受到潮濕、酸或者是其他的一些腐蝕性的作用等。所以，針對這些工作就需要研發出一些高性能的耐磨耐蝕的粉末冶金工具鋼。
如表1所示，粉末冶金耐磨耐蝕材料含有約14%～24%Cr，約3%～15%V，約1%～3%Mo，這些材料總和大約117%～3175%C。
2.3 粉末冶金易切削工具鋼
粉末冶金的發展主要是為了能夠有效的提高工具模材料的可磨削性能，以及降低工具模在加工方面的成本。通常需要采用添加硫含量的形式來對可磨削性能進行提升，不過如果采用的是傳統的鑄鍛生產法的話，則較高的硫就可能會增加材料的熱脆，促使其韌性開始下降的風險出現，針對這些問題，只需使用粉末冶金工藝就能獲得很好的解決。
3 粉末注射成型的發展
3.1 粉末注射成型的發展現狀
技術注射所生產出的元器件通常應用的領域范圍比較廣，像在IT、醫療、機械汽車以及通信方面等，都對這類元器件有所應用。這個不同于MIM在市場產品當中的份額是因地域而異，其中汽車行業在歐洲方面的市場份額大約占據著50%以上，形成了一種主導性的地位，而在北美洲地域應用占據主導的行業則是醫療以及牙科方面的應用。通過對這些資料的分析，可以看出在汽車方面的應用在往后必將有著相當可觀的增長值，主要是在PIM高溫汽油和柴油引擎的渦輪減壓器等方面。
3.2 粉末微注射成形新工藝
隨著工業技術的不斷發展，全球對于精細及結構復雜的零部件需求越來越大，因此粉末微注射技術開始推出，其所制備出來的微型零件的質量幾乎以毫克來進行統計，同時還保留了傳統方面的PIM，所以粉末微注射技術有著批量生產精細復雜形狀的微型零部件的重要潛力。而微注射技術的主要應用領域具體有：（1）化學工具，粉末微注射技術在微化學當中主要制備出作用于微反應器、混合器以及交換器等微流體的裝置等[4]。（2）在醫學方面的應用，在醫學上主要是用于制備微型的人骨結構、微型的外科儀器組件以及牙科微型元件等等醫療方面的器具。（3）共注射成型方面，可用于共注射成形領域。可以將磁性材料和非磁性材料以及硬性、軟性材料、導電和絕緣材料等有效的結合起來。（4）微型零部件，主要是一些微型的機械零件，像一些小齒輪、葉輪或者是拉伸部件等。
4 結語
綜上所述，粉末冶金生產工藝的發展主要分為粉末冶金高速工具鋼和粉末注射成型這兩大冶金工藝發展類別，這兩種冶金工藝發展類型經過多年的探索和研究，如今已經趨于完善，并廣泛的運用在各個行業領域當中。
參考文獻
[1] 任朋立.淺析粉末冶金材料及冶金技術的發展[J].新材料產業，2014（9）：17-20.
[2] 徐堅，王文焱，張豪胤，等.元素Cr對粉末冶金Ti-6Al-4V合金組織與性能的影響[J].粉末冶金工業，2014（6）：11-15.
1.1粉末冶金技術特點
粉末冶金技術作為一種應用比較廣泛的精密成形技術,具有少無切削加工、材料利用率高、制造過程清潔高效、生產成本低、可制造形狀復雜和難以機械切削加工的特點。一般認為,粉末冶金技術工藝的特點如下:
1)不需要或者只需要極少量的切削加工;
2)材料利用率可高達97%以上;
3)零件尺寸的制造公差較小且具有再現性,從而產品可獲得很高的尺寸精度和良好的一致性;
4)材料成分、微觀組織及組成可以科學調整;
5)零件表面光潔度較好;
6)通過燒結后處理工藝(如燒結后熱處理工藝、燒結后表面處理工藝等),可以靈活改善零件的性能(如提高強度、耐磨性等);
7)在技術設計和工藝設計上,形狀自由度極高,可以設計和制造出其他金屬成形工藝不能制造的形狀復雜或奇特的零件;
8)對于自等粉末冶金多孔材料,可通過控制孔隙度來獲得材料或產品的性能;
9)適合中等至大批量的零件生產。
1.2粉末冶金技術發展趨勢
目前,粉末冶金技術的發展日新月異,隨著一系列新技術、新工藝的不斷涌現,如粉末冶金注射成形、溫壓成形、流動溫壓成形、噴射成形、高速壓制成形、微波燒結、燒結硬化等,粉末冶金技術正朝著高致密化、高性能化、集成化和低成本化等方向發展。
1)粉末冶金零部件的少無缺陷的高強度化趨勢:通過對材料的組織控制和制造工藝的綜合研究,從粉體粒子的流動、燒結機理、斷裂力學等方面找到缺陷形成的原因并提出解決方案。
2)粉末冶金成形技術的近凈成形和近終成形趨勢:著眼于粉體流動、充填成形、燒結過程粉末特性控制、粘結劑等角度,大力發展近凈成形和近終成形的高致密化工藝技術,是降低競爭成本、減少制造工序、適應國際化市場的必然要求。
3)粉末冶金零部件的高精度化趨勢:通過對粉末冶金工模具、粉末冶金設備、粉末冶金工藝過程的精確設計和控制,實現粉末冶金零部件宏觀尺寸的更高精度;通過對粉體特性、粉末冶金過程顯微組織、粉末冶金工藝過程的精確設計和控制,實現粉末冶金零部件微觀領域的顯微精度。
4)粉末冶金材料功能復合化趨勢:針對國際化的高端市場,研究和開發出高附加值的新型復合材料或者復合有附加性能的新型材料,是各國粉末冶金工作者努力追求的目標。這就要求在諸如復合材料設計、成行固化、復合材料組織控制、性能評價等方面能夠做出開創性的突破。
5)粉末冶金設計的微觀化趨勢:由宏觀的尺寸———形狀———性能設計層面,結合到顯微組織———微觀結構———性能的設計層面,粉末冶金設計也由粉體特性設計、模具設計、產品形狀設計等宏觀設計體系向顯微組織和顯微結構設計的微觀體系深入和發展。
6)粉末冶金過程控制的數值模擬化趨勢:利用數值優化技術、動態測試技術和計算機模擬技術,通過對粉末冶金生產過程進行動態的觀測和數值化的控制,可以實現對粉末冶金產品品質的動態檢測控制,可以大大提高產品的成品率和生產效率。
