粉末冶金材料特性的应用案例
粉末冶金的应用范围
粉末冶金齿轮
粉末冶齿轮是少切屑、无切屑的高新技术的产物。
粉末冶金齿轮在整个粉末冶金零件中难以单独统计，但无论是按重量还是按零件数量，粉末冶金齿轮在汽车、摩托车中所占的比例都远远大干其他领域中的粉末冶金零件。
因此，从汽车、摩托车在整个粉末冶金零件中所占比例的上升可以看出，粉末冶金齿轮在整个粉末冶金零件中处于飞速发展的地位。
如果按零件特点来分，齿轮属于结构类零件，而结构类零件在整个铁基零件中所占的绝对重量也远远大于其他几类，粉末冶金零件。
粉末冶金齿轮种类和应用
粉末冶金齿轮是各种汽车发动机中普遍使用的粉末冶金零件，通过一次成形和精整工艺，不需要其他后处理工艺，可以完全达到尺寸精度要求，尤其是齿形精度。
因此，与用传统机械加工方法制造相比，在材料投入和制造上都大大减少，它是体现粉末冶金特点的典型产品。
粉末冶金零件配套举例配套类别零部件名称：汽车发动机;凸轮轴、曲轴正时带轮，水泵、油泵带轮，主动、从动齿轮，主动、从动链轮，凸轮，轴承盖，摇臂，衬套，止推板，气门导管，进、排气门阀座汽车变速箱;各种高低速同步器齿毂及组件，离合器齿轮，凸轮、凸轮轴，滑块，换挡杆，轴套，导块，同步环摩托车零件：从动齿轮及组件，链轮，起动棘爪，棘轮，星形轮，双联齿轮，副齿轮，变速齿轮，推杆凸轮，轴套，滑动轴承，定心套，从动盘，进、排气门阀座汽车、摩托车油泵：各种油泵齿轮、齿毂，各种油泵转子，凸轮环汽车、摩托车减振器各种活塞，底阀座，导向座压缩机各种活塞，缸体，缸盖，阀板，密封环农机产品各种轴套，转子，轴承其他：分电器齿轮，行星齿轮，内齿盘，组合内齿轮，各种不锈钢螺母，磁极。
粉末冶金材料的应用
粉末冶金材料的应用粉末冶金是一种重要的材料加工方法，它通过将金属或非金属粉末压制成所需形状，然后在高温下烧结或热处理，从而制造出各种精密的工程材料。
粉末冶金材料在各个领域都有广泛的应用，以下是一些典型的应用领域：1. 汽车工业：●引擎零件，如曲轴、连杆、气缸套等，常使用粉末冶金材料制造，因为它们具有高强度、轻量化和耐磨性等特点。
●制动系统中的金属基复合材料，用于提高制动性能和耐磨性。
2. 航空航天业：●航空发动机零件，如涡轮叶片、涡轮盘等，通常使用超合金粉末冶金材料制造，以承受高温和高压条件下的应力。
●航天器的结构组件，如火箭发动机零件、卫星零件等。
3. 医疗器械：●人工关节、牙科植入物和医用工具等医疗器械中，粉末冶金材料常用于制造耐腐蚀、生物相容性好的部件。
4. 电子和电气工程：●电子电路板上的金属化连接器、封装材料和导电粘合剂中常使用粉末冶金材料。
●用于磁性元件、电感器和传感器的软磁材料，如铁氧体粉末。
5. 工具和刀具：●刀片、铣刀、钻头、齿轮和锯片等切削工具常使用粉末冶金材料制造，因为它们具有高硬度、耐磨性和耐热性。
●硬质合金（碳化钨等）用于制造切削刀具。
6. 磁性材料：●用于电机、变压器、传感器和磁盘驱动器的永磁体材料。
●电感线圈和电子元件的软磁材料。
7. 能源产业：●用于太阳能电池和燃料电池的材料。
●用于储能系统中的电池材料。
总的来说，粉末冶金材料在制造业中发挥着重要作用，因为它们具有高度可控性、高精度和多种定制化特性，可以满足各种应用的要求。
由于粉末冶金材料的广泛适用性和优越性能，它们在现代工程和科学领域中扮演着不可或缺的角色。
粉末冶金技术在新能源材料中的应用
粉末冶金技术在新能源材料中的应用
随着新能源技术的不断发展，粉末冶金技术在新能源材料中的应用也越来越广泛。
粉末冶金技术以其独特的优势，如精细化、均匀性好、杂质少等特点，成为新能源材料制备中不可或缺的一种技术。
在太阳能电池中，粉末冶金技术可以制备出高纯度、高晶质性的硅粉末，用于制备单晶硅和多晶硅材料。
另外，粉末冶金技术还可以制备出用于薄膜太阳能电池的铜铟镓硒(CIGS)材料。
在锂离子电池中，粉末冶金技术可以制备出高性能的电极材料和电解质材料。
例如，采用粉末冶金技术制备的锂离子电池正极材料可以提高电池容量和循环寿命。
在燃料电池中，粉末冶金技术可以制备出高性能的催化剂材料。
例如，采用粉末冶金技术制备的铂基催化剂可以提高燃料电池的效率和稳定性。
总之，粉末冶金技术在新能源材料中的应用是非常广泛的。
随着技术的不断进步，相信粉末冶金技术会在新能源材料领域中发挥越来越重要的作用。
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铝合金粉末冶金的研究及应用
铝合金粉末冶金的研究及应用随着科技的进步和工业现代化的推进，人们的日常生活中越来越多的物品采用了铝合金材料。
铝合金的优点是轻质、耐腐蚀、抗氧化、导热性好等等。
其中，铝合金粉末冶金技术是制造铝合金物品的重要方法之一。
一、铝合金粉末冶金的概述铝合金粉末冶金（Powder Metallurgy，PM）是一种利用粉状金属制造零部件的工艺技术。
该方法生产的零件密度高、材料均匀，能在铝合金材料的研究和开发中起到重要作用。
铝合金粉末冶金生产过程主要包括烘干、筛选、混合、压制、烧结等多个工序。
其中，为了保证材料的均匀性，混合环节的控制很关键。
同时，烧结工序也是制造高品质铝合金材料的重要工序。
二、铝合金粉末冶金的应用铝合金粉末冶金技术在许多领域中都有广泛的应用。
以下列举一些主要应用：1.汽车制造：铝合金粉末冶金技术生产的零部件密度高、强度大，适合应用于汽车轻质化的要求。
2.航空制造：航空器结构的高温、高强度、高刚性及耐腐蚀等多重特殊要求，铝合金粉末冶金技术生产的材料可以满足这些要求。
3.医疗器械和电子领域：铝合金粉末冶金材料具有良好的生物相容性和振动防护性能，可用于制造人类接触材料，如人工关节、牙科植入物等。
除此之外，铝合金粉末冶金技术在计算机行业、建筑业、船舶制造等领域也有广泛的应用。
三、铝合金粉末冶金技术的发展和前景铝合金粉末冶金技术，在其其他领域的应用得到迅速发展和广泛应用的基础上，其研究和应用也逐步升级。
特别是随着高技术和智能化的应用，国内外铝合金粉末冶金技术也进一步提高和发展，成为新材料和科技的重要领域。
在当前的国际环境下，在“新能源、新技术、新材料”的背景下，铝合金粉末冶金技术发展具有广泛而重要的应用前景。
同时，铝合金粉末冶金技术也将成为我国未来工业发展的重要方向。
总之，铝合金粉末冶金技术的研究和应用在现代工业制造中具有重要意义。
随着科技的不断进步，其应用领域也在不断扩展，为我们的生活和经济发展带来更丰富的选择。
滑石在粉末冶金制品中的应用研究现状
滑石在粉末冶金制品中的应用研究现状引言：粉末冶金技术作为一种常用的金属加工方法，以其高效、节能、易于实现复杂形状等特点，被广泛应用于各个领域，如汽车制造、航空航天、电子设备等。
在粉末冶金制品的制备过程中，添加适当的辅助材料能够改善材料的性能，提高产品的质量和性能。
滑石作为一种优良的辅助材料，在粉末冶金制品中具有广泛的应用前景。
本文将对滑石在粉末冶金制品中的应用研究现状进行探讨。
一、滑石的物理和化学特性滑石，化学通式为Mg3[Si4O10](OH)2，是一种层状的硅酸镁盐矿物，具有多孔性、白色、脂状光泽和良好的滑石感等特点。
滑石具有较低的比重和低导热率，具有优良的耐火性和耐化学腐蚀性，因此在粉末冶金制品中具有广泛的应用潜力。
二、滑石在粉末冶金制品中的应用类型1.滑石在粉末冶金中的填料应用滑石具有多孔性和良好的吸附性能，可以作为粉末冶金中的填料材料。
添加适量的滑石填料可以改善粉末冶金制品的力学性能、密度和尺寸稳定性，并提高材料的抗磨损、耐磨及耐高温性能。
