粉末冶金材料概述
粉末冶金材料的分类及应用
粉末冶金材料的分类及应用粉末冶金材料的分类及应用粉末冶金材料的分类及应用【摘要】粉末冶金材料有着传统熔铸工艺不能获取的独特化学成分及物理性能，且具有一次成型等特点，因此被广泛应用。
本文主要从粉末冶金材料的主要分类入手，重点对其应用进行了阐述，希望给行业相关人士一定的参考和借鉴。
【关键词】：粉末冶金;材料;分类;应用0.引言所谓的粉末冶金材料指的是用几种金属粉末或者金属与非金属粉末为原料，通过配比、压制成型以及烧结等特殊工艺制成的各类材料的总称，而这种与熔炼和铸造明显不同的工艺也被统称为粉末冶金法。
因其生产流程与陶瓷制品比较类似，所以又被称为金属陶瓷法。
就目前而言，粉末冶金法不单是用来制取某些特殊材料的方法，也是一种优质的少切屑或者无切屑方法，且其具有材料利用率高、生产效率高，节省占地面积及机床等优点。
然而粉末冶金法也并非万能之法，其无论是金属粉末还是模具都有着较高的成本，且制品的形状和大小都受到一定的限制。
1.粉末冶金材料的主要分类1.1传统的粉末冶金材料第一，铁基粉末冶金材料。
作为最传统也是最基本的粉末冶金材料，其在汽车制造行业的应用最为普遍，并随着经济的迅猛发展，汽车工业的不断扩大，铁基粉末冶金材料的应用范围也就变得越来越广阔，因此其需求量也越来越大。
与此同时，铁基粉末冶金材料对其他行业来说也非常重要。
第二，铜基粉末冶金材料。
众所周知，经过烧结铜基制作的零件抗腐蚀性相对来说比较好，且其表面光滑没有磁性干扰。
用来做铜基粉末冶金材料的主要材料有：烧结的青铜材质、黄铜材质以及铜镍合金材料等，此外还有少量的具有弥散性的强化铜等材质。
在现代，铜基粉末冶金材料主要备用到电工器件、机械设备零件等各个制造类领域中，同时也对过滤器、催化剂以及电刷等有一定的作用。
第三，难熔金属材料。
因这类材料的熔点、硬度、强度都比较高，因此其主要成分为难熔性的金属及金属合金复合材料，主要被应用国防、航空航天以及和研究领域等。
第四，硬质合金材料。
高性能粉末冶金材料
粉末制备工艺流程： 包括原料选择、制 备方法选择、工艺 参数控制等
粉末冶金材料制备工艺简 介
压制成型工艺原理
压制成型工艺流程
压制成型工艺优缺点
烧结原理：粉末冶金材料通过加热 和加压的方式，使粉末颗粒间发生 物理化学变化，形成致密的结构
烧结工艺参数：包括温度、压力、 时间等，这些参数对材料的性能和 结构有重要影响
高性能粉末冶金材 料性能特点
高强度：粉末冶金材料具有优异的力学性能，能够承受高负荷和应力，具有较高的抗拉强度和 抗压强度。
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硬度：粉末冶金材料具有较高的硬度，能够抵抗磨损和划痕，保持长期稳定的使用性能。 以 上内容仅供参考，您可以根据需要进一步补充和完善。
医疗器械领域：粉末冶金零件用于制造人工关节、牙科种植体和手术器械等，具有生物相容性 和耐磨性。
高性能粉末冶金材 料发展趋势与挑战
粉末冶金材料 制备技术不断 创新，提高材 料性能与质量
粉末冶金材料 在新能源汽车、 航空航天等领 域的应用不断
拓展
粉末冶金材料 在3D打印、增 材制造等领域 的应用前景广
以上内容仅供参考，您可以根据需要进一步补充和完善。
01 高 导 电 性 ： 高 性 能 粉 末 冶 金 材 料 具 有 优 异 的 导 电 性 能 ， 能 够 有 效 地 传 递 电 流 ， 减 少 电 阻 ， 提 高 导 电 效 率 。
单击此处输入你的正文，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点；根据需要可酌情增减文字
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烧结设备：包括真空烧结炉、气氛 烧结炉等，根据材料特性和制备要 求选择合适的设备
粉末冶金
热处理炉
粉末冶金件的显微结构通常不如传统钢件那样均匀，因此在淬火表面以下任何给定距离，烧结钢件的显微硬 度值比传统钢要分散得多。有时候试锥打在马氏体基体中分散的铁素体、残留奥氏体或珠光体的软点上或孔隙上， 测量会有很大的偏差。
