粉末冶金技术
摘要：粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。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。粉末冶金材料是指用几种金属粉末或金属与非金属粉末作原料，通过配料、压制成形、烧结等工艺过程而制成的材料。这种工艺过程成为粉末冶金法，是一种不同于熔炼和铸造的方法。其生产过程与陶瓷制品相类似，所以又称金属陶瓷法。粉末冶金法不仅是制取具有某些特殊性能材料的方法，也是一种无切削或少切削的加工方法。它具有生产率高、材料利用率高、节省机床和生产占地面积等优点。但金属粉末和模具费用高，制品大小和形状受到一定限制，制品的韧性较差。粉末冶金法常用于制作硬质合金、减摩材料、结构材料、摩擦材料、难熔金属材料、过滤材料、金属陶瓷、无偏析高速工具钢、磁性
材料、耐热材料等。
关键词：粉末冶金、基本工序、应用、发展方向、问题及机遇
Powder metallurgy technology
Abstract:Powder metallurgy is used for preparing metal or metal powder (or metal powder and metal powder mixture) as raw material, after forming and sintering, manufacture of metal materials, composite and various types of products technology.Powder metallurgy method and the production of ceramic have similar place, therefore, a series of new powder metallurgy technologies can also be used for preparing ceramic material. Powder metallurgy materials refers to the use of several kinds of metal powder or metal and non metal powder as raw material, through mixing, pressing, sintering process and made of materials.The process to become powder metallurgy method, is different from the melting and casting method.Its production process and ceramic products are similar, so called ceramic metal.Powder metallurgy method not only has some special properties of material preparation method, is also a kind of without cutting or less cutting processing method. It has high productivity, high material utilization rate, saving machine tools and production area etc..But the metal powder and high mold cost, product size and shape are subject to certain restrictions, flexibility is poor.Powder metallurgy method often used for the production of hard alloy, antifriction material, structural material, friction material, refractory metal materials, filter materials, metal ceramic, no segregation in high speed tool steel, magnetic materials, heat resistant materials.
Key words:powder metallurgy, basic process, application, development trend, problems and opportunities
一、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CVDPCBN（聚晶立方BN）以及PVDTiAIN，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4.3亿美元，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。
二、粉末冶金技术简介
粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法，既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。但其模具和金属粉末成本较高，批量小或制品尺寸过大时不宜采用。
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。
粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比较：
1．粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的，因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品，比如金属与非金属组成的摩擦材料等，控制制品的孔隙率和孔隙大小，可生产各种多孔性才材料和多孔含油轴承。
2．提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末，凝固速度极快、晶粒细
小均匀，保证了材料的组织均匀，性能稳定，以及良好的冷、热加工性能，且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制，可提高强化相含量，从而发展新的材料体系。
3．利用各种成形工艺，可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件，大量减少机加工量。提高材料利用率，降低成本。
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。
粉末冶金工艺的缺点：
1、在没有批量的情况下要考虑零件的大小.
2、模具费用相对来说要高出铸造模具.
三、粉末冶金技术的应用与发展
1、用用于机械零件的制造
现代粉末冶金技术在机械制造中的应用范围正沿两个方向扩展：一是制取承受高负荷的零件；二是制取几何尺寸复杂、尺寸精度高的零件，并使最终机械加工量减至最小限度。
在承受高负荷零件的制造中，后致密化技术中的锻造（以下简称粉末锻造）和热等静压起到了非常重要的作用。
粉末锻造又称预型坯热端，是粉末冶金预热段组成的复合工艺。用这种方法制成的零件，其密度可达理论密度的99.4%。它主要用于铁基零件，用用的材料主要是碳钢和低合金钢，也用也高温合金。用这种方法制造的锦基高温合金零件的强度—温度性能已经超过了传统方法制造的同一合金零件。