7)粉末冶金制造工藝流程集成化和低成本化趨勢:近年來,高速壓制成形、流動溫壓成形、微波燒結、燒結硬化等流程集成化技術的產生和應用,極大地降低了粉末冶金零部件的制造成本,提高了粉末冶金生產流程的單位時間效能,是粉末冶金技術的最新發展趨勢。
8)粉末冶金制造過程清潔高效和環保的趨勢:尋求資源的再生利用和減少生產過程中對環境的污染,是現代產業的發展趨勢。因此,針對易再生材料的設計、有害物質的材質控制、劑的煤煙控制、燒結氣氛再生方法的開發和燒結零件的輕量化等,從合金設計和工藝設計的角度,進行技術創新,使粉末冶金各項工藝流程符合環保的強制性法規,從而使粉末冶金產業更清潔、更環保。
2我國粉末冶金工業企業的發展現狀
關于我國粉末冶金工業企業的發展現狀,國內粉末冶金工業界的人士如韓風麟、黃伯云、鄒仿棱等從不同的角度,作過多次精辟的分析和論述,大致而言,包括以下幾個方面:
1)產業結構和行業布局不合理:我國現有各類粉末冶金企業近千家,分布在不同的行業和區域。由于產業發展歷史特殊原因以及不同行業與區域的多頭管理,出現了低水平重復建設、大中小企業并存、企業效能和效益較低的產業格局。大部分中小型企業的規模小、條件差、水平低,且存在不同行業間的條塊分割,而真正能夠形成產業規模的企業還不足十家。據統計,我國規模較大的主要44家硬質合金企業實現的年銷售收入僅為SANDVSIK公司的21.4%,其平均利潤也僅為SANDVSIK公司的44%。
2)產品結構和市場結構不合理:目前,我國粉末冶金企業的產品技術含量與附加值低、高端產品所占份額極少、中低端產品競爭無序、低端產品出現生產過剩、假冒偽劣產品充斥市場等問題嚴重制約著我國粉末冶金企業和市場的健康發展。
3)工藝技術和裝備總體水平相對落后、自動化程度不高,先進設備少且不配套,生產效率低。我國粉末冶金企業的生產工序仍然是以手工操作或自動化操作與手工操作為主的局面,并且不能形成工程工序自身特色的競爭優勢。相反,卻表現出生產過程損耗大、產品精度低、合格率低和產品一致性差等較為突出的問題。部分國有大中型企業盡管引進了大量國外的先進裝備,但由于耗資巨大,長期造成企業贏利包袱,或者設備使用效率低等原因,事實上并不能形成相對于國外競爭對手甚至是國內競爭對手的相對優勢,無法改變市場競爭格局。
關鍵詞：粉末冶金 溫壓工藝技術與發展 。
引言：近十年來,粉末冶金工業發展迅速。1989～1999年中國大陸與世界鐵基粉末主要生產地區的鐵基粉末年發貨量比較。鐵基粉末的市場需求在總體上有明顯的增長,特別是北美市場已保持了連續9年的高速增長。日本雖然受到國內長期經濟不景氣的拖累,但鐵基粉末的產量仍然較高。中國大陸的鐵基粉末產量緩慢增長。1994～1998年亞洲部分地區粉末冶金件的年產量。1997年亞洲金融風暴令日本和韓國的粉末冶金工業蒙受挫折,但在中國(包括大陸和臺灣省),粉末冶金制品的產量明顯增長。
粉末冶金制品的用途廣泛,但主要用于機械零件,其中以鐵基材料為主。過去十多年,全球粉末冶金制品大部分用于汽車工業,一直占粉末冶金件的70%左右。目前,每部歐洲汽車中約有7kg重的粉末冶金件。而每部美國汽車中粉末冶金件重達16kg[1],相對于1991年的10kg增幅超過50%。各大汽車制造商預言,未來10年每部汽車中將有重達25kg的粉末冶金件,美國汽車中或許更高。因此,在未來10年,汽車工業仍將是推動粉末冶金工業發展的主要動力。高性能鐵基粉末冶金件已普遍用于傳動裝置、發動機、通用機械和工具等產品,其市場前景非常廣闊。
一溫壓技術的特點
基于安全和耐用等理由,對汽車零部件的性能要求很高。近年我國快速發展的汽車工業必然會帶動高性能粉末冶金材料特別是鐵基材料的發展。因此,開發高性能特別是高力學性能的粉末冶金材料,是粉末冶金的發展方向和研究重點。提高粉末冶金材料的密度,是實現這一目的的最有效途徑。
傳統一次壓制，一次燒結生產的鐵基粉末冶金制品,其密度一般在7 1g/cm3(相對密度約90%)以下,力學性能遠低于同類材料的全致密件。生產高密度、高性能粉末冶金件一直是粉末冶金行業追求的目標之一。在眾多的高密度粉末冶金生產方法中,溫壓是最為經濟的一種新工藝。溫壓技術在90年代中期發展成熟并成功用于工業生產。
溫壓工藝是在傳統粉末冶金工藝的基礎上改進而來。工藝過程是將混有溫壓專用劑(和粘結劑)的粉末加熱至130～155℃,然后在加熱到上述溫度的模具里壓制成形。與傳統工藝相比,溫壓成形的壓坯密度約有0 15～0 30g/cm3的增幅,對于提高粉末冶金制品的性能特別是力學性能具有重要作用。溫壓工藝的特色是工藝簡單、成本低廉,在傳統的粉末冶金設備上稍加改裝,經一次溫壓壓制，一次燒結即可生產出高密度、高性能且質量穩定的產品,其密度可達7 45g/cm3[9],經復壓復燒更可高達7 65g/cm3
在比較了以溫壓工藝和傳統復壓復燒工藝生產齒輪的成本。在零件性能相當的情況下,溫壓生產的成本比復壓復燒生產的成本低10%左右。溫壓能以低于復壓復燒的成本生產出性能相當的產品。值得注意的是,其產品在某些方面可以和鍛造產品相競爭。溫壓工藝成本低廉、產品密度高而均勻、力學性能優越,兼有彈性后效小、脫模力低等工藝特點,其生坯強度超過20MPa[10],可在燒結工序前作機加工處理,以節約機加工工時和減少刀具磨損。
二 溫壓技術發展現狀