Ⅱ-6粉末冶金常见缺陷：
缺陷内容
图片
原因及解决方法
每个烧结炉中第 一个部件发泡
（2）、高速压制技术
原理：高速压制采用液压冲击机,它与传统压制有许多相似之处,但关键是压制速度比传统快500～1000倍, 其压头速度高达2～30m/s,因而适用于大批量生产 特点：压制件密度提高，提高幅度在0.3g/cm3左右；压制件抗拉强度可提高20%～25%；高速压制压坯径向 弹性后效很小, 脱模力较低；高速压制的密度较均匀, 其偏差小于0.01g/cm3
粉末冶金工艺
Ⅰ粉末冶金概述
粉末冶金是一门制造金属粉末，并以金属粉末（有时也添加少量 非金属粉末）为原料，经过混合、成形和烧结，制造材料或制品的技 术。
粉末冶金最突出的优点有两个： (1)能够制造目前使用其他工艺无法制造或难于制造的材料和制 品，如多孔、发汗、减震、隔音等材料和制品，钨、钼、钛等难熔金 属材料和制品，金属-塑料、双金属等复合材料及制品。 (2)能够直接制造出合乎或者接近成品尺寸要求的制品，从而减 少或取消机械加工，其材料利用率可以高达95%以上，它还能在一些 制品中以铁代铜，做到了“省材、节能”。
对于支架、连杆、轴承板、偏心轮以及配种块，一般选用SMF40系列，优点是成形性好，价格低，烧结硬 度低，整形容易，缺点是一般变化率大，非整形的产品尺寸相对不易控制。对于轴套、隔套等定位零件，AMF 和SMF系列均可，视其功能及工作要求选用，对于荷重齿轮、链轮、棘轮选用SMF50系列，其中的镍和钼均可
粉末冶金
举例说明两种粉末冶金材料特点及其应用？
在固态下制 取粉末的方法包括
4.粉末冶金的优点
（3）粉末冶金能生产用普通熔炼法无法 生产的具有特殊性能的材料。
a、能控制制品的孔隙度。例如：多孔含油轴承等 b、能利用金属和金属、金属和非金属的组合效果， 生产各种特殊性能的材料。 c、能生产各种复合材料。例如：金属陶瓷、硬质合 金、弥散强化材料等 绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料 只能用粉末冶金方法来制造。
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粉末冶金与铸造技术比较
粉末冶金优势：
铸造优势：
① 粉末冶金制件表面光洁度高； ① 形状不受限制； ② 制造的尺寸公差很窄，尺寸 ② 适于制造大型零件； 精确； ③ 零件生产批量小时，经济； ③ 合金化与制取复合材料的 ④ 一般说来，工、模具费用低 可能性大 ④ 组织均一（无偏聚、砂眼、 缩孔）、力学性能可靠； ⑤ 在经济上，粉末冶金工艺 能耗小。
德里柱表面上刻的碑文
德里柱最早是耆那教神庙建 筑群，27座神庙之中某间房 屋的一根柱子。 十三世纪初，神庙全部被毁， 并将拆毁后的材料，拿来兴 建宫殿与清真寺。 德里铁柱是剩余的建材，因 此被移到现址。在印度的达 哈、辛哈勒斯、克那拉克都 发现竖有相同技术的古铁柱
德里铁柱少有锈蚀的原因
4.粉末冶金的优点
（1）粉末冶金方法生产的某些材料， 与普通熔炼法相比，性能优越。
粉末冶金技术通常粉末冶金零件表面光洁、尺寸 精确，与铸造相比，可以最大限度地减少合金成 分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。 生产难熔金属材料或制品，一般要依靠粉末冶金 法。例如：钨、钼等。
浅析粉末冶金材料
同， 将 各类 硬质 合 金按用 途 进行 分组 ， 其 代号 由在主 要类 别代 号后 面加 一组 数字 组成 ， 如Ｐ ０ １ 、 Ｍ１ ０ 、 Ｋ２ ０ 等。
２ ． １ ． ３ 硬 质合 金 的应用 硬质 合 金 主要 用 于切 削 刀具 ， 如 车刀 、 铣刀等。
构 和性 能 的材料 和制 品 ， 如 新 型 多孔 生物 材料 ， 多孔 分 离膜 材 料 、 高性 能 结 构 陶瓷磨 具 和 功 能 陶瓷 材 料
