粉末冶金法的优缺点精选(九篇)

第1篇：粉末冶金法的优缺点范文

关键词：粉末冶金；发展；探究

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.011

1 粉末冶金的起源c概述

1.1 粉末冶金的起源

在1930年代，螺旋磨削后还原铁粉，因此铁粉和碳粉制成的铁基粉末冶金方法的机械零件获得快速发展。 第二次世界大战后，粉末冶金技术就得到了快速发展，新的生产技术和技术设备，许多新材料和产品可以衍生出一些特殊材料的制造领域，成为现代工业的重要组成部分。

1.2 粉末冶金的概述

粉末冶金是一项能将金属粉末或金属粉末（或金属粉末和非金属粉末的混合物）作为原料烧结，制造出金属材料、复合材料以及各种类型的产品技术。粉末冶金方法和生产陶瓷有相似的地方，都是粉末烧结技术的一部分，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决问题的关键性新材料，在整个工程系统领域的发展中发挥关键作用。但是从定义上说粉末冶金产品往往是远超出了材料和冶金的范围，通常跨越多个学科（材料、冶金、机械、力学等）的技术。特别是现代金属粉末3 d打印技术，集机械工程、AUTOCAD、逆向工程技术，分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术共同与粉末冶金产品技术进入一个更全面的现代技术的学科。

2 我国粉末冶金面临的技术难题

我国冶金技术目前的困难，是如何积极培育自己的核心竞争力的团队已成为国家和企业急需的解决问题。我们都知道汽车零部件核心技术的价值所在，高价值主要包括：发动机进排气阀，发动机连杆，传动齿轮同步器锥环和泵在主从动齿轮等等。在这些零部件中，主流技术，粉末冶金技术。如：连杆是发动机的重要部件之一，许多进口车型的绘图规则都有连杆疲劳试验载荷，而且载荷下的载荷疲劳循环次数每年超过500多万次。而国产汽车发动机连杆锻造钢连杆和连杆疲劳铸造用途大多数次大于500000周以上是比较困难的，因为汽车钢部件的连杆没有切割，微小缺陷对连杆的疲劳寿命影响较大。国外主流主要采用粉末锻造，如：别克汽车，德国的宝马，GNK公司制造的连杆甚至达到了1041MPa的抗拉强度。因此，要培养自己的核心竞争力，首先必须加强对粉末冶金技术的发展，加强国内零部件的竞争力，从技术薄弱为突破点。

3 粉末冶金在我国工业家族中的布局与现状

3.1 布局

根据中国粉末冶金协会的统计数据，34家企业有国内大中型粉末冶金生产（占全国64%），53家企业数量累计产量长期53家企业生产比重高达85% ，大多数都是粉末冶金部件制造商有34家公司专注于进行改革发展。 在过去十年中，我国受益于汽车生产的增长，汽车用粉末冶金零件的需求也呈现快速增长的局面。 未来，除了汽车工业本身的成长，粉末冶金部件的需求也将从双重替代进口替代和加工零件更换中受益，粉末冶金用量将得到明显改善，保护传统粉末冶金汽车备件的需求将保持稳定增长。自2008年以来，从行业发展趋势，由于价格优势，世界粉末冶金生产焦点逐渐转向中国，日本的生产，有明显的下降。根据中国粉末冶金协会在34家粉末冶金企业生产基地，2009/2010/2011粉末冶金自行车用量分别为3.1 / 3.6 / 3.76 kg / m，消费增长趋势明显，2011年略有下降，2012年并恢复到3.71 kg / m的水平。行业信息网络认为，考虑到车辆节能，产品轻便和精确的吸引力，随着中国粉末冶金生产企业的未来规模大，技术加强的成本优势仍强，进口替代粉末冶金零件在需求增长的趋势下将继续发生。

3.2 现状

根据中国研究结果，2017年我国粉末冶金产品的平均自行车用量至少为8公斤，这个差异不从国外计算粉末冶金用量（进口或部分装配件）的发动机，这部分进口替代需求构成了粉末冶金部件未来需求增长的一部分。我们保守估计，未来车辆本地化的粉末冶金的更换率约为自行车用量的7% - 9%。研究及相关原材料，辅助材料，各种粉末制备，烧结设备制造设备的生产。 产品包括轴承，齿轮，硬质合金刀具，模具，摩擦产品等。 军事企业，采用粉末冶金技术生产铠装穿刺鱼雷，制动副坦克等飞机的重型武器装备。 粉末冶金汽车零部件近年来已成为粉末冶金工业在中国最大的市场，约60%的汽车零件用于粉末冶金零件。

4 粉末冶金在我国的发展前景

4.1 发展

粉末冶金工业在中国已经有近十几年的快速发展，但与国外工业仍存在差距如：企业规模小，经济效益远，与国外企业长距离。 各种产品交叉，企业竞争激烈。况且大多数企业缺乏技术支持，研发能力，产品规模低，难以与国外竞争。加工设备及配套设施落后。产品的出口贸易渠道常被限制。

4.2 前景

随着中国加入了世界贸易组织，上述问题已显著经改善，因为加入世界贸易组织后，国际市场将逐渐使粉末冶金市场将进一步得到扩大的机会。与此同时，越来越多的企业在引入粉末冶金和相关技术水平的外国资本和技术，我国冶金项目有就是这样得到改善和发展的。依据目前的数据，我国的粉末冶金零件与各项产值超过55.1亿人民币，占全球市场份额非常的小，根据我国国粉末冶金制造业在2014年和2018年生产报告和销售记录预测出转型的升级空间等。中国粉末冶金行业中的54家企业协会统计，2013年我国粉末冶金零部件的生产总值实现了主营业务收入484.11亿元，增长40左右同比增长了2个百分点，利润为7.6亿元人民币，是去年同期的两倍左右。在生产粉末冶金零部件行业里头实现了工业产值突破了57亿多元人民币，其中新产品的产值达到了7.3亿RMB，新产品（新产品输出/工业产值）所占比例为14.4%。且行业销售产值达到57.73亿元RMB，其中出口价值8.28亿元RMB，出付价值/工业销售价值的21.62%。从生产规模和销售规模分析，根据中国粉末冶金协会的统计数据显示，2017年中国粉末冶金零部件的行业产量2.61142亿吨，增长49.31%；销售了182万吨左右，增长63.75%。先后通过引进了国外的先进技术和自主发展创新，在我国粉末冶金工业的新技术的表现和快速发展的趋势下，在各种我国的机械通用零部件行业里，粉末冶金行业是这一年增长和发展得最快的一个产业，我国家的GDP增长率是36.12%。当下全球制造业迅速转移到中国的步伐正在加速，各种汽车工业和高科技产业的快速发展都离不开粉末冶金的各项技术，因此。粉末冶金行业的发展给各种行业的发展带来了一个个有利的机会和良好的市场空间。所以，我国将粉末冶金产业列为了我国优先发展的行业，并鼓励外企和投资公司对其进行大力发展。

5 结束语

粉末冶金工业是机械工业在重要零部件制造中的基础。 近年来，中国自行发展通过不断引进国外先进技术和创新，粉末冶金工业和技术在中国的组合显示出了快速发展的趋势，是中国机械通用部件行业增长最快的行业之一。 在中国经济的快速发展中，特别是在中国汽车工业发展势头强劲的推动下，中国粉末冶金行业增长强劲。 粉末冶金汽车配件占45%以上，粉末冶金汽车配件成为中国粉末冶金行业最大的市场。

参考文献：

[1]张福明，钱世崇，殷瑞钰.钢铁厂流程结构优化与高炉大型化[J].钢铁，2012（07）.

[2]张福明，崔幸超，张德国，罗伯钢，魏钢，韩丽敏.首钢京唐炼钢厂新一代工艺流程与应用实践[J].炼钢，2012（02）.

[3]殷瑞钰.高效率、低成本洁净钢“制造平台”集成技术及其动态运行[J].钢铁，2012（01）.

[4]顾里云.首钢京唐钢铁公司能源管控系统建设的理论与实践[J].冶金自动化，2011（03）.