热等静压是在高温高压下同时实现粉末的成型和烧结，一次制成成品零件。用热等静压制得的零件晶粒细小均匀，密度接近理论密度，并且分布均匀，且具有优异的机械性能和物理性能。
制造形状复杂、尺寸精度高的零件所辖用的工艺方法主要有粉末锻造、注射成型、热等静压和粉末冶金的组合工艺。
用于这一用途的粉末锻造有两种:一种是采用松装烧结制成接近最终制品的压坯，再放入模内进行锻压的方法。这种方法制成的铁基零件密度虽较低( 约为7. 2g/ cm3) , 但粉末分布均匀( 密度差不超过0. 05g/cm3) , 适用于制造汽车发动机水泵叶轮, 四磁芯电磁仪表零件及多管接头零件。另一种是前述的预型坯热锻法。它特别适用于制造环形零件, 如齿轮、离合器毂、凸轮和轴承座等。
用注射成型法可使所制零件密度达到理论密度的96% 。以波音707 和波音727 飞机机翼传动机构的螺纹部分用镍圈为例, 这种圈结构复杂且有内螺纹, 过去用锻坯需经14 道工序加工而成, 采用注射成型, 可以制造几乎无余量的零件, 只需少量的磨削和校准, 并且该零件具有高的抗腐蚀性和好的机械性能。
热等静压工艺拟用于用高温合金制造的滚刀、涡轮发动机轴承和轮, 及用钛合金制造的飞机涡轮发动机和机身零件, 可减少机加工作量, 提高材料利用率。
粉末冶金组合工艺可用于制造形状复杂、用常规方法不能制造的零件或大型粉末冶金零件; 可用于制造不同部位具有不同化学成分、密度及物理—力学性能的零件; 还可与不同材料( 如钢或铝等) 组合烧结成适用于某种专门用途的零件。
2 、应用于合金性能的改进
随着对材料要求的不断提高, 传统的铸锭冶金( IM) 方法对合金的性能改进已趋于顶峰, 粉末冶金( PM) 技术成为改进和研制合金的一种手段。
2．1 铝合金
到目前为止, 用PM 方法改进或研制的铝合金按性能可分为4 类: 高强度, 高弹性模量, 低密度, 热强和功能铝合金。
7090, 7091, MR61, MR64, CW67, IN9021 和IN9052 属PM 高强度铝合金。前5 种是RSP( 快冷合金粉末) 合金, 是在7 系合金的基础上添加少量的Co, Zr 或Cr 作为附加剂和稳定剂而制得的; 后两种是用机械合金化方法制得的, 它们在抗拉强度、抗蚀性、断裂韧性等方面具有良好的综合性能。
PM 高弹性模量、低密度铝合金大多数是在IN2024 合金的基础上( 也有降低Cu, Mg 含量及用Zr取代Cr 的) 添加1% ~ 3% Li 的铝锂合金。Al- Cu-Li- Zr, Al- Li- Zr 及Al- Cu- Mg- Li- Zr 是发展高弹性模量、低密度铝合金的主要方向。对于要求更高模密比的合金, 可考虑用Be 或Mn 来取代或部分取代Cu, Mg, 或研制Al- Li- Be 合金。另外, PM 方法解决了IM 方法生产铝锂合金的困难, 还可细化晶粒和第二相粒子, 消除偏析, 提高合金的塑性和韧性。
在热强铝合金方面, 研究较多的是Al- Fe 系合金。已商品化的CV78 比现有的IN2219 的使用温度提高50~ 90 , 用它代替钛合金制造喷气式发动机涡轮, 成本可降低65%, 重量减轻15% 。正在研究并已开始使用的有8009 和FVS1212。8009 高温强度高,断裂韧性好, 已用于锻造各种航宇零件和汽车部件, 以及薄、厚板和挤压型材; FVS1212 具有高的刚性和优异的高温性能。
功能铝合金分为两组: 一组为耐磨和尺寸稳定铝合金。它广泛用于光学机械仪表和其他仪表。另一组是低膨胀系数铝合金。这类合金一般为Al- Si 合金,含Si 量为10%~ 30% , 另外再加石墨强化, 还有增加N i, Mg, Fe, Zr 等, 以改善其抗热性。它们具有低的膨胀系数和高的弹性模量, 可用于仪表、发动机等行业。
2．2 高合金材料
高合金材料如高速钢采用PM 方法生产, 可得到碳化分布均匀的细晶粒组织, 具有
较高的抗弯强度和冲击强度, 韧性可提高50% , 热处理变形约为IM 高速钢的1/ 10。还大大提高了耐磨削性能, 用它制造的刀具寿命可提高3~ 5 倍。此外, 粉末冶金制品的工序较少, 材料利用率可由50%~ 60% 提高到95%。
2．3 高温合金
采用先进的粉末冶金技术可以制得纯净的合金粉末, 并且合金组织均匀, 无偏析。采用PM 技术, 可使现有的高温合金的工作温度提高100 , 疲劳寿命提高100 倍, 蠕变强度大约提高20%。
2．4 磁性材料
与熔铸方法相比, PM 磁性材料有如下优点: 可以生产出具有特殊性能的磁性材料, 如铁氧体、磁介质等; 能用单畴粉末制造出优质永磁材料; 材料晶粒细、强度大、无缩孔及偏析等弊病。用PM 方法制造体积小、形状复杂的小型磁体具有极大的竞争力。
采用PM 方法生产材料最显著的一个特点是材料设计的自由度高, 通过改变材料的
成分或工艺方法以改变材料的晶体结构, 可获得不同功能的材料。
3 、应用于新型材料的研制
3．1 金属基复合材料
用于制造金属基复合材料的工艺方法有: PM 法、压铸法和搅拌铸造法。与搅拌铸造法相比, PM 法制取复合材料的温度低, 减轻了基体与增强体之间的界面反应, 减少了界面上硬质化合物的生成, 从而得到较好力学性能的材料; PM 法可以制造用搅拌铸造法不能制取的材料, 如用搅拌铸造法制造碳化硅钛基复合材料时, 碳化硅晶须溶于钛
合金基体, 采用PM 法可避免这一现象发生。与压铸法相比, PM 法增强体的体积分数可以任意调节, 成分比较准确, 制取的材料力学性能好, 用PM 法生产的材料无比重偏析。因此, PM法已成为开发金属基复合材料的主要工艺方法之一。
3．2 弥散强化高温材料
弥散强化类高温材料最早用于铁基材料的研究,近年来扩展到铝基材料。ODM751 是新近研究的氧化物弥散强化的铁基材料, 这种材料有优良的抗蠕变和抗腐蚀综合性能, 耐温可达1350 , 它主要用于温度高于900 , 要求高强度、高腐蚀性的场合, 如热交换器、蓄热器、热电偶外壳等。已生产的弥散强化铝基材料有原苏联的我国的
LT71,LT72 和西方国家的SAP930, SAP895, SAP865 等。这类材料靠Al2O3 弥散强化。它的热强性在200~ 500范围内比任何铝合金都高, 500 的高温瞬时强度可达80~ 90 MPa, 热稳定性好, 长时间加热后力学性能损失小, 在500 及其以下任何温度长时间加热, 对其室温性能无明显影响, 抗蚀性与纯铝相近。它可用于飞机的防火板、航空及化学工业用的热交换器及制造原子堆汽轮导管支持元件。
另外, 近年来弥散强化铝合金研究的有: Al- C,Al- TiC,Al- ZrC, Al- NbC, Al- Cr2O3, Al- MoC, Al- WC 等, 其中Al- C 材料已用于内燃机活塞, 它的强化相是Al4C。金属间化合物的研究主要采用机械合金化方法, 已有初步成果的有NiAl, TiAl 和
MoSi2。这类材料的单体和复合材料具有密度低, 模量、高温强度及高温蠕变强度高的特点。高压涡轮叶片用NiAl 高的导热系数使制成的部件温度均匀, 且其热点温度至少可降低50 , 另外, 它的抗高温氧化性也好。MoSi2 的熔点高, 抗氧化性好, 但要在实际中应用, 其室温塑性和韧性还有待进一步提高。
3．4 梯度功能材料
目前, 梯度功能材料的开发仅有热功能梯度材料。它是基于航宇结构、核聚变反应堆和未来高速飞行的需要而研制的。它的一面是高强度的金属材料, 另一面为耐高温粉末材料( 如高温结构陶瓷、金属间化合物) , 中间层为高强度的纤维( 如氧化锆、碳化硅纤维等) 和微粒( 如陶瓷或金属间化合物粉末, 碳粒或玻璃微粒等) 。这种结构既保证了高强度和高耐热性, 又保证了材料的组织与工作的温度梯度相适应, 减小了在高温下受热表面和金属材料层间的热膨胀失配而引起的应力。
4 、其他方法的应用
4．1 超塑性材料
