粉末冶金工艺的基本工序如下:
1、原料粉末的制备。现有的制粉方法大体可分为两类:机械法和物理化学法。而机械法可分为:机械粉碎及雾化法;物理化学法又分为:电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其中应用为广泛的是还原法、雾化法和电解法。据《2013-2017年中国粉末冶金制造行业产销需求预测与转型升级分析报告》数据显示,目前,中国粉末冶金零件及含油轴承总产值超过55亿元,。
2、粉末成型为所需形状的坯块。
铁电材料用SPS烧结铁电陶瓷PbTiO3时,在900~1000℃下烧结1~3min,烧结后平均颗粒尺寸<1μm,相对密度超过98%。由于陶瓷中孔洞较少[31],因此在101~106HZ之间介电常数基本不随频率而变化。
用SPS制备铁电材料Bi4Ti3O12陶瓷时,在烧结体晶粒伸长和粗化的同时,陶瓷迅速致密化。用SPS容易得到晶粒取向度好的试样,可观察到晶粒择优取向的Bi4Ti3O12陶瓷的电性能有强烈的各向异性[32]。
用SPS制备铁电Li置换IIVI半导体ZnO陶瓷,使铁电相变温度Tc提高到470K,而以前冷压烧结陶瓷只有330K[34]。
粉末冶金制品放电等离子烧结(SPS)是一种低温、短时的快速烧结法,可用来制备金属、陶瓷、纳米材料、非晶材料、复合材料、梯度材料等。SPS的推广应用将在新材料的研究和生产领域中发挥重要作用。
SPS的基础理论目前尚不完全清楚,需要进行大量实践与理论研究来完善,SPS需要增加设备的多功能性和脉冲电流的容量,以便做尺寸更大的产品;特别需要发展全自动化的SPS生产系统,以满足复杂形状、的产品和三维梯度功能材料的生产需要[42]。
粉末冶金技术应用1、CNC油压成形技术
CNC油压成形技术经过多年的开发已经进入量产阶段,虽然其购入成本较高但仍有多项优点,值得注意与重视。台湾保来得已有四台机器加入生产行列,如图示。亚洲其他国家的粉末冶金厂,如中国大陆、韩国、日本也都进行相同的设备的投资。
2、快速冷却(Rapid Cooling)
快速冷却炉其主要原理是在一般烧结炉的后段加上冷却段之结构,产品在经过烧结本体后,以附加的快速冷却设备,利用高压马达输出强烈的冷风,加速冷却的原理,使粉末冶金产品获得理想的金属组织与硬度,而不需再度热处理。此工程技术可提率节省成本。
具体的优点可归纳如下:(1)具高强度及硬度;(2)节省热处理制程;(3)外观清洁度佳 (4) 尺寸控制安定。此项技术在欧洲的德国应用早。
3、微波烧结(Microwave sintering)
微波烧结在学术界及研究单位已经研究多年,美国 Spheric Technologies, Inc., 首先建造了可以用于小量生产的高温微波烧结炉,此设备适用于金属及陶瓷产品的雏型产品开发,但是受限于设备的开发及成本,该项技术还没有真正实现大规模应用。过去十年,受益于汽车产量的增长,汽车用粉末冶金零部件需求也呈现快速增长的态势。