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1、1 、引言 上海粉末冶金发展的现状和展望 吴菊清1 陈士信2 ( 1 、上海市新材料协会粉末冶金分会；2 、上海市新材料协会) 粉末冶金是一门研究制造各种金属粉末和金属化合物及以这些粉末( 含添加非金属及其化合物的粉 末) 为原料，通过压制成形、烧结和必要的后续处理制取金属材料或复合材料及其近净尺寸制品的科学技 术。用这一技术制得的材料和制品系在同一工艺过程中完成，具有节材、省能和高效生产的特点，可制得 优越的组织和性能的材料，可制成丝、线、管、棒、带、板等各种型材和齿轮等各种复杂形状的近净尺寸 机械零件。基此，用粉末冶金技术制造的材料和产品，已取得了重大的技术经济效益，受到世界各国的高 度重
2、视。 传统粉末冶金技术，在成材、成产品方面，是以冷模压成形、挤压成形、等静压成形、热压成形、轧 制成形等和气氛保护烧结、真空烧结等技术为基础的；在制粉方面，是以还原法和水、气雾法等技术为基 础的。 近3 0 年来，世界上出现了一些新的粉末冶金技术，有些技术已在产业化中得到成功应用。例如：粉 末锻造技术，已用于汽车发动机连杆、齿轮等零件生产；粉末注射成形技术，已用于小型复杂形状机械零 件和汽车水泵叶轮等零件生产，市场十分宽广，有人预测其潜在市场可达干亿美元；快速凝固技术，结合 高温等静压和热挤压技术，已成功地用于制造无偏析微晶粉末高速钢和燃气发动机涡轮盘等产品，其中粉 末高速钢年产量已达1 5
3、0 0 0 吨左右；抑制晶粒长大技术，已能成功地制得3 0 0 纳米晶硬质合金，大量线材、 棒材销入中国市场；快速固结技术，主要有放电等离子烧结、微波烧结、脉冲波固结，这一技术系将烧结 时间由小时计算进入分钟、秒钟领域，其旨在于抑制晶粒长大，是制造纳米晶材料的关键技术。此外还有 金属喷射成形技术、自蔓延( 自生成高温合成) 技术等。在能源材料开发中，日本已形成年产万吨以上储 氢合金粉的能力。这些粉末冶金新技术和新材料的开发应用，为粉末冶金产业发展提供了空间和动力，给 各行各业带来了巨大的技术经济效益，至今方兴未艾。 2 、上海的发展现状 上海是我国粉末冶金科研和产业的主要发源地之一，我国第一盘
4、钨丝、第一只电工触头、第一只含油 轴承、第一个雾化制粉法、第一条还原铁粉隧道窑、第一只机油泵转予和齿轮、第一颗原子弹用铀2 3 5 甲 种分离膜、第一个粉末冶金研究室、第一个粉末冶金专业学会，是在上海诞生的。粉末冶金专业学 会的成立，标志着粉末冶金行业的出现，当时，上海从事粉末冶金科研和生产的单位已有2 0 个左右，按 其上级主管分布在各个系统中，自发地进行发展。 改革开放以来，上海向德、日、英等国的企业引进了一批先进的粉末冶金技术及其生产装备，使粉末 冶金汽车零件、硬面材料、电工合金等产品及其生产技术提高到一个新的水平，促进了上海粉末冶金产业 更大的发展，出现了年产值近亿元的单位四个。形成了
5、以上汽粉末冶金厂为主的粉末冶金汽车零件生产基 地；以上海司太立公司为主的耐磨蚀硬面材料生产基地；以上海九凌公司为主的各种有色金属粉末生产基 地；以上海电科所电工合金分所和上海人民电器厂触头分厂为主的电工触头科研生产基地。同时，由于电 动工具、摩托车、各种家电等产品的需要，也促进了粉末冶金产品的发展，使上海从事粉末冶金的单位猛 增到1 3 0 个左右，年总产值突破1 0 亿元。这些新形成的粉末冶金单位，主要是在原有老单位的基础上所 派生出来的，其生产多采用冷模压一烧结技术。 上海在开发应用粉末冶金新技术方面，也取得了一定成效。一是上海富驰高科公司，在北京科技大学 技术支持和合作下，于1 9 9