自1994年溫壓技術的成果被正式公布到1996年年底為止,在短短的兩年時間就有大約36種溫壓產品在批量生產或準備批量生產,其中包括重達1 2kg,用在福特卡車變速箱上的轉矩渦輪轂。國外多家公司也利用溫壓技術開發出高密度、高強度的斜齒輪。溫壓工藝除使齒輪整體密度增大外,齒的密度也大為增加,使齒的強度提高約30%,從而省去了用滾壓工藝來局部提高齒部密度的工序。日本日立粉末金屬公司采用溫壓技術生產粉末冶金小節錐半角斜傘齒輪,成功取代過去以機加工鍛鋼坯的昂貴生產工藝[19]。法國以溫壓技術為汽車工業制造了使用性能與鍛造和粉末鍛造相近,但成本較低的連桿,表明了溫壓技術有了重大突破,該公司計劃到2002年生產350～600g重的各種連桿1500萬件。瑞典采用溫壓工藝共同開發出一種用于重型卡車變速器的大型零件。該零件長期以來都是用精密鍛造或粉末鍛造方法生產的。由此可見,溫壓工藝具有工藝簡單和較高性能價格比的優勢是完全可以和鍛造工藝競爭的。
在國內,引進溫壓工藝的粉末冶金零件生產廠有寧波東睦粉末冶金公司和揚州保來得工業有限公司。兩家工廠都是從國外引進技術、生產線與購買專用溫壓粉末進行生產。 三 溫壓技術的發展及在我國的應用前景
由于長期缺乏數量較大和附加值較高的零件需求,沒有機會讓粉末冶金行業發揮它特有的優勢,因此我國粉末冶金工業基礎較為薄弱,一直都未受到重視。1989年粉末冶金軸承占我國粉末冶金零件總產量的60%(質量分數),其中大部分是低附加值的普通軸承。90年代中期,汽車工業發展較快,為高性能鐵基粉末冶金件的生產發展提供了良好的機遇,用于汽車和摩托車工業的粉末冶金零件按質量計算在10年間幾乎翻了一番。與此同時,用于附加值較低的農機工業粉末冶金零件則幾乎減少一半。由此可見,發展高性能粉末冶金零件是大勢所趨。目前,國產轎車只維持在年產幾十萬輛的水平,預期到2010年將會達到年產100萬輛左右。屆時,對高性能鐵基粉末冶金件的需求將會達到萬噸以上。這無疑是發展我國粉末冶金工業的一次難得的機遇。根據對我國粉末冶金零件市場的預測,在2000年生產規模的基礎上,粉末冶金零件在各行各業的應用都將有所增長。到2005年,摩托車行業和小型制冷壓縮機行業將有40%的增幅,而汽車行業的預期增幅更達70%。目前,國產汽車平均每輛使用3～6kg粉末冶金零件,而國外則多達16kg,兩者的差距反映出我國粉末冶金工業相對比較落后。但是,隨著中國汽車工業邁向大規模生產,這一差距將很快縮小。以桑塔納轎車為例,每輛用粉末冶金件僅15種,重3kg,而去年投放市場、以美國技術生產的別克轎車則每輛用粉末冶金件35種,重12 5kg。從生產普通粉末冶金件向生產高性能粉末冶金件過渡不是一朝一夕的事,特別是為汽車提供零件不是接了訂單就能組織生產這么簡單,必須通過一連串的試驗、試制、臺架試驗、裝機試驗、定型、批量生產等相當長的過程。盡管未來汽車用粉末冶金件大量需求,但在國內推廣溫壓技術的工業化還有不少困難。除少數幾家擁有雄厚財力和技術實力的大型粉末冶金廠外,一般生產廠是不太可能投入大量的資金進口昂貴的溫壓設備和專用粉末。因此,溫壓技術的國產化非常重要。 性能優良、質量穩定的粉末是高性能粉末冶金工業的基礎,我國的鐵基粉末生產無論在產量、性能或質量的穩定性等方面都與世界發達地區有著明顯的差距。適用于生產高密度、高性能零件的霧化鐵粉其產量長期偏低,90年代以前年產量一直徘徊在幾百噸,1995年起開始快速增長,目前霧化鐵粉的產量已占鐵基粉末總產量的1/4左右。霧化鐵粉的年產量節節攀升,充分說明我國鐵基粉末冶金件的產品結構正向高性能方向發展。目前,溫壓專用粉末尚未有批量生產。如果完全依賴進口,不但成本高昂,而且還將制約粉末冶金產品的自主開發。因此,大批量生產壓縮性能優良和質量穩定的鐵粉和預合金粉末,并研制適合我國國情的溫壓專用粉末加熱裝置是當務之急,以免過分依賴昂貴的進口產品。可喜的是華南理工大學已成功開發出有自主知識產權的溫壓專用粉末及其加熱裝置,為溫壓原材料及設備的國產化打下了基礎。 目前,對粉末冶金結構件的密度要求一般在7 0g/cm3以上,有些甚至高達7 6g/cm3。而溫壓成形正好是生產密度此范圍零件的工藝。我們可以利用溫壓技術只需較小成形壓力等優點開發較大型的零件。我們亦可以利用溫壓成形的零件具有較高力學性能的優勢,在免除諸如熱處理等后續工序的基礎上生產強度達800MPa以上、精度達IT6～IT5的粉末冶金零件以增強粉末冶金零件的競爭力。 德國在溫壓工藝的基礎上,開發出一種稱為“流動溫壓工藝”的技術。通過加入適量較微細的粉末、加大及調節劑的含量以提高粉末的流動性、填充能力和成形性,可以制造帶有垂直于壓制方向上的凹槽、孔和螺絲孔等制件。制造此類粉末冶金件過去一直被認為是非常困難甚至是不可能的,利用程控壓機復雜和精準的動作也只能生產出較為簡單的此類零件[32]。該工藝不但適用于鐵基材料,還適用于諸如鈦等其他材料。由此可見,溫壓工藝具有非常廣闊的發展前景。目前,溫壓技術還遠遠沒有發揮出其潛在的和應有的作用,其發展前途是不可低估的。 利用計算機進行溫壓成形過程的模擬是提高產品開發效率的有效工具,可充分利用溫壓的優點開發新零件或重新設計零件,擴大粉末冶金件的應用,并突破只憑經驗摸索的瓶頸,大量減少試驗次數,縮短產品開發周期,使企業能更快速地對市場作出反應。高密度、高性能零件是未來幾年的高增長點,掌握此方面的技術對奪取潛在的市場具有積極意義。 利用粉末冶金技術開發無需油脂的耐磨件,以適應某些特殊行業的要求,如紡織機械等行業。在紡織機械和縫紉機上的某些零件,目前是采用復壓復燒法生產,其密度達7 5g/cm3,抗拉強度達500MPa[33]。這些產品的性能正好是溫壓工藝所能達到的范圍,問題是產量的大小,因為粉末冶金的低成本是建立于大批量生產的基礎上,所以開發非汽車用的粉末冶金零件還要耐心地解決有關問題。所幸我國市場龐大,以縫紉機為例,1995年的產量就達970萬臺。只要不發生惡性競爭,開發非汽車用零件是大有可為的。 大力發展和推廣溫壓工藝這種低投入、低成本的高密度粉末冶金生產技術,能為我國粉末冶金工業在新世紀里擠身國際市場打下堅實的基礎。我國的汽車工業目前還處于初級發展階段,在未來的十多年里隨著汽車工業的發展,一定能提供一個龐大的市場消化我國粉末冶金工業為國產汽車研制的高性能粉末冶金件,形成一個以市場帶動新技術,又以新技術開發新產品、開拓新市場的良性循環。
