粉末冶金的特點精選(九篇)

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第1篇：粉末冶金的特點范文

關(guān)鍵詞：粉末冶金技術(shù)；新能源材料；應(yīng)用

前言

為了尋求長遠的發(fā)展，需要重視能源問題。在全球經(jīng)濟以及熱口增長的環(huán)境下，傳統(tǒng)能源彰顯匱乏性，無法滿足社會發(fā)展的實際需求。同時，也無法進行再生。因此，面對嚴重的資源危機，要對新能源的開發(fā)與利用作為項目對待。粉末冶金對傳統(tǒng)冶金技術(shù)進行了發(fā)揚過大，積極融合現(xiàn)代科技，推動信息化建設(shè)，實現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)的良性運轉(zhuǎn)，也為新能源的開發(fā)提供更多的技術(shù)保障。

1 對粉末冶金技術(shù)特征的分析

粉末冶金技術(shù)具有長遠的歷史，其主要立足傳統(tǒng)冶金技術(shù)，達到了對諸多學科知識的融會貫通，形成優(yōu)勢突出的新型冶金技術(shù)。粉末冶金主要對象是粉末狀的礦石。在傳統(tǒng)的冶金方法中，礦石的形式為整塊，先進行提煉，而后進行冶煉。應(yīng)用傳統(tǒng)技術(shù)，塊狀礦石提煉技術(shù)受制于技術(shù)和礦石的大小，只能達到80%左右的利用率，產(chǎn)生大量材料的廢置。但是，在粉末冶金技術(shù)的應(yīng)用下，資源利用率得以大幅提升，有效降低資源浪費。另外，塊狀形式的礦石材料長期處于露天堆放，對環(huán)境產(chǎn)生不良影響，甚至破壞。由此可見，冶金技術(shù)的改善勢在必行，要重視冶金技術(shù)水平的提升，使得材料各盡所用，發(fā)揮不同冶金材料的作用，切實提升使用效率，形成高性能的新材料，達到成本的降低。利用現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)，能夠?qū)U礦石、舊金屬材料進行再利用，有效節(jié)約資源，極大推動經(jīng)濟效益的獲取，對可持續(xù)發(fā)展意義重大。因此，粉末冶金技術(shù)在原材料選擇方面相對較為寬松，能夠充分利用廢舊金屬、礦石等，形成不規(guī)則的粉末，滿足原材料節(jié)約和回收的目標。另外，鑒于粉末冶金可塑性以及相關(guān)材料的添加，促進性能的增強和平衡。

2 對新能源技術(shù)的闡述

在科技的推動下，新能源技術(shù)逐漸被科學界重視。在傳統(tǒng)能源開發(fā)與應(yīng)用中，出現(xiàn)嚴重的資源匱乏現(xiàn)象，加之對環(huán)境的不良影響，使得新能源問題的出現(xiàn)備受關(guān)注。新能源材料需要在開發(fā)、存儲以及轉(zhuǎn)化方面具有突出優(yōu)勢。由此可見，新能源材料是發(fā)展新能源的關(guān)鍵因素。為了更好地實現(xiàn)轉(zhuǎn)化和存儲，其在配件、生產(chǎn)要素等方面都極具特色，與傳統(tǒng)能源行業(yè)的材料截然不同。粉末冶金技術(shù)在整個新能源開發(fā)應(yīng)用中占據(jù)舉足輕重的地位。

3 系統(tǒng)介紹粉末冶金技術(shù)的類型

3.1 傳統(tǒng)粉末冶金材料

首先，是鐵基粉末冶金。這種材料是最傳統(tǒng)，也是最為關(guān)鍵的冶金材料，在制造業(yè)中應(yīng)用較為廣泛。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍不斷拓展。其次，銅基粉末冶金材料。這種材料類型較多，耐腐蝕性突出，在電器領(lǐng)域應(yīng)用較多。再次，硬質(zhì)合金材料。這種材料具有較高的熔點，硬度和強度都十分高，其應(yīng)用的領(lǐng)域主要是高端技術(shù)領(lǐng)域，如核武器等。最后，粉末冶金電工材料和摩擦分類，主要應(yīng)用在電子領(lǐng)域。隨著通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，粉末冶金材料的需求量增大。另外，粉末冶金材料在真空技術(shù)領(lǐng)域也得到推廣。摩擦材料耐摩擦性較強，促使物體運動減速，抑或是停止，在摩擦制動領(lǐng)域應(yīng)用較多。

3.2 對現(xiàn)代先進粉末冶金材料的介紹

首先，信息范疇內(nèi)的粉末冶金材料。立足信息領(lǐng)域，主要是指粉末冶金軟磁材料。具體講，是指金屬類和鐵氧體材料。隨著對磁性記錄材料的研究，在很大程度上推動了粉末冶金軟材料的需求。其次，能源領(lǐng)域內(nèi)的粉末冶金材料。能源材料的研發(fā)推動能源發(fā)展，其中，主要涉及儲能和新能源材料。全球經(jīng)濟的發(fā)展使得能源需求量增大，傳統(tǒng)能源彰顯不足，因此，新能源開發(fā)勢在必行，尤其是燃料電池和太陽能的開發(fā)。再次，生物領(lǐng)域的粉末冶金技術(shù)。生物材料技術(shù)的發(fā)展對整個社會具有不可替代的作用。要將生物技術(shù)列入國家發(fā)展計劃。在生物材料中，主要包含醫(yī)用和冶金材料兩大類，在維護身心健康的同時，加快金屬行業(yè)的進步。第四，軍事領(lǐng)域的粉末冶金材料。在航天領(lǐng)域，材料的強度和硬度是重要指標，穩(wěn)定性要突出，具有極強的耐高溫性。在核軍事范疇，粉末冶金技術(shù)也具有發(fā)展前景，更好地推動整個社會工業(yè)技術(shù)的進步。另外，新型核反應(yīng)堆的建設(shè)需要具有較高的防輻射標準，而粉末冶金技術(shù)的支持下，切實增強核反應(yīng)堆的安全性與可靠性，有效降低核輻射強度。

4 對粉末冶金技術(shù)在新能源材料中的應(yīng)用的介紹

4.1 粉末冶金技術(shù)在風能材料中的應(yīng)用

風能對我國而言，十分豐富，不存在污染，是新能源的主要類型。在風能發(fā)電材料中，粉末冶金技術(shù)主要實現(xiàn)對兩種材料的制作，即即風電C組的制動片以及永磁釹鐵硼材料。這兩種材料的制作與整個風力發(fā)電關(guān)系密切，事關(guān)發(fā)電過程的安全性與可靠性，影響發(fā)電效率的高低。風能發(fā)電機制動片在摩擦系數(shù)和磨損率方面，要求較高，同時，力學性能必須突出。目前，主要應(yīng)用的是銅基粉末冶金技術(shù)，完成對壓制制動片的制作。制動片需要在導熱方面十分突出，同時，制動盤具有較小的摩擦。在應(yīng)對惡劣溫度環(huán)境的時候，也能夠進行有效的使用。對于永磁釹鐵硼，系統(tǒng)永磁材料代替了傳統(tǒng)的永磁材料，燒結(jié)釹鐵硼就是加入了稀土粉，利用粉末冶金工藝制備而成。

4.2 粉末冶金技術(shù)在太陽能中的應(yīng)用

太陽能突出的特點是清潔性，是新型能源的一種，被商界所看好，開發(fā)價值巨大。當前，在太陽能領(lǐng)域，主要的發(fā)展方向為光電太陽能與熱電太陽能，形成發(fā)展趨勢。立足光電太陽能領(lǐng)域。其主導作用的部件為光電池，也就是半導體二極管，依靠光伏效應(yīng)，促使太陽能有效轉(zhuǎn)化為電能。目前，太陽能光電轉(zhuǎn)化效率較低，對航天事業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生阻礙。在粉末冶金技術(shù)的使用下，能夠有效進行薄膜太陽能電池的制作，光電轉(zhuǎn)化率得以顯著提升。同時，粉末冶金技術(shù)也研發(fā)了多晶硅薄膜，代替了傳統(tǒng)的晶體硅，光電轉(zhuǎn)化率大幅提升。另外，粉末冶金技術(shù)與太陽能熱電技術(shù)也實現(xiàn)了融合。當太陽進行地表照射之后，為了達到對光熱技術(shù)的有效收集，需要發(fā)揮吸收板的功能。而吸收板的制作與粉末冶金技術(shù)息息相關(guān)，主要應(yīng)用了其成型技術(shù)，發(fā)揮粉體在色素和粘結(jié)劑方的作用，而后混合，形成涂料，涂于基板之上。這也充分體現(xiàn)了粉末冶金技術(shù)在成型技術(shù)方面優(yōu)勢更加突出。

5 結(jié)束語

綜上，通過對粉末冶金技術(shù)優(yōu)勢的分析，可以發(fā)現(xiàn)，其在新能源材料的開發(fā)和應(yīng)用中極具發(fā)展?jié)摿Α７勰┮苯鹪趧?chuàng)造性方面十分突出，塑造性較強，使得其在新能源材料的發(fā)展和應(yīng)用中占據(jù)核心地位。粉末冶金技術(shù)的工藝原理使得其在新能源開發(fā)中更具經(jīng)濟性與高效性。因此，要大力推進粉末冶金技術(shù)在新能源開發(fā)應(yīng)用中的拓展，為新能源的可持續(xù)發(fā)展提供保障。

參考文獻

[1]陳曉華，賈成廠，劉向兵.粉末冶金技術(shù)在銀基觸點材料中的應(yīng)用[J].粉末冶金工業(yè)，2009，04：41-47.

[2]邱智海，曾維平.粉末冶金技術(shù)在航空發(fā)動機中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導報，2016，07：10-12.

第2篇：粉末冶金的特點范文

關(guān)鍵詞：卓越工程師；粉末冶金學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）30-0093-03

引言：

“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”是為貫徹落實黨的十七大提出的走中國特色新型工業(yè)化道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家、建設(shè)人力資源強國等戰(zhàn)略部署、貫徹落實“國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010―2020年）”和“國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010―2020年）”而提出的高等教育重大改革計劃?！白吭接媱潯敝荚谂囵B(yǎng)卓越工程師后備人才；高等學校實施“卓越計劃”將為培養(yǎng)學生成為卓越工程師打下堅實的基礎(chǔ)和完成卓越工程師需要的基本訓練[1]。

2011年年初教育部出臺了《教育部關(guān)于實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的若干意見》（教高[2011]1號文），進一步明確了“卓越計劃”的主要目標、指導思想、實施領(lǐng)域和基本原則[2]。“卓越計劃”實施以來，各參與高校在培養(yǎng)觀念、培養(yǎng)模式、學校企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)等方面都取得了很大進展。

“粉末冶金學”課程是新材料科學中最具發(fā)展活力的重要分支，也是冶金和材料科學的分支學科，備受工業(yè)界重視，相關(guān)材料和制品已被廣泛應(yīng)用于交通、機械、電子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工業(yè)等領(lǐng)域[3]。粉末冶金學課程與實際的生產(chǎn)實踐緊密相關(guān)，屬于工程實踐性比較強的課程，在理論學習的基礎(chǔ)上能夠有效地培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新能力，與“卓越計劃”的培養(yǎng)目標一致，為了配合“卓越計劃”的實施，對這門課程的培養(yǎng)目標和培養(yǎng)觀念、教學改革與創(chuàng)新的思路、課程建設(shè)與新型教學模式、課程改革的質(zhì)量保障等方面進行了思考和探索。

一、確立正確的培養(yǎng)觀念和培養(yǎng)目標

“卓越計劃”的宗旨是培養(yǎng)和造就一大批能夠適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展需要、創(chuàng)新能力強的優(yōu)秀工程技術(shù)人才，為國家實施人才強國戰(zhàn)略、走新型工業(yè)化道路和建設(shè)創(chuàng)新型國家服務(wù)。從“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的三個特點出發(fā)，樹立課程的培養(yǎng)觀念：一是強調(diào)課程內(nèi)對學生創(chuàng)新以及工程能力的培養(yǎng)；二是注重學校和企業(yè)相結(jié)合，加大企業(yè)參與培養(yǎng)高級工程技術(shù)人才的深度；三是加強對國家戰(zhàn)略需求、行業(yè)和企業(yè)的需求的認識，課程進行有目標的、主動的培養(yǎng)。

新形勢下，面向“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的“粉末冶金學”課程從培養(yǎng)目標上必須對原有的課程體系與教學內(nèi)容進行調(diào)整，使之更具有全面性；加大課程工程實踐能力的培養(yǎng)，使之更具有實用性。確立理論學習與實踐操作相結(jié)合、全面發(fā)展的人才培養(yǎng)目標，重視培養(yǎng)大學生的科學探索精神、工程創(chuàng)新意識和工程實踐能力。

二、教學改革與創(chuàng)新的思路

1.課程特點及教學現(xiàn)狀?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計劃”的基本要求是學生在學習并具備課程理論基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，能夠有效地利用學習到的課程基礎(chǔ)知識解決實際工程問題。粉末冶金技術(shù)是一個復(fù)雜、影響因素諸多的材料成型過程，從制粉、成形、燒結(jié)到后處理每一道工序都會影響粉末冶金成品的質(zhì)量。能夠完全掌握并靈活運用粉末冶金技術(shù)，即要有扎實的理論知識儲備和豐富的工程實踐經(jīng)驗。筆者通過長期的粉末冶金教學發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的課程教學方式有一定的局限性，主要體現(xiàn)在：教師以教材為中心，教學方法比較單一，以灌輸式的教學方法為主，學生缺乏積極有效的參與，不利于學生工程能力的培養(yǎng)；教學內(nèi)容陳舊、更新緩慢，在課時、學制的影響下，無法兼顧新興的粉末冶金技術(shù)；課內(nèi)實驗一方面是簡單的驗證性基礎(chǔ)實驗，學生興趣不濃，另一方面由于設(shè)備少人數(shù)多等條件的限制，學生參與的程度不夠，難以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力；課程仍以書面考試的形式評定，考試內(nèi)容大多以基礎(chǔ)知識的考察為主，這種簡單的評定方式不能滿足“卓越計劃”對創(chuàng)新能力和工程能力培養(yǎng)的要求，不利于優(yōu)秀工程人才的培養(yǎng)。

