普及一下粉末冶金及硬質合金的概念

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，經成形和燒結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模制取海綿鉑粒，經過熱壓、鍛和模壓、燒結等工藝制造錢幣和貴重器物。1909年美國庫利吉發明用粉末冶金方法制造燈泡用鎢絲，奠定了現代粉末冶金的基礎。此后20年間，用粉末冶金方法制造了鎢、鉬制品，硬質合金，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。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展。第二次世界大戰后粉末冶金技術發展迅速，新的生產工藝和技術裝備、新的材料和制品不斷出現，開拓出一些能制造特殊材料的領域，成為現代工業中重要的組成部分。
  在粉末冶金材料生產中，鐵基材料在產量上占絕大多數，其次為銅基材料、硬質合金和難熔金屬。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十分重視。
  基本工藝 包括粉末的制取、成形和燒結。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、電火花燒結等）是把燒結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）。燒結是在高溫下粉末顆粒之間物質發生遷移的復雜過程，其結果導致金屬顆粒間結合的加強和粉末燒結體的進一步致密化。燒結分為固相燒結和液相燒結（見粉末冶金燒結）。燒結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處理，預處理主要包括分級、去除雜質、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，因此從質量和經濟考慮，都應重視原料粉末的選擇和粉末的預處理。
  技術和經濟特點 ①能夠生產用熔鑄方法不能或難以生產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、金屬和非金屬復合材料、金屬和難熔金屬化合物復合材料、粉末和纖維復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。能夠將原料粉末直接制成成品或接近成品的終形狀和尺寸的制品，因而不需要或只需要很少的切削加工；工藝流程短，設備投資少。所以適用于大批量生產各種承受中等以下負載的機械零件。
  理論的進展 隨著粉末冶金技術的發展，闡明粉末壓制過程和燒結過程的本質及其基本規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律，描述壓坯密度和壓制壓力之間的關系。粉末冶金燒結理論是探討燒結過程中物質遷移和孔隙變化的機理，描述燒結體密度和燒結參數之間的關系。此外，在粉末冶金工藝技術的帶動下，出現了一系列與之相配合的測試技術，主要是粉末的物理、化學性能的測定，孔隙大小、數量和形態的測量，多孔體（包括近于致密的燒結體）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、檢測方法，以及許多專用儀器設備的科學技術領域。
  硬質合金由難熔金屬的硬質化合物和粘結金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料。硬質化合物主要有碳化鎢、碳化鈦和碳化鉭；粘結金屬有鈷、鎳等金屬，常用的是鈷。硬質合金具有高硬度，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，硬質合金還具有耐腐蝕、線膨脹系數小等特點。廣泛用于制造切削刀具、礦山工具、模具及耐磨、耐腐蝕部件。常用的硬質合金有碳化鎢基、碳化鈦基和鋼結硬質合金。碳化鎢基硬質合金以鈷為粘結金屬，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。碳化鈦基硬質合金以鎳和鉬為粘結金屬。碳化鎢基和碳化鈦基硬質合金主要用于制作各種切削刀具。鋼結硬質合金以鋼作為粘結金屬，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。

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