四 結束語：
國外溫壓技術從實驗室到產業化大致用了5年左右的時間。與其它先進技術相比，溫壓技術產業化的速度是快的。其中一條成功的經驗是，該技術從一開始就是以“研究―企業集合”的面貌出現的。粉末冶金工藝人員、壓機制造商、化工、化學研究人員，組成一個集合體來突破技術的各個環節。在這方面行業協會或學會應當發揮更大的作用。 溫壓技術產業化的根本出路在于，真正理解和掌握溫壓―燒結工藝系統的各個環節，在有可能持續發展的骨干粉末冶金企業的牽頭和帶動下，組成一個各方均可受益的粉末、制件、壓機、化工廠商和研究團體的“研究―企業集合”體，以典型的溫壓系列產品開拓鋼鐵粉末內冶金高密度、高強度零件的新市場。
參考文獻：
姚萍屏，教授，1969年出生于湖南雙峰，1988年在原中南工業大學材料科學與工程系開始大學本科生活，并到該校粉末冶金研究所從事研究生學習和助研、副教授再到現在的教授工作，秉承中大“敬業、勤奮、求實、創新”的精神，始終耕耘在高性能粉末冶金摩擦學材料領域，先后承擔并完成了國家國防攻關、國家863高技術、國家自然科學基金、國家科技部創新基金、民航總局PMA項目、國家鐵道部引進消化吸收再創新項目、湖南省杰出青年基金和湖南省科委等20余項課題的科研任務，將粉末冶金摩擦學材料推廣應用從深海、陸地、天空直至空間，構建了粉末冶金摩擦學材料的全空間應用材料體系。這期間，他還在國內外刊物發表了與摩擦學材料領域相關的研究論文50余篇，獲國家授權專利8項，申請專利5項，部級鑒定項目5項。獲湖南省科技進步一等獎1項，三等獎1項，有色科技進步獎三等獎1項。目前兼任湖南省摩擦學會理事長、全國青年摩擦學青年工作委員會副主任委員、中國機械工程學會高級會員、中國機械工程學會摩擦學分會常務理事、中國機械工程學會粉末冶金分會理事、中國機械工程學會摩擦耐磨減摩材料與技術專業委員會副主任委員、湖南省機械工程學會常務理事等學術職務。
勇于創新研制航空摩擦材料
自1992年參加工作以來，姚萍屏教授一直從事粉末冶金航空制動摩擦材料的研制和開發工作。針對粉末冶金航空制動摩擦材料高能制動性能穩定性不足和重載耐磨性能差的技術問題，通過對摩擦表面成膜機理、失效機制及制備工藝的深入研究，開發了陶瓷顆粒組合增摩技術、基體微合金化增強技術、金屬陶瓷和基板梯度復合技術以及高性能特種粉末冶金摩擦材料制備技術等，主持完成了中國民航總局項目“新一代大型波音737飛機高性能長壽命國產粉末冶金剎車副的研制”，獲得中國民航總局頒發的6項產品零部件制造人批準書。
國產粉末冶金剎車副研制成功后經推廣使用，不僅保證了國內航空運輸的正常進行需求，同時，由于國產剎車副價格較進口件低，同時供貨周期由原來的預付款半年后提供改為3天內供貨，大大降低了航空公司的資金積壓、庫房占用和配件供應周期，根據航空公司估計，僅采用國產剎車副，每架飛機可節約直接成本為55.5萬元，因此，僅在中國大陸應用國產剎車副，將為航空公司年節約直接成本2.6529億元。項目已在湖南博云新材料股份有限公司獲得產業化推廣，累計實現產值達2.1億元，產品使用效果良好，經濟效益和社會效益顯著，成為博云新材這一上市公司的拳頭產品之一。
喜出成果攻關鐵路摩擦材料
沒有制動就沒有高速。針對國家高速鐵路的不斷提速要求，姚萍屏教授先后主持了國家863項目“高速列車用制動盤和閘片材料及其制備技術的研究”和鐵道部引進消化吸收再創新項目“高速動車組摩擦材料國產化的研制”，
根據高速列車車輪與鋼軌粘著促轉的系統特點和高速列車制動動能大、制動壓力高的技術特點，采用不同顆度粉末配比，通過開展基體的選擇、新型摩擦組元及組元的探索以及摩擦組元和組元對基體綜合性能的影響等方面的研究，獲得了綜合新型銅基體、自主開發了專有摩擦組元和組元，開發了非金屬組元強化技術和梯度燒結工藝。所獲得的高速動車組閘片摩擦材料的研究成果獲得產業化推廣。
此外，作為國內列車用粉末冶金制動閘片的技術開創者，姚萍屏教授攻克了結構設計、閘瓦材料設計、制備技術及制動閘瓦與輪對匹配設計等一系列科學問題，形成了準高速列車制動閘瓦專有技術，通過技術轉讓，先后培育了浙江樂清粉末冶金廠、新鄉鐵路摩擦材料廠和蘇州華源機車車輛配件有限公司等多家單位進行市場化開發，技術成熟，能迅速投產，目前占有了全國準高速列車粉末冶金制動閘瓦的四分之三市場，形成了“中國鐵路延伸到哪里，中南制動材料技術就出現在哪里”的盛況。
立足國需解決航天關鍵問題