2.探索多元化的培養(yǎng)模式。面向“卓越計劃”高級工程人才培養(yǎng)的方向為：服務(wù)于企業(yè)需求和國家發(fā)展戰(zhàn)略，加大學校和行業(yè)、企業(yè)合作培養(yǎng)的力度，強調(diào)學生理論基礎(chǔ)和工程實踐能力并重的培養(yǎng)，重視高級工程技術(shù)人才培養(yǎng)的國際化。因此，面向“卓越計劃”的課程改革要以教師為導向；以學生為主體；以項目為依托；以企業(yè)為載體。以教師為導向，教師做好引導作用，通過豐富多樣的教學方法培養(yǎng)學生的興趣，激發(fā)學生的潛能，加強師生互動，教學相長；以學生為主體，構(gòu)建“專業(yè)性強、知識面寬”的課程學習體系，扎實學生理論知識的學習和實踐能力、綜合能力的鍛煉，培養(yǎng)學生積極思考、大膽創(chuàng)新的科學作風；以項目為依托，讓學生積極參與到粉末冶金類的科研項目中，實施本科生提前進入畢業(yè)設(shè)計、科研平臺或課題組制度，培養(yǎng)學生學以致用，學中用、用中學的學習方法；以企業(yè)為載體，學校要加強同行業(yè)、企業(yè)聯(lián)系與合作，讓學生參與到企業(yè)中去，建設(shè)校企優(yōu)質(zhì)資源共享平臺，建立學校與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)的長效機制。

三、課程建設(shè)與新型教學模式探討

1.課程教學內(nèi)容改革。從“卓越計劃”的培養(yǎng)目標與要求出發(fā)，根據(jù)工程實際，“粉末冶金學”課程組進行了廣泛調(diào)研，在多次討論和修改的基礎(chǔ)上，制訂了新的課程教學大綱，明確了教學體系和教學內(nèi)容。根據(jù)這門課程的特點，為了能夠讓學生在很好的學習粉末冶金理論基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，開拓思路、學以致用，按照課程體系對課程內(nèi)容進行了模板化設(shè)計，把課程內(nèi)容分為不同板塊。比如：掌握粉末制取及其性能測定；壓坯成形規(guī)律；粉末冶金材料的燒結(jié)原理；粉末冶金材料制備的質(zhì)量控制；了解粉末冶金材料及其研究的新進展等等。

2.課程教學方法和教學手段改革。在教學方法上，圍繞“以教師為導向，以學生為主體”的教學方針，遵循“課內(nèi)與課外相結(jié)合”、“理論與實踐相結(jié)合”、“課堂教育與創(chuàng)新思維相結(jié)合”的原則，通過實物法、啟發(fā)法、課堂討論等教學方法。如在講粉末的成形時，可以向?qū)W生展示一套粉末成形的模具，讓學生了解成形時基本概況，讓學生在學習粉末成形時可以獲得最大的感官認識；在講粉末制備工藝時，根據(jù)制備粉末的特點以啟發(fā)和誘導的方式讓學生了解粉末制備工藝，以及為什么要選擇這種制備方式；在講壓力與粉末成形樣品密度之間的關(guān)系時，可以展開課堂討論，充分調(diào)動學生學習的熱情、主動性和創(chuàng)造性，提高教學的實效性和教學質(zhì)量。

在教學手段上，要擺脫傳統(tǒng)的板書或者照著ppt宣讀等學生積極性不夠強的手段，采取多元化的教學方法和手段。多媒體集成、動畫模擬仿真和豐富的圖像信息擴展了學生認知的深度與廣度，也使教師擺脫了時間和空間對講授內(nèi)容的束縛，清楚地顯示某些復(fù)雜的過程，有利于激發(fā)學生的觀察力、發(fā)現(xiàn)力、想象力、邏輯聯(lián)想力，有利于認知思維的深化與發(fā)展，有利于增強工程設(shè)計能力，提高教學效率和教學質(zhì)量[4]。通過搜集課程知識點相關(guān)的圖片和制作簡單直觀的動畫，豐富課程的課件，提高學生的興趣和理解。比如，在講等靜壓成形時，向?qū)W生展示等靜壓機的原理示意圖，可以讓學生充分直觀地了解等靜壓的工作原理；在講機械合金化法制備粉末時，可以通過Flas的方式，讓學生可以清晰地看到機械制備的過程和原理；在講粉末冶金工藝時，可以結(jié)合網(wǎng)絡(luò)上企業(yè)的現(xiàn)場視頻，讓學生能夠輕易地接受粉末冶金工藝方面的知識，同時獲得工程實踐中的一些直觀信息。

3.課內(nèi)實驗的改革與工程實踐能力的拓展。在課內(nèi)實驗方面，改善了原有的簡單的驗證性的實驗，豐富了課內(nèi)實驗的內(nèi)容。具體的實驗包括：球磨法制粉；粉末粒度和表面性質(zhì)的測定；金屬粉末的壓制成形；粉末冶金樣的燒結(jié)；燒結(jié)樣抗彎強度的測試；粉末冶金樣品的密度測定等等。通過這些課內(nèi)實驗培養(yǎng)學生具有合理選擇使用粉末冶金材料和初步設(shè)計、制備粉末冶金材料的能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，提高工程能力。對課內(nèi)實驗的改革，可有效地激發(fā)學生的學習興趣，提高動手和思考能力，為學生的工程實踐能力的提高和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)打下了很好的基礎(chǔ)。

面向“卓越計劃”的課程改革，重點是培養(yǎng)學生的工程實踐能力，要圍繞“以項目為依托，以企業(yè)為載體”的方針。為了強化學生的工程實踐能力，應(yīng)該注重從以下幾個方面進行培養(yǎng)：一是對校內(nèi)資源進行整合，建立校內(nèi)課程實習、實訓基地。利用學校已有的材料產(chǎn)業(yè)化中心、工程訓練中心、新能源材料研究中心等研究實踐單位，建立“粉末冶金學”課程的實踐基地，讓學生可以在校內(nèi)盡可能地進行工程基礎(chǔ)實踐能力的鍛煉。二是以企業(yè)為載體，校企合作，吸納企業(yè)資源。培養(yǎng)工程師是“卓越計劃”的目標，而企業(yè)環(huán)境是工程師培養(yǎng)的搖籃。除了進行實踐教學環(huán)節(jié)改革，更重要的是讓學生進入企業(yè)、融入企業(yè)，學習和了解企業(yè)的技術(shù)，感受企業(yè)的環(huán)境和文化。培養(yǎng)方案應(yīng)該把適合在企業(yè)開展的相關(guān)教學環(huán)節(jié)和實踐活動（專業(yè)課程、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計等）盡可能放到企業(yè)去。三是以項目為依托，開展大學生創(chuàng)新性實驗計劃。高校的教師在進行本科教學的同時，進行廣泛的科研項目的研究。在校內(nèi)的有關(guān)粉末冶金類的科研項目可以和粉末冶金課程建立聯(lián)系，讓本科生在進行課程學習的同時，進入科研團隊，參與到科學研究中去，了解學科的發(fā)展狀況和學科前沿。在科研項目的帶動和熏陶下提高學生學習的積極性和工程能力。四是通過學科科技競賽來提高學生的綜合素質(zhì)。開展以學科為基礎(chǔ)的各類科技競賽，擴大學生受益面；鼓勵學生在學習課程理論基礎(chǔ)的同時，積極參加省級、全國級別的相關(guān)科技競賽，培養(yǎng)學生的學習興趣、創(chuàng)新能力和綜合能力；課內(nèi)課外營造科技創(chuàng)新氛圍，對于學生積極參加科技競賽和科技競賽獲獎給予獎勵或者在學科考評中加分。

4.建立全新的考核評價制度。粉末冶金學傳統(tǒng)的考核方式是以書面閉卷的方式進行，考查的都是學生對基礎(chǔ)理論知識的學習情況，缺乏對工程實踐技能的考核。傳統(tǒng)的學生學習效果的考核評價機制在面向“卓越計劃”的課程體系中就不再適宜。在教學中應(yīng)該采用全新的考核評價機制，除了對學生理論部分的考核之外，要把學生整個學習過程中的工程實踐能力、創(chuàng)新能力和自主學習能力納入到考核體系中。結(jié)合卓越工程師的培養(yǎng)工程性和全面性的特點，采用多部分考評相結(jié)合的考核方式?？己朔譃槔碚摬糠值墓P試考核、理論與實踐相結(jié)合的課內(nèi)實驗考核、工程實踐能力考核、科技創(chuàng)新活動考核等幾個部分，其中參與科研項目、參加科技競賽等屬于科技創(chuàng)新活動部分。筆試考試、實驗考核、工程實踐能力考核、科技活動考核等幾個模塊各部分的比例可根據(jù)課程開展和改革的具體情況，課程組的成員討論協(xié)商決定。這種考核評價機制充分體現(xiàn)公平、合理，學生也努力爭先、爭取獲得各類獎勵使自己的努力獲得承認。

四、課程改革的質(zhì)量保障

1.師資保障?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計劃”要取得成功，其標志在于培養(yǎng)造就出一大批卓越工程師后備人才，而關(guān)鍵在于建設(shè)一支勝任這一使命的工科教師隊伍[5]。卓越工程師培養(yǎng)的質(zhì)量很大程度上取決于參與到“卓越計劃”的教師的整體素質(zhì)。所以，面向“卓越計劃”的課程改革，在師資上要進行調(diào)整和改革，以保證面向“卓越計劃”的課程改革順利進行。

根據(jù)“卓越計劃”的培養(yǎng)目標和特點，參與“卓越計劃”的教師需要具備扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識、豐富的工程實踐經(jīng)驗、優(yōu)秀的教育教學水平和崇高的職業(yè)道德和敬業(yè)精神等等。同時，教師也必須具備相應(yīng)工程科學研究、工程設(shè)計開發(fā)、工程技術(shù)創(chuàng)新和工程實踐能力。

當然，不論通過何種渠道招聘的教師，在理論教育教學、工程實踐、科學研究、設(shè)計開發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新這五個方面都可能存在某項或幾項能力的不足或缺失，都需要高校加強對教師的培養(yǎng)力度，將理論知識豐富的教師送進企業(yè)進行工程培養(yǎng)，將企業(yè)的工程師送進高校進行專業(yè)的全面和深入學習，通過這些培養(yǎng)方式，打造一支既具備專業(yè)基礎(chǔ)知識又有工程實踐技術(shù)能力的高水平師資隊伍，適應(yīng)“卓越計劃”在高校的順利開展。

2.經(jīng)費保障。從上述的課程教學改革措施來看，面向“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的優(yōu)秀工程技術(shù)人才的培養(yǎng)在經(jīng)費上相較傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式要高出很多，所以高校在工程人才培養(yǎng)計劃中應(yīng)當保障有足夠的經(jīng)費來支撐“卓越計劃”的實施，建立一套完整、長效的資金機制。高校在經(jīng)費方面可以采用的辦法[6]有：一是提高人均教育財政撥款標準，具體的撥款數(shù)額與學校實際實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的在校學生數(shù)掛勾；二是為了確?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計劃”的培養(yǎng)需要，學校經(jīng)費投入向卓越工程師培養(yǎng)方面傾斜；三是采取定向的辦法，學校和企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)工程技術(shù)人才，企業(yè)補貼學生的學習費用，學生畢業(yè)后到企業(yè)定向工作；四是爭取社會各界包括企業(yè)及校友的資助。

五、結(jié)語

本文就面向“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的“粉末冶金學”課程改革與建設(shè)，從培養(yǎng)目標和培養(yǎng)觀念、教學改革與創(chuàng)新的思路、課程建設(shè)與新型教學模式、課程改革的質(zhì)量保障等方面進行了思考和探索。通過課程的改革和建設(shè)的措施，將有效地提高學生的理論水平，提高創(chuàng)新能力和工程實踐能力，為卓越工程師人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

參考文獻：

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[2]教育部關(guān)于實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的若干意見[Z].教高[2011]1號文.

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[4]顧文斌，王怡，莊曙東.基于卓越工程師計劃的“機械原理”課程改革與創(chuàng)新[J].中國電力教育，2013，（16）：100-101.

