普及一下粉末冶金及硬質(zhì)合金的概念

今天多少粉末冶金制品來講一講，粉末冶金學的一個分支；其領(lǐng)域包括：①制取金屬粉末；②金屬粉末或金屬粉末和非金屬粉末的混合物，經(jīng)成形和燒結(jié)制成各種金屬和金屬-非金屬的材料和制品。制造和利用金屬粉末，經(jīng)歷了很長的時間。早期是用機械粉碎法制得金、銀、銅和青銅的粉末，多用作陶器等器具的裝飾涂料。18世紀下半葉和l19世紀上半葉，俄、英、西班牙等國曾以工場規(guī)模制取海綿鉑粒，經(jīng)過熱壓、鍛和模壓、燒結(jié)等工藝制造錢幣和貴重器物。1909年美國庫利吉發(fā)明用粉末冶金方法制造燈泡用鎢絲，奠定了現(xiàn)代粉末冶金的基礎(chǔ)。此后20年間，用粉末冶金方法制造了鎢、鉬制品，硬質(zhì)合金，青銅含油軸承，多孔過濾器，集電刷等，逐步形成了整套粉末冶金技術(shù)。30年代旋渦研磨鐵粉和碳還原鐵粉問世以后，用粉末冶金法制造鐵基機械零件獲得了很快的發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)后粉末冶金技術(shù)發(fā)展迅速，新的生產(chǎn)工藝和技術(shù)裝備、新的材料和制品不斷出現(xiàn)，開拓出一些能制造特殊材料的領(lǐng)域，成為現(xiàn)代工業(yè)中重要的組成部分。
  在粉末冶金材料生產(chǎn)中，鐵基材料在產(chǎn)量上占絕大多數(shù)，其次為銅基材料、硬質(zhì)合金和難熔金屬。近20年來，對高性能的合金鋼、鋁和鈦基粉末冶金材料的開發(fā)十分重視。
  基本工藝 包括粉末的制取、成形和燒結(jié)。粉末制取方法可歸納為機械法和物理化學法兩類。具體方法有機械粉碎法、還原法、霧化法、電解法、氣相沉積法、液相沉積法、還原-化合法等。其中應(yīng)用廣泛的是還原法、霧化法和電解法等（見鐵粉）。常用的模壓成形技術(shù)已日趨機械化自動化 ;熱成形（包括熱壓、熱等靜壓、熱擠壓、熱鍛、電火花燒結(jié)等）是把燒結(jié)和壓制工序合并進行，使材料的致密程度和性能都顯著提高（見粉末冶金成形）。燒結(jié)是在高溫下粉末顆粒之間物質(zhì)發(fā)生遷移的復(fù)雜過程，其結(jié)果導(dǎo)致金屬顆粒間結(jié)合的加強和粉末燒結(jié)體的進一步致密化。燒結(jié)分為固相燒結(jié)和液相燒結(jié)（見粉末冶金燒結(jié)）。燒結(jié)或熱成形后的坯材和制品視需要可進行各種冷變形加工、熱塑性加工、機械加工和熱處理等。
  粉末在成形前往往需要預(yù)處理，預(yù)處理主要包括分級、去除雜質(zhì)、退火、配料（加入他種金屬粉末或非金屬粉末和添加劑）、混合等。原料粉末的性能對粉末冶金材料的性能影響很大，因此從質(zhì)量和經(jīng)濟考慮，都應(yīng)重視原料粉末的選擇和粉末的預(yù)處理。
  技術(shù)和經(jīng)濟特點 ①能夠生產(chǎn)用熔鑄方法不能或難以生產(chǎn)的特殊性能和高性能的材料。例如多孔材料是有意識地控制和利用粉末冶金制品的多孔性能；假合金、金屬和非金屬復(fù)合材料、金屬和難熔金屬化合物復(fù)合材料、粉末和纖維復(fù)合材料等是利用粉末冶金的靈活配料工藝（見多孔材料，減摩材料，摩擦材料，粉末冶金電工材料粉末冶金磁性材料，粉末冶金彌散強化合金粉末冶金難熔金屬材料，硬質(zhì)合金，金屬陶瓷）；粉末冶金合金鋼和粉末冶金高溫合金是利用霧化粉無宏觀鑄態(tài)偏析而且晶粒和第二相細小均勻的特點。②金屬損耗小。能夠?qū)⒃戏勰┲苯又瞥沙善坊蚪咏善返慕K形狀和尺寸的制品，因而不需要或只需要很少的切削加工；工藝流程短，設(shè)備投資少。所以適用于大批量生產(chǎn)各種承受中等以下負載的機械零件。
  理論的進展 隨著粉末冶金技術(shù)的發(fā)展，闡明粉末壓制過程和燒結(jié)過程的本質(zhì)及其基本規(guī)律的理論研究也取得進展。粉末冶金壓制理論是探索壓制過程中顆粒移動和變形的規(guī)律，描述壓坯密度和壓制壓力之間的關(guān)系。粉末冶金燒結(jié)理論是探討燒結(jié)過程中物質(zhì)遷移和孔隙變化的機理，描述燒結(jié)體密度和燒結(jié)參數(shù)之間的關(guān)系。此外，在粉末冶金工藝技術(shù)的帶動下，出現(xiàn)了一系列與之相配合的測試技術(shù)，主要是粉末的物理、化學性能的測定，孔隙大小、數(shù)量和形態(tài)的測量，多孔體（包括近于致密的燒結(jié)體）物理、力學性能的測定等。70年代，粉末冶金已基本形成了一個既有理論，又有工藝技術(shù)、檢測方法，以及許多專用儀器設(shè)備的科學技術(shù)領(lǐng)域。
  硬質(zhì)合金由難熔金屬的硬質(zhì)化合物和粘結(jié)金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料。硬質(zhì)化合物主要有碳化鎢、碳化鈦和碳化鉭；粘結(jié)金屬有鈷、鎳等金屬，常用的是鈷。硬質(zhì)合金具有高硬度，常溫下可達HRA93～94，并且在500℃以下基本保持不變；其高溫紅硬性好，使用溫度可達1000℃；抗彎強度為1000～4000MPa，抗壓強度達6000MPa；常溫剛性好，無明顯的塑性變形，耐磨能力約為高速鋼的15～20倍。此外，硬質(zhì)合金還具有耐腐蝕、線膨脹系數(shù)小等特點。廣泛用于制造切削刀具、礦山工具、模具及耐磨、耐腐蝕部件。常用的硬質(zhì)合金有碳化鎢基、碳化鈦基和鋼結(jié)硬質(zhì)合金。碳化鎢基硬質(zhì)合金以鈷為粘結(jié)金屬，有鎢鈷合金、鎢鈦鈷合金、鎢鉭鈷合金、通用合金、耐蝕合金和超細晶粒合金等。超細晶粒合金的碳化鎢大粒度不超過1微米，制成的刀具適于低速切削。碳化鈦基硬質(zhì)合金以鎳和鉬為粘結(jié)金屬。碳化鎢基和碳化鈦基硬質(zhì)合金主要用于制作各種切削刀具。鋼結(jié)硬質(zhì)合金以鋼作為粘結(jié)金屬，具有可加工性，如切削、鍛造、熱處理等。主要用于制造模具和耐磨、耐腐蝕部件。