密 材料 和 制 品 ， 如含 油 轴 承 、 齿轮、 凸轮 、 导杆、 刀具 等， 是 一种 少元 切 削工艺 。 １ ． １ 粉 末 冶金 技 术 可 以最 大 限度 地 减 少 合金 成 分 偏聚 ， 消 除粗 大、 不 均匀 的铸 造 组织 。在 制备 高性 能 稀 土 永磁 材料 、 稀土储氢材料、 稀 土 发光 材 料 、 稀 土 催 化剂 、 高 温超 导材 料 、 新 型金 属 材料 （ 如 Ａｌ —Ｌ ｉ 合 金、 耐 热 Ａｌ 合金 、 超合金 、 粉末 耐 蚀 不 锈 钢 、 粉 末 高 速钢、 金属 间化合 物 高温 结 构材 料等 ） 具 有重 要 的作
２ ． １ 硬 质 合 金
主， 这 是 因为金 属 材料有 很 多优 良的性 能 ， 但 同时也 存 在 着 一 些缺 点 ， 如 电绝 缘 性 不 好 、 耐 蚀性 差 、 密度 大等 。 为 了适 应现 代科学 技 术 的发 展 ， 一些新 型 材料 正越来 越 多 的应 用 于各 个领 域 。 例 如粉 末冶 金材 料 。 所以， 研 究 粉末 冶 金 材 料 的性 能 及 分 类 有 助 于我 们 更好 地将 其充分 的应用 在更 多 的领 域 中 。
１ ． ２ 可 以制备非 晶 、 微晶、 准 晶、 纳米 晶和超 饱 和 固 溶 体 等一 系 列 高性 能 非 平 衡 材 料 ， 这 些 材料 具 有 优
粉末冶金培训资料
01
02
03
04
粒度与粒度分布
粉末的粒度大小和粒度分布对 粉末冶金制品的性能有重要影
响。
密度与松装密度
粉末的密度和松装密度决定了 压制和烧结过程中的性能。
流动性与压缩性
粉末的流动性和压缩性对填充 模具和压制坯件的性能有影响
。
化学成分与纯度
粉末的化学成分和纯度对粉末 冶金制品的性能和质量有重要
影响。
粉末的处理与储存
粉末冶金零件的制造过程具有高效、环保等优点，符合电子工业可持续 发展的需求。
其他领域
除了上述领域外，粉末冶金零件还广泛应用于医疗器械、石 油化工、能源等领域。
在这些领域中，粉末冶金零件因其优异的性能和适应性强的 特点而受到广泛应用，为各行业的科技进步和可持续发展做 出了重要贡献。
06
粉末冶金技术发展趋势与挑战
面临的挑战与问题
01
02
03
技术更新换代
随着科技的不断进步，粉 末冶金技术需要不断更新 换代，以适应市场需求的 变化。
环保法规的制约
随着环保法规的日益严格 ，粉末冶金行业需要采取 有效措施降低环境污染。
高成本与低附加值
粉末冶金产品成本较高， 附加值较低，需要加强技 术创新和提高产品质量。
未来发展方向
由于粉末冶金零件具有高强度、 低重量、耐腐蚀等优点，因此在 提高汽车燃油效率和减少排放方
面具有显著优势。
粉末冶金零件的生产效率高，可 以大幅度降低生产成本，提高汽
车的整体性能和竞争力。
航空航天
在航空航天领域，粉末冶金零件因其 具有优异的力学性能、高温性能和可 靠性而被广泛应用于飞机和火箭的结 构件和功能件。
03
粉末冶金工艺流程
粉末冶金的定义
粉末冶金的定义粉末冶金是一种通过粉末的物理性质和化学性质来制备材料的工艺。
它是将金属或非金属的粉末通过一系列的加工步骤，包括混合、成型、烧结等，制备成所需的工程材料的过程。
粉末冶金具有许多优点，例如可以制备复杂形状的零件、减少材料的浪费、改善材料的性能等。
在粉末冶金的过程中，首先需要选择合适的原料粉末。
这些粉末可以是金属的，也可以是陶瓷的，甚至是复合材料的。
选择合适的原料粉末是粉末冶金的关键步骤之一，它直接影响到最终材料的性能。
在混合的过程中，不同的原料粉末会被混合在一起，以确保最终材料的均匀性。
混合的方法可以是机械搅拌、球磨等。
在混合的过程中，还可以添加一些特殊的添加剂，如增塑剂、润滑剂等，以改善材料的可加工性。
接下来是成型的过程，将混合好的粉末通过压制等方法制成所需形状的零件。
成型可以采用冷压、热压、注射成型等不同的方法，具体的选择取决于粉末的性质和所需零件的形状。
成型后的零件通常需要进行烧结，以提高材料的密度和强度。