第3篇：粉末冶金的特點范文

【關(guān)鍵詞】 SVM； 圖像分類； 粉末冶金零件；多類分類器；

中國分類號：TP-92

0.引言

支持向量機（Support Vector Machine，SVM）是一種新的機器學習技術(shù)。該技術(shù)已經(jīng)成為當前國際機器學習界的研究熱點，有許多學者已將它引入到圖像分類中來，并取得了較好的效果。粉末冶金（PM）也稱為鋼鐵粉末。它和普通的機械零件的最大區(qū)別是用模具加工而成的，由于具有節(jié)能、省材、環(huán)保、經(jīng)濟、高效等諸多優(yōu)點，所以被稱為典型的近凈型制造技術(shù)。隨著我國粉末冶金零件制造技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，粉末冶金零件的品種越來越繁多，樣式各異，因此對粉末冶金零件的自動檢測分類也提出了更高的要求。但是由于傳統(tǒng)SVM對于多類分類總是將其轉(zhuǎn)化為多個兩類分類問題，相應(yīng)地需要構(gòu)造多個兩類子分類器，這樣不但使得分類器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且分類速度很慢，無法滿足生產(chǎn)線上實時分類的需求。本文正是針對粉末冶金零件的特點，研究適合該產(chǎn)品的多類分類器，提高產(chǎn)品分類的快速性和準確性。

1. SVM多類分類器

支持向量機最基本的理論是針對二分類問題。但是在實際應(yīng)用中涉及的一般是多分類問題，就需要將原始的兩類SVM轉(zhuǎn)化為多類分類器。近年提出許多多類SVM分類算法，大多數(shù)方法的思路是：構(gòu)建一系列SVM分類器，每個分類器用于識別其中兩個類別，并將它們判別結(jié)果以某種方法組合起來實現(xiàn)多類分類[1].

常見的方法有一對一和一對多兩種[2]。本文要實現(xiàn)3類不同粉末冶金零件的分類，因為類別不多，故采取一對一的方法。設(shè)訓練集為T，待分類的零件共有3個類別，在其中找出3種類別的兩兩組和，共有 個，分別用這兩個類別樣本點組成兩類問題訓練集 ，然后用求解兩類問題的SVM分別求得3個判別函數(shù) 。算法如下圖所示：

2. SVM分類過程

本文在設(shè)計分類器的時候，所采用的軟件就是LIBSVM 2.86[3]。LIBSVM屬于SVM模式識別以及回歸的一個軟件包，它的特點是既簡單、易于使用又快速有效。該軟件不僅提供編譯好的可在Windows 系列系統(tǒng)的執(zhí)行文件，還提供了源代碼，方便改進、修改以及在其它操作系統(tǒng)上應(yīng)用。

目前，LibSVM已經(jīng)成為國內(nèi)應(yīng)用最多的SVM的庫，原因是它不但程序小，運用靈活，輸入?yún)?shù)少，而且是開源的，易于擴展。

為了得到適合粉末冶金零件的分類器，本文在整個實驗過程是按照以下流程進行的。如圖2所示。

SVM分類器的輸入是圖像特征提取的輸出文件，也就是圖像的邊緣方向直方圖所包含的數(shù)據(jù)信息。本文選取3種零件各90幅樣本圖像進行訓練，每幅圖像對應(yīng)一個40維的向量，用它作為分類器的輸入。如圖3所示：

圖中第一列是訓練樣本的數(shù)量，第二列是零件類別的編號，每一行是任何一個訓練零件圖像的維數(shù)。

通過訓練得到的SVM模型保存為文件*.model，用記事本打開其內(nèi)容如圖4所示：

下面對模型里面的內(nèi)容作如下解釋：

3.多類分類器的驗證

為了更好的判斷SVM模型效果，下面我們用以下8幅圖片進行測試，如圖5所示：

經(jīng)過對以上8幅圖進行測試，每幅圖像分別用本文得到的SVM分類器進行分類測試，圖像的相似度是由libsvm的置信度統(tǒng)計出來的，其結(jié)果如表1所示：

從表格中不難看出，a圖和b圖屬于類型1，c圖和d圖屬于類型2，e圖和f圖屬于類型3，g圖和h圖看不出來屬于哪一類。也就是說只要是粉末冶金零件圖的話，它的分類概率就懸殊很大，直接可以分出屬于哪一類了；但是如果是非零件圖的話，它分類結(jié)果相差都不會太大，也就是說，很難分出屬于哪一類。

4.結(jié)束語

通過測試可以看出明，本文得到的SVM多分類器的準確率是相當高的。經(jīng)過試驗驗證，該分類器的識別率可以達到98%以上。所以，將此分類器用在生產(chǎn)線上對粉末冶金零件進行分類識別有一定的實用價值和相當深遠的意義。

參考文獻：

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作者簡介：張小潔（1978--），女，副教授，主要研究領(lǐng)域智能化制造與檢測。E-mail：，電話：15619569155。

陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院科研基金項目，項目編號：ZK16-05。

第4篇：粉末冶金的特點范文

本文闡述的是一款自動離合器的原理及選材工藝特點；自動離合器可在駕駛室內(nèi)完成前橋分離和結(jié)合操作，具有手動離合器不可比擬的優(yōu)點。我們利用了汽車廠豐富的供應(yīng)商資源，在材料和工藝結(jié)構(gòu)上面和相關(guān)合作廠家合作開發(fā)，經(jīng)過半年努力，這款離合器先后通過了臺架實驗、吉林工業(yè)大學汽車實驗室的十萬次不間斷嚙合分離疲勞試驗以及7500公里的不同路況的測試，在達到良好經(jīng)濟效益的同時具備批量生產(chǎn)的條件。

關(guān)鍵詞 氣動離合器；負壓；兩驅(qū)四驅(qū)的轉(zhuǎn)換；不銹鋼粉末多孔燒結(jié)材料

中圖分類號U46 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）119-0110-02

1 簡介

這款自動離合器裝在前輪與半軸之間（圖2），它通過發(fā)動機的進氣負壓抽真空，使離合器內(nèi)部齒輪元件動作，從而使車輪與半軸結(jié)合或分離。實現(xiàn)四輪驅(qū)動和兩輪驅(qū)動的轉(zhuǎn)換；它的直徑為105mm，高度僅為55mm，結(jié)構(gòu)緊湊，同時原車不需要做太大的改動（換裝一個內(nèi)孔不帶花鍵的轉(zhuǎn)向節(jié)，圖2），因為它的安裝孔位置相同，將原車的前輪突緣取下，裝上氣動離合器，用螺栓固定好便可以了。

2 自動離合器的原理、特點

離合器殼體1的底部開有三個孔洞，作為外界空氣的進入通道；外界空氣由此進入，通過透氣板的過濾進入殼體內(nèi)部；透氣板的作用是將外界帶有粉塵的空氣過濾干凈，以免進入內(nèi)部加劇磨損；彈性囊8通過塑料壓緊擋圈11壓緊在殼體上將殼體內(nèi)部與外界大氣隔離，它的作用是以空氣負壓作為動力推動外嚙合齒輪5部件動作。

外嚙合齒輪5可以沿離合器殼體1內(nèi)部的鍵槽滑動，但不能轉(zhuǎn)動，為從動件；內(nèi)嚙合齒輪6內(nèi)花鍵與汽車半軸外花鍵嚙合，與汽車半軸保持靜止狀態(tài)，為動力輸入件。

轉(zhuǎn)向節(jié)上加工出孔道（通向轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)部），利用發(fā)動機進氣岐管負壓抽真空，這樣轉(zhuǎn)向節(jié)的內(nèi)部（轉(zhuǎn)向節(jié)與半軸之間的空隙）便也產(chǎn)生了負壓；因為轉(zhuǎn)向節(jié)、氣動離合器總成、半軸、剎車盤通過油封、端面密封、彈性囊8（通過塑料壓緊擋圈11壓緊在殼體上將殼體內(nèi)部與外界大氣隔離）等措施形成密閉空間，與外界大氣保持隔絕，同時因為發(fā)動機保持連續(xù)運轉(zhuǎn)，整個轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)部、氣動離合器內(nèi)部便保持了一定的負壓。

由于內(nèi)外界空氣存在壓力差，外界空氣便通過透氣板7進入殼體內(nèi)部使彈性囊8膨脹，推動尼龍墊9移動，尼龍墊9移動進一步推動外嚙合齒輪5，外嚙合齒輪5壓縮波形簧4向前移動，從而與內(nèi)嚙合齒輪6嚙合；在沒有負壓時，波形彈簧4釋放彈力使外嚙合齒輪6復(fù)位；通過以上的動作，使半軸與車輪嚙合或分離，使車輛在兩驅(qū)與四驅(qū)之間自由轉(zhuǎn)換。

3 材料分析

由于篇幅所限，只對氣動離合器幾個重要部件的材料作簡要的概括分析。

3粉末冶金在氣動離合器中的應(yīng)用

3.1 自作用的銅基粉末冶金軸承

在兩驅(qū)狀態(tài)時，內(nèi)嚙合齒輪與殼體之間有相對轉(zhuǎn)動，所以在這個位置需要一款軸承來滿足要求；

具有自作用的銅基粉末冶金軸承經(jīng)過對比選擇，作為最終的方案被采用； 銅基粉末冶金系粉末冶金多孔材料之一，這種制品是在零件壓制成型過程中，粉末顆粒之間形成均勻分布的孔隙，并利用其孔隙浸漬油及其它性材料，組成良好的自減磨材料；當滑動時產(chǎn)生熱量，油受熱膨脹便會從中滲出，起到減磨作用，當滑動停止，由于粉末冶金內(nèi)部微小孔洞的毛細現(xiàn)象，將油會吸入內(nèi)部，從而不需要加油。

使用時，不可用汽油或煤油等有機溶劑進行清洗，以防洗去軸襯內(nèi)部浸漬的劑；另外此種零件不可進行磨削加工，以免使軸襯孔隙被磨屑微粒所堵塞 ，以至造成磨屑損傷對偶件的表面。建議在使用時，最好用機油浸漬一天，或在120℃機油內(nèi)煮2小時，冷卻后裝機。

經(jīng)過7500km路試后拆解，情況良好，沒有出現(xiàn)燒蝕或劃傷對偶件的現(xiàn)象出現(xiàn)；同時經(jīng)過三座標測量儀精確測定，其最大磨損量僅為0.008mm，滿足使用要求。

3.2 不銹鋼粉末多孔燒結(jié)材料的透氣板

透氣板安裝于離合器總成的最外處，離合器殼體外側(cè)裝有輪轂罩，輪轂罩起到一定的防護作用，透氣板雖然不直接接觸外界，但在越野等某些情況下污水、小的石子都有可能通過三個環(huán)形孔接觸到透氣板；而透氣板的作用就是保證離合器總成內(nèi)部環(huán)境的干凈，將粉塵、砂石、油污等隔絕在外，保證彈性囊8的正常工作，可以允許有少量的水滲入。

所以經(jīng)過研究我們對透氣板的技術(shù)要求如下

1）具有較高的機械強度，能承受車輪飛濺起的石子的沖擊；

2）具有防銹功能，能耐酸堿的腐蝕；

3）透氣性能可以根據(jù)負壓大小調(diào)整，同時能有效地隔絕外界粉塵的侵入；

4）由于透氣板直接和彈性囊接觸，要求其外觀光滑平整，以免劃傷彈性囊；

5）價格低廉。

我們在開發(fā)過程中對透氣板的材質(zhì)經(jīng)過層層的篩選，最終選擇了一種叫做不銹鋼粉末多孔燒結(jié)材料，這種材料具有透氣性好、強度高、成本低、易于清洗的特點。它的原理是將一定直徑的不銹鋼顆粒通過模具壓緊，再通過真空燒結(jié)（以防止氧化），使不銹鋼的顆粒之間粘連，達到一定的強度，它的優(yōu)點是間隙可以根據(jù)顆粒的大小、燒結(jié)時間、燒結(jié)溫度等調(diào)整；它的形狀也可以利用模具來保證，以適用離合器殼體的大小。

通過計算分析及試驗，將不銹鋼粉末燒結(jié)后形成的孔隙大小設(shè)在一定的范圍，即能保證透氣性，又能有效隔絕粉塵的進入，并且在外表面有污物時，可以用水或毛刷進行清潔，而不用擔心生銹的問題，維護方式方便高效。

3.3 硅膠材質(zhì)的彈性囊

彈性囊的材質(zhì)原來選用氯丁橡膠，這種材質(zhì)的特點是彈性、曲撓性比較好，同時耐油性，耐臭氧性，那服飾及耐老化性較好，但最主要的是其低溫特性較差，在達到零下-40℃時，氯丁橡膠材質(zhì)已經(jīng)變硬，不能實現(xiàn)擴張、收縮的功能；

我們與廠家經(jīng)過試驗，選用了添加了某種成分硅膠材質(zhì)作為彈性囊的材料，經(jīng)過試驗它最大可以耐受-50℃的低溫，在這種低溫下仍可以保證很好的伸張動作，所以使用硅膠作為彈性囊的材料是較為合適的。

4 結(jié)論

最后，經(jīng)過7500公里砂石、涉水、爬坡、越野等各種路況的路試，通過模擬實際情況進行兩驅(qū)、四驅(qū)以及兩驅(qū)四驅(qū)的轉(zhuǎn)換；路試結(jié)果相關(guān)使用要求。

本離合器同時順利通過了吉林工業(yè)大學汽車實驗室的驗證，驗證的規(guī)范按照國家相關(guān)的要求并參照產(chǎn)品的具體特性來制定，從另一方面說明了該產(chǎn)品的可靠性。

參考文獻

第5篇：粉末冶金的特點范文

關(guān)鍵詞：材料成型；控制工程；金屬材料；加工工藝

0引言

對于我國制造業(yè)而言，材料成型與控制工程是其實現(xiàn)長期健康發(fā)展的根本保障，不僅如此，材料成型與控制工程也是我國機械制造業(yè)的關(guān)鍵環(huán)境，因此，相關(guān)企業(yè)必須對其給予高度重視。無論是電力機械制造，還是船只等交通工具制造，均離不開材料成型與控制工程，材料成型與控制技術(shù)的水平與質(zhì)量將會直接決定機械制造水平與質(zhì)量。因此，對材料成型與控制工程中的金屬材料加工技術(shù)進行細化分析，具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1金屬材料選材原則

