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粉末冶金工藝與碳化鈦基金屬陶瓷

2022-09-20 精城特瓷

粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制取金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工業(yè)技術(shù)，粉末冶金的生產(chǎn)工藝與陶瓷生產(chǎn)非常相似，都屬于粉末燒結(jié)技術(shù)，二者之間的共通之處很多，例如碳化鈦合金棒，它就是粉末冶金制品，但也屬于陶瓷的范疇。

粉末冶金技術(shù)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，成為新材料科學(xué)中最具發(fā)展活力的分支之一。粉末冶金技術(shù)具備顯著節(jié)能、省材、性能優(yōu)異、產(chǎn)品精度高且穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點，非常適合于大批量生產(chǎn)。另外，部分用傳統(tǒng)鑄造方法和機械加工方法無法制備的材料和復(fù)雜零件也可用粉末冶金技術(shù)制造，因而備受工業(yè)界的重視。

廣義的粉末冶金制品業(yè)涵括了鐵石刀具、硬質(zhì)合金、磁性材料以及粉末冶金制品等。狹義的粉末冶金制品業(yè)僅指粉末冶金制品，包括粉末冶金零件(占絕大部分)、含油軸承和金屬射出成型制品等。

粉末冶金具有獨特的化學(xué)組成和機械、物理性能，而這些性能是用傳統(tǒng)的熔鑄方法無法獲得的。運用粉末冶金技術(shù)可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導(dǎo)桿、刀具等，是一種少無切削工藝。那么粉末冶金工藝有哪些優(yōu)缺點呢？

一、粉末冶金工藝的優(yōu)點

1、可以加工特殊材料。材料粉末冶金的方法可以制造難熔的金屬以及化合物、假合金，多孔材料、金屬與非金屬化合物、特殊合金等。

2、節(jié)約金屬，降低成本。因為粉末冶金可以壓制成最終尺寸的壓坯，不需要再使用機械加工。用這種方法生產(chǎn)金屬的損耗只有1—5%，是普通金屬加工工藝的一百分之一到五十分之一。

3、制取高純度材料。粉末冶金工藝在材料生產(chǎn)過程中不熔化材料，也就不會混入其他物質(zhì)帶來的雜質(zhì)，而燒結(jié)又是在真空和還原氣氛中進(jìn)行的，不怕氧化也不會有任何污染材料，因此制品純度相對較高。

4、材料分配正確性。粉末冶金法可以保證材料成分在配比時的正確性和均勻性。

5、大批量生產(chǎn)降低成本。粉末冶金適合對統(tǒng)一形狀數(shù)量眾多的產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)，例如齒輪等費用較高的產(chǎn)品，它可以極大降低生產(chǎn)成本。

二、粉末冶金工藝的缺點

1、粉末冶金產(chǎn)品強度、韌性差。由于粉末壓制而成的壓坯，其內(nèi)部的孔隙不能完全消除，因此，粉末冶金的制品在強度和韌性上與相應(yīng)成分的鑄件、鍛件相比要差。

2、粉末冶金不能制成大型產(chǎn)品。由于金屬粉末的流動性比金屬液要差，所以它的形狀和大小會受到一定的限制，重量都不會超過10公斤。

3、壓模成本較高。由于壓模制造的成本過高，所以只適合使用在大批量的生產(chǎn)中。

三、粉末冶金制品的發(fā)展

1、高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)零件：粉末冶金有代表性的是鐵基合金，鈦合金，將向大體積的精密制品，高質(zhì)量結(jié)構(gòu)零件發(fā)展。

2、高性能合金：粉末冶金制造具有均勻顯微組織結(jié)構(gòu)的、加工困難而完全致密的高性能合金。

3、混合相特殊合金：粉末冶金用增強致密過程來制造一般含有混合相組成的特殊合金。

4、復(fù)合零部件：加工獨特的和非一般形態(tài)或成分的復(fù)合零部件。

四、碳化鈦基金屬陶瓷

接下來我們就以碳化鈦合金棒為例來說一說它的用途和特點。

碳化鈦合金棒也叫碳化鈦基金屬陶瓷，是以碳化鈦（TiC) 為硬質(zhì)相，高錳鋼及其他金屬粉末為粘結(jié)相，再適當(dāng)配入相應(yīng)的合金元素，用粉末冶金方法生產(chǎn)的一種硬質(zhì)合金材料，它被廣泛應(yīng)用在破碎機耐磨件上，采用熔融的高錳鋼液澆鑄，將合金棒鑲鑄在耐磨件的工作面，二者產(chǎn)生牢固的冶金結(jié)合，制備成復(fù)合耐磨件，有效減少了基體材料高錳鋼的磨損，維修量和更換量顯著減少，從而降低了備件費用，另外提高了破碎比，出料率也得到顯著提高。