粉末冶金是一項集材料制備與零件成形于一體，節(jié)能、節(jié)材、高效、*終成形、少污染的先進制造技術，在材料和零件制造業(yè)中具有不可替代的地位和作用，已經(jīng)進入當代材料科學的發(fā)展前沿。 

    目前粉末冶金技術正向著高致密化、高性能化、低成本方向發(fā)展，本文著重介紹幾種近十年來粉末冶金零件的成形新技術。

    一、溫壓技術

    溫壓技術是粉末冶金領域近幾年發(fā)展起來的一項新技術，可生產(chǎn)出高密度、高強度，具有非常廣泛的應用前景。所謂溫壓技術就是采用特制的粉末加溫、粉末輸送和模具加熱系統(tǒng)，將加有特殊潤滑劑的預合金粉末和模具等加熱至130～150℃，并將溫度波動控制在±2．5℃以內(nèi)，然后和傳統(tǒng)粉末冶金工藝一樣進行壓制、燒結而制得粉末冶金零件的技術。其技術關鍵：一是溫壓粉末制備，二是溫壓系統(tǒng)。

    與傳統(tǒng)工藝相比，溫壓成形的壓坯密度約有0.15～0.30g／cm3的增幅，其密度可達7.45g／cm3。在相同的壓制壓力下，溫壓材料的屈服強度比傳統(tǒng)工藝平均高11％，極限拉伸強度平均高13．5％，沖擊韌性可提高33％。另外，溫壓零件的生坯強度高，可達2O～30MPa，比傳統(tǒng)方法提高50—100％，不僅降低生坯搬運過程中的破損率而且能對生坯進行機加工，表面光潔度好。此外，溫壓工藝的壓制壓力低和脫模力小，同時零件性能均一，產(chǎn)品精度高，材料利用率高。

    溫壓工藝還有一個特點是工藝簡單，成本低廉。研究表明，假如一次壓制、燒結的普通粉末冶金工藝的成本為1.0，則粉末鍛造的相對成本為2.0，復壓復燒的相對成本為1.5，滲銅的相對成本為1.4，而溫壓技術的相對成本為1．25。目前，采用溫壓技術生產(chǎn)的粉末冶金零件已達200多種，零件重量在5—1200g。例如，德國SinterstahlGmbH公司用溫壓技術生產(chǎn)復雜的摩擦傳動用同步齒環(huán)，在美國新奧爾蘭舉行的PM2TEC2001國際會議上獲獎。該零件的齒部密度超過7.3g／cm，環(huán)體密度超過7.1g／cm，生坯強度達到28MPa。采用了擴散合金化的燒結硬壓粉末，*低抗拉強度為850MPa。由于使用了溫壓技術和采用粉末冶金零件，使得綜合成本降低了38％。

    二、流動溫壓技術

    流動溫壓技術(Warm Flow Compaction，簡稱WFC)是在粉末壓制、溫壓成形工藝的基礎上，結合了金屬粉末注射成形工藝的優(yōu)點而提出來的一種新型粉末冶金零部件近凈成形技術。其關鍵技術是提高混合粉末的流動性。它通過提高了混合粉末的流動性、填充能力和成形性，從而可以在8O～130~C溫度下，在傳統(tǒng)壓機上精密成形具有復雜幾何外形的零件，如帶有與壓制方向垂直的凹槽、孔和螺紋孔等零件，而不需要其后的二次機加工。WFC技術既克服了傳統(tǒng)粉末冶金在成形復雜幾何形狀方面的不足，又避免了金屬注射成形技術的高成本，是一項*潛力的新技術，具有非常廣闊的應用前景。

    WFC技術作為一種新型的粉末冶金零部件近凈成形技術，其主要特點如下：(1)可成形具有復雜幾何形狀的零件；(2)壓坯密度高、密度均勻；(3)對材料的適應性較好；(4)工藝簡單，成本低。

    目前，WFC技術在國外還處于研究的初始階段，其關鍵制造技術及其致密化機理研究尚未見報道。 

  
 三、模壁潤滑技術

    傳統(tǒng)粉末零件成形時，為了減少粉末顆粒之問和粉末顆粒與模壁之間的摩擦，在粉末混合料中需添加一定量的潤滑劑，但混進的潤滑劑因密度低不利于獲得高密度的粉末冶金零件；而且潤滑劑的燒結會染環(huán)境，甚至會降低燒結爐的壽命和產(chǎn)品的性能。模壁潤滑技術的應用則很好地解決了這一難題。近年來，采用模壁潤滑取代粉末潤滑技術已成為粉末成形研究和開發(fā)的又一熱點。

    目前，實現(xiàn)模壁潤滑的主要途徑有兩個：一是利用下模沖復位時與陰模及芯桿之間的配合間隙所產(chǎn)生的毛細作用，將液相潤滑劑帶到陰模及芯桿表面。二是用噴槍將帶有靜電的固態(tài)潤滑劑粉末噴射到壓模的型腔表面上，即在裝粉靴的前部裝一個附加的潤滑劑靴裝置。成形開始時，潤滑劑靴推開壓坯，壓縮空氣將帶有靜電的潤滑劑從靴內(nèi)噴射到模腔內(nèi)，因為潤滑劑粉末所帶的極性與陰模相反，粉末在電場牽引下撞擊并粘附在模壁上，然后裝靴粉裝粉，進行常規(guī)壓制成形。