2.滑石在粉末冶金中的润滑剂应用滑石具有优良的润滑性能，可以作为润滑剂添加到粉末冶金制品中，提高材料的流动性、降低制品的摩擦系数，并减少从外部环境中吸附水分引起的制品变形。
此外，滑石的润滑性能还可以提高粉末冶金制品的表面质量和加工效率。
3.滑石在粉末冶金中的增强剂应用通过研究滑石的添加方法和烧结工艺参数，可以将滑石作为增强剂添加到粉末冶金材料中，提高材料的韧性、强度和硬度。
滑石在金属粉末冶金制品中的增强剂应用是目前较为前沿的研究方向之一。
三、滑石应用研究的挑战和展望尽管滑石在粉末冶金制品中的应用前景广阔，但目前仍然面临一些挑战。
1.粉末冶金中滑石的分散性和稳定性需要提高在将滑石添加到粉末冶金材料中的过程中，保持滑石颗粒的分散性和稳定性是一个关键问题。
因为滑石具有层状结构和亲水性，在加工过程中容易聚集和沉淀，导致效果不佳。
因此，需要对滑石进行表面改性，提高滑石的分散性和稳定性，进一步优化材料的性能。
粉末冶金材料在汽车零部件中的应用研究
粉末冶金材料在汽车零部件中的应用研究随着汽车工业的快速发展，汽车零部件的质量和性能要求也越来越高。
粉末冶金技术作为一种先进的加工工艺，被广泛应用于汽车零部件的制造中。
本文将重点探讨粉末冶金材料在汽车零部件中的应用研究，并分析其优点和挑战。
1. 粉末冶金材料的特点及应用范围粉末冶金材料是利用粉末冶金技术制备的一类材料，具有独特的特点。
首先，粉末冶金材料可以实现复杂形状零部件的批量生产。
其次，它们具有良好的材料性能和均匀的组织结构。
此外，粉末冶金材料还可以通过调节配方中的元素含量实现材料的定制化。
粉末冶金材料的应用范围非常广泛，包括发动机系统、传动系统、底盘系统等。
2. 粉末冶金材料在发动机系统的应用研究发动机是汽车的“心脏”，其性能直接影响到整车的动力性和经济性。
粉末冶金材料在发动机系统中的应用研究主要集中在活塞、连杆和凸轮轴等零部件上。
粉末冶金材料制备的活塞具有良好的表面质量和高强度，能够提高发动机的工作效率。
此外，采用粉末冶金材料制备的连杆和凸轮轴也具有优异的耐磨性和疲劳性能，可以提高发动机的可靠性和耐久性。
3. 粉末冶金材料在传动系统的应用研究传动系统是汽车的重要组成部分，其性能直接关系到车辆的行驶平稳性和燃油经济性。
粉末冶金材料在传动系统中主要应用于齿轮和传动轴等零部件上。
粉末冶金材料制备的齿轮具有高度的精密度和良好的齿面质量，可以提高传动系统的传动效率和工作平稳性。
同时，粉末冶金材料制备的传动轴具有高强度和耐疲劳性能，能够满足高功率和高扭矩的要求。
4. 粉末冶金材料在底盘系统的应用研究底盘系统是汽车悬挂和制动系统的总称，对于车辆的操控性和安全性有着重要的影响。
粉末冶金材料在底盘系统中的应用研究主要集中在制动盘和悬挂零部件上。
粉末冶金材料制备的制动盘具有良好的耐热性和耐磨性，可以提高制动效果和制动寿命。
此外，粉末冶金材料制备的悬挂零部件也具有良好的振动吸收性能和抗疲劳性能，能够提高汽车的悬挂舒适性和操控性。
粉末冶金材料特性的应用案例
粉末冶金材料特性应用实例—粉末冶金多孔材料主要内容一、 粉末冶金的技术特点二、 粉末冶金材料的应用与分类三、 粉末冶金材料特性的应用—粉末冶金多 孔材料（二）（三）（四） (_) 粉末冶金多孔材料简介粉末冶金多孔材料的特点粉末冶金多孔材料的作用几种典型粉末冶金多孔材料制备技术和特性（五）新型金属多孔材料制备技术和应用（六）粉末冶金多孔发汗结构的渗透性能和力学性能一、粉末冶金的技术特点粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。
运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全敦密材米斗和制品，如含油插承、齿轮、咅轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。
1、粉末冶金技术可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 *斗、祐土催花剂、高温超导材新型金雇*才衬（如Al-Li合金、耐热AI合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末咼速钢、金属间化合物咼温结构材料等）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，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。
5、可以实现近净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。
二、粉末冶金材料的应用与分类1、应用：汽车、摩托车、纺织机械、工业缝纫机、电动工具、五金工具、电器、工程机械、各种粉末冶金（铁铜基）零件。
2、分类：粉末冶金多孔材料、粉末冶金减磨材料、粉末冶金摩擦材料、粉末冶金结构零件、粉末冶金工模具材料、和粉末冶金电磁材料和粉末冶金高温合金等。
粉末冶金材料特性的应用案例解析
金属膜材料微观结构(a) 和元件(b) Microstructure of membrane materials (a) and elements (b)
2、非对称亚微米金属多孔材料制备技术
传统的烧结金属粉末滤材孔径一般在3μm 以上, 无论在过滤精度、还是在大通量方面都很 难满足现代工业发展要求。 安泰开发了新型高精度、大通量亚微米多孔 材料。这种新型的滤材采用梯度结构, 即由骨架 层、过渡层和工作层组成复合层结构。其中, 骨 架层支撑过渡层起增强作用,工作层是厚度较薄 的小孔层, 起过滤作用。这种新型非对称亚微米 多孔材料具有很高的过滤精度, 同时, 由于高精 度的工作层很薄(20μm) , 使得材料的流通性能 大大提高
（一）粉末冶金多孔材料简介
粉末冶金多孔材料:又称多孔烧结材料。用粉末 冶金的方法制造的、由球状或不规则形状的金属或 合金粉末经成型、烧结制成。材料内部孔道纵横交 错、互相贯通，一般有30%～60%的体积孔隙度 ， 孔径1～100微米。透过性能和导热、导电性能好， 耐高温 、低温，抗热震，抗介质腐蚀。用于制造过 滤器、多孔电极 、灭火装置、防冻装置等。常用的 金属或合金有青铜、不锈钢、铁、镍、钛、钨、钼 以及难熔金属化合物等。做成的制品有坩埚状、碟 状、管状、板状、薄膜等。
烧结金属纤维多孔材料微观结构(a) 和元件(b) Microstructure of sintered metal fiber porous materials (a) and elements (b)
（五）新型金属多孔材料制备技术和应用
1 、金属膜材料制备技术
安泰科技股份有限公司以纳米粉体为基础, 采用粉末冶金方法, 开发了金属膜材料专利制备 技术。金属膜材料的精度达到0. 03 μm , 过滤 效率达99.999999 %。下图给出了金属膜材料 的微观结构和元件。 产品已用于气体分离、高纯气体净化、液体 净化、气溶胶过滤与净化等。
汕头玩具粉末冶金用途分析
汕头玩具粉末冶金用途分析汕头玩具粉末冶金是一种先进的制造技术，它利用金属粉末作为原料，通过压制和加热的方式制造出各种形状复杂、精度高的零部件。
玩具粉末冶金产品具有轻质、高强度、耐磨、耐腐蚀等特点，被广泛应用于玩具制造行业。
首先，汕头玩具粉末冶金的一个重要用途是制造玩具模型。