在金屬復(fù)合材料成型加工過程中，將適量的增強物添加于金屬復(fù)合材料中，可以在很大程度上高材料的強度，優(yōu)化材料的耐磨性，但與此同時，也會在一定程度上擴大材料二次加工的難度系數(shù)，正因此，不同種類的金屬復(fù)合材料，擁有不同的加工工藝以及加工方法。例如，連續(xù)纖維增強金屬基復(fù)合材料構(gòu)件等金屬復(fù)合材料便可以通過復(fù)合成型；而部分金屬復(fù)合材料卻需要經(jīng)過多重技術(shù)手段，才能成型，這些成型技術(shù)的實踐，需要相關(guān)工作人員長期不斷加以科研以及探究，才能正式投入使用，促使金屬復(fù)合材料成型加工技術(shù)水平與質(zhì)量實現(xiàn)不斷發(fā)展與完善。由于成型加工過程中，如果技術(shù)手段存在細小紕漏，或是個別細節(jié)存在問題，均會給金屬基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)造成一定的影響，導致其與實際需求出現(xiàn)差異，最終為實際工程預(yù)埋巨大的風險隱患，誘發(fā)難以估量的后果。所以，相關(guān)工作人員在對金屬復(fù)合材料進行選材過程中，必須準確把握金屬材料的本質(zhì)以及復(fù)合材料可塑性，只有這樣，才能保證其可以順利成型，并保證使用安全。

2金屬材料加工方法

2.1機械加工成型

當前，金屬材料成型與控制工程中，應(yīng)用最為廣泛的金屬切割刀具便是金剛石刀具，以金剛石刀具對鋁基復(fù)合材料進行精加工，與其他金屬基復(fù)合材料，例如，鉆、銑以及車等，均是現(xiàn)代社會中廣而易見的。鋁基復(fù)合材料的金剛石刀具加工形式可以細化為三種：其一，車削形式；其二，銑削形式；其三，鉆削形式。其中，鉆削即通過鑲片麻花鉆頭對鋁基復(fù)合材料進行加工，常見的有B4C以及SiC顆粒鉆削，然后添加適量的外切削液，可以有效強化鋁基復(fù)合材料。銑削即通過1.5%-2.0%（W+C）粘結(jié)劑，8.0%-8.5%PCD的端面銑刀對鋁基復(fù)合材料進行加工，常見的有SiC顆粒銑削增強鋁基復(fù)合材料，然后添加適量的切削液進行冷卻。車削以硬合金刀具為主要的切割工具，例如，A1/SiC車削符合材料，并添加適量的乳化液對其進行冷卻處理。

2.2擠壓與鍛模塑性成型

金屬材料實際成型加工過程中，相關(guān)工作人員可以通過模具表面涂層以及添加劑等技術(shù)手段，對實踐操作過程中的壓力進行有效改善，降低加工操作過程中的摩擦阻力，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，這樣可以促使加工過程中的擠壓力縮減25%-35%左右，甚至更多。降低加工擠壓力，可以有效弱化增強顆粒給模具造成的損傷程度，削弱金屬材料塑性，有利于降低金屬材料的變形阻力，提高其成型的成功率。除此之外，相關(guān)工作人員還可以增加擠壓溫度，以此促使金屬基材料更具可塑性。在金屬基材料中添加適量的增強顆粒，可以促使金屬基材料的可塑性得到弱化，進而變形抗力得以大幅度提升，此時提高擠壓溫度，可以加快增強顆粒與金屬基材料的溶合速率，優(yōu)化二者的溶合效果。普遍來說，增強顆粒含量會直接影響擠壓速度，由此可見，只有金屬基復(fù)合材料中的增強物含量較低，才能提高擠壓速度，如果金屬基復(fù)合材料中的增強物含量較高，相關(guān)人員必須嚴格控制擠壓速度。不過，擠壓速度超高的話，也會導致金屬材料成型后，便面出現(xiàn)橫向裂紋。綜上，相關(guān)人員在應(yīng)用擠壓與鍛模塑性成型加工技術(shù)時，不僅要在金屬復(fù)合材料表面進行涂層或是劑處理，還要對擠壓溫度進行嚴格控制，并結(jié)合實際，對擠壓速度進行有效調(diào)控，只有這樣，才能保證成品質(zhì)量符合要求。

2.3鑄造成型

復(fù)合材料生產(chǎn)過程中，應(yīng)用最廣泛的加工技術(shù)便是鑄造成型技術(shù)，實際鑄造過程中，金屬基復(fù)合材料中添加增強顆粒后，熔體的粘度以及流動性均會顯著提升，加之增強顆粒與熔體在高溫下的化學反應(yīng)作用，便會改變基礎(chǔ)材料本質(zhì)，此時相關(guān)工作人員必須在熔化金屬基復(fù)合材料的過程中，對其熔化溫度以及保溫時間進行嚴格管控。高溫時，添加的增強顆粒，尤其是碳化硅顆粒，極易產(chǎn)生界面反應(yīng)，例如，3SiCA1-A14C3+3Si等。進而導致熔體粘度過大，難以澆筑，影響材料本質(zhì)。此時相關(guān)工作熱暖可以采取精煉方法，然后添加適量變質(zhì)劑造渣。但這種操作方法并不適用于顆粒增強鋁基復(fù)合材料。

2.4粉末冶金成型

粉末冶金成型技術(shù)是最早期的制造晶須以及顆粒符合材料零部件、金數(shù)基復(fù)合材料的手段，具有非常豐厚的實踐檢驗，不僅如此，該技術(shù)手段還適用于尺寸較小、形狀簡單但是具有較高精密性要求的零部件。粉末冶金成型技術(shù)具有組織細密、增強相分布均勻、增強相可調(diào)節(jié)以及界面反應(yīng)較少等特點，DWA公司現(xiàn)階段，應(yīng)經(jīng)將粉末冶金成型技術(shù)延展到多種產(chǎn)品的制造工程中，例如，SiCp增強鋁合金基體、管材、自行車零件、自行車支撐設(shè)備架以及自行車架等。由于粉末冶金成型技術(shù)加工的產(chǎn)品具有非常顯著的耐磨性、比模量以及比強度，因此，也受到了航天器材、飛機以及汽車的廣泛推崇。

3結(jié)語

金屬材料在材料成型與控制工程中，屬于加工難點，而且極具重要性，發(fā)展前景非常廣闊，隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，其將受到更多行業(yè)領(lǐng)域的青睞以及注重，我國必須給予高度重視，通過不斷科研，促使自身的技術(shù)水平實現(xiàn)突破與創(chuàng)新，這對提高我國的國際競爭力至關(guān)重要。

參考文獻：

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第6篇：粉末冶金的特點范文

著重論述鎢銅復(fù)合材料的制備方法，并探討鎢銅復(fù)合材料制備技術(shù)發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞： 鎢銅復(fù)合材料；制備技術(shù)；制備方法

中圖分類號：TB331 文獻標識碼：A 文章編號：1671－7597（2012）0210146－02

所謂鎢銅復(fù)合材料，是指以高熔點與高硬度的鎢，結(jié)合以高塑性、高導電導熱性的銅粉作為原料，運用粉末冶金技術(shù)而制備出來的一種復(fù)合型材料。這種材料具有較高的導電導熱性，良好的耐電弧侵蝕性與抗熔焊性，較高的強度與硬度等眾多優(yōu)勢，被廣泛地應(yīng)用于開關(guān)電器、電加工電極、電子封裝及高密度合金等產(chǎn)品之中。由于鎢銅復(fù)合材料的運用范圍正在變得越來越廣闊，這在客觀上對于鎢銅復(fù)合材料之設(shè)計與制備提出了新的更高的要求。

1 鎢銅復(fù)合材料制備技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

鑒于現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，對于鎢銅復(fù)合材料所具有的性能也提出了新的要求，那就是致密度和散熱率要高，導電導熱要好等等。但是，傳統(tǒng)粉末冶金與熔滲法所制備的鎢銅復(fù)合材料已無法滿足以上要求。納米鎢銅復(fù)合材料因為具有眾多傳統(tǒng)鎢銅復(fù)合材料所難以比擬的性能。比如，可以提高鎢銅復(fù)合材料的固溶度，極大地提高燒結(jié)的活性，并且降低燒結(jié)的溫度，提升燒結(jié)的致密度，以上這些均將提高鎢銅復(fù)合材料的性能。因為納米技術(shù)在快速發(fā)展，所以在納米鎢銅復(fù)合材料在制備方法上出現(xiàn)了新的突破，比如，功能梯度、劇烈塑性變形等被運用在鎢銅復(fù)合材料制備上，使鎢銅復(fù)合材料制備技術(shù)有新的發(fā)展。

2 鎢銅復(fù)合材料的制備方法

2.1 普通燒結(jié)法

這種方法屬于傳統(tǒng)意義上的粉末冶金制備方法。其制備步驟如下：一是要把鎢粉與銅粉進行稱量與混合，隨后再壓制成形與燒結(jié)。普通燒結(jié)法的工藝較為簡單，成本偏低，然而這一燒結(jié)方式因為溫度較高，所以容易出現(xiàn)鎢晶粒較為粗大之問題，因而難以獲得成分均勻的那種合金。通過實施機械合金化，能夠讓粉末在壓制與燒結(jié)之前得到原子級標準上的均勻與混合。這種在鎢粉中有銅粉存在的一種復(fù)合粉，在稍微高于銅熔點之上的溫度在短時間內(nèi)燒結(jié)，就能得到94%以上致密度的鎢銅復(fù)合材料，特別是適合低銅含量的鎢銅材料之制備。因為超細粉末的表面活性較高，能夠在較低的燒結(jié)溫度上與較短的燒結(jié)時間條件內(nèi)來得到致密化。把鎢銅粉末的原料在高溫之下進行氧化以后，通過三至六個小時的高能球磨，再在630℃的條件下還原以得到0.5μm之下均勻分散的一種鎢銅復(fù)合粉。把這種復(fù)合粉在1200℃的高溫燒結(jié)60分鐘之后得到鎢銅合金，致密度達到了99.5%。因為普通燒結(jié)設(shè)備的要求并不夠高，而且工藝相對較為簡單。因此，這一方法所制備的鎢銅材料只能運用于對于材料性能要求并不高的一些地方。

2.2 熔滲法

這一方法的制備步驟如下：先那鎢粉或者添加混有少量引導銅粉的鎢粉制作成為壓坯，隨后在還原氣氛或者真空當中，在900℃至950℃的條件之下進行預(yù)燒結(jié)，從而得到相當強度的多孔鎢骨架。把塊狀銅金屬或者壓制好的銅坯放在多孔鎢骨架之上或者之下，在高于銅熔點之上的溫度實施的燒結(jié)被稱之為熔滲，而把多孔鎢骨架全部浸沒于熔點比較低的銅熔液之中所得到的致密產(chǎn)品辦法就是熔浸。銅熔液在多孔鎢骨架毛細管的作用用，通過滲入鎢骨架中的孔隙當中，從而形成了銅的網(wǎng)絡(luò)分布。熔滲密度一般的理論密度為97%至98%，由于燒結(jié)骨架當中總是會存在著非常少的封閉孔隙無法為熔滲金屬所填充，而在熔滲之后還可通過冷加工與熱加工進一步地提高材料的密度。當前，這一種工藝方法已經(jīng)被一些大、中型高壓斷路器與真空開關(guān)鎢基觸頭生產(chǎn)當中得到運用。但是，熔浸法的工藝技術(shù)難度相對較高，所得到的觸頭材料成分較為均勻，而且性能也比較好。

2.3 熱壓燒結(jié)法

熱壓燒結(jié)法又被之稱為加壓燒結(jié)法，也就是將粉末裝到模腔之中，并在加壓同時讓粉末能夠加熱到正常的燒結(jié)溫度或者更低一些的溫度。在通過比較短時間的燒結(jié)之后，能夠得到致密而且均勻的制成品。熱壓燒結(jié)法是把壓制與燒結(jié)這兩道工序在同時加以完成，并能在比較低的壓力之下快速得到冷壓燒結(jié)狀態(tài)之下所難以得到的密度。然而，熱壓燒結(jié)工藝對于模具的要求比較高，而且耗費比較大，而單件生產(chǎn)的效率又相對較低，所以，在實際生產(chǎn)中并不是經(jīng)常用到的。比如，在1800℃下的爐膛壓力是18N/mm3，在2h的條件之下獲得的材料理論密度達到了94.6％，而富銅端的銅含量最高值是22.55vo1％。對于鎢銅復(fù)合材料來說，熱壓燒結(jié)法還需要得到氫氣保護或者真空燒結(jié)，因此生產(chǎn)的成本比較高。