空間對接技術和對接機構是我國航天載人飛行的關鍵技術，也是今后擴展空間應用能力的一個重要手段。姚萍屏教授承擔了國家863項目“空間摩擦副的研制”，作為原創性的高技術應用項目，在姚萍屏教授的帶領下，項目克服了無參照、缺平臺、時間緊、要求高的困難，解決了苛刻空間條件下摩擦副材料摩擦磨損性能的高穩定性，發現并探明了摩擦材料常用二硫化鉬組元在制造過程中的演變規律和對材料摩擦磨損性能的作用機理，設計并制造了模擬空間條件的摩擦磨損性能檢測裝置，創造性的采用高體積百分比非金屬組元獲得了高穩定性和抗真空粘著的空間摩擦副粉末冶金摩擦材料配方設計。首次采用一套摩擦副實現了兩飛行器對接時制動耗能、可靠傳扭和過載保護，解決了飛行器對接過程中的安全保證問題，發明了一種全功能（制動耗能、穩定傳扭和過載保護功能）空間摩擦副。
作為空間對接結構的兩大關鍵部件，2011年11月3日，采用姚萍屏教授團隊研制的全功能空間摩擦副首次在“神舟八號”飛船與“天宮一號”目標飛行器的完美自動對接中出色完成任務，2012年6月，全功能空間摩擦副再次在在我國載人自動對接和手動對接中表現突出，再一次證明空間對接機構摩擦副具有良好的穩定性和一致性。隨著我國空間事業的發展，在每一次空間對接任務中，全功能空間摩擦副都將發揮其關鍵作用。姚萍屏教授領導的團隊使中南大學已成為世界上除俄羅斯外唯一能提供對接機構摩擦副材料的單位。
添磚加瓦推廣應用風電材料
關鍵詞：《粉末冶金原理》；教學方法；經驗
《粉末冶金原理》是我校材料科學與工程專業、金屬材料方向的一門專業必修課。本課程的任務是使學生獲得有關金屬粉體燒結材料的基本知識和制造工藝，了解制取各種粉末的工藝過程；熟悉粉末體與粉末性能及應用，初步掌握混料、壓制成形、燒結和必要的后續處理以及形成制品的工藝方法。在學習本門課程后，學生應知悉粉末冶金在實際生產生活中的應用情況，具有合理選取粉末成分、制定工藝路線和生產粉末冶金材料的能力，為日后從事相關技術工作打下必要的基礎。由于課程開在大四，學生在學習過程中往往由于找工作的壓力而覺得沒有興趣，不愿記憶和深入理解。從而造成學習效果差等問題。針對這些現象與問題，教師在課程講授的過程中，應注意做到以下幾個方面。
一、吃透教學大綱
教師講課，首先需要深入地了解教學大綱，了解課程所需講授的知識和學生所需掌握的程度，講授的過程中做到有的放矢。我校《粉末冶金原理》課程主要包括“緒論”、“粉末制取方法”、“粉末體與粉末性能”、“壓制和成形”、“燒結”、“粉末冶金材料”、“粉末冶金安全知識”等七部分。其中重點章節有“粉末制取方法”、“粉末體與粉末性能”、“燒結”等三章；其他章節則難度略低。緒論部分看似簡單，但是對于教師所掌握本課程知識的全面性要求較高。如何使得學生了解本課程的性質、任務、內容、學習方法與要求、粉末冶金材料在制造業中的地位和作用等，需要仔細地琢磨。要讓學生在第一節課上就對這種特殊的材料制備方法產生興趣，愿意同老師一起學習粉末冶金學的知識。“粉末制取方法”、“粉末體與粉末性能”、“燒結”等三章內容是學生學習的重點，這三章內容對教師的要求很高，教師對知識的掌握程度，講課技巧等各方面水平都要提高。“壓制和成形”、“粉末冶金材料”、“粉末冶金安全知識”等三章則相對較簡單，學生對于這幾部分內容的理解不是很困難。這幾章的教授方式應該以拓寬知識面、增強學生學習興趣等為主。可以重點講授新興的粉末冶金技術、新興的粉末冶金材料應用領域和應用實例等，拓寬學生的視野，激發其學習興趣。
二、多方尋找教學資源，充實自身
當前講授《粉末冶金原理》課程，應該綜合依靠課本、幻燈片、模型和板書等來進行。單純地依靠傳統的課本和板書的教學方式已經被淘汰，但是單純地依靠幻燈片的方式同樣不可取。單純依靠幻燈片講解，學生與教師的互動難活躍起來，教學效果有時甚至不如板書。《粉末冶金原理》課程的教學資源大約有如下幾種。
1.教材是課堂講授最重要的資源。我校所選擇的王盤鑫編著的《粉末冶金原理》課程教材，較注重工藝性和粉末冶金材料的應用方面，而對于粉末冶金原理部分相對簡略。我校金屬方向的大四學生金屬學基礎比較扎實而學習時間相對較少，這樣的教材較適合這些學生的學習。
2.各種粉末冶金相關材料和設備的照片、原理圖、錄像等教學資料。這些資料非常重要，課本知識畢竟簡單且枯燥，不利于講授和理解。另外，所選教材不能涵蓋現代粉末冶金所具有的最新發展水平，教師應多方收集各類教學素材，特別是注意查找最新的研究成果，同行的課件等。所查找到的素材往往有所重復，還應當反復挑選，找到適合同學們學習的最佳組合方式。
3.教師手寫教案。俗話說“好記性不如爛筆頭”，紙版教案是每一個教師必須認真準備的。在書寫教案的過程中，教師可以加深對于課程知識的理解，編排課程講授的順序，提煉課程的難點，甚至可以寫下與課程有關的任何話。以上這些都是幻燈片所難以做到的，而最重要的是，通過書寫來理解和記憶，比通過制作幻燈片來記憶更深刻、透徹。教師絕對不能迷信幻燈片，況且做好手寫版的教案，也是老師的一種本分。
4.板書。幻燈片所不能表達的知識其實很多，這個時候就需要教師親自在黑板上書寫。良好的板書，能夠給人以美感，在表達清楚所教授知識的同時，可激發學生的學習興趣。良好的板書布局，簡潔易懂的書寫（畫圖）方式，甚至清晰易讀的字體，都是教師所應具有的基本素質。
三、重視授課學生，因材施教