这种制造工艺可以制造出精细的三维形状，使得模型具有更高的仿真度和可玩性。
通过粉末冶金技术，可以制造出各种形状的玩具模型，包括小汽车、飞机、船舶、人物等。
与传统的铸造和成型工艺相比，粉末冶金可以大大提高产品的精度和制造效率，使得玩具模型更加逼真且具有更好的质感。
其次，玩具粉末冶金在机械玩具制造中有广泛应用。
玩具粉末冶金技术可以制造出高精度和高刚性的机械零部件，例如齿轮、传动轴、螺旋桨等。
这些零部件可以在玩具中模拟真实的机械运动，使得玩具具有更好的互动性和可玩性。
此外，玩具粉末冶金还可以制造出耐磨和耐腐蚀的零部件，延长玩具的使用寿命。
再次，汕头玩具粉末冶金还可以应用于电子玩具制造。
电子玩具通常需要精密的零部件来实现各种功能，例如开关、接插件、电池盖等。
玩具粉末冶金可以通过一次性模具制造出这些零部件，且制造周期短、成本低。
同时，粉末冶金还可以制造出高导电性和高热导性的零部件，提高电子玩具的性能。
此外，汕头玩具粉末冶金还可以用于制造装饰品。
粉末冶金技术可以模拟出各种金属的质感和色彩，使得装饰品具有更高的艺术价值和观赏性。
通过玩具粉末冶金，可以制造出复杂的立体造型和纹饰图案，使得装饰品更加独特和精美。
同时，玩具粉末冶金制造的装饰品具有轻巧和难以变形的特点，方便佩戴和保养。
综上所述，汕头玩具粉末冶金在玩具制造领域具有广泛的应用前景。
它可以制造出精细、精确、耐用的各种玩具和模型，丰富了玩具市场的产品种类，同时也提升了玩具的品质和价值。
随着科技的不断发展和粉末冶金技术的进一步完善，相信汕头玩具粉末冶金将在未来得到更广泛的应用和发展。
粉末冶金技术在装配式建筑中的应用
粉末冶金技术在装配式建筑中的应用传统的建筑施工方式往往需要现场混凝土浇筑、焊接等繁琐操作，而装配式建筑则将生产和施工分离，通过模块化设计和预制加工，实现了建筑的高效率、高质量和可持续发展。
在装配式建筑领域，粉末冶金技术因其独特的优势正逐渐得到关注和应用。
本文将重点探讨粉末冶金技术在装配式建筑中的应用，并分析其对建筑行业的影响。
一、粉末冶金技术概述粉末冶金技术是一种通过将金属或非金属原料粉末制备成型体，并以适当条件进行烧结、熔合或化学反应从而制品的方法。
该技术具有材料利用率高、产品密度均匀、机械性能突出等优势。
常见的粉末冶金材料包括铝合金、钛合金等。
二、粉末冶金技术在装配式建筑中的应用1. 保温隔热材料保温隔热是装配式建筑中的一个重要环节，常见的材料有岩棉、聚苯板等。
而粉末冶金技术可以制备出高密度、低导热系数的保温隔热材料，如铝合金发泡材料，具有优良的保温性能和机械强度。
2. 金属连接件装配式建筑中，大量需要使用金属连接件来连接构件。
传统的焊接方式因其工序复杂、耗时且对环境有污染，在装配式建筑中制约了其广泛应用。
而利用粉末冶金技术可以制备高强度、耐腐蚀的金属连接件，例如钛合金连接件，在装配过程中可实现快速拆卸和重复使用。
3. 金属结构构件粉末冶金技术还可用于制备各种形状的金属结构构件，如钢柱、钢梁等。
通过粉末冶金工艺可以控制材料密度和力学性能，提高构件的强度和稳定性，并能减少施工过程中的误差。
4. 粘结剂在装配式建筑中，粘结剂用于固定和连接构件，传统的胶水等粘合剂存在使用寿命短、含有有害物质等问题。
而通过粉末冶金技术可以制备出稳固且无毒环保的粘结材料，如铝合金粘结剂，具有高强度和耐候性。
三、粉末冶金技术在装配式建筑中的优势与影响1. 提高施工效率传统建筑施工通常需要现场加工、浇筑，而装配式建筑则采用预制方式，将各个构件在工厂内进行制造，并通过标准化装配加快施工进度。
而粉末冶金技术可以提供高质量且符合设计要求的构件，减少施工过程中的操作环节，从而进一步提高施工效率。
高性能粉末冶金材料
高导电性、高导热性
粉末冶金材料具有高导电性
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用于制造高性能的电子元器件
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粉末冶金材料具有高导热性
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用于制造高性能的热管理元器件
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在电子设备中广泛应用
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具有良好的导电性能和稳定性 高 导热性
高导热性
在热管理领域具有广泛应用
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具有良好的导热性能和耐高温性能
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其他特殊性能
高强度与高 韧性
良好的耐腐 蚀性
良好的耐磨 性
良好的导电 性与导热性
Part Four
高性能粉末冶金材 料制备工艺
技术挑战与解决方案
挑战：高强度、高韧性粉末冶金材料的制备技术 解决方案：采用先进的粉末制备技术、优化成型和烧结工艺 挑战：高温、高压下粉末冶金材料的性能稳定性和可靠性 解决方案：采用新型的粉末冶金材料、改进材料结构和性能
市场机遇与挑战
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耐腐蚀性
粉末冶金材料具有优异的耐腐蚀性能，能够抵抗化学腐蚀和 电化学腐蚀。
单击添加正文，文字是思想的提炼
粉末冶金材料中的金属粉末经过高温烧结，具有致密的表面 和结构，能够有效地阻止腐蚀介质的渗透。
磨粉机在新材料研究与开发中的应用案例
磨粉机在新材料研究与开发中的应用案例新材料的研究和开发对于实现技术进步和产业升级具有重要意义。
在这个过程中，磨粉机作为一种重要的工具设备，发挥着关键的作用。
它通过研磨和混合原材料，将其转化为粉末状态，为后续的制备工艺提供必要的基础。
本文将以几个实际案例为基础，探讨磨粉机在新材料研究与开发中的应用。
案例一：金属粉末冶金材料的制备金属粉末冶金技术是一种通过粉末加工方法制备金属材料的工艺。
在该过程中，磨粉机用于对金属原料进行粉碎和混合，以达到所需的粒径和化学成分。
通过控制磨粉机的工艺参数，可以获得具有高纯度和均匀粒径分布的金属粉末。
以钨合金为例，钨合金具有高熔点、高硬度和良好的耐热性能，在航空航天、光电子、汽车等领域有广泛的应用。
磨粉机可以将钨合金的原料钨粉和合金粉进行粉碎和混合，获得所需的粉末。
这种粉末可以用于制备钨合金的各种产品，如靶材、钨合金设备等。
通过磨粉机的应用，可以提高钨合金材料的质量和生产效率。
案例二：陶瓷粉体的制备陶瓷材料是一类具有高硬度、高抗磨、高耐热等特性的材料，广泛应用于建筑、电子、能源和化工等领域。
在陶瓷材料的制备过程中，磨粉机被广泛应用于陶瓷粉体的细化和混合。
以氧化铝为例，氧化铝具有良好的耐磨性能和高温稳定性，适用于研磨材料和耐火材料的制备。
磨粉机可以将氧化铝的原料进行粉碎和细化，控制颗粒的大小和分布，使其达到所需的物理和化学性能。
通过磨粉机的应用，可以提高氧化铝陶瓷材料的质量和制备效率。
案例三：复合材料的制备复合材料是由两种或多种不同材料组合而成的一类新型材料，具有优异的力学性能和化学性能，广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
在复合材料的制备过程中，磨粉机被应用于不同材料的混合和粉碎。