2.4 活化燒結(jié)法

一般來說，為了加快鎢銅復(fù)合材料在燒結(jié)當中的致密化進程，完全可通過添加其他類別的合金元素這種方法來加以實現(xiàn)。比如，Co與Fe的活化燒結(jié)效果是最好的。究其原因就在于Co與Fe 在銅當中的溶解度是有限的，可以和鎢在燒結(jié)時形成較為穩(wěn)定的中間相，并且形成大量具有高擴散性的界面層，并且促進固相鎢顆粒之燒結(jié)。對于W-10Cu材料來說，F(xiàn)e或者Co含量在0.35%至0.5%之時，它的密度、強度與硬度出現(xiàn)了最佳結(jié)果。同時，加入到活化劑之中的方式具有多樣性。把鎢粉直接加入到含有活化劑離子的鹽溶液當中，隨后在低溫之下進行烘干，從而能夠得到表面較為均勻的活化劑所覆蓋的鎢顆粒。其后，再對已經(jīng)經(jīng)過化學涂層處理的粉末壓坯加以燒結(jié)，從而得到了致密度達到97%的復(fù)合材料。然而，活化劑之加入也就相當于引入了雜質(zhì)元素，從而導致材料在導電與導熱之時的電子散射作用有所增加，而且明顯地使鎢銅復(fù)合材料所具有的熱導性與電導性有所下降。有鑒于此，采取活化燒結(jié)法制備的鎢銅復(fù)合材料所具有的最大不足就是降低了鎢銅材料所具有的導電性與導熱性。然而，因為這一方法較為簡單，而且生產(chǎn)成本偏低，對于一些性能要求相對較低的鎢銅產(chǎn)品依然具有一定的生命力。

2.5 注射成形法

通過注射成形法所生產(chǎn)出來的鎢銅復(fù)合材料主要有以下兩種方法：其一是運用鎢銅混合粉加以注射成形，其后再進行直接燒結(jié)。比如，在對納米鎢銅復(fù)合粉實施注射成形所得到的W-30Cu的主要參數(shù)所進行的研究。通過開展實驗，就能得到粉末填充量是體積分數(shù)為45％至50％的注射成形坯，而且直接燒結(jié)之后的成品密度要高于96％。其二是首先注射成形鎢坯，隨后再通過熔滲進行燒結(jié)，比如，在對質(zhì)量分數(shù)分別為10％、15％、20％的鎢銅材料實施注射成形，粉末填充量的體積分數(shù)達到了52％，在經(jīng)過了兩步脫脂之后，在1150℃的高溫下預(yù)燒結(jié)鎢坯30分鐘，最后再在1150℃的高溫下熔滲5分鐘，其中，W-15Cu在熔滲之后的致密度就達到了99％。對于鎢銅復(fù)合材料而言，通過注射成形的最大優(yōu)勢就在于大批量地生產(chǎn)小型而復(fù)雜的零件或者細長的棒材。

2.6 功能梯度法

對于鎢銅功能梯度材料所進行的研究，主要來自于傳統(tǒng)均質(zhì)材料所難以滿足的高功率等條件。鎢銅功能梯度材料的一端可以是高熔點與高硬度的鎢或者高鎢含量的鎢銅復(fù)合材料，而另一端則是高導電性、導熱性、可塑性的銅或者較低鎢含量的鎢銅復(fù)合材料，而中間則是成分進行連續(xù)變化的一個過渡層。這樣一來就能較好地緩和因為鎢和銅的熱性能不相匹配而導致的熱應(yīng)力，這在整體上具有比較好的力學性質(zhì)與抗燒蝕性、抗熱震性等各種性能。據(jù)報道，可以運用熱等靜壓擴散連接等方法，把不同組織的鎢銅復(fù)合材料結(jié)合成為功能梯度材料。同時，一部分特殊成形工藝也能實現(xiàn)的成分梯度進行分布。比如，進行等離子噴涂，開展激光熔覆，實施電泳沉積與離心鑄造等等。功能梯度之中心在于材料所具有的功能梯度設(shè)計進行優(yōu)化，因而可以借助于數(shù)學計算方法與計算機分析軟件進行輔助實施。

2.7 劇烈塑性變形法

這種方法完全是近年來逐步地發(fā)展起來的，是一種十分獨特的運用超微粒子，即納米晶、亞微晶等金屬及其合金材料所制備出來的工藝。它在材料當中處在相對比較低的溫度環(huán)境之中，一般是低于0.4Tm。在比較大的外部壓力作用之下，可以發(fā)生較為嚴重的塑性變形，從而實現(xiàn)材料晶粒尺寸的細化至亞微米級或者納米量級，這一方法具備十分強烈的細化晶粒之能力，甚至還能把晶體加工成為非晶體。當前，學術(shù)界研究比較多的劇烈塑性變形法主要有以下方法，比如，累計軋合的方法、等通道角擠壓的方法、高壓扭轉(zhuǎn)的方法。其中，高壓扭轉(zhuǎn)法的重要裝置由模具與壓頭組合而成，其一端是固定的，而另一端則是運動的，試樣會被放置在模具當中，其后再靠近壓頭與模具，在數(shù)個GPa壓力之下進行扭轉(zhuǎn)變形。試樣在壓頭旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的剪切力的影響之下，材料沿著半徑方向上的不同位置進行晶粒細化的速率是不一致的，材料邊緣部分的晶粒細化速率是最快的，在達到了一定的尺寸之后就不再細化，材料組織主要是沿著半徑朝中心方向不斷細化，一直到樣品組織更加地均勻。盡管材料中的心位置理論應(yīng)變量還是零，但是因為受到了四周材料之帶動，其上、下部分也出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)剪切的變形，所以，中心位置晶粒同樣也被細化了。通過實驗研究，對于原始鎢晶粒的尺寸是2至10μm，而且晶粒的分布不均勻的W-25%Cu，運用高壓扭轉(zhuǎn)的方法。W-25%Cu的試樣直徑達到了8mm，其厚度則是0.8mm，所施加的壓力是8GPa?？偠灾?，當應(yīng)變比較小，即小于等于64之時，溫度之變化對于顯微結(jié)構(gòu)之影響并不是十分明顯的。一旦應(yīng)變比較大，也就是大于64時。溫度對于顯微結(jié)構(gòu)之影響也就比較大了。在室溫情況下，當應(yīng)變比較小時，也就是小于等于4時，只有很少量的鎢晶粒出現(xiàn)了斷裂，并且形成了少量塑性的變形帶。但是，隨著應(yīng)力的不斷增加，這種塑性變形也得到了進一步的增加，局部塑性變形帶與鎢顆粒的斷裂也在增加。一旦當應(yīng)變增加到64之時，鎢晶粒就會被拉長，而且和剪切面形成了一定角度，即0°至20°。雖然復(fù)合材料中顯微組織的均勻性能十分差，然而當應(yīng)變增大到了256之時，所觀察到的晶粒度則是從10 nm至20nm呈現(xiàn)均勻分布狀況的一種鎢銅復(fù)合材料，這時的晶粒度已達到了一定程度的飽和，也就是說，即使應(yīng)變還會繼續(xù)進一步地增加，晶粒也不會再持續(xù)地細化下去。

3 鎢銅復(fù)合材料制備技術(shù)發(fā)展趨勢

筆者認為，新型鎢銅復(fù)合材料的制備肯定會朝著更高性能的趨勢發(fā)展下去。雖然一些新技術(shù)因為設(shè)備與成本等各種因素的制約，還處在實驗室研究狀態(tài)之中，尚未真正達到可以進行規(guī)?；a(chǎn)的狀態(tài)，但是這一技術(shù)的發(fā)展前景是可靠的。一是粉末制備技術(shù)。比如，熱氣流霧化與熱化學法等先進的制粉技術(shù)有希望在制備納米鎢銅復(fù)合材料中得到新的突破。前者能夠增長金屬液滴在液相之中的時間，導致粉末能夠經(jīng)過二次霧化而極大地提升霧化效率，從而容易得到更加細密的粉末粒度，而后者的優(yōu)勢主要是易于實現(xiàn)混合粉所具有的高分散性以及超細化。二是粉末壓制技術(shù)。隨著近年來德國Fraunhofer研究所已經(jīng)制成了流動溫壓技術(shù)。這一技術(shù)在傳統(tǒng)冷壓工藝的基礎(chǔ)之上，以相當?shù)偷某杀局瞥筛呙芏?、高性能的粉末冶金方法，然而，在關(guān)鍵技術(shù)與工藝上還需要進一步加以完善。

4 結(jié)束語

綜上所述，作為一種十分重要的粉末冶金復(fù)合材料，鎢銅復(fù)合材料因其具備了很多優(yōu)秀性能而倍受關(guān)注，并得到了廣泛的運用。但是，在常規(guī)的熔滲與燒結(jié)條件之下，鎢銅復(fù)合材料因為受到了兩種金屬之間互不溶性、低浸潤性等影響，由此而導致其致密化的程度、組織結(jié)構(gòu)的分布、成分、形狀及尺寸控制等均無法實現(xiàn)理想化的狀態(tài)。鑒于現(xiàn)代科技的進一步發(fā)展，一些新型技術(shù)的引進，獲得綜合性能更好的高致密性鎢銅復(fù)合材料已經(jīng)具有現(xiàn)實可能性。筆者堅信，這肯定會進一步拓展鎢銅復(fù)合材料的應(yīng)用范圍。

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第7篇：粉末冶金的特點范文

關(guān)鍵詞：特種陶瓷；成形；燒結(jié)；粉末冶金；陶瓷材料

1 引 言

陶瓷分為普通陶瓷和特種陶瓷兩大類，特種陶瓷是以人工化合物為原料（如氧化物、氮化物、碳化物、硼化物及氟化物等）制成的陶瓷。它主要用于高溫環(huán)境、機械、電子、宇航、醫(yī)學工程等方面，成為近代尖端科學技術(shù)的重要組成部分。特種陶瓷作為一種重要的結(jié)構(gòu)材料，具有高強度、高硬度、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點，無論在傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域，還是在新興的高技術(shù)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。因此研究特種陶瓷制備技術(shù)至關(guān)重要。

2 陶瓷原料的制備方法

粉料的制備工藝(是機械研磨方法，還是化學方法)、粉料的性質(zhì)(粒度大小、形態(tài)、尺寸分布、相結(jié)構(gòu))和成形工藝對燒結(jié)時微觀結(jié)構(gòu)的形成和發(fā)展有著巨大的影響，即陶瓷的最終微觀組織結(jié)構(gòu)不僅與燒結(jié)工藝有關(guān)，而且還受粉料性質(zhì)的影響。由于陶瓷的材料零件制造工藝一體化的特點，使得顯微組織結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣不單單影響材料本身的性能，而且還直接影響著制品的性能。陶瓷材料本身具有硬、脆、難變形等特點。因此，陶瓷材料的制備工藝顯得更加重要。

由于陶瓷材料是采用粉末燒結(jié)的方法制造的，而燒結(jié)過程主要是沿粉料表面或晶界的固相擴散物質(zhì)的遷移過程。因此界面和表面的大小起著至關(guān)重要的作用。就是說，粉末的粒徑是描述粉末品質(zhì)的最重要的參數(shù)。因為粉末粒徑越小，表面積越大，單位質(zhì)量粉末的表面積(比表面積)越大，燒結(jié)時進行固相擴散物質(zhì)遷移的界面就越多，即越容易致密化。制備現(xiàn)代陶瓷材料所用粉末都是亞微米(＜lμm)級超細粉末，且現(xiàn)在已發(fā)展到納米級超細粉。粉末顆粒形狀、尺寸分布及相結(jié)構(gòu)對陶瓷的性能也有著顯著的影響。

粉末制備方法很多，但大體上可以歸結(jié)為機械研磨法和化學法兩個方面。傳統(tǒng)陶瓷粉料的合成方法是固相反應(yīng)加機械粉碎(球磨)。其過程一般為：將所需要的組分或它們的先驅(qū)物用機械球磨方法進行粉碎并混合。然后在一定的溫度下煅燒，使組分之間發(fā)生固相反應(yīng)，得到所需的物相。同時，機械球磨混合無法使組分分布達到微觀均勻，而且粉末的細度有限，通常很難小于lμm而達到亞微米級。機械球磨法有干磨和濕磨兩種方法。

為了克服機械研磨法的缺點，人們普遍采用化學法得到各種粉末原料。根據(jù)起始組分的形態(tài)和反應(yīng)的不同，化學法可分為以下三種類型：

（1） 液相合成法

液相有熔液和溶液兩種。將陶瓷的熔液制成液滴，以等離子流使之形成霧狀，固化后便可獲得粉末。雖然這種方法作為合成金屬而廣泛使用，但陶瓷的液化必須在高溫下進行，因為一面分解，另一面易于引起相分離。所以廣泛采用溶液合成法。

（2） 氣相合成法

氣相合成法有蒸發(fā)凝聚法（物理氣相沉積、PVD）和化學氣相沉積（CVD）法。由氣相合成析出的固體形態(tài)有晶須、薄膜、晶粒和微細粉末等。蒸發(fā)凝聚法與液相合成法中的溶液噴霧法一樣，將原料在高溫下氣化，用電弧、等離子體進行急冷而使其凝縮為微細粉料。

（3） 氣相反應(yīng)法

氣相反應(yīng)法是通過金屬化合物蒸氣的化學反應(yīng)而合成的方法。一般在SiC、Si3N4等的合成中使用該方法。

3 特種陶瓷的成形工藝

粉末成形是陶瓷材料或制品制備過程中的重要環(huán)節(jié)。粉料成形技術(shù)的目的是為了使坯體內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻、致密，它是提高陶瓷產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵步驟。成形過程就是將分散體系（粉料、塑性物料、漿料）轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢◣缀涡螤詈蛷姸鹊膲K體，也稱素坯。粉末的成形方法很多，如膠態(tài)成形工藝、固體無模成形工藝、陶瓷膠態(tài)注射成形等。其選擇主要取決于制品的形狀和性能要求及粉末自身的性質(zhì)(粒徑、分布等)。不同形態(tài)的物料應(yīng)用不同的成形方法。究竟選擇哪一種成形方法取決于對制品各方面的要求和粉料的自身性質(zhì)（如顆粒尺寸、分布、表面積）。