采用PM 法可获得极细的晶粒, 合金界面上的氧化物质点和析出相均能起钉扎晶界的作用, 使材料具有高的组织稳定性。另外, PM 法制备的超塑性材料还可实现高应变速率的超塑性, 高的应变速率能提高超塑性成形效率。因此, 在材料的超塑性研究中, PM技术受到了极大的关注并取得了可喜的成果。
4．2 高抗蚀性材料
高的抗腐蚀和抗应力腐蚀能力是粉末冶金的主要特性, 洛克希德- 乔治亚公司已用PM 铝合金设计和制造了3 个试验性飞机零件, 其中两个是挤压梁, 一个是锻造襟翼滑轨加强缘条。这些零件安装在3 架洛克希德C- 141 运输机上进行试验。它的寿命比用IM法加工的零件长得多, 使更换费用大大减少。
四、粉末冶金技术国内与国外差距
1、产品水平低
在产品精度方面，少数企业尺寸精度可达IS07—8级，形位公差可达8—9级，与国外水平相比低1—2级，但一般企业约相差2—3级。产品质量不够稳定，产品内在重量和外观质量均有较大的差距
2、工艺装备落后
多数企业仍采用性能较差的设备、能耗大、效率低、炉温均匀性差，质量不稳定；国内还没有形成一个专业生产粉末冶金模具、模架的企业
五、粉末冶金材料和制品的今后发展方向：
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。
六、国内粉末冶金技术面临的问题及机遇
随着我国汽车工业快速发展，高附加值的零部件需求将加速增长。与此同时，汽车产业链全球化的采购系已经形成，带给国内零部件企业商机显而易见。然而，我们是否能够握当前机遇，不仅是我国汽车零部行业突破当前困局的机遇，更是产业升级的契机。因此，充分利用自身势，扬长补短是产业突破困局的必手段。
虽然，当前我国的粉末冶金技术水平相对国外发达国家依然有着不小的距离。但由于我国拥有原料供给的区域优势，作为产业竞争力提升的基础，依然有较强的竞争力。
与此同时，自上世纪90年代开始，我国粉末冶金制品行业也呈加速发展（主要集中在东部及沿海地区），东部和沿海地区的年产量增长幅度均在10％以上。以山东为例，该省的生产企业由于引进了国外先进设备技术，生产高强度、高精度粉末冶金零件，把粉末冶金制品的质量、技术提高到一个新的水平；粉末注射成型、粉末锻造、纳米技术、精细陶瓷等新技术的开发应用提高了行业整体技术水平，构成了一个完整的行业体系。据不完全统计，目前全省已有各类粉末冶金企业40多家，产品应用各个领域。
最后在拥有区域优势的同时，建立产业基地，形成基地集群效应，从而实现市场和效益最大化、成本最小化。同时，在行业内部合理分工，逐步形成分工明确的纵向多层次有机整体，依托国内市场发展制造能力，再通过国际合作迅速提升竞争力、获取竞争优势，并且通过国际合作所获得的企业在未来发展中的资本、技术、产品和管理的支撑，进入国际合作伙
伴的配套体系和融人全球采购体系，突破当前产业困局。
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粉末高速工具钢 杨秋 （(辽宁工程技术大学材料科学与工程学院阜新123000） 摘要:粉末高速钢是通过特殊方法把高速钢微细粉末成形并烧结而制成的高速钢材产品，简称PM HSS。粉末高速钢具有碳化物颗粒细小、夹杂物含量少、分布均匀等的显微组织特点，使高速钢的抗弯强度、硬度和切削性能得到了显著提高。 关键词:综述；粉末高速钢；研究趋势；进展 1 PM HSS钢种开发 2．1第一代PM HSs 上世纪70年代工业化生产的PM Hss由美国Crucible厂和瑞典Stora厂(现属法国Erasteel公司)相继投产，此为第一代的PM粉末高速工具钢HSS。第一代PM HSS生产者使用1-2 t的中间钢包，其钢材夹杂物含量相当电弧炉+U'钢包精炼钢的水平，但是第一代PMHSS的抗弯强度较普通熔炼高速钢提高了约1倍。 2．2第二代PM HSS 继第一代PM HSS之后，各生产厂对设备和生产工艺进行了改进和更新，谓ESH技术就是带有电渣加热和吹Ar设备的中间钢包系统，2个石墨电极浸入碱性电渣内。电流通过钢水表面的活性渣产生热量，可保证3 h内高速钢钢水雾化过程中温度稳定，又可使钢水脱硫、脱氧。同时自钢包底吹Ar搅拌，使中间钢包钢水温度均匀化，又促进钢水净化反应。采用ESH方法生产的PM HSS称为第二代PMHSS，其产品商标也改为ASP2000系列(如ASP 2030，以前第一代称ASP 30)，它比第一代的PM HSS钢材更为纯净，非金属夹杂物含量可减少90％，淬回火后的钢材韧性可提高20％。钢材的质量和性能对化学成分的波动非常敏感，通常要求成分的波动范围愈小愈好。第二代钢较第一代钢达到了更高的技术水平，成分波动范围比第一代缩小近50％。此外，第二代PMHSS ASP 2000系列钢材的纵向与横向抗弯强度相差较小约为22％-32％，而普通熔炼HSS(M2、M42)的相应值达200％以上，并随钢材直径而变化，直径愈大，纵向和横向抗弯强度相差值也愈大。这一点正是大尺寸、高应力刀具使用PM HSS的理由之一。 2.3第三代PM HSS
高速钢种类详解 简介：高速钢又名风钢或锋钢，意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化，并且很锋利。它是一种成分复杂的合金钢，含有钨、钼、铬、钒等碳化物形成元素。合金元素总量达10～25%左右。它在高速切削产生高热情况下(约500℃)仍能保持高的硬度，HRC能在60以上。这就是高速钢最主要的特性——红硬性。而碳素工具钢经淬火和低温回火后，在室温下虽有很高的硬度，但当温度高于200℃时，硬度便急剧下降，在500℃硬度已降到与退火状态相似的程度，完全丧失了切削金属的能力，这就限制了碳素工具钢制作切削工具用。而高速钢由于红硬性好，弥补了碳素工具钢的致命缺点，可以用来制造切削工具。 高速钢的热处理工：艺较为复杂，必须经过退火、淬火、回火等一系列过程。退火的目的是消除应力，降低硬度，使显微组织均匀，便于淬火。退火温度一般为860～880℃。淬火时由于它的导热性差一般分两阶段进行。先在800～850℃预热(以免引起大的热应力)，然后迅速加热到淬火温度1220～1250℃，后油冷。工厂均采用盐炉加热。淬火后因内部组织还保留一部分(约30%)残余奥氏体没有转变成马氏体，影响了高速钢的性能。为使残余奥氏体转变，进一步提高硬度和耐磨性，一般要进行2～3次回火，回火温度560℃，每次保温1小时。 高速钢种类： 有钨系高速钢和钼系高速钢两大类。钨系高速钢有W18Cr4V,钼系高速钢有W6Mo5Cr4V等。规格主要有圆钢和方钢。钢材的表面要加工良好，不得有肉眼可见的裂纹、折叠、结疤和发纹。冷拔钢材表面应洁净、光滑、无夹杂和氧化皮等。 高速钢是一种含多量碳(C)、钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等元素的高合金钢，热处理后具有高热硬性。当切削温度高达600℃以上时，硬度仍无明显下降，用其制造的刀具切削速度可达每分钟60米以上，而得其名。高速钢按化学成分可分为普通高速钢及高性能高速钢，按制造工艺可分为熔炼高速钢及粉末冶金高速钢。 普通高速钢 图一：高速钢是制造形状复杂、磨削困难的刀具的主要材料。