烧结是将零件在一定的温度和气氛下加热，使粉末颗粒之间发生结合，形成致密的材料。
烧结过程中还会发生晶粒长大和材料变形的现象，这也会对最终材料的性能产生影响。
粉末冶金还可以通过烧结后的零件进行后续的加工工艺，如热处理、热加工等，以进一步改善材料的性能。
同时，粉末冶金还可以通过添加适当的添加剂，如颗粒增强剂、纤维增强剂等，制备出具有特殊性能的复合材料。
粉末冶金技术的应用非常广泛。
例如，在汽车工业中，粉末冶金可以制备出高强度、耐磨、耐腐蚀的齿轮、减震器等零件。
在航空航天工业中，粉末冶金可以制备出高温合金、耐热材料等。
在电子工业中，粉末冶金可以制备出导电材料、磁性材料等。
粉末冶金作为一种先进的材料制备技术，具有许多独特的优点和广泛的应用前景。
随着科技的进步和人们对材料性能要求的不断提高，粉末冶金技术将会得到更加广泛的应用和发展。
粉末冶金摩擦材料
粉末冶金摩擦材料粉末冶金摩擦材料是一种新型的材料，具有优异的摩擦性能和耐磨性，被广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等领域。
本文将从粉末冶金摩擦材料的制备工艺、性能特点和应用前景等方面进行介绍。
首先，粉末冶金摩擦材料的制备工艺包括原料选择、粉末混合、成型、烧结等步骤。
在原料选择方面，通常选择具有良好摩擦性能和耐磨性的金属粉末作为主要原料，如铜粉、铝粉、钛粉等。
然后将这些金属粉末与一定比例的添加剂进行混合，以提高材料的密度和强度。
接下来，将混合后的粉末通过成型工艺成型成型，最常见的成型工艺包括压制成型和注射成型。
最后，经过烧结工艺，将成型后的粉末冶金摩擦材料在高温下进行烧结，使其颗粒结合成型，获得一定的力学性能和摩擦性能。
其次，粉末冶金摩擦材料具有优异的性能特点。
首先，它具有良好的摩擦性能，能够在高速、高温、高负荷的工况下保持稳定的摩擦系数，减少能量损耗和磨损。
其次，它具有优秀的耐磨性能，能够在恶劣的摩擦条件下保持较长的使用寿命。
此外，粉末冶金摩擦材料还具有良好的耐腐蚀性能和热稳定性，能够适应各种复杂的工作环境。
最后，粉末冶金摩擦材料具有广阔的应用前景。
在机械制造领域，它可以用于制造各种摩擦副零部件，如轴承、齿轮、摩擦片等，提高机械设备的使用寿命和可靠性。
在汽车制造领域，它可以用于制造摩擦片、离合器片等零部件，提高汽车的性能和安全性。
在航空航天领域，它可以用于制造飞机发动机零部件、导弹零部件等，提高航空器的性能和可靠性。
综上所述，粉末冶金摩擦材料具有制备工艺简单、性能优异、应用前景广阔等优点，是一种具有发展潜力的新型材料。
相信随着科学技术的不断进步，粉末冶金摩擦材料将在各个领域得到更广泛的应用和推广。
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粉末冶金材料概述
现代粉末冶金技术与发展
• 技术特征： • 技术多样性;
粉末制备、成形、烧结技术多选择
• 工艺复杂性; • 手段先进性；
压机、烧结炉等设备与最新科技结合
• 性能优异性； • 零件复杂性； • 规模扩大性； • 成本低廉性。
530人，年销售额6210万 美元，人均年销售额97.25 万元人民币。
宁波粉末冶金厂
400人，年销售额1.2亿元，人 均年销售额30万元； 扬州保来得公司
300人，年销售额1.8亿元，人 均年销售额60万元； 国内一般粉末冶金厂
人均年销售2万元。
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粉末冶金材料概述
• 发展趋势
• 辐射领域越来越广
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粉末冶金材料概述
• PM Production of notch segment for truck transmission
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粉末冶金材料概述