了解學生是指教師在課堂課余時間觀察分析學生的思想情緒等心理狀況，以掌握學生各方面的情況。這就需要教師必須具有善于觀察分析和與學生深入溝通交流的能力。只有在準確全面了解學生的內心活動、個性特征和智力水平后，才能有針對性地實施相應的教育教學措施。實踐證明，如果教師對學生的個性、心理等方面不深入了解，不聞不問，漫不經心，對全班學生都采取完全相同的教育教學方法，往往難以取得好的教育教學效果。《粉末冶金原理》是一門專業性非常強的專業課，概念、設備原理較多，理解和記憶具有一定的難度。具體說來，大四的同學同時面對著找工作的壓力，學習時間和精力相對有限，絕大多數同學沒有時間課下預習和復習，在講授《粉末冶金原理》課程的時候，要立足于課堂，將知識講授清楚。《粉末冶金原理》課時量比較充足，對于同學們感興趣的知識點，應不怕麻煩，詳細講解，力求激發出同學們的學習興趣，使其感受到掌握知識的樂趣。在實際講課過程中，應引導學生積極思維，培養學生自由思考的習慣，具體方法如下：①鼓勵學生參與課堂活動，以課堂討論、提問、抽取同學講解某一問題等更加活潑的方式引導學生與教師和其他同學互動，主動思考。②注重“因材施教”原則。在《粉末冶金原理》課程的講授過程中，經常會有同學由于找工作的原因請假，我們應該支持。同時，也應針對這一實際情況積極調整授課方式。有時需要將兩節課的內容壓縮在一節講，有時又需要調整重點內容的順序來適應。需要教師備課扎實且能靈活變化。③既要教授課本知識、專業知識，又注重同學們學習興趣和學習能力的培養。坦率地講，很難想象金屬材料方向的同學會有較多人日后從事粉末冶金相關工作。多講些材料學的相關原理和粉末冶金應用實例，讓學生對于課程內容感興趣，自發尋找一些知識充實自身，也是非常重要的。
對于《粉末冶金原理》的講授，其關鍵點在于講授內容的專業特色與社會要求、人才成長規律之間，以及學生特點與工作需要之間，進行系統地調整，尋求平衡。這樣不僅能夠使同學們掌握書本知識，而且能使他們對課程感興趣，并在日后的工作中進行應用，成為用的人才。
參考文獻：
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關鍵詞：粉末冶金 組合模具 壓制成形 改進
0 引言
在粉末冶金工藝中，對于模具的應用范圍非常廣泛。而組合模具是綜合了多種結構特征而形成的綜合性模具。它克服了普通模具和單一壓制方式的缺陷，解決了以往在粉末冶金工業中存在的難題，是粉末冶金工藝的一項突破。但是，隨著技術水平的不斷發展，組合模具存在的問題也隨著暴露出來，成為我們當下需要解決的難題。
1 粉末冶金概述
1.1 粉末冶金工藝 粉末冶金，是通過制取金屬粉末或金屬粉末與非金屬粉末的混合物作為生產原材料，通過過壓制成形、燒結等工藝過程，制造出各種粉末冶金制品的工藝技術。現在，這種工藝已經成為我們在新材料研制領域內的重要工藝技術。
1.2 粉末冶金組合模具 在粉末冶金過程中，在壓制成形、燒結以及后處理等制作工序中都會用到模具。在復雜零件的壓制成形工序中，常會將模具設計成多種形狀的組合模具，這樣便可以在壓制過程中綜合運用多種壓制方式，以保障壓坯的質量。
2 粉末冶金壓制成形過程中存在的問題
在粉末冶金整個制造工藝中，模具的使用在很多工序中都常常會看到。例如，在粉末冶金的壓制成形階段、燒結階段、復壓階段、精整階段都會用到粉末冶金模具。而其中最常用且應用最廣泛的還是壓制成形階段。在粉末冶金的壓制成形階段，組合模具是形式最多且應用最廣泛的模具。目前，組合模具還存在著一些不足之處，其對于粉末冶金工業具有較大的危害。
2.1 壓坯密度分布不均勻 在粉末冶金壓制成形過程中，常會出現壓坯密度分布不均勻的現象。在壓制過程中，在垂直方向上，上層粉末的密度比下層粉末密度大；在水平面上，接近上模沖的斷面密度分布是兩邊大，中間小；遠離上模沖的段面密度分別是中間大，兩邊小。造成這一問題主要是由于組合模具的內壁摩擦力較大、組合模具設計的高徑比較大、以及壓制方式不當等原因造成的。
2.2 粉末粘結組合模具蓋板內壁 在粉末冶金壓制成形過程中，會出現粉末粘結組合模具蓋板內壁的現象。這主要是由于模具內壓制密度較低和蓋板內壁摩擦力較大等原因造成的。粉末粘結于蓋板內壁，一方面，會造成原料的浪費，并對組合模具形成污染；另一方面，會對粉末冶金制品的質量造成嚴重影響。另外，由于組合模具設計上存在的一些不足之處，還會使粉末冶金制品出現制品的形狀偏斜、產品對角開裂等問題，這些問題嚴重影響了粉末冶金工業的生產效率和產品質量，同時也造成了嚴重的經濟損失。
3 粉末冶金中組合模具的改進辦法
3.1 增強組合模具內壁的光潔度 在組合模具制造過程中，提高與粉末存在直接接觸的壓板內壁、蓋板內壁等的光潔度，降低其與粉末之間的摩擦力，將在一定程度上有效的避免模具內壁對粉末壓制造成不良影響。其具體改進辦法如下：①在模具內壁打磨過程中要提高內壁的光潔度；②對于某些與粉末接觸處，可酌情采取局部打磨的方式增加其光潔程度，以提高模具的性能；③在使用過程中，為了提高模具內壁的光潔度，還可以采用向模具內壁涂抹油的方法達到所需的效果。
3.2 在組合模具的設計上加設脫模彈簧 在組合模具的側板與蓋板的連接面上，以及模具側板和壓機的側缸之間增加一個脫模彈簧。這樣的設計改進看似簡單，但會解決粉末冶金壓制成形過程中存在的很多問題。由于脫模彈簧的存在，在壓制和脫模時便會存在一定的緩沖力，這樣壓制成形的制品外表形狀就會比較規則，而且也會有效避免制品對角開裂的問題發生。另外，這一設計上的改進對于減少壓制成形過程中的加粉量、加工量也具有明顯的效果。
3.3 在外模沖上安裝保護套 在粉末冶金壓制成形過程中，組合模具的外模沖由于受到的壓力復雜，再加之對于熱處理硬度難以把握，因此，外模沖易于受損、開裂，使用壽命較短，同時也增加了粉末冶金的壓制成本。經過設計實驗后發現，在外模沖上安裝一個保護套將有效改善外模沖的使用環境，克服其受到直接磨損等威脅，這樣就可有效的延長外模沖的使用壽命，降低壓制成本。另外，由于保護套易于安裝、替換，且生產成本低，因此，增加保護套是解決外模沖受損最為合適的辦法。