粉末冶金工艺基本知识 粉末冶金成形 粉末冶金工艺及材料 粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法，既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。但其模具和金属粉末成本较高，批量小或制品尺寸过大时不宜采用。粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比，具有以下特点： 1．粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的，因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。 2．提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末，凝固速度极快、晶粒细小均匀，保证了材料的组织均匀，性能稳定，以及良好的冷、热加工性能，且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制，可提高强化相含量，从而发展新的材料体系。 3．利用各种成形工艺，可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件，大量减少机加工量。提高材料利用率，降低成本。 粉末冶金的品种繁多，主要有：钨等难熔金属及合金制品；用Co、Ni等作粘结剂的碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）等硬质合金，用于制造切削刀具和耐磨刀具中的钻头、车刀、铣刀，还可制造模具等；Cu合金、不锈钢及Ni等多孔材料，用于制造烧结含油轴承、烧结金属过滤器及纺织环等。随着粉末冶金生产技术的发展，粉末冶金及其制品将在更加广泛的应用。 1 粉末冶金基础知识 ⒈1 粉末的化学成分及性能 尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。 1.粉末的化学成分 常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。 2.粉末的物理性能 ⑴ 粒度及粒度分布 粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。图描绘了由若干一次颗粒聚集成二次颗粒的情形。实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。 ⑵ 颗粒形状 即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。 ⑶ 比表面积 即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。 3.粉末的工艺性能 粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。 ⑴ 填充特性 指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程度。常以松装密度或堆积密度表示。粉末
高速钢是加入了钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等合金元素的高合金工具钢。按重量计，钨和钼占10—20％，铬约占4％，钒占1％以上，它们都是强烈的碳化物形成元素，在熔炼与热处理过程中与碳形成了高硬度的碳化物，从而提高了钢的耐磨性。另外，高速铜采用了接近熔点的淬火温度，得到细晶粒的合金化的马氏体组织，它在低温回火(约560℃)时又使合金碳化物析出，从而进一步提高了硬度与耐磨性。在高速钢中，钼和钨的作用基本相同，1％的钼可代替2％的钨。钼并能减少钢中碳化物的不均匀性，细化碳化物晶粒，提高韧性。 另外，在某些高速钢中，为了提高高温硬度，添加钴、铝、硅、铌等元素；为了提高耐磨性，可适当增加含钒量。但是，随着含钒量的增加，可磨削性变差，因此钒的含量不宜超过3％。表2—1、2—2分别列出了主要高速钢的成分和性能。从表中可见，高速钢在600℃时，仍能保持切削加工所要求的硬度，切削中碳钢时，切削速度可0.5m／s(30m／min)左右。 高速钢的强度、韧性和工艺性能均较好，能进行锻造，磨出的切削刃比较锋利，熔炼质量稳定，使用比较可靠。各种刀具都可用高速钢制造；尤其是形状复杂的刀具和小型刀
具，均大量使用着高速钢。目前，高速钢占刀具材料总使用量的60％以上。 按基本化学成分，高速钢可分为钨系、钨钼系和钼钨系。按切削性能分，则有普通高速钢和高性能高速钢。按制造方法分，则有熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。 通高速钢的特点是工艺性好，切削性能可满足一般工程材料的常规加工，常用品种有： 1．W18Cr4V 属钨系高速钢。它的历史悠久，至今尚在普遍使用。其综合机械（力学）性能和可磨削性好，可用以制造包括复杂刀具在内的各类刀具． 2．W6Mo5Cr4V2 属钨铝系高速钢；其碳化物分布的均匀性、韧性和高温塑性均超过W18Cr4V，但是，可磨性比W18Cr4V略差，切削性能则大致相同。国外由于资源关系，已淘汰所谓传谓传统高速钢W18Cr4V而以W6Mo5Cr4V2代替。这一钢种目前我国主要用于热轧刀具（如麻花钻），也可用于制作大尺寸刀具。 3．W14Cr4VMn-RE
分析粉末冶金高速钢制造工艺 20世纪60年代后期在瑞典开发成功，并于70年代初期进入市场。该工艺可在高速钢中加入较多合金元素而不会损害材料的强韧性或易磨性，从而可制成具有高硬度、高耐磨性、可吸收切削冲击、适合高切除率加工和断续切削加工的刀具。 高速钢刀具材料主要由两种基本成分构成：一种是金属碳化物(碳化钨、碳化钼或碳化钒)，它赋予刀具较好的耐磨性；二是分布在周围的钢基体，它使刀具具有较好的韧性和吸收冲击、防止碎裂的能力。制备普通高速钢时，是将熔化的钢水从钢水包中注入铸模，使其缓慢冷却凝固。此时，金属碳化物从溶液中析出，并形成较大的团块。高速钢中添加的合金含量越多，碳化物团块就越大。达到某一临界点时，可形成尺寸极大的碳化物团块(直径可达40mm)。出现大的碳化物团块的临界点根据钢锭的尺寸以及其它因素而略有不同，但一般是在碳化钒含量达到约4%时发生。通过对钢锭进行锻造、轧制等后续加工，可以粉碎其中一部分碳化物团块，但不可能将其完全消除。虽然增加钢材中金属碳化物颗粒的数量可以改善材料的耐磨性，但随着合金含量的增加，碳化物的尺寸及团块数量也会随之增加，这对于钢材的韧性会产生极其不利的影响，因为大的碳化物团快可能成为产生裂纹的起始点。 粉末冶金高速钢的制备工艺与普通高速钢的制备工艺不同，熔化的钢水不是直接注入铸模，而是通过一个小喷嘴将其吹入氮气流中进行雾
化，喷出的雾状钢水迅速冷却为细小的钢粒(直径小于1mm)。由于钢水溶液中的碳化物在快速冷却过程中来不及沉淀和形成团快，因此获得的钢粒中碳化物颗粒细小且分布均匀。将这些钢粉过筛后置入一个钢桶中，并将钢粉中间的空气抽净形成真空状态，然后在高温、高压下将钢桶中的钢粉压制成型，即可得到致密度为100%的粉末冶金高速钢毛坯。这一制备工艺被称为热等静压(hotisostaticpressing,HIPing)成型。然后可对毛坯进行锻造、轧制等后续加工。 利用热等静压成型工艺制备的粉末冶金高速钢中的碳化物颗粒非常细小，而且不管其合金含量为多少，这些碳化物颗粒都可均匀分布于整个高速钢基体中。
中国现代农业发展现状及前景分析 2018-01-09 10:16 来源:欧柯奇技术 一、现代农业内涵定义 现代农业是一个动态的和历史的概念，它不是一个抽象的东西，而是一个具体的事物，它是农业发展史上的一个重要阶段。从发达国家的传统农业向现代农业转变的过程看，实现农业现代化的过程包括两方面的主要内容：一是农业生产的物质条件和技术的现代化，利用先进的科学技术和生产要素装备农业，实现农业生产机械化、电气化、信息化、生物化和化学化;二是农业组织管理的现代化，实现农业生产专业化、社会化、区域化和企业化。 (1)现代农业的本质内涵可概括为：现代农业是用现代工业装备的，用现代科学技术武装的，用现代组织管理方法来经营的社会化、商品化农业，是国民经济中具有较强竞争力的现代产业。 (2)现代农业是以保障农产品供给，增加农民收入，促进可持续发展为目标，以提高劳动生产率，资源产出率和商品率为途径，以现代科技和装备为支撑，在家庭经营基础上，在市场机制与政府调控的综合作用下，农工贸紧密衔接，产加销融为一体，多元化的产业形态和多功能的产业体系。 二、主要国家现代农业发展状况 1、美国 美国的农业劳动生产率高，是世界上唯一的人均粮食年产量超过1吨的国家，也是世界上最大的粮食生产国和出口国。农业是美国在国际市场上最具竞争力的产业之一。美国农业生产主要依靠家庭农场，目前美国拥有204万个农场，每年创造的农业产值3000多亿美元，