    采用模壁潤滑技術明顯提高粉末材料的生坯密度，密度可達到7.4g／cm3，且模壁潤滑與粉間潤滑相比，鐵粉的生坯強度可分別提高128—217％。日本豐田汽車中心研究人員利用溫壓、模壁潤滑與高壓制壓力使鐵基粉末壓坯幾乎達到全致密。

    四、高速壓制技術

    高速壓制技術(Hjgh Velocity Compaction，簡稱HVC)是瑞典的Hoaganas公司在2001年6月推介的一種新技術。高速壓制生產(chǎn)零件的過程和傳統(tǒng)的壓制過程工序相同�；旌戏勰┘舆M送料斗中，粉末通過送粉靴自動填充模腔壓制成形，之后零件被頂出并轉入燒結工序。所不同的是高速壓制的壓制速度比傳統(tǒng)壓制高500—1000倍，壓機錘頭速度高達2—30m／s，液壓驅動的錘頭重達5—1200Kg，粉末在0.02s之內(nèi)通過高能量沖擊進行壓制，壓制時產(chǎn)生強烈的沖擊波。通過附加間隔0.3s的多重沖擊能達到更高的密度。HVC技術具有高密度、高性能、低成本、高生產(chǎn)率和可成形大零件的特點。

    該技術適用于制備閥門、簡單齒輪、氣門導筒、主軸承蓋、輪轂、齒輪、法蘭、軸套宇軸承套圈和凸輪凸角機構等產(chǎn)品。目前正在繼續(xù)研究生產(chǎn)更復雜的多級部件。

    五、動磁壓制技術

    動力磁性壓制技術(dynamic magnetic cornpaction，簡稱DMC)是1995年美國開始研究的一種新型的高性能粉末*終成形壓制技術。DMC是采用脈沖調制電磁場施加的壓力來固結粉末。與傳統(tǒng)的粉末冶金壓制工藝一樣，動力磁性壓制也是兩維壓制工藝，但卻是徑向壓制而不是軸向壓制。當粉末裝入～個導電的容器(護套)內(nèi)，置于高場強的中心腔中，線圈通入高電流脈沖，線圈中形成磁場，護套內(nèi)因而產(chǎn)生感應電流。感應電流與施加的磁場相互作用，產(chǎn)生由外向內(nèi)壓縮護套的磁力，使粉末得到壓制，整個壓制過程時間不足1ms。DMC具有以下特點：(1)由于不使用模具，因而可達到更高的壓制力，維修與生產(chǎn)成本更低；(2)在任何溫度與氣氛中均可施加壓力，且適合所有材料，工作條件更靈活；(3)不使用潤滑劑與粘結劑，有利于環(huán)境保護。目前，許多動磁壓制的應用已接近工業(yè)化階段。DMC適于制造柱形對稱的終形件，薄壁管，高縱橫比部件和內(nèi)部形狀復雜的部件�，F(xiàn)可以生產(chǎn)直徑×長度：12.7mm×76.2mm到127.0mm×25.4mm的部件。

六、放電等離子燒結技術

    放電等離子燒結技術(Spark Plasma Sintering，簡稱SPS)*早源于1930年美國科學家提出的脈沖電流燒結原理，但直到日本于1988年研制出*臺工業(yè)型SPS裝置，該技術才真正引起世人的關注。該技術集粉末成形和燒結于一體，不需要預先成形，也不需要任何添加劑和粘結劑。主要是利用外加脈沖強電流形成的電場清除粉末顆粒表面氧化物和吸附的氣體，凈化材料，活化粉末表面，提高粉末表面的擴散能力，再在較低機械壓力下利用強電流短時加熱粉體進行燒結致密。_有關研究表明，該技術由于場活化等作用在較大程度上降低了粉體的燒結溫度，縮短了燒結時間，并充分利用了粉末自身發(fā)熱的作用，熱效率極高，加熱均勻，可通過一次成形獲得高精度、均質、致密、含氧量低和晶粒組織細小的零件。

    目前，SPS研究對象主要集中于陶瓷、金屬陶瓷、金屬間化合物、復合材料、納米材料以及功能材料等。在制備和成形非晶合金、形狀記憶合金、金剛石等材料方面也作了不少嘗試，并取得了較好的結果。

    七、爆炸壓制技術參考文獻：

    爆炸壓制(Explosive Compaction)又稱沖擊波壓制，是利用化學能的一種高能成形方法。它通常將金屬粉末材料置于具有一定結構的模具中施加爆炸壓力，爆炸物質的化學能在極短的時間內(nèi)轉化為周圍介質中的高壓沖擊波，并以脈沖波的形式作用粉末，使其獲得高密度。作用時間僅為1O一100us，粉末成形為1ms左右。爆炸壓制方法是一種獨特的加工方法，可使松散材料達到理論密度。能將不適合傳統(tǒng)壓力加工的材料制造成零件，可使傳統(tǒng)的不可壓縮的金屬陶瓷材料、低延性金屬等壓制成復合材料，典型的應用是將高溫合金粉末用于成形飛機發(fā)動機的耐高溫零件。

    結束語

    粉末冶金是一門重要的零件成形技術。粉末冶金新技術、新工藝的不斷出現(xiàn)，必將促進高技術產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，也必將帶給材料工程和制造技術光明的前景。目前，我國粉末冶金行業(yè)整體技術水平低下、工藝裝備落后，與國外先進技術水平相比存在較大差距。因此，大力發(fā)展粉末冶金新技術的研究，對提高我國粉末冶金產(chǎn)品的檔次和技術水平，縮短與國外先進水平的差距具有非常重要的意義。