中國粉體網(wǎng)訊 粉末冶金是以金屬粉末（或金屬與非金屬混合粉末）為原料，通過成型和燒結(jié)工藝制造金屬材料、復合材料及制品的先進技術。該技術具有材料利用率高、可制備復雜形狀零件、孔隙率可控等獨特優(yōu)勢，廣泛應用于汽車、電子、航空航天等領域。
主流金屬粉末類型及應用場景
1. 鐵基粉末
鐵基材料是粉末冶金中最常見的材料之一，鐵基粉末冶金材料以鐵粉為主要原料，通過添加碳、銅、鉬等合金元素，經(jīng)粉末冶金工藝制成。其具有成本低、強度高、硬度高、韌性強、耐磨性好等優(yōu)點。在汽車工業(yè)中，大量應用于制造發(fā)動機零部件，如齒輪、凸輪軸等，這些部件在高負荷、高磨損的工況下，鐵基粉末冶金材料憑借其良好的機械性能，確保了發(fā)動機的穩(wěn)定運行。在機械制造領域，鐵基粉末冶金零件可用于制造各種機械傳動部件，有效提高了機械系統(tǒng)的傳動效率和可靠性。
2. 銅基粉末
銅基粉末冶金材料以銅粉或銅合金粉為基礎，常添加錫、鋅、鉛等元素。它具有優(yōu)良的導電性、導熱性、耐腐蝕性和減摩性。在電子電器行業(yè)，銅基粉末冶金材料被廣泛用于制造電觸頭、電刷等部件，良好的導電性確保了電流的穩(wěn)定傳輸，而耐腐蝕性則延長了部件的使用壽命。在軸承制造領域，由于其減摩性能，銅基粉末冶金軸承可在無潤滑或少量潤滑的條件下工作，降低了設備的維護成本，提高了設備的運行效率。在電磁屏蔽材料領域，納米銅粉復合材料在5G通信設備中發(fā)揮重要作用。
3. 鈷基粉末
鈷基粉末是以鈷為基體，含有鉻、鎢、鉬、鎳等多種合金元素的一類高溫合金材料。它憑借鈷的優(yōu)異高溫穩(wěn)定性和其他合金元素的協(xié)同作用，具備卓越的高溫強度、良好的抗熱腐蝕性能、出色的抗氧化性以及優(yōu)良的抗疲勞性能，能夠在800℃以上甚至更高的極端高溫環(huán)境下長期穩(wěn)定工作，且在復雜應力條件下仍能保持良好的力學性能。該合金常通過真空熔煉等先進工藝制備，被廣泛應用于航空航天領域的航空發(fā)動機燃燒室、渦輪葉片等關鍵部件，以及能源領域的燃氣輪機、石油化工的高溫反應設備等，是確保這些高溫裝備高性能、高可靠性運行的關鍵材料。
4. 鋁基粉末
鋁基粉末冶金材料是以鋁或鋁合金粉末為主要原料，添加適量的合金元素（如銅、鎂、硅等）以及其他增強相（如碳纖維、陶瓷顆粒等），通過粉末冶金工藝制備而成的一種高性能材料。它綜合了鋁的低密度、良好的導電性與導熱性、易加工等特性，以及粉末冶金工藝能夠精確控制成分和組織、實現(xiàn)近凈成形等優(yōu)點，具有高強度、高硬度、良好的耐磨性、耐腐蝕性和尺寸穩(wěn)定性等性能特點。在航空航天領域，鋁基粉末冶金材料用于制造飛機的結(jié)構(gòu)件、發(fā)動機零部件等，低密度的特性有效減輕了飛機的重量；在汽車工業(yè)中，可用于制造發(fā)動機活塞、輪轂、發(fā)動機支架、制動卡鉗等部件，提升汽車的性能并降低能耗。在3C數(shù)碼產(chǎn)品領域，廣泛應用與手機中框、筆記本電腦鉸鏈、折疊屏手機鉸鏈等的制造。
5. 鈦基材料
鈦基粉末冶金材料是以鈦或鈦合金粉末為主要原料，添加諸如鋁、釩、鉬等合金元素粉末或碳化物、氮化物等增強相粉末，利用粉末冶金技術制備而成的高性能材料。它不僅具有鈦的低密度、高強度、良好的耐腐蝕性和生物相容性等固有特性，還因粉末冶金工藝可實現(xiàn)精確的成分和微觀結(jié)構(gòu)控制，展現(xiàn)出優(yōu)異的綜合性能，如高比強度、良好的熱穩(wěn)定性和尺寸精度等。在生物醫(yī)療領域，鈦合金粉末通過熱等靜壓成型制備人工關節(jié)，兼具生物相容性和高強度。
6. 鎳基粉末
鎳基粉末是以鎳或鎳合金粉末為主要原料，添加鉻、鉬、鈮、鈦等多種合金元素粉末，有時還會加入陶瓷顆粒等增強相。鎳基粉末冶金材料充分發(fā)揮了鎳的良好韌性、耐腐蝕性和高溫穩(wěn)定性等特點，具有高強度、高硬度、優(yōu)異的高溫抗氧化性、抗熱疲勞性和良好的抗蠕變性能，能夠在高溫、復雜應力和惡劣腐蝕環(huán)境等極端條件下保持穩(wěn)定的性能。該材料廣泛應用于航空航天領域的發(fā)動機渦輪盤、葉片等關鍵部件，以及能源、石油化工、電子等行業(yè)中的高溫爐部件、催化轉(zhuǎn)化器、精密電子元件等制造，是推動現(xiàn)代高端制造業(yè)發(fā)展的關鍵材料技術之一。
7. 鎢基粉末
鎢基粉末是以鎢粉為主要原料，添加鎳、鐵、銅等其他元素粉末。鎢具有高熔點、高密度、高硬度等特性，使得鎢基粉末冶金材料不僅保留了鎢的這些優(yōu)異性能，還通過添加其他元素及特定的工藝控制，具備了良好的導電性、導熱性、抗腐蝕性和一定的韌性，可根據(jù)不同的應用需求調(diào)整成分和工藝來精確控制材料性能。該材料在電子、電光源、航空航天、軍事、機械加工等眾多領域都有重要應用，如制造電子管燈絲、X射線管靶材、航空發(fā)動機的高溫部件、穿甲彈芯以及各類高硬度模具等，是現(xiàn)代高端制造業(yè)和國防工業(yè)中不可或缺的關鍵材料。
總結(jié)
粉末冶金金屬體系正朝著高性能化、復合化和綠色制造方向發(fā)展。鐵基材料持續(xù)主導汽車工業(yè)，銅基在電子領域不可替代，而鈦、鎳等戰(zhàn)略金屬粉末在高端裝備制造中地位凸顯。這些金屬粉末，以其豐富多樣的性能特點，成為了汽車、電子、航空航天、能源、生物醫(yī)療等眾多行業(yè)發(fā)展的有力助推器。它們不僅滿足了現(xiàn)代工業(yè)對于高性能、高精度、高可靠性材料的需求，還在一定程度上推動了產(chǎn)業(yè)的升級與變革。
參考來源：
黃伯云，等：現(xiàn)代粉末冶金材料與技術進展
鄧陳虹，等：粉末冶金金屬基復合材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、東方財富網(wǎng)
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