其中10%由400个大农场贡献，40%由中等规模的3.5万个农场贡献，其余由200万个农场贡献。 2、日本 日本人口密度大，人均耕地占有量小，农业发展面临较多障碍与限制。然而在第二次世界大战后，日本农业发展迅速，现代化水平非常高，有多项农业指标领先于其他发达国家。日本的水稻、豆类、饲用玉米、蔬菜、水果、花卉等农产品的品质很高;日本的食品与水产品大量出口，其上市公司的市值占据日本总制造业的10%，成为出口创汇的主要部门。3、荷兰 荷兰人均农业用地仅2亩，地少人多。但荷兰农业坚持集约化、外向型发展道路，农产品出口率达70%，居世界首位;出口额占全球市场的9%，居世界前列。花卉出口占世界市场的60%以上，是名副其实的“花卉王国”;蔬菜、乳制品和猪肉出口名列世界前茅。 4、以色列 以色列耕地少，自然条件恶劣，农业从业人员仅占全国总就业人数的4%，但依赖滴灌技术等高科技农业，取得了举世瞩目的农业奇迹。农产品不仅能自给，水果、蔬菜和花卉还出口到欧美市场，被称为“欧洲的菜篮子”。 5、澳大利亚 澳大利亚的农业发展水平和生产效率非常高，属于世界先进水平，其人均农业生产总值排名第一。澳大利亚农业属于外向型经济，自二十世纪九十年代以来，澳大利亚农产品出口收入平均占农业总产值的比例为60%以上。 三、中国农业现代化发展现状
粉末冶金在刀具上的应用 性能优异的粉末冶金高速钢刀具 随着汽车、航天、航空、军工、信息技术产业及机械制造业的迅速发展，现代的机械加工越来越追求“高精度、高效率、高可靠性和专业化”目标，这就需要工具行业提供高切削性能的刀具，为此开发用于制造 刀具的优质材料更显得十分重要。 粉末冶金高速钢于20世纪60年代后期开始研制生产，并在70年代投入应用。粉末冶金高速钢特殊 而先进的冶炼方法是高速钢冶炼的一种创新，它造就了性能介于硬质合金和普通高速钢之间的新钢种，使机械制造加工业的刀具用材有了新的突破。作为一种性能优异的新钢种，粉末冶金高速钢正逐渐被人们认识和接受，在机械加工业中发挥越来越大的作用。 1. 粉末冶金高速钢的冶炼特性 与普通高速钢的冶炼相比，粉末冶金高速钢的冶炼更具有其特殊性和先进性。普通高速钢通过电弧炉或感应熔炼炉熔炼后，直接将钢液浇注成钢锭，然后再通过锻造、轧制加工成钢材，但由于钢液浇注冷凝成钢锭时，凝固速度十分缓慢，从钢液中析岀大量的金属碳化物，形成鱼骨状的莱氏体和团块状的粗大共晶碳化物，并产生碳化物偏析，直接影响到钢的各种力学性能，特别是钢的韧性。 而粉末冶金高速钢的冶炼则不同，经过电弧炉或感应熔炼炉熔化的钢液不是直接浇注成钢锭，而是将熔化的钢液通过喷嘴，喷入到高压氮气流中，钢液被迅速雾化冷却成细小的钢粒，其直径一般小于1 mm。再将这样制成的钢粉装入钢桶，对钢桶抽真空，使桶中钢粉间的空气抽净成真空状态，然后焊合钢桶，再在高温高压下将钢桶中的钢粉压制成形，形成热等静压烧结制备工艺。由此可生产岀致密度几乎为100 % 的粉末冶金高速钢坯料，然后接下来再锻造、轧制成钢材由于粉末冶金在喷雾制粉过程中，钢液冷却速度十分快，避免了普通高速钢铸锭过程中的许多缺陷，雾化的钢液中碳化物来不及聚集长大形成团块状，因此碳化物颗粒细小而均匀，一般为1?3卩m （最大尺寸不超过6卩m），这就大大提高了钢的强度和韧性。 2. 粉末冶金高速钢的性能和特点 粉末冶金高速钢性能十分优越，它具有高强度、高硬度、高韧性、高耐磨性，以及可加工性好的特点，是 一种介于硬质合金和高速钢之间的新材料。由于粉末冶金高速钢制造的刀具的切削性能在所有切削加工领域内全面超越了原来的高速钢，其韧性优于整体硬质合金刀具而越来越受到工具行业的青睐。 3. 粉末冶金高速钢的应用 粉末冶金高速钢因具有极佳的韧性和机加工性能、良好的红硬性、较高的抗压强度和高的耐磨性，具有高合金含量、高纯度无偏析、细小的碳化物颗粒和各向同性同质的特点，而得到广泛的应用。它被用作加工钛和铝合金等有色金属的刀具，用作加工齿轮铣刀、滚刀、插齿刀、剃齿刀等刀具，也可用作侧面铣刀、成形铣刀和拉刀，也常用于麻花钻、机用丝锥、铰刀等制造。在锯条行业用作带锯双金属钢带，还用作精密冲切工具和冲头冲模的制造、以及其他模具制造。由于粉末冶金价格较贵（一般是普通高速钢的 4?8倍），所以考虑成本因素，粉末冶金高速钢通常用于制造精密复杂刀具或数控机床用刀具。 粉末冶金高速钢制造的切削刀具性能优于普通高速钢，使用寿命高于普通高速钢（一般2?3倍）， 在冲击负荷大的切削场合又可替代硬质合金刀具，因此粉末冶金高速钢刀具在工具行业的应用前景十分看好，越来越受到人们的关注。 亘］自20世纪70年代以来，高速钢刀具的市场份额逐渐被硬质合金刀具所蚕食。但近年来，随着粉末冶金高速钢（P/M HSS ）刀具切削性能的提高，高速钢刀具的市场占有率又有所回升。与普通高速钢刀具相比，粉末冶金高速钢刀具硬度更高、韧性更好、更耐磨损，因此在某些应用领域（如高冲击性、大切除量的 加工场合），粉末冶金高速钢刀具有逐渐取代脆性较大、在切削冲击下易发生碎裂的整体硬质合金刀具的趋势。
一、粉末冶金制造行业定义与分类 （一）粉末冶金制造行业定义 粉末冶金是冶金和材料科学的一个分支，是以制造金属粉末和以金属粉末（包括混入少量非金属粉末）为原料，用成形--烧结法制造材料与制品的行业。根据国家统计局制定的《国民经济行业分类与代码》，中国把粉末冶金制造归入通用设备制造（国统局代码34）中的金属加工机械制造（C342），属于锻造机械制造（C3423）。 （二）粉末冶金制造行业主要产品分类 粉末冶金制品主要包括：铁基件、钢基件、双金属件、粉末冶金磨擦件、软硬磁铁氧体制品。按金属粉基和用途的不同，大致可分为粉末冶金机械零件、摩擦材料、磁性材料、硬质合金材料等。 1、硬质合金 硬质合金是以一种或几种难熔碳化物的粉末为主要成分，加入起粘结作用的钴粉末，用粉末冶金法制得的材料。常用硬质合金按成分和性能特点分为：钨钴类、钨钴钛类、钨钛钽（铌）类。 硬质合金主要用于切削刀具，如车刀、铣刀等。硬质合金中碳化物含量越多，钴含量越少，则合金硬度、热硬性、耐磨性越高，但强度、韧性越低。YG类合金适宜加工脆性材料，YT类合金适宜加工塑性材料。同类合金中含钴量高的适于粗加工，含钴量低的适于精加工。 硬质合金也用于制造冷作模具，如冷拉模、冷冲模、冷挤压模和冷镦模等。其中YG类适用于拉深模，YG
6、YG8适用于小拉深模，YG15适用于大拉深模和冲压模具。 硬质合金还用于制造量具和耐磨零件，如千分尺的测量头，车床顶件尖、精轧辊和无心磨床的导板等。 近年来，钢结硬质合金作为一种新型工模具材料，得到了广泛的应用。钢结硬质合金经退火后，可进行切削加工，经淬火、回火后，有相当于硬质合金的高硬度和耐模性、一定的耐热、耐蚀和抗氧化性，也可焊接和锻造，适用于制造形状复杂的刀具（如麻花钻、铣刀等）、模具和耐磨件。 2、粉末冶金减摩材料 根据基体主加元素不同，粉末冶金减摩材料分为铁基材料和铜基材料。铁基减摩材料常用的有铁-石墨粉末合金和铁-硫-石墨粉末合金。前者的组织为珠光体基体+铁素体+渗碳体+石墨+孔隙，硬度30-110HBS；后者的组织除与前者的组织相同外，还有硫化物，可进一步改善减摩性，硬度为35-70HBS。铜基减摩材料常用的是青铜粉末+石墨粉末制成的合金，硬度为20-40HBS，具有较好的导热性、耐蚀性和抗咬合性，但承压能力较铁基减摩材料小。 粉末冶金减摩材料一般用于制造中速、轻载荷的轴承，尤其适宜制造不能经常加油的轴承，如纺织机械、电影机械、食品机械、家用电器等的轴承，在汽车、拖拉机、机床电机中也有应用。 3、粉末冶金结构材料 粉末冶金结构材料根据基体金属不同，分为铁基和铜基材料。铁基材料根据化合碳量的不同分为烧结铁、烧结低碳钢、烧结中碳钢和烧结高碳钢，如果铁基材料中含有合金组元铜和钼称为烧结铜钢和烧结铜钼钢。 铁基结构材料制成的结构零件精度高，表面粗糙度值小，不需或只需少量切削加工，节省材料，生产率高，制品多孔，可浸润滑油，可以减摩、减振、消声。粉末冶金结构材料广泛应用于制造机械零件，如机床上的调整垫圈、调整环、端盖、滑块、底座、偏心轮，汽车中的油泵齿轮、差速器齿轮、止推环，拖拉机上的传动齿轮、活塞环以及接头、隔套、螺母、油泵转子、挡套、滚子等。 铜基结构材料与铁基结构材料相比抗拉强度低，塑性、韧性较高，具有良好的导电、导