陶瓷材料的成形除將粉末壓成一定形狀外，還可以外加壓力，使粉末顆粒之間相互作用，并減少孔隙度，使顆粒之間接觸點產(chǎn)生殘余應(yīng)力(外加能量的儲存)。這種殘余應(yīng)力在燒結(jié)過程中，是固相擴散物質(zhì)遷移致密化的驅(qū)動力。沒有經(jīng)過冷成形壓實的粉末，即使在很高的溫度下燒結(jié)，也不會產(chǎn)生致密化的制品。經(jīng)燒結(jié)后即可得到致密無孔的陶瓷，可見成形在陶瓷燒結(jié)致密化中的重要作用。坯體成形的方法種類很多，如：

（1） 熱壓鑄成形

熱壓鑄成形也是注漿成形的一種，但不同之處在于它是在坯料中混入石蠟，利用石蠟的熱流特性，使用金屬模具在壓力下進行成形，冷凝后獲得坯體的方法。熱壓鑄成形的工作原理如下：先將定量石蠟熔化為蠟液再與烘干的陶瓷粉混合，凝固后制成蠟板，再將蠟板置于熱壓鑄機筒內(nèi)，加熱熔化成漿料，通過吸鑄口壓入模腔，保壓、去壓、冷卻成形，然后脫模取出坯體，熱壓鑄形成的坯體在燒結(jié)之前須經(jīng)排蠟處理。該工藝適合形狀復(fù)雜、精度要求高的中小型產(chǎn)品的生產(chǎn)，設(shè)備簡單、操作方便、勞動強度小、生產(chǎn)效率高。在特種陶瓷生產(chǎn)中經(jīng)常被采用。但該工藝工序比較復(fù)雜、耗能大、工期長，對于大而長的薄壁制品，由于其不易充滿模具型腔而不太適宜。

（2） 擠壓成形

將粉料、粘結(jié)劑、劑等與水均勻混合，然后將塑性物料擠壓出剛性模具即可得到管狀、柱狀、板狀以及多孔柱狀成形體。其缺點主要是物料強度低容易變形，并可能產(chǎn)生表面凹坑和起泡、開裂以及內(nèi)部裂紋等缺陷。擠壓成形用的物料以粘結(jié)劑和水做塑性載體，尤其需用粘土以提高物料相容性，故其廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)耐火材料，如爐管以及一些電子材料的成形生產(chǎn)。

（3） 流延成形

流延成形是將粉料與塑化劑混合得到流動的粘稠漿料，然后將漿料均勻地涂到轉(zhuǎn)動著的基帶上，或用刀片均勻地刷到支撐面上，形成漿膜，干燥后得到一層薄膜，薄膜厚度一般為0.01～1mm。流延法用于鐵電材料的澆注成形。此外，它還被廣泛用于多層陶瓷、電子電路基板、壓電陶瓷等器件的生產(chǎn)中。

（4） 凝膠注模成形

凝膠注模成形是一種膠態(tài)成形工藝，它將傳統(tǒng)陶瓷工藝和化學理論有機結(jié)合起來，將高分子化學單體聚合的方法靈活地引入到陶瓷的成形工藝中，通過將有機聚合物單體及陶瓷粉末顆粒分散在介質(zhì)中制成低粘度，高固相體積分數(shù)的濃懸浮體，并加入引發(fā)劑和催化劑，然后將濃懸浮體（漿料）注入非多孔模具中，通過引發(fā)劑和催化劑的作用使有機物聚合物單體交聯(lián)聚合成三維網(wǎng)狀聚合物凝膠，并將陶瓷顆粒原位粘結(jié)而固化成坯體。凝膠注模成形作為一種新型的膠態(tài)成形方法，可凈尺寸成形形狀復(fù)雜、強度高、微觀結(jié)構(gòu)均勻、密度高的坯體，燒結(jié)成瓷的部件較干壓成形的陶瓷部件有更好的電性能。目前已廣泛應(yīng)用于電子、光學、汽車等領(lǐng)域。

（5） 氣相成形

利用氣相反應(yīng)生成納米顆粒，如能使顆粒有效而且致密地沉積到模具表面，累積到一定厚度即成為制品，或者先使用其它方法制成一個具有開口氣孔的坯體，再通過氣相沉積工藝將氣孔填充致密，用這種方法可以制造各種復(fù)合材料。由于固相顆粒的生成與成形過程同時進行，因此可以避免一般超細粉料中的團聚問題。在成形過程中不存在排除液相的問題，從而避免了濕法工藝帶來的種種弊端。

（6） 軋模成形

將準備好的坯料伴以一定量的有機粘結(jié)劑置于兩輥之間進行輥軋，然后將軋好的坯片經(jīng)沖切工序制成所需的坯件。軋輥成形時坯料只是在厚度和前進方向上受到碾壓，寬度方向受力較小。因此，坯料和粘結(jié)劑會出現(xiàn)定向排列。干燥燒結(jié)時橫向收縮大易出現(xiàn)變形和開裂，坯體性能會出現(xiàn)各向異性。另外，對厚度小于0.08mm的超薄片，軋模成形是難以軋制的，質(zhì)量也不易控制。

（7） 注漿成形

根據(jù)所需陶瓷的組成進行配料計算，選擇適當?shù)姆椒ㄖ苽涮沾煞垠w進行混合、塑化、造粒等，才能應(yīng)用于成形。注漿成形適用于制造大型的、形狀復(fù)雜的、薄壁的陶瓷產(chǎn)品。對料漿性能也有一定的要求，如：流動性好、粘度小，利于料漿充型，穩(wěn)定性好。料漿能長時間保持穩(wěn)定，不易沉淀和分層，含水量和含氣量盡可能小等。注漿成形的方法有：空心注漿和實心注漿。為提高注漿速度和坯體質(zhì)量，可采用壓力注漿、離心注漿和真空注漿等新方法。注漿成形工藝成本低、過程簡單、易于操作和控制，但成形形狀粗糙，注漿時間較長、坯體密度、強度也不高。在傳統(tǒng)注漿成形的基礎(chǔ)上，相繼發(fā)展產(chǎn)生了新的壓濾成形和離心注漿成形工藝，借助于外加壓力和離心力的作用，來提高素坯的密度和強度，避免了注射成形中復(fù)雜的脫脂過程，但由于坯體均勻性差，因而不能滿足制備高性能、高可靠性陶瓷材料的要求。

（8） 注射成形

陶瓷注射成形是借助高分子聚合物在高溫下熔融、低溫下凝固的特性來進行成形的，成形之后再把高聚物脫除。注射成形的優(yōu)點是可成形形狀復(fù)雜的部件，并且具有高尺寸精度和均勻的顯微結(jié)構(gòu)。缺點是模具設(shè)計加工和有機物排除過程中的成本較高。在克服傳統(tǒng)注射成形缺點的基礎(chǔ)上，水溶液注射成形和氣相輔助注射成形工藝便發(fā)展起來。水溶液注射成形采用水溶性的聚合物作為有機載體，較好地解決了脫脂問題。水溶液注射成形技術(shù)可以很容易地實現(xiàn)自動控制，比起傳統(tǒng)的注射成形成本低。氣體輔助注射成形是把氣體引入聚合物熔體中而使成形更容易進行。陶瓷膠態(tài)注射成形是將低粘度、高固相體積分數(shù)的水基陶瓷濃懸浮體注射到非孔模具中，并使之原位快速固化，再經(jīng)燒結(jié)，制得顯微結(jié)構(gòu)均勻、無缺陷和凈尺寸的高性能、高可靠性的陶瓷部件，并大大降低陶瓷制造成本。陶瓷膠態(tài)注射成形解決了兩個重要的關(guān)鍵技術(shù)：陶瓷濃懸浮體的快速原位固化和注射過程的可控性。通過深入研究發(fā)現(xiàn)壓力可以快速誘導陶瓷濃懸浮體的原位固化，從而開發(fā)出壓力誘導陶瓷成形技術(shù)。通過膠態(tài)注射成形技術(shù)可以獲得高密度、高均勻性和高強度的陶瓷坯體。這種成形技術(shù)可以消除陶瓷粉體顆粒的團聚體，減少燒結(jié)過程中復(fù)雜形狀部件的變形、開裂，從而減少最終部件的機加工量，獲得高可靠性的陶瓷材料與部件。避免了傳統(tǒng)陶瓷注射成形使用大量有機物所導致的排膠困難的問題，實現(xiàn)了膠態(tài)成形的注射過程，適合于規(guī)?；纳a(chǎn)，是高技術(shù)陶瓷產(chǎn)業(yè)化的核心技術(shù)。

（9） 粉末注射成形

金屬、陶瓷粉末注射成形（PIM）是一種新的金屬、陶瓷零部件制備技術(shù)。它是將聚合物注射成形技術(shù)引入粉末冶金領(lǐng)域而生成的一種全新零部件加工技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用塑料工業(yè)中注射成形的原理，將金屬、陶瓷粉末和聚合物粘結(jié)劑混煉成均勻的具有粘塑性的流體，經(jīng)注射機注入模具成形，再脫除粘結(jié)劑后燒結(jié)全致密化而制得各種零部件。PIM作為一種制造高質(zhì)量精密零件的近凈成形技術(shù)，具有比常規(guī)粉末冶金和機加工方法無法比擬的優(yōu)勢。PIM能制造許多具有復(fù)雜形狀特征的零件：如各種外部切槽、外螺紋、錐形外表面、交叉通孔、盲孔、凹臺與鍵銷、加強筋板、表面滾花等，這些零件都是無法用常規(guī)粉末冶金方法制得。由于通過PIM制造的零件幾乎不需要再進行機加工，所以減少了材料的消耗，因此在所要求生產(chǎn)的復(fù)雜形狀零件數(shù)量高于一定值時，PIM比機加工方法更經(jīng)濟。PIM工藝的優(yōu)勢為：能一次成形生產(chǎn)形狀復(fù)雜的金屬、陶瓷等零部件。產(chǎn)品成本低、光潔度好、精度高（0.3%～0.1%），一般無需后續(xù)加工。產(chǎn)品強度、硬度、延伸率等力學性能高、耐磨性好、耐疲勞、組織均勻。原材料利用率高，生產(chǎn)自動化程度高，工序簡單，可連續(xù)大批量生產(chǎn)。無污染，生產(chǎn)過程為清潔工藝生產(chǎn)。

坯體除以上成形方法之外，還有模壓成形、等靜壓成形等方法，當配方、混合、成形等工序完成后，還必須進行燒結(jié)才能使材料獲得預(yù)期的顯微結(jié)構(gòu)，賦予材料各種性能。

4 特種陶瓷的燒結(jié)方法

燒結(jié)是將成形后的坯體加熱到高溫并保持一定時間，通過固相或部分液相擴散物質(zhì)遷移，而消除孔隙。將顆粒狀陶瓷坯體置于高溫爐中，使其致密化形成強固體材料過程。燒結(jié)開始于坯料顆粒間空隙排除，使相鄰粒子結(jié)合成緊密體。但燒結(jié)過程必須具備兩個基本條件：應(yīng)該存在物質(zhì)遷移機理；必須有一種能量（熱能）促進和維持物質(zhì)遷移?，F(xiàn)在精細陶瓷燒結(jié)機理已出現(xiàn)了氣相燒結(jié)、固相燒結(jié)、液相燒結(jié)及反應(yīng)液體燒結(jié)等四種燒結(jié)模式。它們材料結(jié)構(gòu)機理與燒結(jié)驅(qū)動力方式各不相同，尤其傳統(tǒng)陶瓷和大部分電子陶瓷燒結(jié)依賴于液相形成、粘滯流動和溶解再沉淀過程，而對于高純、高強結(jié)構(gòu)陶瓷燒結(jié)，則以固相燒結(jié)為主，它們通過晶界擴散或點陣擴散來達到物質(zhì)遷移。燒結(jié)是陶瓷材料制備工藝過程中的一個十分重要的最終環(huán)節(jié)。近年來也開始對陶瓷材料進行熱處理，以改善其性能。

（1） 常壓燒結(jié)（或稱無壓燒結(jié)）

常壓燒結(jié)是使用最廣泛的一種方法。它在大氣中燒結(jié)，即不抽真空，也不加任何保護氣體在電阻爐中進行燒結(jié)。這種方法適用于燒結(jié)氧化物陶瓷，非氧化物陶瓷有時也采用常壓燒結(jié)。陶瓷器、耐火材料最先采用這種方法。后來，氧化鋁、鐵氧體等許多新的陶瓷也采用了這一方法。與其它方法相比經(jīng)濟有效，但也有不利之處。為了使物質(zhì)所具的功能充分發(fā)揮出來，也有采用其它方法進行燒結(jié)的情況。常壓燒結(jié)用電阻爐的關(guān)鍵部件是發(fā)熱體元件。通常生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)不同材料的燒結(jié)溫度，而選擇不同加熱體的電阻爐。

（2） 熱壓燒結(jié)(HP)

熱壓燒結(jié)即是將粉末填充于模型內(nèi)，在高溫下一邊加壓一邊進行燒結(jié)的方法，同時進行加溫、加壓(機械壓力而不是氣壓)的燒結(jié)。加壓方式一般都是單向加壓，熱壓時的壓力不能太高，一般為50MPa。而冷壓成形的壓力可達200 MPa，甚至更高。熱壓燒結(jié)的加熱方式仍為電阻加熱，加壓方式為液壓傳動加載。熱壓燒結(jié)使用的模具多為石墨模具。它制造簡單、成本低。熱壓燒結(jié)的主要優(yōu)點是加快致密化進程，減少氣孔隙，提高致密度，同時，可降低燒結(jié)溫度。Si3N4、SiC、Al2O3陶瓷等使用該法燒結(jié)，然而因成本較高，故其應(yīng)用受到限制。

