粉末冶金的定義
製取金屬粉末(新增或不新增非金屬粉末)，實施成形和燒結，製成材料或製品的加工方法。
粉末冶金是製取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經過成形和燒結，製造金屬材料、復合以及各種型別製品的工藝技術。粉末冶金法與生產陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技術也可用於陶瓷材料的製備。由於粉末冶金技術的優點，它已成為解決新材料問題的鑰匙，在新材料的發展中起著舉足輕重的作用。
現狀我國粉末冶金行業已經經過了近10年的高速發展，但與國外的同行業仍存在以下幾方面的差距：(1)企業多，規模小，經濟效益與國外企業相差很大。(2)產品交叉，企業相互壓價，競爭異常激烈。
(3)多數企業缺乏技術支援，研發能力落後，產品檔次低，難以與國外競爭。(4)再投入缺乏與困擾。(5)工藝裝備、配套設施落後。
(6)產品出口少，**渠道不暢。
隨著我國加入wto以後，以上種種不足和弱點將改善，這是因為加入wto後，市場逐漸國際化，粉末冶金市場將得到進一步擴大的機會；而同時隨著國外資金和技術的進入，粉末冶金及相關的技術水平也必將得到提高和發展。
特點 粉末冶金具有獨特的化學組成和機械、物理效能，而這些效能是用傳統的熔鑄方法無法獲得的。運用粉末冶金技術可以直接製成多孔、半緻密或全緻密材料和製品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導桿、刀具等，是一種少無切削工藝。
（1）粉末冶金技術可以最大限度地減少合金成分偏聚，消除粗大、不均勻的鑄造組織。在製備高效能稀土永磁材料、稀土儲氫材料、稀土發光材料、稀土催化劑、高溫超導材料、新型金屬材料（如al-li合金、耐熱al合金、超合金、粉末耐蝕不鏽鋼、粉末高速鋼、金屬間化合物高溫結構材料等）具有重要的作用。
（2）可以製備非晶、微晶、準晶、奈米晶和超飽和固溶體等一系列高效能非平衡材料，這些材料具有優異的電學、磁學、光學和力學效能。 （3）可以容易地實現多種型別的復合，充分發揮各組元材料各自的特性，是一種低成本生產高效能金屬基和陶瓷複合材料的工藝技術。
（4）可以生產普通熔煉法無法生產的具有特殊結構和效能的材料和製品，如新型多孔生物材料，多孔分離膜材料、高效能結構陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。
（5）可以實現近凈形成形和自動化批量生產，從而，可以有效地降低生產的資源和能源消耗。
（6）可以充分利用礦石、尾礦、煉鋼汙泥、軋鋼鐵鱗、**廢舊金屬作原料，是一種可有效進行材料再生和綜合利用的新技術。
我們常見的機加工刀具，五金磨具，很多就是粉末冶金技術製造的。
生產過程
（1）生產粉末。粉末的生產過程包括粉末的製取、粉料的混合等步驟。為改善粉末的成型性和可塑性通常加入汽油、橡膠或石蠟等增塑劑。
（2）壓制成型。粉末在500~600mpa壓力下，壓成所需形狀。[1]
（3）燒結。在保護氣氛的高溫爐或真空爐中進行。燒結不同於金屬熔化，燒結時至少有一種元素仍處於固態。
燒結過程中粉末顆粒間通過擴散、再結晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化學過程，成為具有一定孔隙度的冶金產品。
（4）後處理。一般情況下，燒結好的製件可直接使用。但對於某些尺寸要求精度高並且有高的硬度、耐磨性的製件還要進行燒結後處理。
後處理包括精壓、滾壓、擠壓、淬火、表面淬火、浸油、及熔滲等。
粉末冶金材料的應用與分類
（1）應用：（汽車、電單車、紡織機械、工業縫紉機、電動工具、五金工具。電器.工程機械等）各種粉末冶金（鐵銅基）零件。[2]
（2）分類：粉末冶金多孔材料、粉末冶金減摩材料、粉末冶金摩擦材料、粉末冶金結構零件、粉末冶金工模具材料、和粉末冶金電磁材料和粉末冶金高溫材料等。
粉末冶金子工藝與效能