第2篇：粉末冶金法的优缺点范文

1研制工艺

1.1材料配比与混合

球铰原用材料为耐磨青铜棒材经机械加工而成，成本高且浪费大，更重要的是困扰企业的难题—“烧盘”现象无法根治，由于该件工作条件较为苛刻，在新材料选材时选择强度较高、硬度和耐磨性较好且成本较低的铁基粉末冶金材料。经多次试验，选定Fe-P-C-Cu系，P是一个显著的强化元素，P的加入有效提高材料强度和尺寸稳定性，Fe-P-C系性能较广泛应用的Fe-2%~3％Cu-C合金优越，而微量Cu对轴向承压变形的改善显著［2］。

混合料的配比（质量分数）为：余量Fe-0.8%~1.2％Cu-0.4%~1.2％C＜3％添加剂，其中Fe粉为雾化铁粉，粒径小于178μm；Cu粉为电解粉，粒径小于74μm；C粉为鳞片石墨，均符合相关国标的技术要求。添加剂为质量分数0.8%硬脂酸锌，质量分数0.5%硫磺粉＜150μm；机油按粉料0.65mL/kg加入；混料采用V型混料机，时间2.5h。柱塞泵球铰质量要求较高，在保证高强度和耐磨性的同时，要求有良好的抗咬合性和一定的尺寸精度，为了保证各类指标的稳定性，配料时应严格控制各成分的加入及均匀性，加入机油湿混，避免铜成分偏析和粉粒大小的分层现象及添加剂硬脂酸锌和硫造成的团聚现象［3］，粉料混好后应过筛，粒径小于178μm。

1.2粉末的压型

装粉。为提高压型质量和效率，采用容量法刮料式装粉，其优点是装粉速度快，压件一致性好。压型压力为400MPa，密度为6.4g/cm3。

整型与精整。为了节约原材料和提高后加工效率，成型内孔只留精整量，一次精整到尺寸无切削工艺，并使小端面球面成型，以保证球面的密度，留少量加工量。此时保证所成型球面密度值得研究，大量试验及参考文献［4］证明，压制时成型球面在上是确保球面密度的关键。整型工艺以FTQ-40球铰产品为例：烧结后毛坯放在整型座上，整芯置于马蹄铁上，便于脱模操作，整芯中间30mm为整型尺寸，为毛坯整型留量而设定，考虑到整型回弹等因素，整芯尺寸比工件最终尺寸公差大0.07mm，整芯两端带稍：下端为导向部分，利于整型定位，上端为脱模部分，利于整型移出模后，整芯自动脱模，简化了整型模具和整型工序，因而大大提高生产效率，是传统外箍内胀工艺效率的3~4倍。

1.3粉末的烧结

烧结设备采用半自动推杆式烧结炉，将粉末压坯装在铁皮舟中送入炉内，且每舟装入质量严格控制并无规则装入，以便毛坯之间有足够空隙实现均匀烧结。烧结气氛采用吸热性煤气保护，组成（体积分数）：20%N2+40%H2+20%CO及少量的H2O、CO2与CH4。露点范围为-5～15℃。烧结工艺：加热温度为（1080±5）℃；保温时间为45min。

1.4后加工工艺

由于球铰球面要求非常高，用粉末冶金工艺无法达到设计要求，因而采用基本成形留加工余量、对工件毛坯进行机械加工的方法。采用成形刀加工球面，优点是操作简单、效率高，但问题较多，其中关键问题：1）由于该材料为耐磨材料，对刀具磨损严重，需经常换刀，尺寸精度无法控制；2）由于成形刀工作时为线接触，切削力非常大，导致“打嘟噜”现象，不但对刀具消耗非常大，并导致大批废品；3）成形刀因加工过程中切削阻力大，刀具发颤，使工件表面粗糙度差，造成后续球面精磨加工无法保证。通过不断摸索和大量试验，最终确定用改造的单板机数控车床对球面进行加工，方法是内胀胎定位、编程控制走刀，产品图见图2。首先进刀车小端面并退刀车小端球面，其次根据球心至大端面距离，进刀至大端面位置车大端面并车大端球面，程序控制，一气呵成，使加工质量大幅提高：1）尺寸一致性非常好，为后续精磨打下良好基础；2）表面粗糙度很好，精磨量缩小，有效提高后加工效率和质量；3）两端面及球面一次装卡完成，形位公差保证良好；4）刀具磨损小，减少换刀次数，提高工作效率；5）废品率几乎为零。精磨加工采用厂家自制专用磨床加工，用专用工装需要良好的一致性，本研制工件良好的满足了加工要求。另外，制件的防锈与包装不可忽视，除操作避免汗渍接触工件外，工件经检验合格后，应立即浸油并在油内加入成分石墨和防锈成分亚硝酸钠，油温为80~100℃，工件浸煮15min后控油，用牛皮纸包裹放入塑料袋内封口装进包装纸箱，入库并防潮。

2试验结果

2.1检验结果

柱塞泵粉末冶金球铰（见图2）的材质、尺寸精度和力学性能等进行了系统检验，化学成分（质量分数）：C为0.49％，Cu为1.08％，Fe为94.95％。物理及力学性能：密度≥6.6g/cm3，硬度≥90HB，压溃强度≥300MPa。尺寸精度：准28尺寸偏差标准要求f7（-0.020-0.041）mm，实测（-0.023～-0.020）mm；准14尺寸偏差标准要求H9（+0.0430）mm，实测（0.030～0.035）mm；球中心距标准要求（6±0.15）mm，实测（-0.07～+0.09）mm；大端与准14的垂直度准，标准要求0.05mm，实测（0.02～0.03）mm；外圆与内孔准14的同心度标准要求0.08mm，实测（0.02～0.03）mm；准28球的圆度标准要求0.02mm，实测0.01～0.02mm；粗糙度标准要求Ra0.8μm，实测Ra0.8μm。球铰的防锈：标准要求球铰成品应渗渍油。并允许加入无害于柱塞泵性能的防锈剂，实测合格。球铰的外观质量：标准要求不允许有裂纹、夹杂及锈蚀等缺陷，实测合格。柱塞泵粉末冶金球铰经检验，各项技术指标符合Q／JYY032—2001《柱塞泵粉末冶金球铰技术条件》的要求，为合格产品。

2.2台架强化试验

将样件安装在两台XB-F40泵试验机上，条件：1）在P=25MPa下，运转1.5h；2）在P=20MPa下，冲击试验200次，运转正常，试验完毕拆检零件，铰副摩擦、磨损痕迹正常。

2.3装机可靠性、耐欠性试验

在XB-F40泵上装试件数件，已经历两年半超过5000h未发生任何异常现象，经批量使用，本粉末冶金球铰各项性能指标达到要求，与原用青铜合金QSn6-6-3材料相比，抗咬合等指标均有所提高，根除过去存在的“烧盘”现象。

3结论

1）用粉末冶金方法生产柱塞泵球铰在XB-F40泵上试用获得成功，完全可以替代原用青铜合金材料球铰。

2）本研究Fe-P-C-Cu系粉末冶金球铰材料，力学性能良好，特别是抗咬合性能突出，可有效解决“烧盘”问题。

第3篇：粉末冶金法的优缺点范文

关键词：

“十一五”期间，喀左县为促进县域经济的快速发展，大力实施“工业强县、项目支撑”的战略，通过引进外资形成了以铸造、冶金、采矿、机械、建材、化工、酿造、农产品加工为主的工业格局。特别是以冶金铸锻产业产生一大批骨干企业，形成集群发展态势，成为地方财政收入的主要来源和城乡居民就业的重要渠道。

一、基本情况

喀左县冶金铸锻产业经过十多年的发展，已初具规模，形成了涵盖矿山采选、钢铁冶炼、粉末冶金、粉末冶金、精密铸造、冷压热锻及钼、锰、镍、钛生产加工等具有地方特色的冶金及铸锻产业体系，上游的采选、冶炼产业、中游的铸造、锻压产业、下游的精密加工产业，基本实现良性联动，产业链雏形已初步形成，一批具有地方特色的专业化分工配套企业正在崛起；一批技术含量高、附加值大的粉末冶金制品、精密铸造件、汽车零部件、有色金属和磁性材料等产品得到快速发展，产业集群在工业经济中的地位日益突出，已成为全县经济发展的主要动力和重要支柱产业。

目前，全县冶金铸锻产业集群入驻企业已达到107户，其中规模以上企业68户。产业集群主要产品为：铸造生铁、锻造钢坯、各类铸锻件、粉末冶金压制件、汽车零部件及零部件总成、镍、钼、钛、等有色金属加工产品等。核心企业有： 

朝阳飞马集团。集团成立于2003年8月，下属四个分公司，分别是飞马车辆设备股份公司、飞马集团机械制造公司、飞马铸造有限公司和利州进出口公司。总资产15亿元，占地面积68.7万平方米，现有员工4000人。经过今年来不断的扩产改造，目前企业年生产能力15万吨，主导产品为汽车轮毂、刹车毂、刹车盘，产品出口到欧美亚四十余个国家和地区。2006年8月被国家商务部、国家发改委评定为“国家汽车零部件出口基地企业”。2010年实现销售收入8.1亿元，上缴税金6890万元，出口创汇5120万美元。今年1—4月份，实现工业总产值24300万元，缴纳税金1185万元。

