现代粉末材料课程报告
——关于粉末冶金材料
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2015年4月12日
1.引言
通过这半个学期对“现代粉末材料”选修课的学习，我更加深入地了解了粉末材料这一具有巨大潜能的新材料，下面就分四个方面介绍。
2.粉末冶金的基本定义
粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。
广义的粉末冶金制品业涵括了铁石刀具、硬质合金、磁性材料以及粉末冶金制品等。狭义的粉末冶金制品业仅指粉末冶金制品，包括粉末冶金零件(占绝大部分)、含油轴承和金属射出成型制品等。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。
3.粉末冶金的特点
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、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。
粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。
（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、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料（如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等）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。
4.粉末冶金的应用
目前，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。
粉末冶金相关企业主要是适用于汽车行业、装备制造业、金属行业、航空航天、军事工业、仪器仪表、五金工具、电子家电等领域的零配件生产和研究，相关原料、辅料生产，各类粉末制备设备、烧结设备制造。产品包括轴承、齿轮、硬质合金刀具、模具、摩擦制品等等。军工企业中，重型的武器装备如穿甲弹，鱼雷等，飞机坦克等刹车副均需采用粉末冶金技术生产。粉末冶金汽车零件近年来已成为为中国粉末冶金行业最大的市场，约50%的汽车零部件为粉末冶金零部件。概括为以下几点：
（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）零件等。
（2）分类：粉末冶金多孔材料、粉末冶金减摩材料、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材料等。 5.一种典型粉末材料应用——铝粉颜料
铝是当前应用最广泛的金属材料之一，铝制品及其化合物在日常生活和工农业生产中也有着重要的用途。下面就以铝粉的一种广泛应用——铝粉颜料为例介绍粉末材料的应用。
铝粉颜料又称涂料铝粉,是常见的金属颜料之一。
金属颜料是颜料中的一个特殊种类,它在人类文明发展史上出现已经很久了。随着现代工业的发展,对金属粉的需求量愈来愈大,种类也随之增加。常见的金属粉有铝粉、锌粉、铅粉等,合金形式的金属粉有铜金粉、锌铝粉、不锈钢粉等。与其它颜料相比较,金属颜料有它的特殊性。由于粉末状的金属颜料是以金属或合金组成,故有明亮的金属光泽和颜色。因此,许多金属颜料用做装饰性颜料。
铝粉颜料是鳞片状粉末,它调入成膜物并涂装成膜时,像落叶铺地一样与被涂物平行,互相连结,互相遮掩,多层排列,形成屏障,阻断了成膜物的微细孔,阻止外界有害气体或有害液体在涂膜中的渗透,保护了涂膜及被涂装物品。并且正是由于这种片状结构,当它平行于底材排列于涂膜中时,外观可有平光、银白到像镀铬膜一样的高亮度。
经过100多年不断的拓展,铝粉颜料获得了广泛的应用。主要应用领域是涂料、塑料和印刷油墨。推动铝粉颜料向前发展的最重要的应用领域是涂料工业,特别是汽车涂料。
铝粉颜料用量最大的三种涂料是:屋顶涂料(增加美观性,因反射紫外线和红外线能力强而延长涂料的寿命,多用浮型铝粉颜料)、保护涂料(利用铝粉颜料的片状结构起屏蔽作用,保护钢结构,可用浮型铝粉,也可用非浮型铝粉)、装饰性涂料(利用其随角异色等光学效应,采用非浮型铝粉颜料)。
不同用途的涂料对铝粉颜料的要求是不一样的。对于应用于海洋涂料、屋顶涂料、保护涂料的铝粉颜料,要求具有对光和热的高反射性和耐腐蚀性。对于应用于罐听涂料和应用于食品包装用的卷材涂料的铝粉颜料,要求具有安全无毒性。对于应用于粉末涂料中的铝粉颜料,要求能承受挤出操作。对于汽车涂料、建筑装饰和其它装饰用的卷材涂料以及一般工业涂料,则要求铝粉颜料具有较强的闪光性、随角异色效应和耐候(耐酸)性。 目前国外铝粉颜料的开发和研究重点是改善产品颜料性能和开拓多种性能的产品。对铝粉颜料的生产研究,也多是着眼于改进产品质量,而基本生产工艺并没有改变。这种发展趋势在很大程度上是因为铝粉颜料的独特光学效应得到汽车制造商的认可,从而推动了铝粉颜料工业的发展。当今重点开发的许多铝粉颜料产品,如彩色铝粉颜料、水性漆用铝粉颜料和高闪光性、高耐酸性铝粉颜料等都是为满足汽车工业发展的需求而开发的。
6.总结
老师曾说，“存在就是合理的”。粉末冶金材料的存在也是有其缘由的。至于存在多久和怎么存在，就需要经过市场的检验了。我们期待粉末冶金材料的新发展！