以碳纤维增强复合材料为例，碳纤维具有高强度、高模量和低密度的特点，可以显著提高材料的力学性能。
磨粉机可以将碳纤维与树脂等材料进行混合，使其均匀分散，然后通过压制等工艺制备复合材料产品。
这种复合材料具有轻质、高强度和高刚度的特性，可以满足航空航天等领域的高性能要求。
锰在粉末冶金材料中的应用
锰在粉末冶金材料中的应用罗述东1 ，李祖德2 ，赵慕岳1 ，易健宏1（1.中南大学粉末冶金国家重点实验室，2.北京市粉末冶金研究所，）摘要：锰是重要的工业原料，在粉末冶金材料中有广泛应用。
该文概述锰在烧结钢、阻尼合金、铝合金、钛铝合金、钨基重合金、硬质合金等材料中的应用情况。
可以预期，在提高粉末冶金材料性能与开发粉末冶金新材料的领域中，锰将具有广阔的应用前景。
1. 引言元素锰的原子序数为25，在周期表中位于第四周期，ⅦB族，属于过渡族金属。
金属锰密度7.43 g/cm3，性硬而脆，莫氏硬度5～6，致密块状金属锰表面为银白色，粉末呈灰色[1,2]。
锰元素在地壳中的含量约0.085%，在已知元素中占第十五位，在重金属中仅次于铁而居第二位[3]。
锰资源丰富，价格便宜。
元素锰早在1774年就被发现，但是，在钢铁工业中的重要作用直到1856年发明底吹酸性转炉，以及1864年发明平炉炼钢法之后，才为人们所认识。
现在，锰作为有效而廉价的合金化元素，已成为钢铁工业中不可缺少的重要原料。
约90%锰消耗于钢铁工业，用量仅次于铁，其余10%消耗于有色金属冶金、化工、电子、电池、农业等部门[4，5]。
锰及其化合物是生产粉末冶金材料的常用原料。
Benesovsky 和Kieffer于1950年首先认识到锰在粉末冶金材料中的重要性。
此后，锰在粉末冶金工业中的应用逐渐扩大。
通过开发母合金技术和预合金技术，开发了含锰系列的高强度烧结钢。
并且，在其它粉末冶金材料中作为主要组元或添加组元，发挥了重要作用。
本文就锰在粉末冶金材料中的应用情况进行综述。
2. 锰在高强度烧结钢中用作合金元素锰溶于铁素体中所产生的固溶强化作用，优于许多合金元素（强化作用递增次序：Cr＜W＜V＜Mo＜Ni＜Mn＜Si＜P）。
利用这一特性，传统冶金工业生产了许多含锰的高强度低合金钢牌号。
粉末冶金工作者借鉴这一经验，以锰作为添加剂开发出多种高强度烧结钢系列。
例如，按ISO5755：2000（E）标准，铁基结构零件用镍钼锰钢粉含有0.1%～0.6%Mn。
粉末冶金特殊高性能材料的应用与发展
第14卷第4期2007年12月兰州工业高等专科学校学报Journal of Lanzhou Polytechnic CollegeVol.14,No.4Dec.,2007文章编号:1009-2269(2007)04-0027-06粉末冶金特殊高性能材料的应用与发展X陈百明(兰州工业高等专科学校机械工程系,甘肃兰州730050)摘要:介绍了粉末冶金技术及其优点,说明了用粉末冶金技术生产的硬质合金、减摩材料、结构材料、摩擦材料、难熔金属材料、过滤材料、金属陶瓷等各种特殊用途的高性能材料及用途,总结了粉末冶金新工艺、新材料的发展现状和趋势,指出粉末冶金制品与用传统方法生产的同类产品相比,在性能和成本上具有明显的优势,而有些特殊高性能材料只能用粉末冶金方法生产,认为粉末冶金技术不同于传统生产方法的优点使其具备生产新材料和优质材料的巨大潜力.关键词:粉末冶金;高性能材料;国际粉末冶金会议中图分类号:O341文献标识码:A1概述粉末冶金技术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、压制成型、烧结等工艺得到所需产品的生产技术.金属或非金属粉末的获得是粉末冶金生产的基础,粉末的粒度一般在几十微米,小一点的可达到几微米甚至几十纳米.粒度的大小对产品的质量至关重要,粒度越小,产品的力学性能越高.配料是获得所设计材料要求的关键环节,将几种材料的粉末按要求的比例混合均匀,在低于基体熔点以下的温度将粉料在保护气氛中加热加压后冷却得到所要求的产品.由于是在低于基体熔点以下的温度加热加压,基体没有结晶过程,也就没有成分偏析,克服了铸造过程中的成分不均匀问题,保证了制品成分和组织的稳定.由于粉末冶金技术所生产的产品质量和种类都是传统加工方法难以达到的,既使能达到相同质量,其生产成本、时间、工艺复杂性也远远超过了粉末冶金加工方法,所以粉末冶金技术也称为/先进加工方法0.粉末冶金技术自问世近一百年以来,以其不同于传统生产技术所具有的独特优势迅速得到发展,其应用范围进一步扩大,通过粉末冶金技术生产的特殊高性能材料也以其独特的高超性能在工业生产中发挥着巨大的作用.粉末冶金技术是制取具有某些特殊性能的材料的有效方法,也是一种无切屑的加工方法,其生产率和材料利用率高,低耗、节能、节材、产品质量可控制,易实现金属-非金属、金属-高分子材料的复合.由于具有上述优点,粉末冶金技术已发展成为制取各种高性能结构材料、特种功能材料和极限条件下工作材料的有效方法,也使这种技术成为现代材料科学发展的前沿领域.本文主要对粉末冶金技术生产的特殊高性能材料在工业方面的应用和发展、新工艺和新材料的发展现状和趋势等方面作了论述. 2粉末冶金技术生产的高性能材料的应用常用粉末冶金高性能材料有硬质合金、减摩材料、结构材料、摩擦材料、难熔金属材料、过滤材料、金属陶瓷等.这些先进的材料的性能大大超越了传统技术生产的材料,为社会的发展提供了必X收稿日期:2007-03-06作者简介:陈百明(1968-),男,甘肃泾川人,讲师,博士生.需的先进材料物质基础.1)硬质合金.硬质合金的原料是以一种或几种难熔碳化物的粉末为主要成分,并加入起粘接作用的金属钴粉末通过粉末冶金方法生产的材料.硬质合金硬度、热硬性高,耐磨性好,具有优良的耐蚀性和抗氧化性.用此种材料生产的刀具切削速度比高速工具钢高4~7倍,寿命高5~80倍[1],极大地促进了刀具行业的发展,使机加工行业的效率迅速提高,成本大为减少.此种硬质合金还被用来制作模具、量具以及各种耐磨零件.粉末冶金钨基和碳化钨合金因为具有高硬度、抗高温电弧熔蚀、抗高温熔焊、高导电性和高导热性,用其制作的高低压开关中的电触头比紫铜开关容量提高2.6倍,寿命提高5~17倍.大型电站和高压、超高压输电线路高压开关用触头和高真空开关用触头,只有粉末冶金钨基合金能够胜任.我国是硬质合金生产大国,但和国外同类企业相比差距较大,如瑞典的Sandvik公司产量只有我国总量的1/4左右,但销售收入是我国的5~10倍,我国硬质合金产品技术含量低,多为低附加值产品,国内精密工具产品的生产规模和效益都与国外有很大差距.2)减摩材料.根据基体材料的不同,粉末冶金减摩材料分为铁基材料和铜基材料.普通的轴承在干摩擦状态下易磨损,且有震动和噪音,降低了机器的工作质量,在润滑状态下易泄漏润滑油,污染环境.粉末冶金减摩材料制造的滑动轴承有效的解决了普通轴承的缺点.粉末冶金减摩材料具有多孔性,在制作成轴承后放入润滑油中因毛细现象而吸附润滑油,一般含油率为12%~30%,这种轴承也称含油轴承.含油轴承在工作时,由于发热膨胀,使孔隙变小,轴承旋转时带动轴承间隙中的空气层,降低了摩擦表面的静压力,在粉末孔隙内外形成压力差,使润滑油被抽到工作表面.停止工作时润滑油又渗入孔隙中,故含油轴承具有自润滑性.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、电机中也得到广泛应用.3)结构材料.粉末冶金结构材料分为铁基和铜基两种.