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粉末冶金 一、概述 粉末冶金是一种制造金属粉末和以金属粉末（包括混入非金属粉末者）为原料，用成形烧结方法制造材料与制品的技术。广义的来说，它也包括以氧化物、氮化物、碳化物等非金属化合物粉末为原料，用成形烧结法制造材料和制品的技术。它的制品通称为粉末冶金零件或烧结零件。 粉末冶金零件可分为两大类：一类是只能用粉末冶金法制造的，如含油轴承、摩擦零件、多孔性金属制品、硬质合金及难熔金属制品等；另一类是烧结零件，虽可用铸、锻、冲压、机械加工等工艺制造，但用粉末冶金制造比较经济。 目前，由于粉末冶金零件的高强度化、高精度化发展以及低成本化，所以粉末冶金结构零件在汽车上的使用量越来越多。如粉末冶金链轮、皮带轮、气门座以及自动变速箱中的齿穀和锥环等零件。 二、粉末冶金结构零件制造 粉末冶金结构零件制造工艺有虽然有多种不同的制造工艺。它们最主要的工序都有粉末混合、成形、烧结和后续处理这几道工序。 1.金属原料的制造 表：粉末冶金原料制造方法 生产方法 简要说明 应用范围 机械法 固体 球磨 用滚动或振动筒的运动使物料进行撞击、粉碎成粉末 脆性金属及合金 研磨 用气流或液流带动物料颗粒互相碰撞摩擦成粉末 脆性、韧性金属丝或小块边角余料 液体粉碎 雾化法 用高压水、高压气体等，通过喷雾装置，将熔融液流喷打成雾状液滴，冷却后成粉末 熔点较低的粉末，目前大多数铁粉采用水雾化或气雾化生产 物理化学方法 还原法 用还原剂还原氧化物或盐类，使其成为粉末 金属氧化物或卤族化合物，如铁粉多用还原法生产 电解法 在溶液或熔盐中，通入直电流，使金属离子重新获得外层电子，变成金属粉末 金属盐类 热离解法 金属与CO、H2等作用生产化合物，加热后分解处CO、H2,制得金属粉末 能与CO、H2等生成化合物的金属 化学置换法 用活性（负电性）大的金属置换活性小的金属离子而制得得粉末 较贵重的金属 目前，在烧结结构零件原材料的生产中，大多采用机械混合法生产原材料。随着世界制粉和混粉技术的发展，现可以使用由制粉企业直接供应高品质的部分合金化，完全合金化的低合金钢粉和经扩散粘结后各组元无偏析的，“开包可用”预合金钢铁粉末。由于调整了添加的润滑剂和粉末粒度分布的标准偏差，能够进行混粉处理。用这些合金粉末制得烧结材料得物理-力学性能见下表。 表：预合金粉末物理性能举例 合金粉末种类 组成 密度(g/cm3) 硬度(HRC) 抗拉 强度(MPa) 屈服 强度(MPa) 伸长率(%) 夏氏冲击值(J/cm2) 部分合金粉 Fe-4Ni-1.5Cu-0.5Mo-0.5C 7.02 41 985 788 1.2 14.2 完全合金粉 Fe-4Ni-0.5Cu-0.3Mo-0.5C 7.00 40.0 980 785 0.5 4.2 扩散粘结合金粉 Fe-2Ni-1.5Mo-0.5C 7.00 42.1 1045 801 0.5 8.8 ） 图：注射成形工艺流程 金属注射成形零件材料的孔隙度很低。其材料的密度大于96％理论密度，其材料的力学性能和类似合金的精铸件相同。 金属注射成形工艺的生产费用虽然比传统的粉末冶金工艺高，但用这种工艺可制造较小的，形状很复杂的制品。 4)粉末锻造（P/F） 烧结铁与碳钢 塑性及韧性好，磁导率高，焊接性好，可渗碳淬火，强度低 高密度烧结铁可用于磁化铁心使用；也可用在外表硬，心部软的零件或受力不大的一些传动件。 烧结铜钢 强度比碳钢高，热处理后硬度高且耐磨，烧结时收缩小，耐腐蚀性比碳钢高 受力较大的结构零件，如油泵齿轮，摆线转子，链轮，正时齿轮 烧结镍钢 形成多相组织富含镍相，可以显著的改善材料的韧度、拉伸性能及淬透性 用在需要兼顾强度、耐磨性、冲击性能并可进行热处理的零件 烧结低合金钢 可以压制高密度零件，淬透性比元素混合粉末制造的烧结铜钢或烧结镍钢高，热处理后具有高强度和耐磨性 受力大，要求耐磨，或要求由一定热稳定性的重要结构零件，如内燃机活塞环等 烧结硬化钢 一般用与制造中高密度零件，可以在烧结冷却段淬硬。 一般用于高强度和耐磨性零件。 扩散合金化钢 一般用于制造中高密度零件，可进行热处理。 一般用于高强度和耐磨性零件 烧结渗铜钢 一般采用一步或两步熔渗工艺，可以改进材料的拉伸强度、伸长率、硬度和冲击性能 可用于需要考虑压力密封的中等压力的液压件；也可以改善产品的电镀性能。 烧结不锈钢 一般都用作中高密度材料，可以获得完全均一的组织 具有好的力学性能、耐蚀性和外观 四、粉末冶金结构零件的技术－经济特点 1.用粉末冶金法制造机械结构零件时，比用其它金属成形方法材料利用率高，见下图； 图4- 粉末冶金与其它成形方法对比 2.用粉末冶金法制造机械结构零件时，比用其它金属成形方法能耗低，也就是省能； 3.粉