粉末冶金材料的应用与发展
粉末冶金材料是指用粉末冶金技术制成的多孔、半致密或全致密材料(包括制品)。粉末冶金材料具有传统铸造工艺无法获得的独特的化学成分、物理力学性能，如可控的孔隙率、均匀的组织、无宏观偏析(由于液态合金的宏观流动，凝固后合金横截面不同部位不存在化学成分不均匀)，可一次成型。
通常，粉末冶金材料根据其用途可分为7类:
①粉末冶金减摩材料，又称烧结减摩材料。它是通过在材料的孔隙中浸渍润滑油或在材料组合物中添加或减少摩擦剂或固体润滑剂来制备的。材料间摩擦系数小，在润滑油有限的情况下，使用寿命长，可靠性高。在干摩擦条件下，它本身或表面层所含的润滑剂具有自润滑作用。广泛用于制造轴承、支撑衬套或端面密封等。
②粉末冶金多孔材料。也称为多孔烧结材料。由球形或不规则的金属或合金粉末通过成型和烧结制成。材料内部孔道纵横交错，相互连通，一般体积孔隙率为30% ~ 60%，孔径为1 ~ 100微米。良好的透气性、导热性和导电性、耐高低温性、抗热震性和耐介质腐蚀性。用于制造过滤器、多孔电极、灭火装置、防冻装置等。
③粉末冶金结构材料。也称为烧结结构材料。它能承受拉伸、压缩、扭转等载荷，能在摩擦磨损条件下工作。由于材料中残余气孔的存在，其延展性和冲击值低于相同化学成分的铸锻件，限制了其应用范围。
④粉末冶金摩擦材料。也称为烧结摩擦材料。它由贱金属(铜、铁或其他合金)、润滑成分(铅、石墨、二硫化钼等)组成。)和摩擦成分(二氧化硅、石棉等。).其摩擦系数高，动能吸收快，制动和传动速度快，磨损小。强度高、耐高温、导热性好；良好的抗咬合性、耐腐蚀性，受油脂和水分影响小。主要用于制造离合器和制动器。
⑤粉末冶金工模具材料。包括硬质合金、粉末冶金高速钢等。后者组织均匀，晶粒细小，无偏析，比熔铸高速钢具有更好的韧性和耐磨性，热处理变形小，使用寿命长。它可用于制造刀具、模具和零件的毛坯。
⑥粉末冶金电磁材料。包括电气材料和磁性材料。在电气材料中，贵金属如金、银和铂的粉末冶金材料用作动力头材料，以银和铜为基体并添加钨、镍、铁、碳化钨和石墨制成的粉末冶金材料。钨铜、钨镍铜等粉末冶金材料作为电极；金属-石墨粉末冶金材料用作电刷；钼、钽和钨等粉末冶金材料被用作电热合金和热电偶。磁性材料分为软磁材料和硬磁材料。软磁材料包括磁粉、磁粉芯、软磁铁氧体、磁矩铁氧体、压磁铁氧体、微波铁氧体、正铁氧体和粉末硅钢等。硬磁材料包括硬磁铁氧体、稀土钴硬磁、磁记录材料、微粉硬磁、磁性塑料等。制造用于转换、传输和存储能量和信息的各种磁性装置。
⑦粉末冶金高温材料。包括粉末冶金高温合金、难熔金属及合金、金属陶瓷、弥散强化和纤维增强材料等。用于制造高温下使用的涡轮盘、喷嘴、叶片等耐高温部件。其中，典型的弥散强化材料有:(1)烧结铝粉(SAP):表面氧化制成。SAP具有非常高的高温强度和抗蠕变性，使用温度达到500℃，远远优于普通铝合金。主要用于:反应堆中的核燃料夹套、飞机机翼和机身、压缩机叶轮、高温活塞等。(2)弥散强化铜:弥散的颗粒一般为Al2O3，通常采用内氧化法制成。弥散强化后，铜的强度和硬度都有很大提高，但电导率降低不多。在电子工业中常用作电阻焊的电极、白炽灯的灯丝引线、电子管零件等材料。(3)弥散强化高温合金:最早的弥散强化镍基合金是ThO2(2%)强化镍(TD-Ni)。它是用普通的共沉淀法制备的。机械合金化出现后，开发了一系列镍基、铁基和钴基合金。已经使用的有10多种。MA754优于ThO2-Ni-Cr，已成功用作喷气发动机叶片。MA956E是一种铁铬铝基材料，具有优良的抗氧化性和耐腐蚀性。MA6000E合金在1000h时的断裂应力大于800OC，远优于TD-Ni和IN792。在100℃时，TD-Ni和IN792的1000h断裂应力仅为20～30 MPa，而MA6000E为160MPa。因此，MA6000E是一种很好的叶片材料。(4)其他:弥散强化铅(DS-Pb)，唯一与SAP相似的例子。分散相为PbO，主要用于消音、化工用具、辐射屏蔽和电池；含铝和锆的镁合金(铝和锆都溶于镁中，但溶解后析出A1Zr4弥散相)；金属间化合物FeAl3和FeNiAl9等增强铝铁合金。