6、9 年建立了粉末注射成形产品专业生产厂，通过边开发边生产的途径，实现第 一年年产值以百万元计的小规模生产，平均年产值增长率超过1 0 0 ；二是上材所超细粉体事业部在国家 科技部和市科委的引导、支持下，研制成3 0 0 “ 5 0 0 纳米晶硬质合金，在明显提高强度下，提高了硬度， 在汽车孔加工刀具上获得成功应用，其性能和刀具寿命与进口同类产品相当。2 0 0 2 年实现百万元产值的小 4 5 规模生产，平均年增长率超过1 0 0 ；三是上海电科所电工合金分所在市科委、经委支持下，研制成纳米 电触头材料，近3 年来，在第一年3 0 0 万产值的基础上，年增长率达3 0 以上；四是中科院原上海冶
7、金所 开发能源材料储氢合金粉末，并在2 0 0 0 年与宁波申江科技股份公司合资，其生产平均年增长率超过 3 0 。此外，宝钢在喷射成形技术方面开展了多年研究，在轧辊和模具材料研制方面做了不少工作。上海 交大、上材所、复旦在市新材料协会组织下建立了合作意向，瞄准超硬( H R A 9 5 ) 碳化钨材料和纳米晶 硬质合金，采用快速固结技术，进行了尝试，取得了较好结果，只因缺乏研究经费而无法坚持下去。以上 单位，为上海打开粉末冶金新技术及其形成新的产业作出了良好的开端。 近年来，宝钢开发总公司从冶金废弃物氧化铁红、铁磷等物质中制备软、硬磁粉料，通过技术攻关， 在解决了氧化铁红含硅过高等一系列难题
8、后，从国外引进了先进的生产设备，建立了宝钢磁业发展公司， 致力于磁性材料的开发生产，业已形成年产软磁粉1 5 万吨、软磁磁芯3 0 0 0 吨、永磁磨细料3 万吨的生产 能力。综合生产规模己进入国内磁性材料行业前列。该公司生产的软磁粉已占国内市场6 5 的份额，并被 国家信息产业部认定为全国锰锌软磁铁氧体粉生产基地。属高新技术产品的锰锌软磁铁氧体、软磁粉、软 磁磁芯、永磁磨细粉等，广泛用于信息产业的各个领域，以及航空、航天电磁设备和机电产品等。该公司 积极开拓国外市场，其产品已远销日本、韩国和欧洲地区，并成为世界著名企业叫D K 、三星、菲利普 等公司的战略供应商。宝钢磁业公司变废为宝所生产的
9、高科技软磁、硬磁粉料业已享誉海内外。 鉴于粉末冶金技术制造的材料和制品具有许多优越性和上海潜在的巨大市场，海外的粉末冶金企业纷 纷在上海设厂和代表处，其产品蜂拥进入上海市场。据了解，仅汽车工业用硬质合金就逾5 0 0 0 万美元； 粉末冶金无偏析高速钢坯材逾6 0 0 万美元；上海大众汽车用粉末冶金零件总重7 k g 左右中，本地化的为2 k g 左右；上海通用汽车用粉末冶金零件总重1 2 5 埏中，本地化的在l k g 之内。瑞典赫格纳斯公司在沪设立赫 格纳斯中国公司，其铁粉销售量逾亿元人民币。此外，我国I T 产业用3 0 0 纳米晶硬质合金微型钻头，进 口量逾1 0 亿元人民币；隧道机械
10、水刀喷嘴( 超硬碳化钨材料) ，每年进口逾6 0 0 万美元；。这说明粉 末冶金产业市场不小，也说明上海在开发粉末冶金新技术上的力度不大，是当前存在的一个突出问题，值 得上海科技界和产业界的志士同仁深思。 上海粉末冶金科技队伍已发生了很大的变化：原产业部门研究所的五个粉末冶金研究室已向企业方向 转移，已没有专门从事研究的科技人员了；上海高校从事粉末冶金领域的科技人员有所增加，但多限于开 发新型材料，或则与培养各类研究生相结合的方式开展研究；产业系统除宝钢外，还无其他企业设立专门 的粉末冶金研究开发中心，从事粉末冶金产品生产中技术工作的技术人才，忙于业务；上海在开发粉末冶 金关键技术和共性技术上
11、，非常短缺，这必将严重影响上海粉末冶金事业的发展。对此，如何改变这一现 状，如何加强上海粉末冶金科研力度，乃是值得探讨的一个重要课题。 3 、展望 综上所述，根据上海粉末冶金事业的发展史、现状和面临市场的需求，如何及时抓住机遇，抓准能形 成产业的关键技术，充分发挥上海有利条件和行业协会的作用，做好规划和会员单位的分工，实现产学研 的合理、有效结合，攻下几个关键技术，形成几个有高起点的产业中心，使上海粉末冶金行业的科研、生 产更加有序化和科学化，提几点看法，作为抛砖引玉，供行业研究讨论。 ( 一) 以上汽粉末冶金厂为主导，联合上海有关会员单位和学校，形成粉末冶金汽车零件开发一生产 中心。瞄准上海