粉末效能(property of powder)
粉末所有效能的總稱。它包括：粉末的幾何效能(粒度、比表面、孔徑和形狀等)；
粉末的化學效能(化學成分、純度、氧含量和酸不溶物等)；粉體的力學特性(松裝密度、流動性、成形性、壓縮性、堆積角和剪下角等)；粉末的物理效能和表面特性(真密度、光澤、吸波性、表面活性、ze%26mdash;ta(%26ccedil;)電位和磁性等)。粉末效能往往在很大程度上決定了粉末冶金產品的效能。
幾何效能最基本的是粉末的粒度和形狀。
(1)粒度。它影響粉末的加工成形、燒結時收縮和產品的最終效能。某些粉末冶金製品的效能幾乎和粒度直接相關，例如，過濾材料的過濾精度在經驗上可由原始粉末顆粒的平均粒度除以10求得；硬質合金產品的效能與wc相的晶粒有很大關係，要得到較細晶粒度的硬質合金，惟有採用較細粒度的wc原料才有可能。
生產實踐中使用的粉末，其粒度範圍從幾百個奈米到幾百個微公尺。粒度越小，活性越大，表面就越容易氧化和吸水。當小到幾百個奈米時，粉末的儲存和輸運很不容易，而且當小到一定程度時量子效應開始起作用，其物理效能會發生巨大變化，如鐵磁性粉會變成超順磁性粉，熔點也隨著粒度減小而降低。
(2)粉末的顆粒形狀。它取決於製粉方法，如電解法制得的粉末，顆粒呈樹枝狀；還原法制得的鐵粉顆粒呈海綿片狀；氣體霧化法制得的基本上是球狀粉。此外，有些粉末呈卵狀、盤狀、針狀、洋蔥頭狀等。
粉末顆粒的形狀會影響到粉末的流動性和松裝密度，由於顆粒間機械嚙合，不規則粉的壓坯強度也大，特別是樹枝狀粉其壓制坯強度最大。但對於多孔材料，採用球狀粉最好。
(2)力學特性粉末的力學效能即粉末的工藝效能，它是粉末冶金成形工藝中的重要工藝引數。粉末的松裝密度是壓制時用容積法稱量的依據；粉末的流動性決定著粉末對壓模的充填速度和壓機的生產能力；粉末的壓縮性決定壓制過程的難易和施加壓力的高低；而粉末的成形性則決定坯的強度。
(3)化學效能主要取決於原材料的化學純度及製粉方法。較高的氧含量會降低壓制效能、壓坯強度和燒結製品的力學效能，因此粉末冶金大部分技術條件中對此都有一定規定。例如，粉末的允許氧含量為0.
2%～1.5%，這相當於氧化物含量為1%～10%。
7、粉末冶金研究先進裝置-放電等離子燒結系統（sps）
隨著高新技術產業的發展，新型材料特別是新型功能材料的種類和需求量不斷增加，材料新的功能呼喚新的製備技術。
放電等離子燒結系統（sps）
[3]放電等離子燒結（spark plasma sintering，簡稱sps）是製備功能材料的一種全新技術，它具有公升溫速度快、燒結時間短、組織結構可控、節能環保等鮮明特點，可用來製備金屬材料、陶瓷材料、複合材料，也可用來製備奈米塊體材料、非晶塊體材料、梯度材料等。
2 國內外sps的發展與應用狀況
sps技術是在粉末顆粒間直接通入脈衝電流進行加熱燒結，因此在有的文獻上也被稱為等離子活化燒結或等離子輔助燒結（plasmaactivatedsintering-pas或plasma-assistedsintering-pas）[1,2]。早在2023年，美國科學家就提出了脈衝電流燒結原理，但是直到2023年，脈衝電流燒結技術才在美、日等國得到應用。日本獲得了sps技術的專利，但當時未能解決該技術存在的生產效率低等問題，因此sps技術沒有得到推廣應用。
2023年日本研製出第一台工業型sps裝置，並在新材料研究領域內推廣使用。2023年以後，日本推出了可用於工業生產的sps第三代產品，具有10～100t 的燒結壓力和脈衝電流5000～8000a。最近又研製出壓力達500t，脈衝電流為25000a的大型sps裝置。
由於sps技術具有快速、低溫、高效率等優點，近幾年國外許多大學和科研機構都相繼配備了sps燒結系統，並利用sps進行新材料的研究和開發[3]。2023年瑞典購進sps燒結系統，對碳化物、氧化物、生物陶瓷等材料進行了較多的研究工作[4]。