铁基结构材料制成的结构零件精度较高、表面粗糙度小、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,具有减摩、减振、消声等优点,广泛应用于制造机械零件,如机床中的调整垫圈、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.铜基结构材料的塑性、韧性较高,具有良好的导电、导热和耐腐蚀性能,可进行各种喷涂处理,常用于制造体积较小、形状复杂、尺寸精度较高的仪表仪器零件及电器、机械产品零件.目前全世界汽车工业采用的粉末冶金零件占总粉末冶金零件的70%以上,品种达上千种,美国Ford公司生产的每辆汽车中平均有20多公司粉末冶金零件.4)摩擦材料.粉末冶金摩擦材料主要有铁基和铜基两种,在配料时加入起摩擦作用的摩擦剂和起润滑作用的润滑剂,并通过改变润滑剂和摩擦剂的比例来达到所需的摩擦性能.和传统的摩擦材料相比,粉末冶金摩擦材料具有较高的承载能力、热稳定性及耐磨性,并具有适中的摩擦系数和长的使用寿命,广泛应用于机床、拖拉机、汽车、矿山车辆、工程机械和飞机的离合器及制动器中.如今的摩擦材料中,粉末冶金摩擦材料已经是摩擦材料中的主体,尤其在一些要求较为苛刻的条件下,如提速后的高速列车上.2003年我国粉末冶金摩擦零件的生产总量为4230t,比2002年增加2803t,增长率为196.4%[2].5)难熔金属材料.由于钨、钼、铌、钽、锆、钒、铬等金属的熔点高,具有高强度,高温性能好等优点而被称为难熔金属材料.1909年,用粉末冶金方法生产的钨丝给人类的照明带来了革命性的变化,这是难熔金属材料的首次应用.钼材主要应用在电力、电子、冶金用高温炉件、电加工用电极等;铌主要用于冶金用合金元素、电光源的封装等;铬是发展核电的关键材料[3].难熔金属材料的一个显著特点是耐高温,这为金属材料在高温环境中的应用创造了条件.由粉末冶金方法生产的难熔金属材料不仅耐高温,而且具有较高的综合性能,#28#兰州工业高等专科学校学报第14卷应用于涡轮发动机叶片、风扇叶片、导弹壳体、动力穿甲弹等方面.我国难熔金属工业经过几十年的发展,2001年的生产能力已接近7.5@104t,产品质量明显提高,一些成果已应用到军工、航空航天、核工业等重要领域.但与发达国家相比我国的研发能力薄弱,制品的深加工能力不足,主要满足初级产品的生产.6)过滤材料.粉末冶金多孔材料的孔径和孔隙度都可控制,具有优良的透过性能,且使用后可以再生,耐高温,抗介质腐蚀,它的综合性能比传统的陶瓷、金属丝、化纤织品好得多,被广泛用作过滤材料,利用其多孔的特性来过滤、净化液体和气体,如净化飞机和汽车上的燃料油和空气,化学工业上各种液体和气体的过滤.粉末冶金多孔材料在核工业中的过滤作用没有其它材料可以替代,核工业彩的可裂变材料U235在天然铀中的浓度只有0.71%,必须提取U 235到一定浓度才能作为制造原子弹的原料.现在工业中采用的气体扩散法必须有好的扩散分离膜,用粉末冶金法生产的镍或氧化铝粉扩散分离膜能够较好地满足要求[4].用粉末冶金方法制造多孔金属材料在美国、英国、德国等国家研究得比较深入,德国处于领先水平,其产品也已进入小批量的工业生产[5].我国在这方面主要对泡沫铝进行研究,还处在基础研究阶段[6].7)金属陶瓷.金属陶瓷是非均质的复合材料,它是将高熔点金属铬、钼、钨、钛等的粉末与耐高温的氧人铝、氧化锆或它们的固溶体粉末在惰性气氛中烧结制得.金属陶瓷具有金属和陶瓷的优点:密度小、硬度高、耐磨、导热性好.和硬质合金相比,金属陶瓷化学稳定性及抗氧化性好,硬度较高,有高的热硬性、耐磨性和韧性.因为金属陶瓷具有比硬质合金更优良的性能,常被用作刀具材料,它的最佳切削速度比硬质合金刀具高3~10倍,寿命是硬质合金的5~10倍[7],且质量稳定,减少了换刀次数,大大提高了加工生产率.由于金属陶瓷在高温下具有较高的强度和硬度,又有耐氧化腐蚀和高绝缘性,被广泛应用在火箭、导弹、超音速发射机的外壳、燃烧室看焰火的火焰喷口等处.近年来,金属陶瓷的硬质相和粘接相趋向多元化,其晶粒甚至达到纳米级,具有梯度功能的金属陶瓷的开发研究引起了许多国家的重视.粉末冶金方法生产的特殊高性能材料在社会生活、工业生产中发挥极大作用,其生产的金属粉末的应用也远远超出了加工工业的范围,电子、化工、农业、医药、仪器等部门和行业都与粉末冶金金属粉末的应用密不可分,这其中有化工中的添加剂、催化剂,机械、航空中的热喷涂粉末、铅焊料,电子行业中的浆料,精密加工和光学仪器制造中的磨料等,其中大部分为精细、高技术产品.铁粉是产量最多的粉末,高级铁粉是食品工业中的重要原料,纳米级的铁粉经过人体消化液的作用可以被直接吸收,从而避免了食用富铁植物补铁的被动性,制作富铁质面包和早餐食品的面粉和谷物中都含有特制的高纯度医药级铁粉.美国每年用于食品工业的铁粉约80吨,人造咖啡碱的生产中也需要上千吨铁粉.铜粉除用于生产结构和摩擦零件之外,还用于油漆、五金和建筑方面的装饰、涂料等.铝粉在世界范围内都有很大的产量,高纯、极细铝粉是火箭高能燃料的添加剂,铝粉还被用作银色漆的主要原料.钛、锆、镁粉是照明弹、燃烧弹和焰火的重要原料.钽粉是制造高级电容器的必不可少的主要原材料[4].由于粉末冶金技术是生产高性能材料的重要方法,对先进材料的生产起着不可替代的作用,在国际材料界引起了极大的重视,国际粉末冶金会议每两年举行一次,每次都对有突出贡献的发明创造者进行奖励,并设立了各种奖项.1998年10月18~22日在西班牙格拉纳达市举行的国际粉末冶金会议上,来自40多个国家的代表共1300多人出席了本届会议,发表论文850多篇.图1~3是1998年国际粉末冶金技术会议上获得奖励的其中几个偻末冶金产品[8].图1 获得铁基制品大奖的铁基合金钢链轮齿#29#第4期 陈百明:粉末冶金特殊高性能材料的应用与发展图1是获得了铁基制品大奖的具有高强度的从、被动链轮齿,其使用寿命超过了具有竞争力的经感应硬化处理的可锻铸铁,接触疲劳强度为4000MPa,齿面硬度超过60HRC,这个制品的综合机械性能远远超过了传统方法生产的同类产品.图2 获得非铁基制品特别奖的铜收集环图2是获得了非铁基制品殊荣奖的铜收集环,此收集环使用在一个滑动环上,将电流从静止零件上传递到一个旋转零件上.此制品的拉伸强度193MPa,它的内圈必须承受136kg 的最小负荷,因外圈表面是电流接触表面其表面光洁度达到3.2L m,粉末冶金方法消除了其加工过程中可能的屈服失效,并节省了50%的成本.图3 获得金属注射成型大奖的具有灼烧功能的外科手术剪图3是获得了金属注射成型大奖的具有灼烧功能并带有枢轴的外科手术剪,这个剪刀包括一个螺旋状齿轮和两个剪刀刃.这个剪刀用不锈钢制作,螺旋齿轮的最小拉伸强度为793MPa,最小屈服强度为648MPa,并具有4%的最小延伸率.剪刀刃经固溶强化和时效处理,其最小拉伸强度为1069MPa,最小屈服强度为965MPa.使用金属注射成型方法生产的螺旋状齿轮代替机加工方法生产节省了80%的成本.3 中国与世界粉末冶金工业的现状与发展粉末冶金工业在现代高技术领域的应用日益广泛,受到世界的关注与重视,各国政府和工业界也加大了对粉末冶金新技术、新工艺、新材料的开发和研究.尽管粉末冶金零件的产量只占用传统方法生产的零件总量的很小一部分,但其总产量每隔6~7年增长一倍,并且有进一步加快的趋势.汽车工业是粉末冶金零件的最大使用者,北美每辆车平均用粉末冶金零件19.5kg,西欧为9kg,日本为8kg,而福特汽车已达21.8kg,中国只有3.5kg 左右;发达国家粉末冶金零件的80%用于汽车工业,而我国粉末冶金零件用于汽车工业的比较低,2003年才达到48%.