4 結語
在粉末冶金工藝中，組合模具的應用非常廣泛，對于粉末冶金制品的質量也起到一定的決定作用，于是，對于組合模具的設計、制造具有較高的要求。目前，對于組合模具的設計、制造仍然具有很大的發展空間，有時對于組合模具一點小小的改進，就可能為粉末冶金工業帶來巨大的收獲。因此，我們仍需不斷對組合模具乃至整個粉末冶金工藝進行發展、改進，逐漸縮小我國粉末冶金工業與發達國家的差距。
參考文獻：
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其他行業，如工業模具和生物醫學設備也正在利用這些高度自動化的流程。該流程可降低零件與零件間的變差，減少材料的浪費，并采取更少的步驟。新的流程和多種材料的選擇擴大了這些技術的應用，對一些用于商業航空領域的結構部件具有越來越強的吸引力。
汽車產業是粉末冶金（PM）零件最大的消費者，其次是工業發動機和操控系統。金屬粉末工業聯合會副總裁吉姆·戴爾表示，汽車變速器可能包含多達55個用粉末冶金制成的零件。
GKN Sinter Metals 公司美洲銷售和市場營銷副總裁克里斯·弗蘭克斯告訴我們：“我們看到了用于汽車制造的粉末冶金產品的總量每年在不斷增加。我們正在改良材料來開發對特定應用程序更有針對性的加工流程。”
該汽車渦輪增壓器的葉輪是由德國巴斯夫公司對GHS-4合金進行Catamold催化離散加工制作而成， 其中含有鐵、鎳、鉻、鉬、碳、硅、錳、釩和鎢。
使用粉末冶金技術創建近似網型的結構部件的制作工藝可以形成具有高溫或者高壓強的部件。 擠壓并燒結的粉末冶金技術使用高壓下的自定義模具制成金屬粉末，再通過燒結加熱零件。另一種方法是用于制作較大型部件的熱等靜壓（HIP）。戴爾說：“粉末冶金技術制成的零件其尺寸限制在42磅左右。”“大多數粉末冶金技術制成的零件其重量不到5磅。現在，當壓力機和應用部件體積變得越來越大時，單個零件的體積也越來越大，重量也越來越重了。”
粉末注射成形技術（PIM），結合了傳統注塑機的功能，利用粉末冶金技術的精度和材料的靈活性來制作復雜的幾何形狀。粉末注射成形技術能夠產生介質來高度容納形狀復雜，表面紋理多樣，細節錯綜復雜的一致性組件。組件可以連接幾個部件，消減加工步驟并縮短制作周期。
巴斯夫公司北美洲Catamold產品業務經理斯科特表示，粉末注射成形技術最大的應用領域是醫療、消費類電子產品、機械設備、航空航天、汽車和一般消費品行業。他說，巴斯夫公司不斷增加對各行業中粉末注射成形技術的調查，調查結果顯示其增長率在不斷增加。 “越來越多的公司想做精益生產和持續改進，因此他們更仔細的審查粉末注射成形技術，因為它提供了良好的整體價值。”
粉末注射成形技術可以通過合并多個步驟來降低成本，如紋理和標簽，或多個部件。賈斯特斯說：“根據不同的應用，當你分析每部件的用途以及它們為何獨立時，你也許可以將其設計成一個單一的部部件。”
賈斯特斯說，與其他粉末注射成形工藝相比，巴斯夫公司的Catamold催化離散工藝有三個主要優點。其更快的生產周期，提高了能力，并實現了一個真正持續的加工過程或者批量制造。 他說：“其他非催化粉末注射成形工藝很難實現這一點，因為他們的生產時間太長了。”“當Catamold集中在部件上時，它提供了更好的空間控制和穩定性。不管是什么合金，它都可以更容易地加工綠色生態部件，來增加那些難以加入注射成型的新形狀。”
Capstan Atlantic公司憑借該粉末冶金技術制成的合金鋼動力輸出離合器輪轂，贏得了2012年金屬粉末工業基金會工業電機/控制與液壓類的優秀設計大獎。這個復雜又多層次的部件，取代了機械加工設計，具有80，000磅/平方英寸的極限抗拉強度和90，000磅/平方英寸的屈服強度，可以承受使用中非常高強度的扭轉。
弗蘭克斯說，與傳統的鍛造和鑄造工藝相比，粉末冶金材料的設計更加自由。“我們可以將其制成網型來幫助開發減輕車輛重量的新技術和其他節約燃料的技術。”例如，用于大多數汽車應用中可變氣門正時技術，先進的行星齒輪和手動變速箱，以及最重要的離合器。否則，這些配置文件和形狀需要進行機械加工。
弗蘭克斯說，有些形狀可以用粉末冶金技術制成，不然將需要進行密集的機械加工，但由于成本、能力和資本等因素，這在工業上是不可行。他說：“如果沒有粉末冶金技術，今天很多的汽車創新都是無法實現的。縱觀我們服務的所有行業，我們看到它在原始設備制造商和開發粉末冶金技術的企業中越來越多得到認可。”
弗蘭克斯說，雖然是一種特殊產品和加工工藝，但鋁粉末金屬已經不再新奇。GKN看到了用戶對擴大其使用的興趣越來越濃厚，尤其是在汽車領域。在一些依靠粉末冶金技術的產品線上，減輕車輛重量是主要動力。
特別是對使用依靠粉末冶金技術的設計來說，無論是制作其他工藝無法制作的形狀還是滿足批量生產的需求，粉末冶金制成的鋁都是一個很棒的解決方案。“我們還進行材料開發來增加強度、耐磨度和導熱系數。”
賈斯特斯說，燒結給金屬帶來了很多優勢，如粉末金屬可以很容易地結合，并且在澆注工程中消除金屬的偏折問題。
每個粒子都可以被制成獨特的或與其它粒子相似化學性質。因此，要么粉末可以被鑄成合金，要么所需的材料可熔化在一起作為最終的化學反應，制成顆粒，然后研成粉末。粒徑可以被精確控制，帶來不同程度的孔隙度。戴爾說：“一旦獲得高密度，你將有效地擁有與鑄造材料相同的材料性能。”