安全管理编号：LX-FS-A81397 粉末冶金基础知识 In the daily work environment, plan the important work to be done in the future, and require the personnel to jointly abide by the corresponding procedures and code of conduct, so that the overall behavior or activity reaches the specified standard 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
粉末冶金基础知识 使用说明：本安全管理资料适用于日常工作环境中对安全相关工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 （一）粉末的化学成分及性能 尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。 1.粉末的化学成分 常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。 2.粉末的物理性能 ⑴粒度及粒度分布 粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。
实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。 ⑵颗粒形状即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。 ⑶比表面积 即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。 3.粉末的工艺性能 粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。 ⑴填充特性 指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程
1.粉末冶金：制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料， 经过成形和烧结制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。 2.二次颗粒：单颗粒以某种方式聚集就构成二次颗粒 3.松装密度：粉末在规定条件下自然充填容器时，单位体积内自由松装粉末体的质量 g/cm3。 4.孔隙率：孔隙体积与粉末体的表观体积之比的百分数称为孔隙度（θ）。 5.中位径：将各种粒级粉末个数或百分数逐一相加累积并做图，可以得到累积分布曲线， 分布曲线对应５０％处称为中位径 弹性后效：在压制过程中，粉末由于受力而发生弹性变形和塑性变形，压坯内存在着很大的内应力，当外力停止作用后，压坯便出现膨胀现象 6.合批：将成分相同而粒度不同的粉末进行混合，称为合批 7.烧结机构：研究烧结过程中各种可能的物质迁移方式及速率。 8.热压：热压又称为加压烧结，是把粉末装在模腔内，在加压的同时使粉末加热到正常 烧结温度或更低一些的温度，经过较短时间烧结成致密而均匀的制品。 9.活化烧结：是指采用化学或物理的措施，使烧结温度降低、烧结过程加快，或使烧结 体的密度和其它性能得到提高的方法。 10.单颗粒：粉末中能分开并独立存在的最小实体称为单颗粒。 11.振实密度：粉末装于振动容器，规定条件下，经振动敲打后测得的粉末密度。 12.粒度：以mm或μm的表示的颗粒的大小称颗粒直径，简称粒径或粒度。 13.混合：将两种或两种以上不同成分的粉末混合均匀。分为机械法和化学法。 14.搭桥：粉末在松装堆集时，由于表面不规则，彼此之间有摩擦，颗粒相互搭架而形成 拱桥孔洞的现象。 15.快速冷凝技术的特点：（1）急冷可大幅度地减小合金成分的偏析；（2）急冷可增加合 金的固溶能力；（3）急冷可消除相偏聚和形成非平衡相；（4）某些有害相可能由于急冷而受到抑制甚至消除；（5）由于晶粒细化达微晶程度，在适当应变速度下可能出现超塑性等。 16.粉末颗粒的聚集形式：聚合体、团粒、絮凝体；区别：通过聚集方式得到的二次颗 粒被称为聚合体或聚集颗粒；团粒是由单颗粒或二次颗粒靠范德华力粘接而成的，其结合强度不大，用研磨。擦碎等方法在液体介质中容易分散成更小的团粒或二次颗粒或单颗粒；絮凝体则是在粉磨悬浊液中，由单颗粒或二次颗粒结合成的更松软的聚集颗粒。 17.减少因摩擦出现的压力损失的措施：1）添加润滑剂、2）提高模具光洁度和硬度、3） 改进成形方式，如采用双面压制等。 18.粉末冶金技术的优点：1. 能生产用普通熔炼方法无法生产的具有特殊性能的材料：① 能控制制品的孔隙度(多孔材料、多孔含油轴承等)；②能利用金属和金属、金属和非金属的组合效果，生产各种特殊性能的材料（钨-铜假合金型的电触头材料、金属和非金属组成的摩擦材料等）；③能生产各种复合材料。 2.粉末冶金方法生产的某些材料，与普通熔炼法相比，性能优越：①高合金粉末冶金材料的性能比熔铸法生产的好（粉末高速钢可避免成分的偏析）；②生产难熔金属材料或制品，一般要依靠粉末冶金法（钨、钼、铌等难熔金属）。缺点：1、粉末成本高；2、制品的大小和形状受到一定限制；3、烧结零件的韧性较差。 19.粉末料预处理的方式及作用：1、退火：还原氧化物，消除杂质，提高纯度；消除加工 硬化，稳定粉末的晶体结构；钝化金属，防止自燃。2、混合：使不同成分的粉末混合均匀，便于压制成形和后续处理。3、筛分：筛分的目的在于把颗粒大小不匀的原始粉
粉末冶金模具材料之粉末冶金高速钢 粉末冶金模具材料之粉末冶金高速钢 2011年09月13日 粉末冶金高速钢（PMHSS）是高速钢中的上品，国内多数工具厂对它只有一个模糊的概念，只知它是一种性能优良的高级高速钢。硬度65HRC的高速钢，在表面粗糙度为Ra0.5μm时，抗弯强度为5GPa；另一种硬度为70HRC 的高速钢，在表面粗糙度为Ra0.2μm时，也能达到5GPa的抗弯强度。这只能只能在近代PMHSS上实现。在目前高性能刀具材料如硬质合金、金属陶瓷、金刚石、立方氮化硼等超硬材料不断发展的同时，高速钢尤其是粉末冶金高速钢，凭借其在强韧性、工艺性及可加工性等方面优良的综合性能，在复杂刀具特别是切齿刀具、拉刀和各类铣刀制造中仍占有明显优势，应用相当广泛。 在目前高性能刀具材料如硬质合金、金属陶瓷、金刚石、立方氮化硼等超硬材料不断发展的同时，高速钢尤其是粉末冶金高速钢，凭借其在强韧性、工艺性及可加工性等方面优良的综合性能，在复杂刀具特别是切齿刀具、拉刀和各类铣刀制造中仍占有明显优势，应用相当广泛。 粉末冶金高速钢的冶炼不同，经过电弧炉或感应熔炼炉熔化的钢液不是直接浇注成钢锭，而是将熔化的钢液通过喷嘴，喷入到高压氮气流中，钢液被迅速雾化冷却成细小的钢粒，其直径一般小于1mm。再将这样制成的钢粉装入钢桶，对钢桶抽真空，使桶中钢粉间的空气抽净成真空状态，然后焊合钢桶，再在高温高压下将钢桶中的钢粉压制成形，形成热等静压烧结制备工艺。由此可生产出致密度几乎为100%的粉末冶金高速钢坯料，然后接下来再锻造、轧制成钢材由于粉末冶金在喷雾制粉过程中，钢液冷却速度十分快，避免