一般来说，飞机和发动机上的刹车片、离合器摩擦片、多孔过滤器、多孔发汗材料、充油轴承、磁芯、电触头、高比重合金、硬质合金和超硬耐磨件，由于含有大量非金属成分或连通孔隙，用普通的铸锻工艺是无法制造的。它们只能通过粉末冶金工艺制造，例如冷压和烧结。航空航天工业用粉末冶金材料包括刹车片材料、多孔材料和高强度粉末合金。材料和刹车片是飞机机轮刹车装置的核心。大多数军用飞机和民用飞机都使用粉末冶金刹车片。因为刹车每次磨损100 ~ 500次就需要更换刹车片，所以是飞机上使用最多的粉末冶金材料。多孔材料，即多孔、可渗透的粉末冶金材料。用于涡轮润滑系统和飞机液压控制系统的青铜或不锈钢过滤器是防止颗粒堵塞和粘附的重要部件。金属纤维多孔材料具有良好的强度和塑性，可用于高温零件，如涡喷发动机叶尖密封环用高温合金毡带和火箭发动机喷注器面板、燃烧室内壁和喉部用发汗冷却多孔材料。高强度粉末合金是通过粉末热成形得到的完全致密的高温合金、铝合金和钛合金。一些现代飞机发动机已经使用锻造粉末超合金涡轮盘和压缩机盘。粉末铝合金主要用作飞机和发动机的结构材料。
汽车工业仍然是粉末冶金工业的最大动力和最大用户。一方面汽车的产量在增加，另一方面单辆汽车中粉末冶金零件的消耗量也在增加。粉末冶金铁基零件主要用于发动机、传动系统、ABS系统、点火装置等。汽车发展的两大趋势是降低能耗和保护环境；主要技术手段是采用先进的发动机系统和轻量化。欧洲汽车尾气的过滤为粉末冶金多孔材料提供了巨大的市场。在目前的发动机工况下，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。
工具是粉末冶金工业的另一种重要产品，尤其是硬质合金。加工要求加工工具本身更锋利、更坚硬、更坚韧；材料加工范围扩大到鲁河、镁合金、钛合金、陶瓷等。更高的尺寸精度要求；较低的加工成本要求；对环境的影响要降到最低，干法处理的比例要大一些。这些新要求加速了粉末冶金工具材料的发展。
此外，信息产业的发展也为粉末冶金行业提供了新的机遇。日本电子工业使用的粉末冶金产品已经达到每年4.3美元。
粉末冶金不仅是制造高技术材料的重要方法，有时也是唯一的方法。也是一种多途径、快、好、省地制造复杂、高精度金属零件的先进金属成形技术。因此，粉末冶金工业先后发展了三个领域，一是难熔金属和硬质合金工具材料，二是永磁材料，特别是稀土永磁材料。这两种材料基本上只能用粉末冶金生产。第三个领域是将材料制造与金属成形相结合的特殊金属成形技术。发展粉末冶金，重点满足装备制造业对高性能钢铁粉末冶金产品的需求。
粉末冶金是一种先进的金属成形技术。它是将金属和其他粉末经过加工、压制、成型、烧结和必要的后续处理，制成机械零件和金属制品的一种高新技术。由于其节能、节材、高效、环保等优点，已被广泛采用，具有巨大的市场潜力和发展前景。近年来，粉末冶金行业发展迅速，特别是汽车工业、机械制造、金属工业、航空空航天、仪器仪表、五金工具、工程机械、电子电器和高新技术产业的快速发展，给粉末冶金行业带来了难得的发展机遇和巨大的市场空。同时也对行业的技术水平提出了更高的要求。纵观国际新材料研发现状，西方主要工业发达国家都在集中人力物力寻求突破。美国、欧共体、日本和韩国在最新的国家科技计划中，都把新材料及其制备技术列为国家重点支持的关键技术之一。与中国的& ldquo入世& rdquo随着经济全球化进程的加快，粉末冶金行业面临着新的挑战。中国粉末冶金工业必须加快发展，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
粉末冶金材料及制品未来的发展方向主要包括:代表性铁基合金将向大体积精密制品和高质量结构件发展；制造组织均匀、难加工、完全致密的高性能合金；混合相成分的特殊合金是通过增强致密化工艺制成的。制造异质材料、非晶、微晶或亚稳合金；加工具有独特和不寻常形状或成分的复合材料零件。
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