    朝阳金河集团。集团组建于2007年，是由鑫兴矿业、鑫晟矿业、鑫隆矿业、辘轱井铁远、金河粉末、鑫成铸钢、晟博压件等7个企业组成。经过几年的不断扩产改造及产业链条延伸，目前，集团已形成年产50万吨铁精粉、3万吨粉末冶3万吨雾化粉、3000吨精密制件的生产能力。2010年实现产值8.5亿元，缴纳税金12288万元

    朝阳西姆莱斯石油铸钢管件有限公司。主要是利用无锡西姆莱斯多项荣获国家专利技术和高新技术，年产30万吨石油专用管坯。2010年实现产量10万吨。销售收入5.6亿元，税收1622万元。还有朝阳利鑫有色金属公司，目前每天生产镍铁100吨左右，实现产值220万元。今年1—4月份实现产值14116万元，同比增长163.8；实缴税金1020.3万元，同比增加1014.4万元。喀左县鑫丰金属制品有限公司，今年1—4月份实现产值3.8亿元，全年计划实现产值10亿元，利税8000万元。等大一批骨干企业。

2010年冶金铸锻产业集群实现产值107.4亿元，占全县工业的85.9%；实现工业增加值34.1亿元，占全县工业的86.5%;实现税收3.2亿元，占全县工业税收的88.9%。

目前，该集群正在建设的较大项目有：金河集团投资1.5亿元的年产3万吨雾化粉、6万吨海绵铁项目，金旭锰业投资1.75亿元的年产4万吨硅锰合金和1万吨中低碳锰项目，中天有色投资1.5亿元的年产5.4万吨硅锰合金和2.1万吨中碳锰铁项目，圣峰电力投资8000万元的年产6万元吨铸钢件项目，鑫丰金属投资1亿元的55立方米转炉特钢项目，明鑫铸造投资5亿元的年产60万吨铁和3万吨铸件项目，圣峰镍业投资9800万元的年产6千吨镍基料冶炼项目，盛奥投资8300万元的年产20万吨铁精粉和3万吨钢球衬板项目，亿通金属制品投资8000万元的年产2.5万吨硅锰合金项目，兴发矿业投资8000万元的年产3万吨铸造排水管件项目，聚丰合金投资5000万元的年产1.3万吨耐磨合金铸件项目，永生锰业投资4000万元的年产1万吨富锰渣及锰铁铸件，博华新金属投资2800万元建设电子封装金属键合线项目等。以上这些项目陆续建完投产后，将进一步壮大我县冶金铸锻产业集规模，也必将对我喀左县工业经济形成强有力的支撑和拉动作用。

二、集群发展面临的主要问题

近年来，喀左县冶金铸锻产业集群虽然取得较快发展，但与省内和周边地区相比，在面临诸多发展机遇的同时，也存在一些制约发展的因素，总体看仍有一些差距。

一是产业集中度较低，企业协作配套不紧密。冶金、铸造、锻压、加工行业龙头企业少，特别缺乏集设计、制造、服务于一体的成套总包企业，围绕龙头企业的中小企业群体还未形成，原材料供应、外协配套件等相关产业发展不足，尚未形成专业化分工、社会化配套的制造体系，制约了企业做强做大，对区域经济发展带动作用不明显。

二是产品结构层次低，创新能力不足。多数企业的集成创新、引进消化再创新意识不够强、能力不足，高技术含量、高附加值得精密加工和智能控制等设备比例低，产品大多处于产业分工价值链的中低端。加上企业的经营理念较为落后，开拓市场的力度不够，产品结构老化，不注重品牌和企业形象的建设，缺乏现代化的营销理念及手段，制约着企业市场的开拓和创新能力的提高。

三是熟练技工少，人力资源匮乏。我县内冶金铸锻加工企业数量较多，劳动力密集，大部分员工学历偏低，技术类、管理类的人才缺乏，影响了冶金铸锻及加工产业企业的健康发展。

四是资金短缺，融资能力较低，由于企业规模偏小知名度低，地方政府资金支持力度有限，域外资金介入的规模偏小，难以满足企业发展的需要，资金的缺乏成就冶金铸锻及加工企业实现跨越式发展的“瓶颈”，此外，园区基础设施建设资金投入不足，与发达地区的园区相比较一些功能还相对滞后。

五是瓶颈制约影响集群发展。主要是土地指标缺口大、环评审批周期过长、一些地方电力不足等，这些因素影响了一些项目的引进和落地，也限制了现有企业扩产改造，制约了集群发展。

三、须要解决的问题

1．加大政策支持力度。全面贯彻落实辽宁省政府《关于实施突破辽西北战略的若干意见》的政策，积极争取省、市对冶金铸锻企业在技术开发、项目建设等方面给予重点支持，在资金投入、环保、土地等方面给予优先扶持。

2．加强组织领导。要把冶金铸造锻压产业作为一个长期战略重点来抓，成立专门机构，抽调 专门人员，一以贯之的常抓不懈。同时，加强宏观指导和微观协调服务，为冶金铸造锻压产业发展创造宽松的软硬环境。

3.加大资金扶持力度。希望对我县冶金铸锻产业集群一些在建项目给予技改贴息或项目补贴等资金支持，以此激发投资者投资上项目的积极性。对冶金铸造园区给予资金支持，以保证其基础设施投入，不断提升园区条件，吸引更多项目进驻。

4.给予人才、技术等方面的支持。随着冶金铸锻产业的规模壮大，企业增多，产业工人、技术工人、管理人才短缺矛盾日益突出，一些企业还存在着某些技术方面的瓶颈制约，建议：一是大中专毕业生和一些使用技术人才多往喀左引进、推荐；二是省经信委在专项资金中砍出一块专门用于企业工人培训；三是联合大中专院校、一些科研部门帮助企业解决技术难题。

5．加大招商引资工作力度，紧紧抓住铸造产业发达地区资金产业招商、概念招商、地产招商、定点定向招商，引进一批较大项目落户我县。进一步放宽思路，采取灵活的方式方法，提高在谈项目成功率和落地率。鼓励开展中介招商，努力探索专业化、市场化招商的新路子。

6．着力培育优势骨干企业。更新发展理念，创新经营模式。支持冶金铸造锻压企业积极面向市场，打破体制性障碍，拓展发展领域，实现快速发展。较快各类冶金铸造锻压企业兼并、联合、重组步伐，整合社会资源，促进生产要素向优势企业集中，通过多种途径培育一批大型企业集团。

7．引导企业集聚发展。积极运用土地、环保、电价和政府补贴等手段，支持园区建设，发挥骨干企业作用。吸引相关企业建立生产基地，壮大产业规模，形成特色明显的冶金铸造锻压产业园区。要在产品研发、电子商务、金融服务、现代物流等方面，加快建立和完善公共服务体系，全面提升集群的综合竞争力。

8．提高自主创新能力。积极争取符合条件的企业和项目列入国家、省重大创新专项和国债项目。鼓励企业与高校和科研院所开展产学合作，推进大型冶金铸造锻压企业和研究院所合作。培育具有自主创新能力的大型企业集团。在园区建立公共技术研发平台，冶金铸造锻压企业建立市级以上技术中心。

第4篇：粉末冶金法的优缺点范文

大马士革钢兴衰史

用现代术语来说，只含一种成分的钢称为单体钢，含两种以上成份的钢称为复合钢，大马士革钢可以看作是呈现出明显纹路的复合钢。大马士革钢在古代是高档优质钢材的代表，因为对于单体钢来说，其硬度和韧性永远是一对不可调和的矛盾――钢材的含碳量越高，硬度越高，而韧性则越低，韧性低则易折、易崩口；含碳量越低，韧性越高，硬度低则使制成的兵器易弯、易卷刃。而大马士革钢由于是以两种钢材复合而成，因此在硬度和韧性上取得了很好的平衡。此外，大马士革钢所呈现的特殊纹路也是其独有的身份特征，不仅从外观上与其他钢材区分开来，其千姿百态的纹路还具有相当高的艺术效果，体现了不同地区乃至不同制作者的独特风格。

到了近现代以后，现代工业炼钢技术飞速发展，人们不仅能够控制钢材中碳元素的含量，还可以随心所欲地控制铬、钼、钒、锰、钨、硫、磷等元素的含量，这在古代是很难做到的。这些元素对钢材的性能起到至关重要的作用，如铬可提高钢材的硬度、强度，并提高其抗氧化性，形成不锈钢，而硫、磷是有害元素，在钢材中的含量越少越好。现代技术可使化学元素含量达到最佳状态，从而使得现代单体钢的性能远远超过了古代的水平。这种情况令大马士革钢日趋没落，在很多人眼里，大马士革钢已成为一种“中看不中用”的奢侈品，只能作为单纯观赏性的工艺品把玩。