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粉末冶金材料概述
• 采用PM技术制备材料/产品的缺点：
• 原料粉末价格较贵； • 模具成本高，靠产量规模降低费用； • 烧结制品残余孔隙影响性能； • 氧和杂质含量较高； • 制备高纯活性金属困难；
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粉末冶金材料概述
St*
*1st=0.9078
**Reflects P/M grade powders only includes stainless steels after 1996
Sourse:MPIF,JPMA,EPMA
International iron and steel powder Metal powder in
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粉末冶金材料概述
• 粉末制备技术
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• 雾化制粉* • 还原法 • 机械合金化* • 气相沉积 • 溶胶凝胶* • 自蔓燃反应合成*
• 纳米材料与纳米结构?
粉末冶金材料概述
• 粉末成形技术
• 喷射沉积*
• 注射成形
• 挤压成形
• 粉末锻造
• 粉末轧制*
• 温压成形*
• 冷热等静压及特种固结技术
技术多样性
• 粉末制备：雾化制粉、还原法、机械合金化、 气相沉积、溶胶凝胶、自蔓燃反应合成、电解
• 成形：喷射沉积、注射成形、挤压成形、粉末 锻造、粉末轧制、温压成形、冷热等静压及特 种固结技术、爆炸成形
• 烧结技术：微波烧结、反应烧结、液相烧结、 超固相线液相烧结、电火花烧结、原位成形
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• 工艺过程的变异 粉末直接成形
• 多学科交叉点 技术手段、应用领域
• 特异性能、规模化、低成本
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粉末冶金材料概述
发展方向举例
1）铁基结构合金的高精度﹑高质量﹑大数量产品。 2）致密高性能材料，主要是理想的密度和牢固性。 3）难加工材料的制造，全密度具有统一微观结构的高性
能合金。 4）特殊合金，主要为包含有多相的组分，通过增强密度
材料、应用
• 工艺过程的变异
粉末直接成形
• 多学科交叉点
技术手段、应用领域
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• 朝特异性能、规模化、低成本方 向发展
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课程结构与内容
• 粉末冶金材料的孔隙特征 • 孔隙对粉末冶金材料性能的影响 • 提高粉末冶金材料致密度的途径 • 粉末冶金材料的强韧化 • 粉末冶金结构材料 • 高性能粉末冶金材料及其制备工艺
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粉末冶金材料概述
•粉末冶金技术与材料发展
• 公元前3000年以前，古埃及人制造铁器；公元 前2300年左右出现块炼铁技术：固相碳还原铁 矿石（800~1000C）。通过高温锻焊成各种器 件。如公元300年左右印度的Dehli Piller, 重6吨； 我国西汉（公元前113年）的刘胜墓出土的错 金书刀等。1930年Hoganas公司开始用固相还 原法生产海绵铁。
*1 st =0.9087 mt
P/M Parts
Other Uses
Copper and Copper base powder in North America Copper and copper-base powder in 2004 increased 11.3% and
copper powder base parts increased 7%.