尽管我国的汽车产量居世界第4位,但汽车行业对粉末冶金制品的使用和发达国家相比有很大差距[9].从我国粉末冶金行业的整体情况看,虽然在个别方面达到了世界先进水平,如中南工业大学研制的铁基粉末冶金摩擦材料FC-2应用在了三叉戟飞机上,寿命达到500次起落,达到了国际水平,但由于粉末冶金企业开发新产品和新材料的能力差,整个产品的规模和装备水平与发达国家相比差距较大,科研投入不足,使我国与日本、美国、德国等国家有着较大差距.粉末冶金工艺和材料方面的创新也是层出不穷,各种先进的加工方法相互交叉应用,极大地推动了新材料和优质特殊制品的生产.世界粉末冶金工业的发展主要体现在制品性能的提高和新工艺方面.3.1 提高致密度的新技术减少粉末冶金制品的内部孔隙度可提高粉末冶金制品的强度,近年来出现了许多提高致密度的新方法.1)温压技术.1994年5月,美国首先发布了温压技术.通过在成型粉末中加入润滑粘接剂,在较低的温度下一次压制成型,压制压力小,制品强度高,由于在低温下压制,对模具损伤小,生产成本低,制品的密度达到了复压和复烧工艺所能达到的密度.温压技术极大地推进了粉末冶金技术的发展[10].2)高速压制.瑞典开发出的粉末冶金高速压制技术采用液压冲击机,使压制速度提高了500~1000倍,在0.02s 的时间内使制品致密化,可以#30# 兰州工业高等专科学校学报 第14卷用小型设备生产大型零件,模具寿命至少可达10万次,制品的抗拉强度提高20%~25%,可生产齿轮、连杆、轮毂、轴套等受力件[11].高速压制是粉末冶金工业的一项重大进步.此外,流动温压、AncorMax D等压制技术也具有高效、经济、制品性能优良的优势.3.2成型新技术先进的成型技术提高了生产率和产品的质量,以下是最近几年出现的粉末冶金成型新技术.1)动磁压制.1995年美国开始研究动磁压制,现已成为新的先进粉末压制技术.通过在容器壁中不足1ms的时间内产生高强度电流,电流产生的磁力作用于粉末使其成型的方法.此方法不使用模具,极大地降低了成本,在任何环境和温度下均可进行压制,对所有材料都适用.由于压制时间不足1ms,材料显微结构没有改变,这对材料的性能保持稳定和提高非常有利[12].2)三维印刷法.美国麻省理工学院发明了这个方法,该方法使用计算机辅助设计,利用印刷原理,将粘接剂精确沉积到有确定形态的金属粉末上,反复逐层沉积直到堆积成型出所需要的几何形状的产品,再经烧结成型出制品.此方法生产的制品密度高,可生产任意形状的零件,生产效率高[13].3)激光制造成型技术.此方法类似于快速原型制造技术(RPM),但制造全致密金属零件的能力远远高于快速原型制造技术.通过激光束产生的高能量将金属粉末溶化并成型出1层所需形态,再逐层堆积叠加成型出所需制品.此过程在密闭环境中进行,环境条件可控制,由于熔化点微小,冷却速度快,材料具有优良的性能[14].还有其他一些如表面致密化、微注射成型等新方法也具有生产特殊优质零件的独特优势.3.3新材料的发展粉末冶金技术在开发研究新材料方面也是卓有成效的,其开发的新材料不仅性能优良,成本低,并且具有提升人类生活质量的优势.美国生产的Ancorsteel737SH铁基粉末具有淬透性和压缩比高,烧结后不需热处理,成本低,适合制造汽车发动机零件、齿轮等[15];日本开发的无锰合金钢粉烧结后无需热处理可达到高强度,如结合快速冷却则强度更高;瑞典研制的烧结硬化粉可生产粉末冶金优质零件[16].软磁复合材料是用粉末冶金生产的另一种特殊高性能材料,通过在粉末外面形成绝缘层可得到高磁导率、低涡流损耗的各向同性复合材料[17].美国正在研制的磁致冷材料利用镧族元素的感应作用来制冷,这种材料制冷效率高,装置无振动和噪音,克服了传统制冷材料氟利昂对臭氧层的破坏,有利于环保,并能大大降低生产成本[18].4粉末冶金技术具有生产新材料和优质材料的巨大潜力由于粉末冶金方法避免了基体金属溶化、结晶过程,并在真空或保护气氛中烧结,也就避免了结晶过程中的常见缺陷如晶粒过大、夹渣、氧化、成分不均等问题,在人工控制各种成分的前提下使得制品具有较高的力学性能和成本优势.这种方法本身就克服了传统生产方法如铸造、焊接、切削等可能产生的缺陷,具有生产高质量材料和新材料的巨大潜力.随着一系列粉末冶金新工艺、新方法的诞生和改进,以及与新技术的结合,粉末冶金方法在今后仍然是生产新材料和优质材料的最主要方法,主要体现在以下几个方面:1)随着粉末粒度的进一步减小,制品的综合性能会进一步提高,从而更大程度地发挥粉末冶金技术优势.2)随着切削加工技术被引进粉末冶金制品的生产中[19],粉末冶金方法将可以生产形状复杂、尺寸精度高的优质零件,如具有交叉孔、内凹的零件.3)粉末冶金与其它技术如粉末注射成型、快速凝固、喷射成型、激光烧结、温压成型、高速压制、粉末热锻等的结合将是产生优质材料的有效方法.4)配方的改进和加入新成分将是新材料诞生的主要途径.可以肯定,粉末冶金方法所具有的先天优势:成份可调、净终成型、产品质量可控制等是其具有生产新材料和优质材料的基础.今后,粉末冶金方#31#第4期陈百明:粉末冶金特殊高性能材料的应用与发展法的应用范围及所生产的特殊优质零件种类都将进一步扩大,对新的特殊用途的高性能材料仍将主要依靠粉末冶金方法生产.参考文献:[1] 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made out detailed,and new P M technology,ne w materials of po wder metallurgy and its developing trends are summarized.Superiority of po wder meta-l lurgy technolge is illuminated by comparision with traditional methods,and the author considers that powder metallurgy technology has tremendous potential for yielding new and advanced special material because of its characteristics differ -ent from traditional methods.Key words:powder metallurgy;high performance material;international conference and e xhibitions of powder metallur -gy technology#32# 兰州工业高等专科学校学报 第14卷。
第3教学单元粉末冶金结构零件典型应用实例
案例一：粉末冶金汽车零件实例
图1从动齿轮毂（汽车）
图2调节扇形齿轮（汽车）
图3毂（汽车）
图4隔膜体（汽车）
图5套垫（汽车）
案例二：办公机械用粉末冶金零件示例
图6带离合器的读出器轮齿(电传打印机)
图7擒纵轮（打字机）
图8支架（登记打印机）
案例三：其他机电产品中用的粉末冶金零件实例
图9圆锥小齿轮（小型电动工具）
第3教学单元
课题：粉末冶金结构零件典型应用实例
教学目标
知识目标
了解粉末冶金零件的复杂程度、制造公差及材料的物理力学性能
能力目标
能够看懂粉末冶金零件的结构
职业素质目标
爱岗敬业诚实守信技能过硬自主创新