那么，假如使用两种现代单体钢结合制成大马士革钢，是不是性能更加优异呢?理论上说这是肯定的，但在实际操作当中，则面临着似乎无法克服的困难：由于现代优质钢材都是合金不锈钢，在高温条件下，钢材表面必然发生氧化，而现代优质钢中的铬、钨等元素的氧化物熔点高于钢的熔点，这些氧化物夹在欲锻合的两片钢材中间，使它们无法合为一体，即使勉强锻合，也会有“夹灰”的现象，层间结合得非常不紧密。因此，合金元素能使单体钢的性能大大提高，但同时又给折叠锻打技术制造了严重的障碍。有人采用的解决方法是在无氧环境下锻造，虽然可以成功，但这种方式成本太高，过程过于繁琐，操作难度非常高，难以得到广泛应用。

粉末冶金　峰回路转

正所谓“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。20世纪后期，瑞典发展起来的粉末冶金炼钢技术，为大马士革钢带来了新的转机。

上文说，现代炼钢技术可使化学元素达到最佳配比，但这种技术并非完善。传统的炼钢方法，是在炼钢炉中将液态钢水通过吹氩处理、真空脱气、炉外脱硫、直接加入某种金属等方法达到所需的各种元素的配比，然后进入由耐火砖或耐火水泥制成的钢包中，再由钢包中倒入铸模中冷却，得到钢锭。在这个过程中，炼钢炉中的各种化学元素分布是最均匀的理想状态，而进入钢包以后，温度开始降低，这时钢水中的同种成分就会发生聚集现象，等到进入铸模中完全冷却，聚集现象更加严重，化学成分就远不及在炉中时均匀了。有一句俗语说“炉中是金，包里是银，冷却是石”，就是这个意思。

而粉末冶金技术，是当钢还完全是液态时，在无氧环境中从炉口中倒出，同时以高压氮气把钢水吹成雾化状态，使其化学元素来不及聚集就迅速固化成粉末，这样才得以保持其均匀的元素分布。此后在持续高温、高压的密闭容器中，将金属粉末重新焊接为成型钢材。由于元素分布均匀，这种技术炼出的钢材明显优于普通炼钢法生产的钢材。

过去，人们最喜欢用154CM钢材制作刀具，它本来是用于制造飞机螺旋桨的，后来由机螺旋桨不再使用钢材，154CM就停产了。但刀具行业仍有需求，日本企业根据154CM元素含量的数据，用传统技术重新炼出了新的钢材，并将其命名为ATS34。瑞典Erasteel公司同样参照154CM的元素含量标准，但采用粉末冶金技术生产出了一种名为RWL34的钢材，通过对比，其性能明显优于日本的ATS34。

那么，粉末冶金是如何用于制作大马士革钢的呢?1992－1995年间，瑞典Erasteel公司在粉末钢的生产工艺流程中，增加了一套粉末分模的设备，使两种钢材的粉末通过这套分模设备按一层层的方式排列起来，再进行下一步的高温高压焊接过程，就形成了平行纹路的粉末冶金大马士革钢。采用另外不同的分模设备，还可以制成同心圆、马赛克两种纹路的钢材。这种粉末冶金的大马士革钢材具有超高的强度、层间强度、韧性和弹性，因为其突破了传统的折叠锻打制造方法，所以可以使用最合适的钢材进行熔合，完全消除了折叠锻打过程常出现的“夹灰”、层间局部焊接强度低等缺陷。此外粉末冶金制造的大马士革钢抗腐蚀性强，易于保养。这一技术现已申请了专利，并基于此在母公司的基础上专门成立了一个新公司――Damasteel。

纹路形态　无限可能

经过上面的步骤所得到的是圆柱形的钢锭，通过轧辊，可变细变长，形成棒料。Damasteel公司的棒料产品有3种基本纹路――平行纹、同心圆纹和马赛克纹。平行纹和马赛克纹的棒料还可以通过以圆柱的中心线为轴扭转，以改变其内部的纹路状态，扭转的角度不同，效果也不一样。

以这3种棒料为基础，可以制成多种纹路的板材。最直接的方式是锤锻，即用气锤直接将棒料锻造成条型钢板。由于棒料的纹路是从横截面看的，而板材的纹路是从表面看的，因此即使是直接锤锻，板材的纹路形态也会与其棒材完全不同。如同心圆的棒料锤锻后形成完全没有规则的纹路，称为随机纹；扭转过的平行纹棒料锤锻，形成扭绞纹；马赛克纹的棒料经过扭转并锤锻，形成火焰纹的板材。

要想得到更复杂的纹路，还可以采用模锻技术，这需要先制作模具，经模锻后板材的表面部分凸出，再将凸出的部分磨平，其表面就形成了与模具相似的纹路。现在常见的大玫瑰、小玫瑰、奥丁眼、鱼骨等纹路都是以同心圆棒料锤扁后模锻而成的，而天梯纹是马赛克纹棒料锤扁后模锻而成。用这种方式，只要制作相应的模具，几乎可以得到任何想要的纹路。

熔合制造　何为最佳

从理论上说，利用粉末冶金制造大马士革钢，可以选取世界上任意两种钢材熔合，但实际操作还要有所把握的。原始钢材的选择一般要考虑以下几方面因素：性能互补――成分搭配应满足于特定的应用；热处理参数――两种钢材应该有相同或近似的热处理工艺参数；热工效应――两种钢材应有相同或近似的热工效应，以保证锻打或热处理时不影响钢材性能；腐蚀纹路――两种钢材中至少一种元素含量有足够差异，以保证纹路的清晰程度。

Dama steel公司采用RWL34与PMC27两种钢材熔合以制造刀具钢材。经酸洗后，RWL34发亮，而PMC27发黑，钢材表面形成条理清晰的纹路。它的硬度可达60HRc以上，并可保持极佳的韧性。Damasteel公司将其命名为“93x.y马氏体大马士革刀具不锈钢”(Damasteel生产的大马士革钢的名称都以数字9开头，以第二位数字区分种类，x.y表示是由两种钢材复合而成)。除此之外，Damasteel公司还有3种大马士革钢产品，分别为：95x.y奥氏体大马士革不锈钢，也称“首饰钢”，其抗腐蚀能力强，不能淬火，无磁，适于制作餐具、珠宝、表壳、手镯、家具五金件等；96x.y马氏体大马士革枪管不锈钢，硬度可达50HRc以上，特点是韧性高，机械加工性好，有磁性，抗腐蚀性在93、95系列之间，可用于制作高级猎枪、手枪枪管及部件等；92.x.y低合金高硬度大马士革钢，硬度达55HRc以上，其特点是热加工性能好，锻造焊接性好，但抗腐蚀性较差，可用于制作猎枪枪管(适合烤蓝等表面处理)、刀具、伐木斧等。

应用前景广泛

大马士革刀具钢主要用于制作各种形式的刀具：有人用它做猎刀，用来剥皮、割肉，都很好用；也可以做成小巧的折刀，随身携带，遇到割绳子、开纸箱等事情，都可以用它轻松搞定。虽然这些事用普通刀具也能完成，但用大马士革的感觉是不一样的。还有人用它制作传统的长剑，光是钢材成本就要几千元，极尽奢华之能事。

低合金大马士革钢适合制作高档礼品枪。传统的礼品枪往往采用景泰蓝工艺，但由于材质原因，景泰蓝与枪身的结合都不是特别坚固，常常经不起连续射击时的振动，会出现脱落的现象。而使用大马士革钢直接制造枪身的话，不仅使其艺术欣赏性大增，而且也是从冷兵器到热兵器的一种精神传承。

第5篇：粉末冶金法的优缺点范文

关键词：VC铁基复合材料 粉末冶金法 原位内生相法

随着机械制造业的迅速发展，对于耐磨性材料提出了更高的要求：首先要求耐磨性材料具有一定的韧性和较大的强度；其次要求在常温情况下具有较强的抗磨性和在高温工作条件下仍能保持较高的抗磨性。使用一种材质已经无法满足要求，急需一种介于硬质合金和高速钢的新型材料出现，兼有硬质合金的硬度、耐磨性和钢的强度、韧性。硬质合金虽然技术上比较成熟，但其价格较贵，限制了它在大众民用工业中的应用。此外，由于W，Co的资源缺乏，价格不要影响TiC颗粒的尺寸大小；微量的Cu、Ni合金有利于TiC颗粒的形成；在合金熔体中，Ti和C原子合成TiC颗粒，形核并长大直到TiC与熔体达到平衡。

