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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，經過成形和燒結，制取金屬材料、復合材料以及各種類型制品的工業技術，粉末冶金的生產工藝與陶瓷生產非常相似，都屬于粉末燒結技術，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。

粉末冶金技術已被廣泛應用于交通、機械、電子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工業等領域，成為新材料科學中最具發展活力的分支之一。粉末冶金技術具備顯著節能、省材、性能優異、產品精度高且穩定性好等一系列優點，非常適合于大批量生產。另外，部分用傳統鑄造方法和機械加工方法無法制備的材料和復雜零件也可用粉末冶金技術制造，因而備受工業界的重視。

廣義的粉末冶金制品業涵括了鐵石刀具、硬質合金、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組成和機械、物理性能，而這些性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缺點呢？

一、粉末冶金工藝的優點

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過程中不熔化材料，也就不會混入其他物質帶來的雜質，而燒結又是在真空和還原氣氛中進行的，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、大批量生產降低成本。粉末冶金適合對統一形狀數量眾多的產品進行生產，例如齒輪等費用較高的產品，它可以極大降低生產成本。

二、粉末冶金工藝的缺點

1、粉末冶金產品強度、韌性差。由于粉末壓制而成的壓坯，其內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成分的鑄件、鍛件相比要差。

2、粉末冶金不能制成大型產品。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中。

三、粉末冶金制品的發展

1、高質量的結構零件：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，高質量結構零件發展。

2、高性能合金：粉末冶金制造具有均勻顯微組織結構的、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、復合零部件：加工獨特的和非一般形態或成分的復合零部件。

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) 為硬質相，高錳鋼及其他金屬粉末為粘結相，再適當配入相應的合金元素，用粉末冶金方法生產的一種硬質合金材料，它被廣泛應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，二者產生牢固的冶金結合，制備成復合耐磨件，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。