了普通高速钢铸锭过程中的许多缺陷，雾化的钢液中碳化物来不及聚集长大形成团块状，因此碳化物颗粒细小而均匀，一般为1～3μm(最大尺寸不超过 6μm)，这就大大提高了钢的强度和韧性。 高速钢含有大量W、Mo、Cr、V等元素，其与碳形成的合金碳化物提高了钢材性能。由于粉末高速钢冶炼的独特性，合金元素含量更高，尤其是高V、高Co钢的应用较为普遍。高速钢中的W、Mo作用相似，与碳形成的合金碳化物通过溶解及析出强化，使高速钢具有特殊的二次硬化效果，红硬性大大提高；钢中V是强的碳化物形成元素，VC细小弥散，提高了钢的耐磨性，随着V 含量的提高，高速钢的抗磨粒磨损性能大幅提升；Co是固溶强化最强的合金元素之一，通过固溶基体强化来提高高速钢的硬度及热硬性，改善了刀具切削性能，使刀具寿命大为提高。图1为几种粉末高速钢与典型高速钢的性能特点对比。 粉末冶金高速钢性能十分优越,它具有高强度、高硬度、高韧性、高耐磨性，以及可加工性好的特点，是一种介于硬质合金和高速钢之间的新材料。由于粉末冶金高速钢制造的刀具的切削性能在所有切削加工领域内全面超越了原来的高速钢，其韧性优于整体硬质合金刀具而越来越受到工具行业的青睐。 粉末高速钢由于良好的组织一致性和碳化物的无偏析，弥补了普通冶炼高速钢的严重缺陷，使钢材质量和性能全面提高。粉末冶金高速钢刀具在加工铁基高温合金、钛合金、超高强钢等难加工材料时表现出了良好的切削性能及综合力学性能。由于粉末高速钢冶炼及雾化制粉的特殊性，工艺及设备要求相对复杂，钢材制造成本较高，目前在精密复杂刀具生产中应用较多，还有待进一步推广应用。
近些年来，中央一号文件都把三农问题放在首位,这说明党中央、国务院对三农问题的高度重视。国家每年对农业投入很大,但效果并不明显,我国各级政府也都非常重视三农问题,但是始终没有一个有效的发展模式。因此,十几年来三农问题始终没有得到有效解决,也没有形成一个切实可行的解决方案。对此，齐伍军认为其原因主要有以下问题: 1.非市场经济体制阻碍了农业产业化与新型城镇化的发展。 首先,农民对土地只有使用权没有所有权,农民无法通过对土地权的处置获得价值增值。一些地方政府廉价征用农民土地,高价卖给开发商,农民得到的只是地上物的补偿费,并没有得到处置土地应该得到的回报。农民对土地没有所有权,就无法将土地作为资产与投资人、农业企业合作实现自己的价值增长。 其次,国家虽然对三农问题非常重视,但是始终没有从体制上解决根本问题。由于没能有效地让资源向农业、农村倾斜,导致城乡资源配置不均衡,除了税收优惠和政策补贴外,没有可以推动农业发展的有效资源。 其三,一些地方政府重工商轻农业,将大量农民土地征用、出卖给开发商开发房地产,忽视了农民利益与农业发展;高度重视招商引资与工商业发展,不重视培育和支持农业产业化企业的发展。 2.我国农业生产方式十分传统与落后(农民家庭种植模式)。目前,我国农业生产现代化程度低,还停留在一家一户小面积手工作业种植的传统生产方式上,生产效率低下,创造的价值较低。而以美国为代表的西方发达国家,农业生产现代化程度非常高,现代化农业生产实现了机械化、自动化、电气化与信息化。在美国,3个农民可以种植5000亩土地,而在中国,一家人最多种植几十亩土地。美国3%的农业人口满足了100%美国人口的吃粮问题,而中国70%的农业人口还满足不了中国100%人口的粮食需求问题,每年还要靠进口大量的粮食来保证我国的粮食需求。
先进制造技术---粉末冶金技术 2013届机械在职研究生司宗甲（扬州保来得科技实业有限公司） 摘要：粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。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。粉末冶金材料是指用几种金属粉末或金属与非金属粉末作原料，通过配料、压制成形、烧结等工艺过程而制成的材料。这种工艺过程成为粉末冶金法，是一种不同于熔炼和铸造的方法。其生产过程与陶瓷制品相类似，所以又称金属陶瓷法。粉末冶金法不仅是制取具有某些特殊性能材料的方法，也是一种无切削或少切削的加工方法。它具有生产率高、材料利用率高、节省机床和生产占地面积等优点。但金属粉末和模具费用高，制品大小和形状受到一定限制，制品的韧性较差。粉末冶金法常用于制作硬质合金、减摩材料、结构材料、摩擦材料、难熔金属材料、过滤材料、金属陶瓷、无偏析高速工具钢、磁性材料、耐热材料等。 关键词：粉末冶金、基本工序、应用、发展方向、问题及机遇 一、世界粉末冶金工业概况 2012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2010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。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。 二、粉末冶金技术简介 粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法，既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。但其模具和金属粉末成本较高，批量小或制品尺寸过大时不宜采用。 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
粉末冶金工艺基本知识-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
粉末冶金工艺基本知识 粉末冶金成形 粉末冶金工艺及材料 粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的混合物制成制品的加工方法，既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料，又可制造各种精密的机械零件，省工省料。但其模具和金属粉末成本较高，批量小或制品尺寸过大时不宜采用。粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比，具有以下特点： 1．粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的，因此可以获得熔点、密度相差悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。 2．提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末，凝固速度极快、晶粒细小均匀，保证了材料的组织均匀，性能稳定，以及良好的冷、热加工性能，且粉末颗粒不受合金元素和含量的限制，可提高强化相含量，从而发展新的材料体系。 3．利用各种成形工艺，可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零件，大量减少机加工量。提高材料利用率，降低成本。 粉末冶金的品种繁多，主要有：钨等难熔金属及合金制品；用Co、Ni等作粘结剂的碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）等硬质合金，用于制造切削刀具和耐磨刀具中的钻头、车刀、铣刀，还可制造模具等；Cu合金、不锈钢及Ni等多孔材料，用于制造烧结含油轴承、烧结金属过滤器及纺织环等。随着粉末冶金生产技术的发展，粉末冶金及其制品将在更加广泛的应用。 1 粉末冶金基础知识 ⒈1 粉末的化学成分及性能 尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。 1.粉末的化学成分 常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。 2.粉末的物理性能 ⑴粒度及粒度分布 粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。图描绘了由若干一次颗粒聚集成二次颗粒的情形。实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。 ⑵颗粒形状 即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。 ⑶比表面积 即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。 3.粉末的工艺性能 粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。 ⑴填充特性