目前，在研究铁基复合材料方面，国内外专家研究的主要是WC/Fe、TiC/Fe复合材料，另外也有以氮化物、硼化物及金属间化合物增强体来增强铁基材料，并不常见。目前应用最成熟最广的铁基复合材料是碳化钨钢结硬质合金、TiC钢结硬质合金，这两种合金各有优缺点。TiC和VC均具有高硬度、高模量、高熔点、热力学稳定性高等特点，因而被广泛用作复合材料的增强相。此外，钒在钢中常被用来细化钢的组织，提高晶粒粗化温度，降低钢的过热敏感性，增强钢的韧性、强度。国内应用最早，最广泛的碳化钛合金是GT35，在光学显微镜下，TiC粒子多是圆形的并且边缘整齐，而在电子显微镜下TiC的粒子的边缘不整齐，有很多细小的凸起，每个小的凸起的形状均呈现针尖。WC是金属碳化物间隙相，是具有简单六方点阵的过渡族，大晶粒棱边在电子显微镜下呈现形状比较锋锐，而小晶粒棱形状角比较钝。WC的尖角形态从钢基硬质相的粒子形态上看容易降低合金的摩擦系数，但克服冷焊现象不如TiC有利。但WC与TiC相比有较强的塑性，因此对与钢结硬质合金来说，WC型的韧性要比TiC型的韧性要强。根据硬质相在合金中的分布图来看，在TiC钢结硬质合金中，经常发现使合金变脆的碳化钛环形结构，有时候会占据合金结构的大部分面积。该结构是由于碳化钛烧结温度高，使得小的碳化钛晶粒在钢基体中溶解，然后在较大的碳化钛上析出，长大，最后在钢的基体周围形成一个环行结构。与碳化钛钢结硬质合金相比，WC钢结硬质合金的组织中有着较严重的碳化钨晶粒“桥接”现象，即把碳化物晶粒桥接起来的非钢基体组织，它会导致合金机械性能、加工性能变差。上面两种组织的缺陷都可以通过对合金锻打使其增强。从碳化钨的润湿性来看能完全被铁族金属润湿，在铁中的溶解程度远比TiC高，故而WC钢结硬质合金可以在真空的条件下或在氢气条件下烧结，降低生产成本、提高成品率、提高产品质量稳定性、断口的致密性，而碳化钛合金烧结仅能在真空条件下烧结。铁基复合材料现阶段的制备工艺主要用的方法有两种：粉末冶金法和铸造原位合成法。铸造原位合成法局限性：熔体的流动性随着增强体量的增加会降低，从而使增强相所占的体积比例增加；由于熔体的密度和增强相差距较大使增强相在铸造原位合成的过程中，造成不均匀的增强相分布，易偏析；而碳化物颗粒容易长大在高温熔体中；碳化物的形态容易恶化在铸造过程中，如生成些碳化物共晶等。

采用粉末冶金和原位内生相结合的方法，优点是：使其增强体分布更加均匀；增加了增强相体积分数。而缺点是：在产生过程中存在着界面污染，从而使得铁基体与增强体的润湿性变差；烧结致密化较差，形成较差碳化物的形态，并且存在长大现象或者桥接现象。

相对于其他材料VC与铁的润湿性较好，烧结温度低，同时对于V、Ti资源十分丰富的攀西地区。因而以铁为基体、VC颗粒为增强相的复合材料的研制和开发有着广阔的的前景。由于属于同一周期的过渡金属V和Ti，且其原子序数相差1，它们能产生的碳化物都具有熔点高、硬度高和稳定的化学性，因此VC可作为铁基复合材料的理想增强体，目前国内外专家学者对VC铁基复合材料的研究相对较少。世界上共生于钒钛磁铁矿的钒资源占己探明钒资源储量的98%，钒钛磁铁矿资源储量最多的在我国攀西地区，探明储量大约100亿吨，占我国储量90.54%的攀钢公司自投产以来，已累积了高钛型炉渣大约5000多万吨，钒钛资源如何合理利用是攀钢公司面临的一个非常重要的课题，因而开展利用粉末冶金原位合成法制备Fe—VC复合材料研究对我国攀西地区钒钛资源的合理发展，促进地区经济的腾飞发展具有重大意义。

参考文献：

[1]尤显卿，钢结硬质合金硬质相种类与含量选择[J]，硬质合金

[2]石建国，粉末冶金反应合成碳化钒颗粒增强铁基复合材料制备工艺基础研究

[3]游兴河，WC在WC/钢基复合材料中的溶解行为[J]，复合材料学报

第6篇：粉末冶金法的优缺点范文

模具使用寿命取决于抗磨损和抗机械损伤能力，一旦磨损过度或机械损伤，须经修复才能恢复使用。目前可采用的修复技术有电镀、电弧或火焰堆焊、热喷涂(火焰、等离子)等。电镀层一般很薄，不超过0.3mm，而且与基体结合差，形状损坏部位难于修复，在堆焊、热喷涂或喷焊时，热量注入大，能量不集中，模具热影响区大，易畸变甚至开裂，喷涂层稀释率大，降低了基体和材料的性能。

利用激光熔覆的方法可实现对模具的修复。用高功率激光束以恒定功率P与热粉流同时入射到模具表面上，一部分入射光被反射，一部分光被吸收，瞬时被吸收的能量超过临界值后，金属熔化产生熔池，然后快速凝固形成冶金结合的覆层。激光束根据CAD二次开发的应用程序给定的路线，来回扫描逐线逐层地修复模具。由于激光束的高能密度所产生的近似绝热的快速加热，对基体的热影响较小，引起的畸变可以忽略，特别是经过修复后的模具几乎不需再加工。

1激光修复系统

激光修复技术是集高功率激光、计算机、数控机床、CAD/CAM、先进材料、数控技术等多学科的应用技术。修复系统主要由硬件设备和制造过程软件组成。硬件设备包括激光器、数控系统及工作台、送粉装置、光路系统、水冷装置、保护气系统和在线控制所涉及的数据采集装置。软件系统包括制造零件成型软件擞据通讯和在线控制软件。激光修复过程如图2所示。CO2激光器发出的激光经CNC数控机床Z轴(垂直工作台)反射镜后，进入三维光束成形聚焦组合镜，再进入同轴送粉工作头，组合镜和工作头都固定在机床Z轴上，由数控系统统一控制。载气式送粉器将粉末均匀输送到分粉器的同轴送粉工作头。

模具位于CNC数控工作台X-Y平面上，根据CNC指令，工作台、组合镜和送粉头按给定的CAD程序运动。同时加入激光和粉末，逐层熔敷。在温度检测和控制系统作用下，使模具恢复原始尺寸。为保证熔覆材料(金属粉末)和基体(模具)材料实现冶金结合，以及模具的尺寸精度、表面光洁度和材料性能，需将φ50mm圆形多模1kW-5kW高功率激光束变换成强度均匀分布的圆形光束，光斑尺寸可调(光路系统)，并配有水冷系统和光束头气体保护系统，同时需重点考虑同轴送粉装置和现场控制系统的设计。

1.1同轴送粉装置

稳定可靠的粉末输送系统是金属零件修复质量的重要保证。粉末输送的波动将影响修复的质量。激光修复对送粉的基本要求是连续、稳定、均匀和可控地把粉末送入激光熔池。送粉装置由送粉器和同轴送粉嘴组成。在送粉器的粉斗下部，由于平衡气压的作用形成气固两相流化，并从导管开孔，随载气输送粉末。送粉量由输送气体的压力调节，拓宽了送粉范围，实现从5g/min-150g/min均匀连续可调送粉，送粉精度高达±5。设计的载气同轴粉嘴，消除了气体压力波动引起的4路送粉不均匀，并使工作距离加大，且连续可调。

1.2模具修复过程的控制

在理论上，熔池温度场决定修复过程的宏观与微观质量，因此在激光熔覆层质量控制过程中，表征熔覆层熔池温度场的实时检测非常重要。采用红外测温技术来检测激光加工区域的温度场，结合温度场标定结果推导出实际的温度场信息，来控制激光器功率输出值以及CNC机床的运动速度，以保持熔池温度稳定，避免零件由于过热或温度不均产生裂纹气孔等缺陷。虚线范围内所示的是比色测温仪，光路系统选用单台相机，切换不同滤色片的单通道图像记录方式。滤光片及其控制保证两个滤光片(804.5nm和894.6nm)交替置于数字相机图像记录光路中，移动响应时间<10ms，由计算机控制的高精度步进电机实现准确定位。软件包括三部分：①控制滤光片转入记录光路机械控制部分;②进行实时的同步图像采集、处理以及温度场标定和计算;③用测量温度变化量所得到的过程参数，调节激光功率和机床运动速度。