國內近三年也開展了用sps技術製備新材料的研究工作[1,3]，引進了數台sps燒結系統，主要用來燒結奈米材料和陶瓷材料[5～8]。sps作為一種材料製備的全新技術，已引起了國內外的廣泛重視。
3 sps的燒結原理
3.1等離子體和等離子加工技術[9，10] sps是利用放電等離子體進行燒結的。等離子體是物質在高溫或特定激勵下的一種物質狀態，是除固態、液態和氣態以外，物質的第四種狀態。
等離子體是電離氣體，由大量正負帶電粒子和中性粒子組成，並表現出集體性為的一種準中性氣體。 等離子體是解離的高溫導電氣體，可提供反應活性高的狀態。等離子體溫度4000～10999℃，其氣態分子和原子處在高度活化狀態，而且等離子氣體內離子化程度很高，這些性質使得等離子體成為一種非常重要的材料製備和加工技術。
等離子體加工技術已得到較多的應用，例如等離子體cvd、低溫等離子體pbd以及等離子體和離子束刻蝕等。目前等離子體多用於氧化物塗層、等離子刻蝕方面，在製備高純碳化物和氮化物粉體上也有一定應用。而等離子體的另乙個很有潛力的應用領域是在陶瓷材料的燒結方面[1]。
產成等離子體的方法包括加熱、放電和光激勵等。放電產生的等離子體包括直流放電、射頻放電和微波放電等離子體。sps利用的是直流放電等離子體。
3.2sps裝置和燒結基本原理
sps裝置主要包括以下幾個部分：軸向壓力裝置；水冷衝頭電極；真空腔體；氣氛控制系統（真空、氬氣）；直流脈衝及冷卻水、位移測量、溫度測量、和安全等控制單元。sps的基本結構如圖1所示。
sps與熱壓（hp）有相似之處，但加熱方式完全不同，它是一種利用通-斷直流脈衝電流直接通電燒結的加壓燒結法。通-斷式直流脈衝電流的主要作用是產生放電等離子體、放電衝擊壓力、焦耳熱和電場擴散作用[11]。sps燒結時脈衝電流通過粉末顆粒如圖2所示。
在sps燒結過程中，電極通入直流脈衝電流時瞬間產生的放電等離子體，使燒結體內部各個顆粒均勻的自身產生焦耳熱並使顆粒表面活化。與自身加熱反應合成法（shs）和微波燒結法類似，sps是有效利用粉末內部的自身發熱作用而進行燒結的。sps燒結過程可以看作是顆粒放電、導電加熱和加壓綜合作用的結果。
除加熱和加壓這兩個促進燒結的因素外，在sps技術中，顆粒間的有效放電可產生區域性高溫，可以使表面區域性熔化、表面物質剝落；高溫等離子的濺射和放電衝擊清除了粉末顆粒表面雜質（如去處表面氧化物等）和吸附的氣體。電場的作用是加快擴散過程[1，9，12]。
5 sps在材料製備中的應用
目前在國外，尤其是日本開展了較多用sps製備新材料的研究，部分產品已投入生產。sps可加工的材料種類如表1所示。除了製備材料外，sps還可進行材料連線，如連線mosi2與石磨[14]，zro2/cermet/ni等[15]。
近幾年，國內外用sps製備新材料的研究主要集中在：陶瓷、金屬陶瓷、金屬間化合物，複合材料和功能材料等方面。其中研究最多的是功能材料，他包括熱電材料[16] 、磁性材料[17] 、功能梯度材料[18] 、復合功能材料[19]和奈米功能材料[20]等。
對sps製備非晶合金、形狀記憶合金[21] 、金剛石等也作了嘗試，取得了較好的結果。
粉末冶金基本知識篇
緒論粉末冶金 也稱金屬陶瓷法 製取金屬或用金屬粉末 或金屬粉末與非金屬粉末的混合物 作為原料，經過成形和燒結製造金屬材料 複合材料以及各種型別製品的工藝過程。粉末冶金工藝 1 製取金屬 合金 金屬化合物粉末以及包覆粉末 2 將原料粉末通過成形 燒結以及燒結後的處理制得成品。大概流程 物料準備 包括粉...
粉末冶金材料複習背誦
第一章 粉末冶金結構材料 1 粉末冶金 按要求將所需組成的元素狀或合金粉末混合，混合粉裝於模具中壓制成型，然後將零件生坯在可控氣氛的燒結爐中進行燒結或加熱。2 粉末冶金製造零件分類 1 其他任何方法很難生產，只能用粉末冶金工藝生產。2 在大量生產與應用的，替代鑄鐵 鍛件 切削加工件。3 粉末鍛造是有...
粉末冶金裝置專案商業計畫書
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