（3） 熱等靜壓(HIP)

熱等靜壓一般是沿單軸方向進行加壓燒結(jié)，相對而言，這種方法是借助于氣體壓力而施加等靜壓的方法。除SiC、Si3N4使用該法外，Al2O3、超硬合金等也使用該法。盡管熱壓燒結(jié)有許多優(yōu)點，但由于是單軸向加壓，故只能制得形狀簡單如片狀或環(huán)狀的樣品。另外，對非等軸晶系的樣品熱壓后片狀或柱狀晶粒嚴重擇優(yōu)取向而產(chǎn)生各向異性。熱等靜壓與熱壓和無壓燒結(jié)一樣，已成功地用于多種結(jié)構(gòu)陶瓷的燒結(jié)或后處理。此外，熱等靜壓還可以用于金屬鑄件、金屬基復(fù)合材料、噴射沉積成形材料、機械合金化與粉末冶金材料和產(chǎn)品零部件的致密化等。

（4） 氣氛燒結(jié)

氣氛燒結(jié)是采用各種氣氛作保護或反應(yīng)參與物，進行燒結(jié)。常用的有真空、氫、氧、氮和惰性氣體（如氬）等各種氣氛。例如透明氧化鋁陶瓷可用氫氣氛燒結(jié)，透明鐵電陶瓷宜用氧氣氛燒結(jié)，氮化物陶瓷如氮化鋁等宜用氮氣氛燒結(jié)。

5 特種陶瓷技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

特種陶瓷成形技術(shù)未來的發(fā)展將集中于以下幾個發(fā)面：進一步開發(fā)已提出的各種無模成形技術(shù)在制備不同陶瓷材料中的應(yīng)用；性能更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)層以及在層內(nèi)的穿插、交織、連接結(jié)構(gòu)和成分三維變化的設(shè)計；大型異形件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造；陶瓷微結(jié)構(gòu)的制造及實際應(yīng)用；進一步開發(fā)無污染和環(huán)境協(xié)調(diào)的新技術(shù)。

在燒結(jié)方面，特種陶瓷制品因其特殊的性能要求，需要用不同于傳統(tǒng)陶瓷制品的燒成工藝與燒結(jié)技術(shù)。隨著特種陶瓷工業(yè)的發(fā)展，其燒成機理、燒結(jié)技術(shù)及特殊的窯爐設(shè)施的研究均取得突破性的進展。在特種陶瓷的精密加工方面：特種陶瓷屬于脆性材料，硬度高、脆性大，其物理機械性能(尤其是韌性和強度)與金屬材料有較大差異，加工性能差、加工難度大。因此，研究特種陶瓷材料的磨削機理，選擇最佳的磨削方法是當前要解決的主要問題。

6 結(jié) 語

特種陶瓷由于擁有眾多優(yōu)異性能，因而用途廣泛?，F(xiàn)按材料的性能及種類簡要說明。耐熱性能優(yōu)良的特種陶瓷可望作為超高溫材料用于原子能有關(guān)的高溫結(jié)構(gòu)材料、高溫電極材料等；隔熱性優(yōu)良的特種陶瓷可作為新的高溫隔熱材料，用于高溫加熱爐、熱處理爐、高溫反應(yīng)容器、核反應(yīng)堆等；導熱性優(yōu)良的特種陶瓷可用作內(nèi)部裝有大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路電子器件的散熱片；耐磨性優(yōu)良的硬質(zhì)特種陶瓷用途廣泛，目前的工作主要集中在軸承、切削刀具方面；高強度的陶瓷可用于燃氣輪機的燃燒器、葉片、渦輪、套管等；在加工機械上可用于機床身、軸承、燃燒噴嘴等。

參考文獻

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[3] 于思遠.工程陶瓷材料的加工技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京:機械工業(yè)

出版社,2008.

Preparation and Trends of Special Ceramics

XIAO Yan

（Jiangmen Chemical Materials， Jiangmen 529100)

第8篇：粉末冶金的特點范文

一、金屬間化合物材料的概述和應(yīng)用

金屬間化合物是指以金屬元素或類金屬元素為主組成的二元或多元系合金中出現(xiàn)的中間相。金屬間化合物主要指金屬與金屬間，金屬與類金屬之間按一定劑量比所形成的化合物，金屬間化合物有的已是或?qū)⑹侵匾男滦凸δ懿牧虾徒Y(jié)構(gòu)材料。金屬間化合物的歷史由來已久，金屬間化合物的研究已經(jīng)成為材料科學研究的熱點之一。人們發(fā)現(xiàn)許多金屬間化合物的強度并不是隨溫度的升高而單調(diào)地下降，相反是先升高后降低。因為這一特性，掀起了新一輪金屬間化合物的研究熱潮，使金屬間化合物具備了成為新型高溫結(jié)構(gòu)材料的基礎(chǔ)。現(xiàn)在已研究出許多方法和措施，用來改善和提高金屬間化合物的塑性，為將金屬間化合物材料開發(fā)成為有實用價值的結(jié)構(gòu)材料打下基礎(chǔ)。金屬間化合物是航空材料和高溫結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域內(nèi)具有重要應(yīng)用價值的新材料。金屬間化合物強度高，抗氧化性能好和抗硫化腐蝕性能優(yōu)良，優(yōu)于不銹鋼和鈷基，鎳基合金等傳統(tǒng)的高溫合金，而且具有較高的韌性，因此金屬間化合物被公認為是航空材料和高溫結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域內(nèi)具有重要應(yīng)用價值的新材料。金屬間化合物材料作為近20年內(nèi)才發(fā)展起來的新材料，相對于傳統(tǒng)金屬材料具有特殊的優(yōu)點和規(guī)律，廣泛用于制備金屬間化合物基復(fù)合材料。金屬間化合物相對于金屬材料為脆性材料，相對于其他材料則具有一定的韌性，并且具有相當高的塑性。某些金屬間化合物還具有反常的強度-溫度關(guān)系，在一定的溫度范圍內(nèi)，強度隨著溫度的升高而升高，這對高溫結(jié)構(gòu)材料的開發(fā)和應(yīng)用給予很大的希望。此外許多金屬間化合物材料具有良好的抗氧化性能，耐腐蝕性能和耐磨損性能，如Ni-Al金屬間化合物和Fe-Al金屬間化合物材料。因此采用金屬間化合物和其他材料相復(fù)合制備復(fù)合材料可以提高金屬間化合物材料的力學性能。

金屬間化合物具有一系列的優(yōu)異性能是最具有吸引力的新一代高溫結(jié)構(gòu)材料和表面涂層材料。金屬間化合物的種類非常多，近年來國內(nèi)外主要研究集中于Ni-Al金屬間化合物，Ti-Al金屬間化合物，F(xiàn)e-Al金屬間化合物等含Al金屬間化合物的研究。目前金屬間化合物材料已經(jīng)研究和開發(fā)的較為廣泛。許多金屬間化合物材料已經(jīng)用于鑄造，鍛壓和高溫熔煉等。金屬間化合物材料具有高溫強度好，高溫抗蠕變性能強，抗腐蝕性能好，抗氧化性能好等優(yōu)點，且在一定的溫度范圍內(nèi)金屬間化合物的屈服強度隨著溫度的升高而升高。但是金屬間化合物材料作為使用的結(jié)構(gòu)材料，還存在硬度低，斷裂韌性差以及高溫強度低等缺點。將金屬間化合物與其他材料進行復(fù)合制備金屬間化合物基復(fù)合材料，以制備出兼具有二者優(yōu)點的復(fù)合材料是當前的重要研究和發(fā)展方向。金屬間化合物材料具有較高的加工硬化率和較特殊的高溫性能，因而被認為是下一代高溫結(jié)構(gòu)材料和高溫耐磨損材料之一，特別是在改善金屬間化合物材料的塑性后，更是受到了廣泛的重視和研究。為了進一步提高金屬間化合物材料的綜合性能，很多研究工作者在金屬間化合物材料中加入強化相制備金屬間化合物復(fù)合材料，即形成金屬間化合物基復(fù)合材料?？梢韵蚪饘匍g化合物中加入碳化物硬質(zhì)相制備耐磨損的金屬間化合物基復(fù)合材料。金屬間化合物材料具有許多優(yōu)秀的性能而被廣泛的應(yīng)用到工程領(lǐng)域中。

二、金屬間化合物在材料科學與工程專業(yè)教學實踐中的研究和應(yīng)用

金屬間化合物材料由于具有許多優(yōu)異的性能而被廣泛的應(yīng)用在工程領(lǐng)域中，所以應(yīng)該在材料科學與工程專業(yè)的課堂教學和實踐教學中增加一些金屬間化合物的知識和內(nèi)容。金屬間化合物材料主要包括Al系金屬間化合物材料，主要有Fe-Al金屬間化合物，Ni-Al金屬間化合物，Ti-Al金屬間化合物等，還有其他的如Cu-Al合金，Cu-Zn合金以及Ni-Ti合金體系等金屬間化合物材料。由于一般常用的金屬間化合物是由兩種金屬元素形成的化合物并具有典型的二元相圖，所以可以通過認識和了解金屬間化合物學習和掌握二元相圖的知識內(nèi)容。此外金屬間化合物材料的制備工藝方法也有很多，主要有金屬熔煉法，高溫自蔓延反應(yīng)合成法，機械合金化法，反應(yīng)燒結(jié)法，粉末冶金工藝等多種方法。其中反應(yīng)熔煉法是將不同種金屬元素放到熔煉爐中進行熔化形成金屬合金熔體使其均勻混合并冷卻形成金屬間化合物材料。高溫自蔓延反應(yīng)合成方法是通過反應(yīng)放出大量的熱量維持反應(yīng)繼續(xù)進行最終形成所需要的金屬合金材料。機械合金化工藝過程是利用高能球磨機把兩種純金屬粉末放入球磨罐中并加入適量的添加劑進行球磨，粉末的制備由機械合金化過程完成，塊體的制備則由燒結(jié)過程實現(xiàn)，機械合金化工藝是一種固態(tài)反應(yīng)的過程。機械合金化技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種材料制備方法，機械合金化工藝通過對粉末反復(fù)的破碎，焊合來達到合金化的目的，由于合金化過程中引入大量的應(yīng)變，缺陷以及納米級的微結(jié)構(gòu)，機械合金化制備的材料具有一些與傳統(tǒng)方法制備材料不同的特性。通過機械合金化工藝就可以制備出金屬間化合物粉末。粉末冶金技術(shù)是制備金屬間化合物材料比較常用的一種方法。以單質(zhì)或合金粉末為原料，一般是先用塑性加工的方法把粉末制備成所需要的復(fù)合材料制件，然后在燒結(jié)同時實現(xiàn)了制件的成型。反應(yīng)燒結(jié)法是將不同種金屬元素粉末通過熱壓燒結(jié)工藝或者常壓燒結(jié)工藝形成金屬間化合物塊體材料。金屬間化合物材料的制備通常采用粉末冶金工藝進行制備。

由于金屬間化合物材料原料成本較低，制備工藝不復(fù)雜，所以對于金屬間化合物材料的制備和性能的研究工作可以引入到材料科學與工程專業(yè)的實驗教學工作中。可以在實驗教學的課程中增加金屬間化合物材料的制備和性能的研究內(nèi)容，例如通過反應(yīng)熔煉法，機械合金化方法和粉末冶金法等制備金屬間化合物材料，并對金屬間化合物材料的結(jié)構(gòu)和性能進行研究。通過以上實驗教學過程可以鍛煉學生的實踐能力和分析能力，還可以加深學生對材料科學與工程專業(yè)知識內(nèi)容的認識和了解。在上述實驗方法中，其中機械合金化工藝是比較實用并且能夠在實驗室里進行的。機械合金化工藝是將兩種不同的金屬粉末混合并經(jīng)過高能球磨過程制成金屬間化合物粉末，并通過燒結(jié)過程制備金屬間化合物塊材。機械合金化工藝可以在實驗室里進行，可以安排學生通過機械合金化工藝制備金屬間化合物材料。此外在本科學生的專業(yè)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計期間也可以安排學生進行金屬間化合物材料的制備和性能的研究工作。通過對金屬間化合物材料的制備和性能的研究工作，使得學生充分的認識和了解金屬間化合物材料的性能特點，并加深學生對所學習的材料科學與工程專業(yè)課程知識內(nèi)容的認識和了解，使得學生對材料科學與工程專業(yè)的課程內(nèi)容有一定的掌握和熟悉，并通過實驗教學過程提高了學生的實踐能力和分析問題解決問題的能力，擴展了學生的知識面。所以本文作者認為應(yīng)該在材料科學與工程專業(yè)的實踐教學過程中增加一些關(guān)于金屬間化合物材料的實驗課程，并以金屬間化合物材料的制備和性能的研究內(nèi)容作為實驗教學課程，這將有助于提高學生的實踐能力并擴展了學生的知識面，這為本科學生以后學習材料科學與工程專業(yè)的知識內(nèi)容打下堅實的實驗基礎(chǔ)。