1.3激光修复模具工艺参数

激光修复伴随着传热、辐射、固化、分子取相及结晶等物理和化学变化，是个多参数过程。激光功率P、扫描速度、送粉量、熔池温度等都会对其产生影响。因此必须把参数合理地组合，以确保修复工作是在涂覆特性可知的情况下进行。在激光熔敷过程中，如果不采用特殊的工艺过程对基材的热输入量进行控制，将会使熔敷层与基体结合程度不理想，或在熔层表面和熔敷层与基材的过渡区产生裂纹。因此，合理地选择工艺参数是激光熔覆技术用于模具维修的关键因素。

根据物理冶金原理，熔敷材料和基体材料必须加热到足够高的温度才能满足实现冶金反应所无原则的条件，最终形成几何外形规则的熔敷层，见图1，根据经验，应尽可能使熔敷材料加热到较低的温度，这样可以减小熔敷裂纹、畸变倾向，也可避免熔敷材料的烧损和蒸发，需控制熔化材料的熔点(取基体、粉末材料两者最高熔点)Tm+(50-100)℃。参考温度场计逄，理论上P取值为1KW-2KW、为2mm/s-4mm/s可满足上述要求，至于熔覆层表面不平度，可通过调节送粉量实现其最小化。

2.2试验方法

试验用横流连续波5kW-CO2激光器，光束模式为多模，光斑直径为4mm，基体材料(模具)为5CrMnMo钢，试样尺寸80mm×60mm×10mm，由于Ni合金粉流动性好，与基材相结合后表面光洁，价格适中，故选用了Ni60镍基合金粉末材料。试验选定激光功率P为1.5kW。

3试验结果分析

3.1工艺参数对模具修复性能的影响

从熔覆层组织可以看出，激光与粉末材料相互作用充分，稀释率适中，在熔覆层内各层间组织与层内组织稍有差别，层内组织均匀细小致密，层间组织较粗大。由此可知，激光修复可以在相当宽的范围内获得组织均匀、细小致密和性能优异的修复层。测量1~3层硬度变化为85HV0.2。

试验结果表明，粉末在与激光相互作用时，如果激光功率P>5kW且扫描速度<1mm/s，基体因加热温度过高而被烧损，表面出现折皱以及气孔等质量问题。究其原因熔覆过程熔池内搅拌加剧，基体元素与金属粉末元素相互扩散严重，熔覆层开裂、变形敏感性明显上升。当激光功率P=1kW~2kW、扫描速度=2mm/s~4mm/s范围内均可得到较理想的激光熔覆层。此外，若加热温度过低无法充分熔化，难于达到修复模具的目的。扫描速度过大时出现熔覆层不连续现象，其结合强度不够。稀释率随扫描速度的增加，呈减小的趋势，而随送粉量的增大使稀释率有增加的趋势。

3.2工艺参数对模具修复宏观形貌的影响

试验表明，在P和变化不大时，激光熔覆表面宏观形貌与送粉量关系密切，在其它条件相同的情况下，随的增大，熔覆层宽度有所变化(有变小的趋势)，而熔覆层厚度明显增加，接触角加大。完全可以利用调节的方法改善熔覆层表面不平度。

第7篇：粉末冶金法的优缺点范文

昆钢粉末冶金科技厂为缓解昆钢铁不保钢和废钢铁资源紧张的矛盾，与一家民营企业合作，建设的年产7.5万t直接还原铁的隧道窑生产线于2008年3月开始生产，产出的合格产品正式应用于炼钢生产。隧道窑生产直接还原铁工艺是将铁原料、还原剂、脱硫剂按工艺要求加工好，按照一定的比例和装料方法，分别装入还原罐中，放在台车推入隧道窑中，通入煤气点燃，料管中的原料经预热，在1000～1200℃的温度条件下还原，在保持足够的还原时间和冷却时间后，得到直接还原铁。主要流程为:配料———混料———干燥———装料———补料———拔料(翻转)———放料———粗碎———筛分———细碎———料仓。干燥工序主要设备为铁鳞干燥窑和焦末干燥窑，窑尾烟气温度＜100℃，进窑物料含水分为13%～15%，干燥后物料水分为3%～5%。铁鳞干燥窑原有布袋除尘器约为200m2，离心通风机风量为19430～25745m3/h，3270～4840Pa，电机为30kW。由于原料含水分较大，焦末含有焦油，烟气温度低于露点，烟尘在布袋除尘器内结垢糊袋，除尘效果不好，生产后期，干燥窑烟气直接排放，不再进入除尘器。2010年，昆钢粉末冶金科技厂直接还原作业区采用塑烧板除尘器对铁鳞干燥窑进行改造，运行近1a，除尘效果良好，达到设计指标。

2传统的除尘方法

我国回转干燥窑的除尘法常用的是湿式除尘器、静电除尘器和袋式过滤器。湿式除尘器产生大量污水，造成二次污染。静电除尘器在粉尘高湿度条件下电晕控制难度大，腐蚀问题难以处理，运行费用高。目前常用的除尘方法多数采用分散式负压吸风的布袋除尘工艺，最致命的缺点是捕集含有一定水分、油分或有机体(如松香)的粉体，会出现堵塞管道、粘接布袋的现象，布袋除尘器最终会“瘫痪”不能使用。

3新型的除尘方法

随着现代化技术的发展，20世纪80年代德国、日本出现了新型的塑烧板过滤材料，逐步应用于电力、建材、冶金、化工、制药、食品加工及烟草等行业，取得较好的除尘效果。经过多年的摸索，目前我国已经可以自主生产，将其投资成本大幅度降低。除了有耐常温、耐温110℃及耐温160℃以外，还有耐酸型、耐碱型、防爆型、抗静电型及抗油气型等产品，使用寿命＞10a。塑烧板除尘器的工作原理和普通袋式除尘器基本相同，区别在于两者的过滤材质不一样。布袋除尘器主要靠滤布上粘附粉尘的二次过滤吸附微粒，采用振打及反吹进行清灰，清灰时滤布纤维被拉伸变形，并形成二次尘雾，瞬时排放浓度增大。塑烧板除尘器主要依靠塑烧板进行过滤，塑烧板的表面过滤主要是筛分效应，光滑的表面使粉尘极难透过与停留，清灰过程完全靠气流反吹把粉尘层从塑烧板逆流洗下来，没有塑烧板的变形或振动，粉尘层呈片状落下，而不是分散飞扬，不需要控制反吹气流速度。塑烧板过滤片是根据不同的气流成分和不同的粉尘粒度特制的，由多种高分子化合物粉体、易导电物质及结合剂等经铸型、烧结等工艺形成的波浪式多孔母体，厚度约为5mm，其波浪型外表及内部空腔间的筋板，具备足够的强度保持自己的形状，无需钢制骨架的支撑。在母体表面的空隙里填充一层氟化树脂，母体内部孔隙直径40～80μm，表面孔隙为1～2μm，也可以根据不同的粉尘粒度控制表面的孔隙，最小的表面孔隙可以控制到0.07μm。母体基材具有完全的疏水性，不会像纤维织物滤袋因吸湿形成水膜，不会引起阻力上升，压力损失稳定，可以处理含油雾、含水汽的含尘气体。使用寿命长达10a以上。宝钢热轧厂第一代使用的塑烧板除尘器，其外壳因锈蚀更换过一次，后历经16a之久，其塑烧板没有更换。塑烧板过滤片表面为褶皱型，过滤表面积大，塑烧板除尘器结构紧凑，外形体积仅为传统布袋除尘器的1/3。具有占地小、除尘效率高、设备阻力小的特点。

