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1、粉末冶金（PM）是制造金属、金属间化合物、金属一非金属化合物粉末和利用这些粉末通过成形一烧结制造工程材料、功能材料及其异型制品的工艺技术。用粉末冶金工艺制得的多孔、半致密或全致密材料（包括制品）。粉末冶金材料具有传统熔铸工艺所无法获得的独特的化学组成和物理、力学性能，如材料的孔隙度可控，材料组织均匀、无宏观偏析（合金凝固后其截面上不同部位没有因液态合金宏观流动而造成的化学成分不均匀现象），可一次成型等。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，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，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。（1）粉末冶金技术可
2、以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。在 制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新 型金属材料（如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属 间化合物高温结构材料等）具有重要的作用。2）可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。3）可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。4）可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分
3、离膜材料、高性能结构陶瓷和功能陶瓷材料等。5）可以实现净近形成形和自动化批量生产，从而，可以有效地降低生产的资源和能源消耗。6）可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料，是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。粉末冶金是使材料高性能化、多功能化、复合化、超精细化、纳米结构化和使制品高强化、形状复杂化、微型化、精密化的制造技术也是高效、节能、节材、环境友好、低成本、大批量的生产工艺。由于相邻学科和相关技术的相互渗透和结合更赋予了粉末冶金新的发展活力。粉末冶金新工艺层出不穷。粉末冶金工艺过程粉末冶金材料是指不经熔炼和铸造，直接用几种金属粉末或金属粉末与非金属粉末，通过配制
4、、压制成型，烧结和后处理等制成的材料。粉末冶金是金属冶金工艺与陶瓷烧结工艺的结合，它通常要经过以下几个工艺过程：、粉料制备与压制成型常用机械粉碎、雾化、物理化学法制取粉末。制取的粉末经过筛分与混合，混料均匀并加入适当的增塑剂，再进行压制成型，粉粒间的原子通过固相扩散和机械咬合作用，使制件结合为具有一定强度的整体。压力越大则制件密度越大，强度相应增加。有时为减小压力合增加制件密度，也可采用热等静压成型的方法。、烧结将压制成型的制件放置在采用还原性气氛的闭式炉中进行烧结，烧结温度约为基体金属熔点 的2/33/4倍。由于高温下不同种类原子的扩散，粉末表面氧化物的被还原以及变形粉末 的再结晶，使粉末颗
5、粒相互结合，提高了粉末冶金制品的强度，并获得与一般合金相似的组 织。经烧结后的制件中，仍然存在一些微小的孔隙，属于多孔性材料。三、后处理 一般情况下，烧结好的制件能够达到所需性能，可直接使用。但有时还需进行必要的后处理。 如精压处理，可提高制件的密度和尺寸形状精度；对铁基粉末冶金制件进行淬火、表面淬火 等处理可改善其机械性能；为达到润滑或耐蚀目的而进行浸油或浸渍其它液态润滑剂；将低 熔点金属渗入制件孔隙中去的熔渗处理，可提高制件的强度、硬度、可塑性或冲击韧性等。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
6、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。用粉末冶金方法制造产品时，金属的损耗只有1-5%，而用一般熔 铸方法生产时，金属的损耗可能会达到80%。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，故有可能制取高纯度的材料。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（林里粉末）粉末冶金是制取金属粉末，及采用成形和烧结工艺将金属粉末（或金属粉末
7、与非金属粉末的混合物）制成材料和制品的工艺技术。它是冶金和材料科学的一个分支学科。粉末冶金制品的应用范围十分广泛，从普通机械制造到精密仪器；从五金工具到大型机械 从电子工业到电机制造；从民用工业到军事工业；从一般技术到尖端高技术，均能见到粉末 冶金工艺的身影。粉末冶金发展历史：粉末冶金方法起源于公元前三千多年。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。1909 年制造电灯钨丝，推动了粉末冶金的发展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
8、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、向更高级的新材料、新工艺发展。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；利用粉末冶金锻造及热等静压已能制造高强度的零件。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。用粉末冶金方法制造产品时，金属的损耗只有1-5%，而 用一般熔铸方法生产时，金属的损耗可能会达到80%。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
9、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，故有 可能制取高纯度的材料。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。粉末冶金工艺的基本工序是：1、原料粉末的制备。现有的制粉方法大体可分为两类：机械法和物理化学法。而机械法可分为：机械粉碎及雾化法；物理化学法又分为：电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合 法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。2、粉末成型为所需形状的坯块。成型的
10、目的是制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。3、坯块的烧结。烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。对于单元系和多元系的固 相烧结，烧结温度比所用的金属及合金的熔点低；对于多元系的液相烧结，烧结温度一般比 其中难熔成分的熔点低，而高于易熔成分的熔点。除普通烧结外，还有松装烧结、熔浸法、 热压法等特殊的烧结工艺。4、产品的后序处理。烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采取多种方式。如精整、 浸油、机加工、热处理及电镀。此外，近
11、年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材 料烧结后的加工，取得较理想的效果。粉末冶金材料和制品的今后发展方向：1、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。粉末冶金成形粉末冶金是采用成形和烧结等工序将金属粉末，或金属与非金属粉末的混合物，制成金 属制品的工艺技术。由于粉末冶金的生产工艺与陶瓷的生产工艺在形式上类似，此工艺方法 又被称为金属陶瓷法。粉末冶金工艺
12、的基本工序是：（1）原料粉末的制取和准备。粉末可以是纯金属或它的合金、非金属、金属与非金属的 化合物以及其它各种化合物等；（2）将金属粉末及各种添加剂均匀混合后制成所需形状的坯块；（3）将坯块在物料主要组元熔点以下的温度进行烧结，使制品具有最终的物理、化学和 力学性能。粉末冶金工艺过程如图 4-1 所示。近代粉末冶金技术的发展有三个重要标志：一是克服了难熔金属（如钨、钼等）熔铸过程中的困难，如电灯钨丝和硬质合金的出现；二是多孔含油轴承的研制成功，继之是粉末冶金机械零件的发展，发挥了粉末冶金少、无切削的特点；三是向新材料、新工艺发展。粉末冶金方法与液态成形方法相比，其优点主要是：（1）可避免或者
13、减少偏析、机加工量大等缺点。用粉末冶金法生产零件制品时，金属 的总损耗只有 1%5%。（2）材料某些独特的性能或者显微组织也只能用粉末冶金方法来实现。例如，多孔材 料、氧化物弥散强化合金、硬质合金等。另外，这种方法也有可能用来制取高纯度的材料而 不给材料带来污染。（3）一些活性金属、高熔点金属制品用其它工艺成形是十分困难的。这些材料在普通 工艺过程中，随着温度的升高，材料的显微组织及结构受到明显的损害，而粉末冶金工艺却 可避免。由于粉末成形所需用的模具加工制作比较困难，较为昂贵，因此粉末冶金方法的经济效 益往往只有在大规模生产时才能表现出来。粉末冶金工艺的不足之处是粉末成本较高，制品 的大小和形状受到限制，烧结件的抗冲击性较差等。但是，随着粉末冶金技术的发展，新工 艺不断出现与完善，这些不足正被逐步克服。应用：从普通机械制造到精密仪器，从五金工具到大型机械，从电子工业到电机制造， 从采矿到化工，从民用工业到军事工业，从一般技术到尖端高科技，几乎没有一个工业部门 不在使用着粉末冶金材料或制品。金属粉末和粉末冶金制品、材料在工业部门的应用举例见 表 4-1。