教学重点
粉末冶金零件的设计图纸，结构
教学难点
识别零件结构
辅助教学手段
采用实物、标本、模型、图表、幻灯和录像等手段
图10圆锥齿轮（减速器）
图11调节器控制齿轮（农业机械）
布置任务：1、挑选一种零件进行绘制。
注：各栏大小可根据需要进行调整。
教学准备
准备教学目标、准备学生情况、准备教学材料、准备教学心理、准备教学过程、准备教学评价
授Hale Waihona Puke 班级授课日期月日月日
月日
月日
月日
教学进程
教学方法及时间分配
复习提问：粉末冶金工艺的优势？
采用任务教学法、案例教学法、引导文教学法、现场教学法，通过教师讲解、示范，引导学生学习。
2学时
导言：在零件设计阶段，用户的设计人员和粉末冶金零件生产厂共同商定零件图纸与技术条件十分重要，因为这可保证在可接受的价格下用粉末冶金工艺制造出完全能满足用户技术条件的产品。
粉末冶金行业相关材料
粉末冶金行业相关材料介绍粉末冶金是一种制备粉末材料成型件的工艺方法。
它是将金属或非金属物质通过粉末冶金工艺制造成零件。
粉末冶金具有多样化的应用领域，包括汽车制造、电子设备、航空航天、能源等行业。
粉末冶金的原理粉末冶金的基本原理是将粉末状的金属或非金属物质通过粉末冶金设备进行成型和烧结。
首先，原料通过原网制成粉末，并在形成过程中得到所需的颗粒大小和形状。
然后，将粉末材料与适当的添加剂混合，并在球磨机中进行混合处理，以提高材料的均匀性。
最后，混合的材料通过压制工艺，成型为不同形状的零件，并通过烧结工艺将其加热至足够高的温度，使粉末颗粒结合成固体零件。
粉末冶金行业的材料分类在粉末冶金行业中，材料可以分为金属材料和非金属材料。
金属材料金属材料是粉末冶金行业最常见的一种材料。
金属粉末通过冶金技术制备成各种形状和尺寸的零件。
常见的金属材料包括钢、铜、铝等。
金属粉末的特点是具有良好的导电性、导热性和高强度，因此在制造电子设备、汽车零件和机械零件等领域具有广泛的应用。
非金属材料非金属材料是指不含金属成分的材料。
它们可以是陶瓷、塑料、复合材料等。
非金属材料的选择通常是基于其特殊的性能和应用要求。
陶瓷材料在电子器件和陶瓷工业中有很多应用，具有优异的耐磨性、耐腐蚀性和绝缘性。
塑料材料具有轻量、耐腐蚀和成本低等优点，在汽车制造、航空航天和家电行业有广泛的应用。
粉末冶金行业的材料制备方法粉末冶金行业中常用的材料制备方法包括原料的制备和粉末的制备。
原料的制备原料的制备是粉末冶金的关键步骤之一。
通常，金属材料通过冶金工艺从矿石中提取出来，然后经过炉熔、浇注或其他加工方式获得金属粉末。
非金属材料的制备过程则根据材料的特性来选择，比如陶瓷材料可以通过陶瓷粉末的研磨和分类得到。
粉末的制备粉末的制备是粉末冶金的关键步骤之一。
常见的粉末制备方法有球磨法、干法研磨和湿法研磨等。
球磨法是指将原料和磨料一起放入球磨罐中，在一定的条件下进行磨碎，获得所需的粉末。
高性能钢铁粉末冶金材料关键技术与应用
高性能钢铁粉末冶金材料关键技术与应用项目推荐公示容一、项目名称：高性能钢铁粉末冶金材料关键技术与应用二、推荐单位意见：粉末冶金技术不仅可提高材料性能，而且可实现零部件的近终形制造，是国际上公认的“绿色制造技术”，是近些年来工业发达国家优先发展的高技术领域。
该项目选择应用面最广、产量最大的钢铁粉末冶金材料为研究重点，开展了高压缩性铁粉工业化生产及应用技术研发，任务来源于国家科技支撑计划和国家973计划。
该项目的创新性主要体现在：攻克了高纯冶炼、高效水雾化和精还原等产业化关键技术，创立了压缩性在7.20g/cm3以上的高压缩性铁粉工业化高效生产新工艺；基于粉体塑性特性和改性原理，开发出了粘结化混合粉末，其压坯密度可达7.60g/cm3；在探明Ni、Mo、Cu等合金元素的强化作用机理和规律的基础上，发明了具有“烧结硬化”特性的预合金粉和燃油发动机气门阀座专用粉及其工业化生产工艺；发明了雾化铁粉的表面绝缘双层包覆新方法和关键装备，创立了铁基软磁复合材料（零件）的致密成形和热处理工艺。
项目关键技术和产品性能达到了国际先进水平。
本项目共取得发明专利11项，实用新型专利15项，发表学术论文20篇，出版著作1 部，主持和参与修订国家标准3 项。
4项科技成果先后通过了省科技厅的鉴定，均“达到国际先进水平”，“产品密度居国际同类产品的领先水平”。
该项目形成了具有完全自主知识产权的钢铁粉末冶金材料生产成套技术，先后建设了8条工业化生产线，打破了国外公司的技术和市场垄断。
近三年新增销售额19.30亿元，新增利润2.48亿元。
项目成果丰富了粉末冶金过程理论和材料理论，提升了我国粉末冶金技术和产业的水平，对扩大粉末冶金的应用领域、推动我国粉末冶金行业品种结构的优化具有重要意义，并为我国汽车工业和高端装备制造业提供了有力的技术支撑。
经审查，提交的材料真实有效。
推荐该项目为国家科学技术进步奖_贰__等奖三、项目简介：2000年以来，随着我国汽车和高端装备制造业的快速发展，对高性能钢铁粉末冶金产品的需求量迅速增长。
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金属多孔材料由于其结构特性,可用于 流体净化、气体除尘、气体流态化、粉料 流态化输送、发汗冷却、强化传热、消音 降噪、阻燃防爆等不同用途。其中, 尺寸大 型化、结构异型化、多功能一体化、以及 高精度、大通量金属多孔材料的制备及产 品应用技术的研究正成为国内外多孔材料 学界前沿性热点问题。
（四）几种典型粉末冶金多孔材 料制备技术和特性
烧结金属丝网多孔材料微观结构(a) 和元件(b) Microstructure of sintered metal mesh porous materials (a) and elements (b)
烧结金属丝网多孔材料性能指标 Performance of sintered metal mesh porous materials 平均孔径 相对渗透性/(L· min- 孔隙率 1 · /μ m cm-2· Pa-1) /% 强度 /Mpa
SFM005
SFM010 SFM020
5
10 20
5×10-5
1.5×10-4 5×10-4
30
32 32
≥80
≥90 ≥100
根据成型工艺不同, 烧结粉末多孔材料有模 压成型、等静压成型、轧制成型和挤压成型等产 品 模压成型工艺适合于各种复杂形状多孔材料 产品的制作, 等静压成型工艺用于大尺寸无缝管 件的制作, 轧制成型和挤压成型工艺适合于大批 量产品的制作, 可以制备出1～2 mm 厚的薄壁 件。 烧结金属粉末多孔材料具有最广泛的应用市 场, 包括用于气体除尘、液体净化, 气流稳定、 流态化、流态化输送、气体限流以及消音降噪、 阻燃防爆等, 可广泛应用于航天航空、石油化工、 医药、食品、电力、能源等领域。
1 、烧结金属粉末多孔材料
烧结金属粉末多孔材料是采用金属或合金 粉末为原料, 通过压制成型和高温烧结而成、 具有刚性结构的多孔材料。其孔隙结构由规则 和不规则的粉末颗粒堆垛而成, 孔隙的大小和 分布以及孔隙率大小取决于粉末粒度组成和加 工工艺。图1 给出烧结金属粉末多孔材料典型 的微观结构, 它具有均质结构特征。
另外, 金属多孔催化材料和过滤元件的研制, 还可以用于高温气体的除尘和净化, 机动车尾气 排放的后处理等。它在对颗粒物进行捕集的同时, 还可以反应脱除气体中NOx , VOC 等有害组分。 实现除尘、脱硝等功能一体化。 5 、定向凝固多孔材料制备技术