4应用实例

昆钢粉末冶金科技厂直接还原作业区铁鳞干燥窑，处理介质为铁磷片状，窑内温度为800～1100℃，含少量油，含水16.00%。粉尘堆积比重约为1.4t/m3;除尘器入口粉尘浓度5g/Nm3。采用1台塑烧板滤芯式除尘器，型号为H1500－60塑烧板除尘器;塑烧板片数为40片，装配在箱体检修平台上不需拆除喷吹管、电磁阀就可装卸。电磁阀数量为40套，设置在除尘器箱体两侧外部，便于排除故障和观察其工作状态。塑烧板滤芯式除尘器性能技术参数:处理风量:15000m3/h;除尘介质:铁磷粉;总过滤面积:360m2;过滤风速:0.8～1.3m/min;入口含尘浓度:50g/Nm3;排放浓度:≤20mg/Nm3;漏风率:≤2%;设备阻力:1700～2200Pa;设备耐压:－7000Pa;塑烧板运行工作温度:≤110℃;塑烧板规格:1040mm×62mm×1550mm;每块塑烧板过滤面积:9m2;清灰压缩空气耗量:0.32Nm3/min。此项目中采用白色梯型塑烧板。在原有配方的基础上增加了特殊的涂层配方，可耐温110℃，进一步强化了抗金属细粉堵塞的能力与优良的耐油耐水性。塑烧板表面更为光滑，阻力低、除尘效率高、使用寿命长。塑烧板为一次烧结成型无粘合剂粘结的“梯”形凹槽板。垂直安装，凹槽与反吹方向和落灰方向一致，更便于清除表面积灰。除尘器采用耐水、耐油专用弹力密封胶带进行面密封，并保证密封胶带能在长时间内保持弹力。除尘风机主要技术参数:风机类型:9－26－4;额定流量:18012m3/h;风机全压:4343Pa;电动机功率:30kW;转速:1450rpm/min。塑烧板除尘器于2010年12月开始试运行，除尘效果好，运行期间未进行任何维护操作。除尘器出口气体含尘浓度≤20mg/Nm3。

5对比分析

塑烧板除尘器设置在车间内部，避免冬季管道冷却积聚大量冷凝水，粉尘成糊状;除尘器下部采用水封，避免粉尘在灰仓内板结，便于卸灰。塑烧板立式放置，不会出现上一层粉尘落入下一层的情况。反吹的压缩空气压力必须足够，保证足够的反吹能力。与传统的袋式除尘器相比，塑烧板除尘器可用于含油、粘结、潮湿、粉尘细的环境，不会板结，压力损失稳定，好操作，耐油耐湿性强，使用寿命长，维护保养方便。与传统的湿法电除尘器相比，塑烧板除尘器粉尘捕集率高，除尘器结构紧凑、体积小，投资高出约20%，但运行费用低，耗电量小，约3～5a就可将投资补差收回，长期运行效益更加明显。

第8篇：粉末冶金法的优缺点范文

0引言

激光熔覆技术是20世纪70年代随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术，是指激光表面熔敷技术是在激光束作用下将合金粉末或陶瓷粉末与基体表面迅速加热并熔化,光束移开后自激冷却形成稀释率极低,与基体材料呈冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体表面耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性等的一种表面强化方法[1~3]。如对60#钢进行碳钨激光熔覆后，硬度最高达2200HV以上，耐磨损性能为基体60#钢的20倍左右。在Q235钢表面激光熔覆CoCrSiB合金后，将其耐磨性与火焰喷涂的耐蚀性进行了对比，发现前者的耐蚀性明显高于后者[4]。

激光熔覆技术是一种经济效益很高的新技术,它可以在廉价金属基材上制备出高性能的合金表面而不影响基体的性质，降低成本,节约贵重稀有金属材料，因此,世界上各工业先进国家对激光熔覆技术的研究及应用都非常重视[1-2、5-7]。

1激光熔覆技术的设备及工艺特点

目前应用于激光熔覆的激光器主要有输出功率为1~10kW的CO2激光器和500W左右的YAG激光器。对于连续CO2激光熔覆,国内外学者已做了大量研究[1]。近年来高功率YAG激光器的研制发展迅速,主要用于有色合金表面改性。据文献报道,采用CO2激光进行铝合金激光熔覆,铝合金基体在CO2激光辐照条件下容易变形,甚至塌陷[1]。YAG激光器输出波长为1.06μm,较CO2激光波长小1个数量级,因而更适合此类金属的激光熔覆。

同步注粉式激光表面熔覆处理示意图[8]

激光熔覆按送粉工艺的不同可分为两类:粉末预置法和同步送粉法。两种方法效果相似,同步送粉法具有易实现自动化控制,激光能量吸收率高,无内部气孔,尤其熔覆金属陶瓷,可以显著提高熔覆层的抗开裂性能,使硬质陶瓷相可以在熔覆层内均匀分布等优点。

激光熔覆具有以下特点[2、9]：

(1)冷却速度快(高达106K/s),属于快速凝固过程,容易得到细晶组织或产生平衡态所无法得到的新相,如非稳相、非晶态等。

(2)涂层稀释率低(一般小于5%),与基体呈牢固的冶金结合或界面扩散结合，通过对激光工艺参数的调整,可以获得低稀释率的良好涂层,并且涂层成分和稀释度可控;

(3)热输入和畸变较小,尤其是采用高功率密度快速熔覆时,变形可降低到零件的装配公差内。

(4)粉末选择几乎没有任何限制,特别是在低熔点金属表面熔敷高熔点合金;

(5)熔覆层的厚度范围大,单道送粉一次涂覆厚度在0.2~2.0mm,

(6)能进行选区熔敷,材料消耗少,具有卓越的性能价格比;

(7)光束瞄准可以使难以接近的区域熔敷;

(8)工艺过程易于实现自动化。

很适合油田常见易损件的磨损修复。

2激光熔覆技术的发展现状

激光熔覆技术是—种涉及光、机、电、计算机、材料、物理、化学等多门学科的跨学科高新技术。它由上个世纪60年代提出,并于1976年诞生了第一项论述高能激光熔覆的专利。进入80年代,激光熔覆技术得到了迅速的发展,近年来结合CAD技术兴起的快速原型加工技术,为激光熔覆技术又添了新的活力。

目前已成功开展了在不锈钢、模具钢、可锻铸铁、灰口铸铁、铜合金、钛合金、铝合金及特殊合金表面钴基、镍基、铁基等自熔合金粉末及陶瓷相的激光熔覆。激光熔覆铁基合金粉末适用于要求局部耐磨而且容易变形的零件。镍基合金粉末适用于要求局部耐磨、耐热腐蚀及抗热疲劳的构件。钴基合金粉末适用于要求耐磨、耐蚀及抗热疲劳的零件。陶瓷涂层在高温下有较高的强度,热稳定性好,化学稳定性高,适用于要求耐磨、耐蚀、耐高温和抗氧化性的零件。在滑动磨损、冲击磨损和磨粒磨损严重的条件下,纯的镍基、钴基和铁基合金粉末已经满足不了使用工况的要求,因此在合金表面激光熔覆金属陶瓷复合涂层已经成为国内外学者研究的热点,目前已经进行了钢、钛合金及铝合金表面激光熔覆多种陶瓷或金属陶瓷涂层的研究[1、10]。

3激光熔覆存在的问题

评价激光熔覆层质量的优劣,主要从两个方面来考虑。一是宏观上,考察熔覆道形状、表面不平度、裂纹、气孔及稀释率等;二是微观上,考察是否形成良好的组织,能否提供所要求的性能。此外,还应测定表面熔覆层化学元素的种类和分布,注意分析过渡层的情况是否为冶金结合,必要时要进行质量寿命检测。

目前研究工作的重点是熔覆设备的研制与开发、熔池动力学、合金成分的设计、裂纹的形成、扩展和控制方法、以及熔覆层与基体之间的结合力等。

目前激光熔敷技术进一步应用面临的主要问题是:

①激光熔覆技术在国内尚未完全实现产业化的主要原因是熔覆层质量的不稳定性。激光熔覆过程中,加热和冷却的速度极快,最高速度可达1012℃/s。由于熔覆层和基体材料的温度梯度和热膨胀系数的差异,可能在熔覆层中产生多种缺陷,主要包括气孔、裂纹、变形和表面不平度[1]。

②光熔敷过程的检测和实施自动化控制。

③激光熔覆层的开裂敏感性，仍然是困扰国内外研究者的一个难题，也是工程应用及产业化的障碍[1、11]。目前，虽然已经对裂纹的形成扩进行了研究[1]，但控制方法方面还不成熟。

4激光熔覆技术的应用和发展前景展望

进入20世纪80年代以来,激光熔敷技术得到了迅速的发展,目前已成为国内外激光表面改性研究的热点。激光熔敷技术具有很大的技术经济效益,广泛应用于机械制造与维修、汽车制造、纺织机械、航海[12]与航天和石油化工等领域。

目前激光熔覆技术已经取得一定的成果,正处于逐步走向工业化应用的起步阶段。今后的发展前景主要有以下几个方面:

(1)激光熔覆的基础理论研究。

(2)熔覆材料的设计与开发。

(3)激光熔覆设备的改进与研制。

(4)理论模型的建立。

第9篇：粉末冶金法的优缺点范文

（延安大学物理与电子信息学院， 延安 716000）

摘要： 论文详细介绍了泡沫镁的几种常用制备工艺，并论述了各种制备工艺的优缺点。另外，对泡沫镁的性能及其应用领域做了简要概括。

关键词 ： 泡沫镁；制备；性能；应用

中图分类号：TB34 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）23-0141-02

基金项目：国家大学生创新训练计划项目阶段性成果（201210719027）；延安市科技计划项目成果（2011kg-12）。

作者简介：杨慧华（1992-），女，重庆人，硕士研究生，主要从事新型功能材料的研发。

0 引言

泡沫金属由于低密度、高比强度、高比刚度、吸能性能、阻尼性能、吸声、隔热性能好，一直备受国内外相关研究者对其制备、性能及其应用的关注[1，2]。目前，已经发展了铸造渗流法、粉末冶金法、熔体发泡法等有关泡沫金属的制备方法。作为结构材料，泡沫镁具有更好的阻尼减震能力，优良的抗电磁干扰性、良好的导热性、还可作为生物材料，此外镁合金还易于回收利用，然而对其性能的研究主要集中在制备工艺及其力学性能和仿生性能三个方面。近年来，我国在镁合金的生产利用上取得了长足的进步，并在汽车等民用工业领域及航空、航天等军工领域有了很大程度的进展，国外也一直致力于泡沫镁材料的制备与应用研究，镁合金越来越多的被用于汽车发动机的重要零部件，赛车及高档车的轮毂也开始逐步采用镁合金。此外作为生物材料，泡沫镁将发挥其生物相容性、可降解吸收等独特的性能优势，应用于松质骨修复和骨组织工程支架材料，在医学领域具有广阔的应用前景。

1 泡沫镁的制备工艺

1.1 粉末冶金法

粉末冶金法是一种制备泡沫镁非常有前景的制备工艺，该制备方法工艺简单，成本低廉，而且，采用该方法制备的泡沫镁成分均匀无缩孔，可以实现材料的近净成形。粉末冶金法制备泡沫镁工艺流程如图1所示，大致可以分成以下5个阶段：①将尿素颗粒和镁粉末均匀混合，混合过程可加入适量的无水乙醇，使混合均匀；②将混合物置于模具中，采用单轴压制的方式，压制成型；③脱溶处理，将坯体沉浸于去离子水中，使坯体中尿素颗粒90%溶解于水中；④干燥处理，将多孔坯体置于真空干燥箱中加热至120℃保温2小时，去除多孔坯体中多余的水分及残余的尿素；⑤真空烧结，高温状态下真空烧结两小时，使镁颗粒之间由机械结合转变成冶金结合。此方法制备的不同孔径尺寸的泡沫镁试样的形貌如图2所示。

1.2 渗流铸造法

渗流铸造法是制造泡沫金属的另一种主要方法，国内南昌大学较早使用负压渗流法制备出泡沫镁合金，其基本原理是迫使熔融金属—镁液进入填料粒子间隙，冷却成型后去除填料粒子形成泡沫镁，真空渗流原理图如图3所示。

渗流铸造法所选用的填料粒子非常关键，填料粒子的选择一般具有如下条件：①熔点高于金属；②易于去除；③对金属无腐蚀。实验上常选用NaCl和MgSO4作为填料粒子来制备泡沫镁，但是，NaCl对镁具有较强的腐蚀性，容易使泡沫镁产品溃散，因此，常选用MgSO4来作为填料粒子。渗流铸造法的优势是可以得到孔隙均匀，结构理想，力学性能优良的产品，并且工艺过程可变因素少，易于控制、操作简单。采用渗流铸造法制备的泡沫镁样品宏观形貌如图4所示。

1.3 熔体发泡法

熔体发泡法制备泡沫金属的原理就是在熔融的金属中产生大量的气泡，等到熔融金属冷却后，滞留在其中的气体便在金属中形成气孔，形成泡沫金属[6]。熔体发泡法制备泡沫镁已经发展为一项成熟的工艺。熔体发泡法通常采用的发泡剂为TiH2，但是采用该发泡剂制备出泡沫镁合金却是很难的。南昌航空大学采用MgCO3作为熔体发泡剂，成功制备出泡沫镁合金材料。在熔体发泡工艺的过程中，需要增加合金熔体的黏度；因此制备泡沫镁合金时可以在熔体中混入分散的耐高温的固相物质的微小颗粒，如选用SiC颗粒。

熔体发泡法的整个工艺过程容易进行，具有可批量机械化生产的有利条件，不足之处在于发泡过程的影响因素较多且敏感，将导致孔隙的成型不够稳定以及孔隙的结构受到影响等问题。

另外制备泡沫镁还可以采用熔模铸造法、定向凝固法、真空发泡法等方法。各种制备工艺都具有自己独特的优势，同时也不可避免的存在不足，这些制备工艺不仅仅适用于制备泡沫镁，可以拓宽至其它泡沫金属的制备，如泡沫铝、泡沫镍、泡沫铜等。实验上，应该针对金属种类的不同选择合适的制备工艺，力求得到高质量的泡沫产品。

2 泡沫镁的性能及其应用

泡沫镁作为一种多孔金属，其独特的结构特点决定了其作为结构材料和功能材料具有比实体金属不可比拟的优势。泡沫镁的特殊性能主要表现在吸声性能、阻尼性能、能量吸收性能、防爆破冲击性能、仿生性能、电磁屏蔽性能等方面，这些特殊的性能使得泡沫镁在不同的领域具有应用价值。

泡沫镁的高孔隙率结构使其具有良好的吸声性能，当声波进入泡沫镁中，其流动阻力会升高造成粘性损失，另外，声波与泡沫镁表面的热量交换会造成热损失[7]。利用其吸声性能，可以将泡沫镁制作成消音材料如隧道中的消音板、工厂中的防声墙，还可以制作成鱼雷的隔音板应用于国防领域。

泡沫镁可以看作是由三维网状金属骨架和孔洞所组成的复合材料。当泡沫镁受外力作用时，基体中产生的复杂的不均匀的应变导致缺陷区域原子重排，造成能量耗散。因此，泡沫镁可以作为一种新型轻质高阻尼材料。在军工领域，泡沫镁可以被用于制造坦克变速箱、传动箱，喷气机控制盘的外壳等；在机械工业中，可被作为机床轴承构件，以此来降低仪器振动噪音，提高其使用寿命和仪器仪表的精确性。

研究表明，泡沫镁具有很好的生物相容性、力学相容性和生物降解性，并且具有利于细胞生长的孔结构，因此，泡沫镁可以作为理想的仿生材料用于替代人体的骨骼[8]。目前，作为仿生材料的使用瓶颈是如何解决其在人体组织中耐腐蚀性较差的难题。通常所采用的方法是对其表面进行改性处理，使其成为可植入人体的有效的仿生材料。

泡沫镁的吸能和抗冲击性能可以使其发展为有效的防震材料，应用于精密仪器的包装外壳；也可用于制造缓冲器，用于汽车车身外壳。泡沫镁对电磁波具有很强的吸收和反射能力，其电磁屏蔽性能好，因此，可以将其用于制作精密电子仪器的外壳。

3 结语

论文简要介绍了泡沫镁的几种制备工艺，并对各种制备工艺的优势及需要注意的问题做了作了阐释。泡沫镁作为结构和功能统一为一体的新型轻质材料，由于其特定的结构性能，在较多领域具有应用前景。目前，泡沫镁的一些性能被开发出来，也在一定的领域的到应用，但其尚不能在实际中的到广泛应用，因此，要使泡沫镁真正走入市场，研究者还需对其各方面的性能进行深入研究，进一步拓宽其应用范围。

参考文献：

[1]魏莉，姚广春，张晓明，罗洪杰.粉末冶金法制备多孔金属材料技术[J].材料导报，2004，18（7）：15-18.

[2]郝刚领，韩福生，李卫东，白少民，杨能勋，多孔金属材料的制备工艺及性能分析[J].延安大学学报（自然科学版），2008，27（2）：24-27.

[3]徐建辉，冒国兵，陈乐平，胡志强，真空渗流铸造法制备泡沫镁合金材料的试验研究[J].江西冶金，2003，23（6）：84-87.

[4]C.E. Wen， M.Mabuchi， Y.Yamada， et al .Processing of biocompatible porous Ti and Mg [J]. Scripta Materialiar， 2001，（45）：1147-1153.

[5]陈乐平，周全，庄建平，真空渗流法制备泡沫镁合金的工艺研究[J].铸造，2008，57（4）：334-336.

[6]周全，陈乐平，熔体发泡法制备泡沫镁合金材料的研究[J] .特种铸造及有色合金，2009，29（3）：224-226.