三、金屬間化合物材料未來的研究方向和發(fā)展趨勢

第9篇：粉末冶金的特點范文

關(guān)鍵詞：熱等靜壓 發(fā)展現(xiàn)狀 設(shè)備改進 應(yīng)用 發(fā)展趨勢

中圖分類號：TFl24.31 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（b）-0080-02

1 熱等靜壓概述

1.1 熱等靜壓原理與特點

熱等靜壓（Hot Isostatic Pressing，簡稱HIP）技術(shù)實現(xiàn)于一個密閉容器空間中，將所需制品的材料放置其中，施加高溫高壓條件，將材料燒融并重新固結(jié)致密化，該技術(shù)的一個重要特點是壓力的均衡施加，因此得到的成品均勻性好。按照材料利用情況和制品要求，熱等靜壓技術(shù)可以分為3類：第一，對粉末（狀）材料的壓實固結(jié)，最終使其趨近于成品的形狀和結(jié)構(gòu)；第二，制品本身存在裂痕、孔隙、變形等缺陷，通過高溫和加壓使其重新致密并規(guī)范制品形狀，消除上述缺陷；第三，應(yīng)不同的功能要求，需將不同的材料進行拼接與焊合，利用該技術(shù)實現(xiàn)材料界面的擴散與拼合。

相比于傳統(tǒng)純粹的高溫高壓技術(shù)，熱等靜壓在高溫壓的前提下，增加了等靜壓的特點，材料在加工過程中受壓均衡，得到的成品各向同性好，致密程度高，缺陷少，總體性能優(yōu)異。因此，對于航空航天、海洋、汽車等對材料性能要求高的行業(yè)領(lǐng)域，該技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用空間。同時該技術(shù)的興起，也使得過去高精度儀器設(shè)備的制作變得方便，大大縮減了工序和加工時間。

1.2 國內(nèi)外熱等靜壓技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀（600）

1955年，美國Battelle研究所在尋找合適的核反應(yīng)堆材料時，利用高溫和等靜壓技術(shù)條件實現(xiàn)原子核反應(yīng)時元素的擴散結(jié)合，由此，拉開了熱等靜壓技術(shù)發(fā)展的序幕。彼時，等靜壓的施加主要依靠惰性氣體來實現(xiàn)，且主要用于元素的粘結(jié)，因此該技術(shù)最初稱作“氣壓粘結(jié)”技術(shù)。60年代初，該項技術(shù)逐漸被美國其他公司利用并不斷改善，隨著其傳入歐洲和北京，熱等靜壓技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也得到了大幅度的拓寬。

2 熱等靜壓的設(shè)備改進

2.1 熱等靜壓機相關(guān)裝備及工藝流程

熱等靜壓機主要包括了加熱爐、高壓容器、壓縮機、真空泵、冷卻系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)等，整個操作工藝流程大致分為5個階段：加工材料的清理與入爐、充氣加壓升溫、加工過程的保溫保壓、降溫泄壓、出爐。其中溫度和壓力的控制是操作的關(guān)鍵。

加熱爐和高壓容器是熱等靜壓機的核心設(shè)備，用于提供生產(chǎn)加工過程中所需的高溫高壓條件。為了保證均勻預(yù)熱和快速升溫，如今的設(shè)備在加熱區(qū)布局上，通常采用底部和側(cè)面的多面分布，采用鉬絲、石墨等不同電阻材質(zhì)的電阻元件在加熱爐中安裝多個獨立的控制區(qū)，根據(jù)所需加工的成品的性質(zhì)和用途，設(shè)置不同的溫度檔，可以實現(xiàn)不同的加熱溫度要求。熱等靜壓機高壓的均勻施加通過充注惰性氣體來實現(xiàn)，通常采用裝配了防震、自調(diào)功能的非注油式電動液壓壓縮機，它具有過壓保護性能，能夠充注近200 MPa的高壓惰性氣體。

目前生產(chǎn)的儀器具備自動化控制功能，利用計算機系統(tǒng)可預(yù)先設(shè)定相關(guān)的溫度壓力參數(shù)，輸入相關(guān)操作程序，從而實現(xiàn)自動加工生產(chǎn)。除此之外，儀器還配備了用于抽吸雜質(zhì)的真空泵，用于降溫保護的冷卻系統(tǒng)等。

2.2 熱等靜壓機設(shè)備的改進

熱等靜壓技術(shù)的出現(xiàn)為高質(zhì)量產(chǎn)品的生產(chǎn)帶來了生機，但也出現(xiàn)了安全性、生產(chǎn)成本、能耗等方面的問題，一項技術(shù)的完善需要相關(guān)設(shè)備的及時跟進，從生產(chǎn)實踐出發(fā)，該文主要從提高生產(chǎn)效率和成品質(zhì)量、節(jié)約能耗3方面展開，對熱等靜壓機設(shè)備的改進提出相關(guān)的見解。

2.2.1 提高生產(chǎn)效率

工程生產(chǎn)講究成本節(jié)約和投資盈利，提高生產(chǎn)效率是獲取更大經(jīng)濟效益的根本途徑，而創(chuàng)新和發(fā)展技術(shù)設(shè)備成為提高生產(chǎn)效率的不二途徑。對于熱等靜壓技術(shù)而言，由于加工過程需要在高溫條件下進行，因此生產(chǎn)上面臨的最大問題是儀器的冷卻降溫。傳統(tǒng)設(shè)備的冷卻速度普遍較慢，經(jīng)常需要花上數(shù)個小時的時間，為了縮短工作周期，應(yīng)發(fā)展快速冷卻技術(shù)。在技術(shù)原理上，充分利用高壓容器的氣體循環(huán)，通過內(nèi)部和外部兩套冷卻循環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)備的雙重降溫。另外，安裝強力風扇和控制內(nèi)部對流也是快速降溫的重要途徑。

2.2.2 提高成品質(zhì)量

制品質(zhì)量的控制關(guān)鍵在于加工過程中溫度和壓力條件是否合適，包括了溫壓參數(shù)的取值，受熱和施壓是否均勻及設(shè)備運行的穩(wěn)定性等方面。目前在溫度控制方面通過增加受熱面積和設(shè)置分區(qū)獨立加熱單元，基本實現(xiàn)了制品的均勻受熱和實時控制；惰性氣體充注也保證了施壓的均衡性。

2.2.3 節(jié)約能耗

熱等靜壓機高壓的產(chǎn)生主要通過惰性氣體的充注來實現(xiàn)，因此其主要能耗來自于電能和熱能。制作工藝中高溫高壓條件決定了其高能耗的特點，生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的熱能，其中大部分的熱能都通過熱交換器散失，節(jié)約能耗的最有效措施就是充分利用這部分熱能。通過在高壓熔爐外設(shè)置氣體循環(huán)路線，一方面能利用這部分余熱加熱鍋爐，另一方面也加速了設(shè)備的冷卻，提高了工作效率。

3 熱等靜壓技術(shù)的應(yīng)用

3.1 陶瓷制品中的應(yīng)用

陶瓷是近年來在材料領(lǐng)域新興崛起的一種材料類型，鑒于其具有良好的化學惰性、穩(wěn)定性、高強度、高耐熱性，其在電力、機械等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，甚至取代了金屬的地位。

3.2 金屬冶煉中的應(yīng)用

熱等靜壓技術(shù)為粉末冶金提供了新的思路，利用高溫高壓煉制得到的冶金材料在尺寸和性能結(jié)構(gòu)上都接近最終成品，因此，這種方法得到的制品所需的后續(xù)加工工序大為縮減，同時提高了材料的利用率。

3.3 鑄件內(nèi)部缺陷修復(fù)

由于最初制造工藝的限制或是使用時間過長，都會在鑄體內(nèi)部產(chǎn)生松弛變形或者孔隙等缺陷，這種損傷的出現(xiàn)降低了材料的性能，同時其使用壽命和安全性問題都會逐漸凸顯。鑄體致密化和內(nèi)部損傷的修復(fù)是熱等靜壓技術(shù)早期應(yīng)用的領(lǐng)域，發(fā)展至今，相關(guān)技術(shù)已相對成熟。

3.4 熱等靜壓擴散連接

熱等靜壓擴散連接屬于微觀技術(shù)領(lǐng)域，它在宏觀高溫高壓條件下，內(nèi)部原子發(fā)生擴散移動，彼此進入，完成宏觀焊接的任務(wù)。具體而言，整個過程大致劃分為3個階段：第一，接觸界面的形成，當外加高壓作用于材料時，材料發(fā)生塑性變形，隨著變形程度的加劇，在需要焊接表面就會形成越來越多的凸起，這些凸起增加了焊接表面的接觸面積，逐漸形成了一個含有較多孔隙的接觸界面；第二，平衡界面的形成，該階段原子在初始接觸界面的基礎(chǔ)上發(fā)生大規(guī)模的移動和擴散，界面處孔隙基本消除，殘留部分孔隙，隨著原子的擴散逐漸趨于一個平衡狀態(tài)，原始接觸界面被新的平衡界面所取代；第三，原子體積擴散，承接第二階段的變化，原子發(fā)生體積擴散，孔隙被全部充填而消除，焊接界面處接觸完全。利用熱等靜壓擴散技術(shù)可以實現(xiàn)同種材料、不同材料間的各種焊接，焊接部位結(jié)合度高，制品性能優(yōu)于最初母材，因此，該項技術(shù)常常用于合金冶煉、高性能符合材料的制作。

3.5 其他方面的應(yīng)用

熱等靜壓技術(shù)還可以應(yīng)用于多孔材料（例如濾波器、磨輪等）的制作，只需在原料中加入造孔劑或?qū)υ线M行松裝處理，就可以得到開孔率高、性能優(yōu)良的多孔材料，造孔劑在其中主要起到了固定制品形狀和產(chǎn)生規(guī)則尺寸孔隙的作用。

4 熱等靜壓技術(shù)的發(fā)展趨勢

相比于傳統(tǒng)的產(chǎn)品加工手段，熱等靜壓技術(shù)具有其獨特的優(yōu)點，從目前技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和產(chǎn)品市場分析大致可預(yù)測其具有如下發(fā)展趨勢。

（1）用于不同工藝制品的合成與連接。針對不同用途所需的材料性質(zhì)不同，材料領(lǐng)域復(fù)合高性能材料逐漸成為主導，利用熱等靜壓技術(shù)制得的成品致密化程度高，均質(zhì)性強，為不同材質(zhì)成品間的連接與合成提供了方便。這不僅節(jié)省了工藝流程和材料使用，同時也提高了制品的質(zhì)量。

（2）加熱和冷卻速度的雙重提升。提高生產(chǎn)效率是工程制造中降低生產(chǎn)成本的重要措施。熱等靜壓技術(shù)中加熱和加壓是核心工藝，也是提高生產(chǎn)效率的重要著力點。目前已出現(xiàn)了一種熱等靜壓―淬火技術(shù)，實現(xiàn)了加熱與施壓的一體化，壓力充注氣體選用傳熱系數(shù)較高的氣體，以保證氣體和設(shè)備之間最小的溫差，冷卻降溫逐漸實現(xiàn)自動化控制，利用計算機系統(tǒng)能有效把控降溫時間。

（3）開辟新的工藝模式。傳統(tǒng)的熱等靜壓設(shè)備加熱時間長、能耗高，現(xiàn)通過快速熱等靜壓法，將預(yù)熱膜盒壓擠到粘塑壓力介質(zhì)（油等油脂類介質(zhì)）中，能夠?qū)⒅破饭探Y(jié)時間從原來的數(shù)小時縮短至幾分鐘，這種方法不同于傳統(tǒng)的熱等靜壓技術(shù)，但仍然利用了熱等靜壓原理，而得到的成品完全具備高度致密化和均質(zhì)性的特點，因此，利用快速熱等靜壓法等類似的技術(shù)，節(jié)約能耗、縮短工藝流程，同時得到高質(zhì)量的產(chǎn)品，類似模式將為熱等靜壓的利用開辟新的應(yīng)用方向。

（4）采用無包套技術(shù)工藝。包套技術(shù)在熱等靜壓中廣泛應(yīng)用，制品的高純度和強均質(zhì)性很大一部分原因在于包套的使用。然而包套工藝操作復(fù)雜、成本較高，包套的選擇需與產(chǎn)品尺寸相配合，因此在利用上嚴重制約了生產(chǎn)效率的提高。國外已推出了無包套熱等靜壓技術(shù)工藝，包括了兩種方式：燒結(jié)和熱等靜壓在不同的鍋爐內(nèi)進行，或在同一加熱爐內(nèi)進行。無包套技術(shù)得到的工藝制品在質(zhì)量上基本趨近于有包套熱等靜壓。

（5）壓力充注氣體選擇的多樣化。熱等靜壓技術(shù)中高壓的施加通過充注惰性氣體來實現(xiàn)，過去氬和氦是兩種主要的充注氣體，尤其是氬氣，價格便宜且穩(wěn)定，實用性強。隨著近年來產(chǎn)品類型的激增，不同產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中有不同的工藝要求，例如陶瓷制品中含有較多的氮化物，此時常常選用氮氣作為壓力充注氣體，因為氮氣可以延緩氮化物的分解，有利于提高陶瓷制品的致密度。

5 結(jié)語

綜上所述，熱等靜壓技術(shù)利用高溫高壓條件得到高度致密化、強度高、均質(zhì)性好的高性能制品，加上其操作工藝簡單、能耗低等特點，使其在陶瓷制作、金屬冶煉、鑄體修復(fù)甚至食品包裝等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。加熱爐和高壓容器是熱等靜壓機的關(guān)鍵設(shè)備，為了提高工作效率，應(yīng)著力于加快加熱與冷卻時間。未來熱等靜壓將向著無包套、多樣化的壓力氣體、自動化控制等方向發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于制品的合成與焊接。國內(nèi)應(yīng)緊跟國際領(lǐng)先水平，加強技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)熱等靜壓設(shè)備與技術(shù)的共同進步。

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