12、产汽车用粉末零件总重为目标，重点开发粉末锻造技术及其发动机连杆、齿轮等汽车零件； 温压成形技术及其在7 2 7 6 9 c m 3 之间密度的铁基零件；组合烧结技术及其发动机凸轮轴；耐磨蚀气门阀 座和汽车尾气净化装置用多孔金属载体等。这些技术的开发、应用及其零件的生产，将为我国填补空白， 按上海汽车发展规划及其用粉末冶金零件总重目标，其年产值将超过1 0 亿元；并能带动电动工具、家电 等产品用粉末冶金零件生产水平的提高，使众多的会员单位得到好的技术经济效益。 ( 二) 以上海司太立公司为主导，形成粉末冶金耐磨蚀零件的开发一生产中心。充分利用该公司已在 生产的耐磨蚀的司太立合金等材料的粉末原料基
13、础，研究适应大量生产耐磨蚀材料零件的成形、烧结技术， 瞄准耐磨蚀泵、阀、石油、化工、矿山等机械产品需用的发展空间，组建上亿元年产值能力的生产线，填 补我国这类粉冶材料及其零件成批生产的空白。 ( 三) 以上海九凌冶炼公司生产各种有色金属粉末为基础，开发先进制粉技术( 如高压水、气雾化、 高压超声气雾化) 及特种粉末( 如小于2 0 l am 金属粉末等) ，以适应新的粉末冶金材料技术发展的需要， 形成年产值超过亿元的特种金属粉末开发一生产中心。 ( 四) 以上海电科所电工合金分所和上海人民电器厂触头分厂为科研生产基地，开发高性能电接触材 料，使其形成年产值超亿元的开发一生产中心。 ( 五) 以
14、上海富驰高科公司( 由北京科技大学参加) 金属粉末注射成形产品开发一生产的模式，在年 生产增长速率1 0 0 以上的基础上，继续开发生产各种小型机械零件，重点瞄准汽车用粉末注射成形零件， 形成年产值逾数亿元的粉末注射成形技术及其产品的开发一生产中心。 ( 六) 以上海材料研究所3 0 0 5 0 0 纳米晶硬质合金棒材开发一生产的模式，在汽车加工业孔加工刀 具成功应用和年生产增长速率1 0 0 以上的基础上，进一步建立由上海交大一上材所一复旦联合的产学研 关系，形成科研一中试一应用一基础研究一生产模式，瞄准1 0 0 3 0 0 纳米晶硬质合金线材、棒材及其1 5 亿元国内市场需求，突破快速固
15、结生产技术，形成纳米晶硬质合金和超硬碳化钨材料的开发一生产中心， 填补国内空白。 ( 七) 以宝钢技术粉末喷射成形技术制造工模具材料和特殊钢生产的基础，重点开发快速凝固技术和 高温等静压或热挤压技术，瞄准国内急需的微晶无偏析粉末高速钢工模具材料，按国内目前市场需求情况， 可形成年产千吨级的生产能力，以取代4 亿元人民币的进口，填补国内空白，并为开发超细组织合金材料 奠定良好基础。 ( 八) 以中国科学院上海微系统与信息技术研究所能源室与宁波申江科技股份有限公司联合，形成“储 氢合金粉末”长江三角洲的开发一生产中心，在现生产6 0 0 吨年和年产值达近亿元的基础上有更大的发展。 为开发新型储氢合
16、金粉末材料及其生产和扩大新的能源作出贡献。 ( 九) 以上海同济大学、上海宝钢磁业有限公司等单位的科研、生产为基础，突破超细、纳米晶和非 晶原料粉体制备和快速固结技术、抑制晶粒长大技术等关键，积极开发超细组织、纳米晶和非晶的磁芯元 件，致使现用磁芯元件的磁性能得到大幅度的提高，大大提高磁性器件效率，减轻磁性器件的重量。这些 元器件开发生产，必将受到巨大的技术经济和社会效益。 ( - t 一) 以具有发展前景的科研项目，尤其是粉末冶金关键技术和共性技术的科研项目为对象，加强产 学研的结合，把有限的科技力量组织起来，进行重点攻关；以产品生产的龙头企业为核心，组织相关的产 品生产企业，联合组建研究开发中心，开展共同需要的产品技术研究；加强与兄弟省市企业、大学的合作， 取得更多的帮助，争取更多的科研项目。从而扩大上海粉末冶金科技队伍，增强上海粉末冶金科研项目的 承担能力。 以上意见，供参考，不当之处，请批评、指正。 4 7