金属/ 气体共晶定向凝固技术(GASAR) 由乌克兰 科学家Shapovalov 发明。Gasar 技术被认为是生产多 孔金属材料的革命性工艺, 不仅具有比传统多孔材料优 异的性能特点, 比如小的应力集中、高的机械性能、良 好的导热能力等, 而且具有比相同材质的致密材料高的 综合机械性能(密度低, 比强度、比模量高)。 另外, 该项制备工艺还易于通过改变工艺参数, 实 现对气孔率、气孔大小和分布的控制。
二、粉末冶金材料的应用与分类
1、应用： 汽车、摩托车、纺织机械、工业缝纫机、 电动工具、五金工具、电器、工程机械、各种 粉末冶金（铁铜基）零件。 2、分类： 粉末冶金多孔材料、粉末冶金减磨材料、 粉末冶金摩擦材料、粉末冶金结构零件、粉末 冶金工模具材料、和粉末冶金电磁材料和粉末 冶金高温合金等。
三、粉末冶金材料特性的应 用 ——粉末冶金多孔材料
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，多孔分离膜 材料、高性能结构陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。 5、可以实现近净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。
粉末冶金材料特性应用实例 ——粉末冶金多孔材料
主要内容
一、粉末冶金的技术特点 二、粉末冶金材料的应用与分类 三、粉末冶金材料特性的应用 ——粉末冶金多 孔材料
（一）粉末冶金多孔材料简介 （二）粉末冶金多孔材料的特点 （三）粉末冶金多孔材料的作用 （四）几种典型粉末冶金多孔材料制备技术和特性 （五）新型金属多孔材料制备技术和应用 （六）粉末冶金多孔发汗结构的渗透性能和力学性能
烧结金属纤维多孔材料微观结构(a) 和元件(b) Microstructure of sintered metal fiber porous materials (a) and elements (b)
（五）新型金属多孔材料制备技术和应用
1 、金属膜材料制备技术
安泰科技股份有限公司以纳米粉体为基础, 采用粉末冶金方法, 开发了金属膜材料专利制备 技术。金属膜材料的精度达到0. 03 μm , 过滤 效率达99.999999 %。下图给出了金属膜材料 的微观结构和元件。 产品已用于气体分离、高纯气体净化、液体 净化、气溶胶过滤与净化等。
（三）粉末冶金多孔材料的作用
在现代技术中，多孔材料愈益发挥其重要作 用，有两方面的主要用途。 1、作过滤器用：利用其多孔的过滤分离作用 净化液体和气体。例如用来净化飞机和汽车上的 燃料油和空气；化学工业上各种液体和气体的过 滤；原子能工业上排出气体中放射性微粒的过滤 等。 2、利用其孔隙的作用，制造多孔电极、灭火 装置、防冻装置、耐高温喷嘴等。多孔电极主要 在电化学方面应用。灭火装置是利用其抗流作用 而防止爆炸，如气焊用的火焰防爆器等。防冻装 置是利用其多孔可通入预热空气或特殊液体，用 来防止机翼和尾翼结冰。耐高温喷嘴则是利用表 面发汗而使热表面冷却的原理，被称为发汗材料。
（一）粉末冶金多孔材料简介
粉末冶金多孔材料:又称多孔烧结材料。用粉末 冶金的方法制造的、由球状或不规则形状的金属或 合金粉末经成型、烧结制成。材料内部孔道纵横交 错、互相贯通，一般有30%～60%的体积孔隙度 ， 孔径1～100微米。透过性能和导热、导电性能好， 耐高温 、低温，抗热震，抗介质腐蚀。用于制造过 滤器、多孔电极 、灭火装置、防冻装置等。常用的 金属或合金有青铜、不锈钢、铁、镍、钛、钨、钼 以及难熔金属化合物等。做成的制品有坩埚状、碟 状、管状、板状、薄膜等。
3 、大型、异型结构粉末冶金多孔材料制备技术
大型、异型结构粉末冶金多孔材料是多孔材 料新的发展方向。与常规结构粉末冶金多孔材料 相比, 其在压制成型、烧结等工艺设备的实现方 面提出了更高要求和挑战。 目前世界上大型、异型结构粉末冶金多孔材 料主要通过等静压成型工艺进行生产制备。其基 本特点是: 由于其为各向同性压制, 压坯密度比 较均匀; 易于实现大型、较长压坯的成型; 可在 较大范围内调整壁厚; 消除了焊接对多孔材料本 身所带来的影响, 如焊接热影响区易出现的缺陷、 热影响区对材料腐蚀性的影响等。
（六）粉末冶金多孔发汗结构的渗透性 能和力学性能
用PBR 气泡孔径渗透性测定仪检测多孔 结构的微孔尺寸。平均微孔直径在3～7 μm。 由于研究的多孔发汗结构为非等厚度的回 转体结构，为分析其渗透均匀性，沿横截面将 发汗冷却喉衬切割成上、中、下3 个部分，分 别测量出每个部位的渗透性
渗透性主要由孔径和孔隙率决定，对比高温 合金和不锈钢粉末材料，其平均孔径（6.8μm， 5.64μm）、孔隙率（39%，35%）较为接近， 渗透性也相差较小。发汗冷却喉衬的渗透性随孔 隙率的增大而增大，孔隙率对渗透性的影响较大。 多孔渗透结构的抗拉强度随孔隙率的增大而 下降。而不同材料的延伸率随孔隙率的变化趋势 各不相同。不锈钢304 和GH22 的延伸率随孔 隙率的增大而降低，而ZrCu 合金的延伸率则随 孔隙率的增大而升高。高温合金和不锈钢的抗拉 强度和延伸率均远高于铜合金。
（二）粉末冶金多孔材料的特点
1、孔径和孔隙度均可控制； 2、优良的透过性能，且在使用后可以再生，因而 使用寿命长； 3、导热、导电； 4、耐高温、耐低温、抗热震； 5、抗介质腐蚀； 6、比表面积大； 7、可焊接和加工等。因此它的综合性能较传统的 纸质、棉和化纤织品、陶瓷、玻璃、金属丝网等 过滤材料为好。
烧结金属粉末多孔材料微观结构(a) 和元件(b) Microstructure of sintered metal powder porous materials (a) and elements (b)
烧结金属粉末多孔材料性能指标 Performance of sintered metal powder porous materials 型号 平均孔径 相对渗透性/(L· min- 孔隙率 1 · /μ m cm-2· Pa-1) /% 强度 /Mpa
4 、金属多孔复合催化材料的研制
多孔复合催化材料是利用多孔材料良好的孔隙分布、 优异的传热特性和发达的比表面, 与高效催化剂复合制 备而成的一种特殊功能材料。它继承了多孔材料的结构 和功能特性, 具有良好的流体透过能力、丰富的比表面 以及可控的流体分布特性, 与催化剂的功效结合起来可 以极大地提高工业过程的反应速度、提高生产率、降低 能耗和简化工艺过程。 其工艺过程如下: 多孔材料表面处理→ 负载陶瓷膜(γ-Al2O3) →负载催 化剂活性组分(Pd 等) 研制的多孔金属催化蒸馏构件可以代替传统的 CDTECH , 应用于催化蒸馏工艺。
金属膜材料微观结构(a) 和元件(b) Microstructure of membrane materials (a) and elements (b)
2、非对称亚微米金属多孔材料制备技术
传统的烧结金属粉末滤材孔径一般在3μm 以上, 无论在过滤精度、还是在大通量方面都很 难满足现代工业发展要求。 安泰开发了新型高精度、大通量亚微米多孔 材料。这种新型的滤材采用梯度结构, 即由骨架 层、过渡层和工作层组成复合层结构。其中, 骨 架层支撑过渡层起增强作用,工作层是厚度较薄 的小孔层, 起过滤作用。这种新型非对称亚微米 多孔材料具有很高的过滤精度, 同时, 由于高精 度的工作层很薄(20μm) , 使得材料的流通性能 大大提高