粉末冶金高速钢的选择与应用 粉末冶金高速钢的选择与应用 作者：哈尔滨第一工具有限公司宋学全 切削技术的发展依靠刀具技术和高 速机床技术的进步，刀具与机床的正确选用常起着决定性作用。采用耐热性更好的新型刀具材料及涂层、公道设计刀具结构与几何参数、选择最佳的切削速度是实现切削加工优化的重要保障。在目前高性能刀具材料如硬质合金、金属陶瓷、金刚石、立方氮化硼等超硬材料不断发展的同时，高速钢尤其是粉末冶金高速钢，凭借其在强韧性、工艺性及可加工性等方面优良的综合性能，在复杂刀具特别是切齿刀具、拉刀和各类铣刀制造中仍占有明显上风，应用相当广泛。 1 高速钢发展及粉末高速钢冶炼工艺特点 以切削刀具为主要用途的高速钢已经历了百年的发展历程。1900 年法国巴黎世界展览会上，美国人Taylor和White成功进行的高速切削演示标志着高速钢的应用拉开了序幕。多年来，高速钢刀具一直占据着机械加工领域的主导地位，其发展简史见表1。 表1 高速钢发展简史
冶炼，钢水容量大，成分均匀，可通过炉外精炼、真空脱气等进步钢水质量；但由于钢锭浇铸尺寸较大，钢水冷却缓慢，且高速钢化学成分复杂，合金元素含量高，使其莱氏体组织粗大，碳化物偏析严重。碳化物偏析程度反映了高速钢质量的优劣，严重的偏析降低了高速钢的性能，使钢的锻、轧加工困难，高合金、高性能高速钢的发展受限。 粉末冶金高速钢改变了传统的高速钢浇铸与成锭工艺，采用了雾化制粉及压力加工成形。国际上较先进的粉末高速钢制造基本工艺是将冶炼完、符合化学成分要求的钢水经强力高压氮气雾化，细小液滴瞬间迅速凝固成合金粉末颗粒，其粒度相当于一般铸锭亿万分之一的“超细小钢锭”，形成了极快冷凝固制粉。雾化制粉完成后，合金粉末颗粒经筛分、装包套、摇实、抽真空脱气等工序，再经冷、热等压力加工成锭。粉末冶金高速钢的优点为成分均匀、碳化物无偏析，易实现高合金化；与电炉钢比较，其强韧性大幅度进步，热处理变形小，尺寸稳定性高，可磨削性能好。 2 粉末冶金高速钢主要牌号及成分 传统冶炼生产的高速钢牌号均可运用粉末冶金方法生产，而高钒、高钴等高合金高性能高速钢却是粉末冶金高速钢所独占的牌号(如ASP2060、ASP2080等)。表2为粉末冶金高速钢主要牌号及成分范围。 表2 粉末冶金高速钢主要牌号及成分(wt%)
（冶金行业）粉末冶金新技 术新工艺
11粉末冶金新技术新工艺 11．1概述 粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末和非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金工艺的第壹步是制取原料粉末，第二步是将原料粉末通过成形、烧结以及烧结后处理制得成品。典型的粉末冶金产品生产工艺路线如图11-1所示。粉末冶金的工艺发展已远远超过此范畴而日趋多样化，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。 粉末冶金技术有如下特点： (1)能够直接制备出具有最终形状和尺寸的零件，是壹种无切削、少切削的新工艺，从而能够有效地降低零部件生产的资源和能源消耗； (2)能够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，是壹种低成本生产高性能金属基和陶瓷基复合材料的工艺技术； (3)能够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，如多孔含油轴承、过滤材料、生物材料、分离膜材料、难熔金属和合金、高性能陶瓷材料等； (4)能够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； (5)能够制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和过饱和固溶体等壹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； (6)能够充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料，是壹种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。 近些年来，粉末冶金有了突破性进展，壹系列新技术、新工艺大量涌现，例如：快速冷凝雾
粉末冶金基本知识篇 绪论 粉末冶金（也称金属陶瓷法）：制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。 粉末冶金工艺：1）、制取金属、合金、金属化合物粉末以及包覆粉末； 2）、将原料粉末通过成形、烧结以及烧结后的处理制得成品。大概流程：物料准备（包括粉末预先处理（如加工，退火）、粉末分级、混合和干燥等）→成形→烧结→烧结后处理（精整、浸油、机加工、热处理、粉末冶金的特点： 1. 能生产用普通熔炼方法无法生产的具有特殊性能的材料： ①能控制制品的孔隙度(多孔材料、多孔含油轴承等)； ②能利用金属和金属、金属和非金属的组合效果，生产各种特殊性能的材 料（钨-铜假合金型的电触头材料、金属和非金属组成的摩擦材料等）； ③能生产各种复合材料。 2.粉末冶金方法生产的某些材料，与普通熔炼法相比，性能优越： ①高合金粉末冶金材料的性能比熔铸法生产的好（粉末高速钢可避免成分 的偏析）； ②生产难熔金属材料或制品，一般要依靠粉末冶金法（钨、钼、铌等难熔 金属）。 粉末冶金技术的优越性和局限性： 优越性：1）、无切削、少切削，能够大量节约材料，节省能源，节省劳动。普通铸造合金切削量在30-50%，粉末冶金产品可少于5%。2）、能够大量能够制备其他方法不能制备的材料。3）、能够制备其他方法难以生产的零部件。 局限性：1、粉末成本高；2、制品的大小和形状受到一定限制；3、烧结零件的韧性较差。 常用粉末冶金材料：粉末冶金减摩、多孔、结构、工具模、高温和电磁材料。 第一章：粉末的制取 第一节：概述 制粉方法分类： 机械法：由机械破碎、研磨或气流研磨方法将大块材料或粗大颗粒细化的方法。物理法：采用蒸发凝聚成粉或液体雾化的方法使材料的聚集状态发生改变，获得粉末。 化学法：依靠化学或电化学反应，生成新的粉态物质（气相沉积、还原化合、电化学发）。 在固态下制取粉末的方法包括：有机械粉碎法和电化腐蚀法；还原法；还原-化合法。 在气态制备粉末的方法包括:蒸气冷凝法；羟基物热离解法。 在液态制备粉末的方法有:雾化法；置换法、溶液氢还原法；；水溶液电解法；熔盐电解法。 从过程的实质看，现有制粉方法大体上可归纳为两大类，即机械法和物理化学法。机械法是将原材料机械地粉碎，而化学成分基本上不发生变化；物理化学法是