由于粉量可以控制，單獨的部件至部件的重復性非常高，所以模具公差需嚴格控制。根據部件的大小，每英寸上進行上千次測量。“你可以達到接近機械水平的公差，緊密的無需額外的加工。情況雖不是總是如此，但往往是這樣。
弗蘭克斯說，與其他金屬制造方法相比，粉末冶金技術使用廢棄材料的比率很高。它也是一項綠色環保技術，其所有的原料都來自二次廢料。
Dynamet Technology公司首席執行官Stanley Abkowitz說，經過鑄錠熔煉和加工，去除30％的材料，得到純錠。“然后，把它加工成一個軋制成品，如金屬條、金屬板或者薄片等，并從中加工部件提供給客戶。成份購買揮發的比例在飛機制造工業根據形狀可高達40或50比1。材料越少，機械加工越少，這個比例越低。加工錠的標準比率是在10：1至15：1之間。
戴爾說，在航空航天領域，雖然為了某些部件不斷進行改變，但強度要求往往是粉末冶金的一個難題。一個標準的噴氣發動機含有4000磅的粉末冶金材料，其中大部分由熱等靜壓制成網形。然后，切斷金屬條或者鋼坯，并將它們加工成發動機組件的最終形狀。
賈斯特斯說巴斯夫公司正在開發一些尚未的粉末金屬，特別是鎳基合金100和713，它們都是面向航空航天領域的。還有大量跨應用程序的工業研究與開發工作。“主要聚點之一是尋找方法可以使用注射成型的手段制造更大的部件，以提高產量并總體改進加工工藝。”
戴爾說，由于材料的固定組合，導致了一些對加工的限制。例如，航空航天組件包含一些極難獲得的高溫合金，選擇它們是由于其性能和強度。例如，鎂可以被鑄造，鈦也可以，但鈦很難進行機械加工。幾乎所有鈦的制作都是由粉末加工開始的。
Dynamet Technology公司是鈦粉末冶金技術的領軍人。2月，該公司收到來自波音公司的里程碑式的資格認可，為其商用飛機的結構部件提供Ti-6Al-4V合金產品。這一認可是經過幾年在開發和認證上的努力工作得來的。
根據材料規范的條款，Dynamet是唯一有合格為商波音民用飛機集團制造 Ti-6Al-4V粉末合金產品的公司。波音公司將開始用粉末冶金制成的合金取代標準機械等級的合金，如金屬條、金屬板、鑄件、鍛件和擠壓產品。
Dynamet的制造技術生產出基本形狀和近似網形的粉末金屬鈦。它包括混合元素鈦和合金粉末的冷凝固和真空燒結。之后可能進行也可能不進行熱等靜壓。Abkowitz說，例如，其節約成本能是軋制產品的機械加工技術的50%～70%。
粉末冶金（P/M）技術作為一門重要的材料制備與成形技術，被稱為是解決高科技、新材料問題的鑰匙[1]。粉末冶金有能耗低、近終成形、大批量制造公差小等優點[2]，所以在現代零件制備過程中被廣泛應用。以大小粒徑不同的鐵基微粒混合的方法，經過燒結工藝后其性能不同。通過測定燒結后粉末冶金件的致密度、硬度來評定最佳的混合比，并進一步明確與粉末冶金制品性能相關的因素。
一、實驗
1.實驗材料與設備
本實驗用的主要原料為：-80目的還原鐵粉和-325目的還原鐵粉，以及少量的石墨、硫磺、鋅粉和油。實驗設備主要包括電子比重天平和HV-1000型顯微硬度計。其中電子比重天平是用來測定試樣密度的儀器，HV-1000型顯微硬度計是用來測定試樣的顯微硬度的儀器。
2.實驗方案
本實驗的混料按表1-2中的成分含量（百分含量）配比，其中試樣1、2、3為實驗過程中的試樣，試樣4為對比試樣，按表中的鐵粉含量配好后在混料機中混合，混好后將材料取出。經過壓制、燒結過程后對試樣進行致密度檢測、顯微硬度檢測，通過測定燒結后粉末冶金件的性能來評定最佳的混合比。
二、實驗結果與分析
1.致密度實驗結果與分析
通過電子比重天平的稱量并測得的試樣密度分別為試樣1：6.220 g/cm3；試樣2：6.416 g/cm3；試樣3：6.318 g/cm3；試樣4 ：6.267g/cm3；由實驗數據可以看出， -325目鐵粉的含量為24.37%的試樣致密度最高，達到6.416 g/cm3 ，試樣1與試樣4的致密度較低，這說明當粉末的顆粒粒徑較大時，顆粒之間彼此接壤，相鄰顆粒之間的空隙沒有更小粒徑的粉體充填，使得粉末制品的致密度較低。但也并不是顆粒的粒徑越小致密度就越高，試樣3也恰好說明問題。
2.硬度測量結果與討論
為了保證實驗結果的可靠性，分別對試樣不同位置進行五次硬度測量取平均值，并對同一試樣分別進行橫向與縱向硬度測量，測量結果如下表所示：
由實驗數據可以看出：
（1）同一試樣的橫截面的硬度高于縱截面的硬度。這是由于在壓坯過程中，壓力不能均勻地全部傳遞，傳到模壁的壓力始終小于壓制壓力，即側壓力始終小于壓制壓力，所以試樣橫截面的硬度均高于縱截面的硬度。
（2）不同試樣的橫、縱截面的硬度比較與分析：在四個試樣中，試樣2的硬度值均高于其他試樣，試樣4的硬度值最低。隨著-325目鐵粉含量的增加，試樣的整體硬度值也隨著增加，當-325目鐵粉含量達到一定值時，硬度出現最大值；隨著-325目鐵粉含量的繼續增加，硬度值逐漸降低
三、結論
1.鐵基粉末冶金制品的致密度與硬度和混合顆粒大小與比例有關。
2.當粉末的顆粒粒徑較大時，相鄰顆粒之間的空隙沒有更小粒徑的粉體充填，致密度與硬度值均較低；當顆粒的直徑小到一定程度時，顆粒之間的小尺寸效應、表面效應使得顆粒之間的表面能增加，系統為了維持較低的能量而相對產生了一定的間距，同樣致密度與硬度值較低。只有兩者按照一定的比例混合后才能達到最佳的致密度和硬度值。
3.由于受傳遞壓力的影響，試樣橫截面的硬度均高于縱截面的硬度。
參考文獻：
[1]鄒志強，黃伯云，楊兵.粉末冶金在國民經濟和國防建設中的作用[J].粉末冶金材料科學與工程.1997，（3）： 188.