are reported
PM Connecting rod used in BMW engines
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粉末冶金材料概述
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粉末冶金材料概述
• OIL PUMP GEARS • SYNCHRONISATION SYSTEM
•ROCKER ARMS
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粉末冶金材料概述
7.3kg(16lb) 7.6kg(16.7lb) 8.0kg(17.6lb)
Europe 2.5kg(5.5lb)
3.2kg(7lb) 4.1kg(9lb) 5.7kg(12.5lb) 6.1kg(13.46lb)
7.02kg(15.5lb) 7.4kg(16.3lb) 8.2kg(18lb) 8.1kg(17.8lb) 8.3kg(18.3lb) 8.7kg(19lb) 9.0kg(19.8lb)
2004 increased by 6.5% to 527,918(mt), figure Iron
powder increased 7% over 2003 to 430,119mt.
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粉末冶金材料概述
*st
*1st=0.9078 **reflects P/M grade powders only source:MPIF,JPMA,EPMA
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粉末冶金材料概述
• 随后出现Au(300年)、Ag、Cu、Sn (1000年)、Pt 粉及Pt块(1800年）；
• 1910年Coolidge发明电灯W丝，奠定了近代粉末 冶金的基础；
• 1914年WC、MoC粉末出现（德国）；
• 1923年德国Krupp公司生产硬质合金，导致了金 属切削技术的革命；
Mechanical industry
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粉末冶金材料概述
• 2000、2005 及2010年国
距
– 工艺装备落后
• 多数企业仍采用性能较差的设备、能耗大、效率 低、炉温均匀性差，质量不稳定；国内还没有形
成一个专业生产粉末冶金模具、模架的企业
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粉末冶金材料概述
企业技术经济效益与国外同类企业相比 差距较大
日本住友电工（株）
650人，年产粉末冶金零 件24000吨，年销售额近2 亿美元，人均年销售额 255.4万元人民币； 台湾保来得公司
Automobile industry
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粉末冶金材料概述
• 典型的汽车用粉末冶金零部件 • Main Bearing Cap Set
• VALVE SEAT AND VALVE GUIDE
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粉末冶金材料概述
• CONNECTING RODS
– Connecting Rod (fracture split) Ford Motor Company has already used more than 25 million Powder Forged (PF) connecting rods ；Total cost savings of over 20%
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P/M parts content in a typical vehicle
粉末冶金材料概述
st*
30,000
Hale Waihona Puke 25,00020,000
15,000
10,000
5,000
0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004
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粉末冶金材料概述
原料：元素粉末、合金粉末
成形：热压（ 热等静压、挤压...） 冷压（模压、冷等静压...）
烧结：真空、气氛、外场
其它制备技术：复压、精整、熔浸...
其它后续处理技术：热处理、机加工...
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工艺复杂性
粉末冶金材料概述
发展趋势
• 辐射领域越来越广 材料、应用
• 1956年后大量铁基、铝基零件上市；
• 1969年机械合金化技术出现；
• 20世纪80年代后，PM制品，如蜗轮引擎零件广 泛应用于航空。
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粉末冶金材料概述
三个重要标志
• 克服了难熔金属熔铸过程中产生的困难； 如：1909年钨丝、1923年硬质合金
• 粉末冶金方法生产多孔材料的成功； 如：1930年含油轴承、轴瓦
*1 st =0.9087 mt
P/M Parts
Other Uses
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North America copper and copper base powder
粉末冶金材料概述
粉末冶金材料的主要应用
• 粉末冶金零件市场