粉末冶金新技术
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粉末冶金新技术范文第1篇
英文名称：Powder Metallurgy Industry
主管单位：中国钢铁工业协会
主办单位：钢铁研究总院;中国钢协粉末冶金专业协会;中国机协粉末冶金专业协会
出版周期：双月刊
出版地址：北京市
语
种：中文
开
本：16开
国际刊号：1006-6543
国内刊号：11-3371/TF
邮发代号：82-79
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1991
期刊收录：
CA 化学文摘(美)(2009)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
期刊荣誉：
Caj-cd规范获奖期刊
联系方式
期刊简介
粉末冶金新技术范文第2篇
【关键词】激光焊接技术；原理；应用
一、激光焊接技术的基本原理
激光焊接就是以激光为热源进行的焊接。激光是一束平行的光，用抛物面镜或凸透镜聚光，可以得到高的功率密度。与电弧焊接的功率密度102～104kw/cm比较，聚集的激光束可以得到105～108kw左InZ的功率密度。用功率密度高的热源进行焊接，可以得到熔深较大的焊缝。激光焊接可以得到与电子束焊接同样熔深的焊缝。激光焊接可使表面温度迅速上升，激光照射完后迅速冷却，可以进行熔融或非熔融的表面处理。当功率密度大于103kw/c耐时，可进行熔深较大的焊接。这时，在大气中熔融金属容易被氧化。因此，要用Ar、He、CO，等气体密封焊接部位。尤其是提高功率密度时，瞬间从光束中熔融金属被排出，这时若辅以高压气体吹扫，可促进熔融金属排出，适宜进行开孔或切断。激光焊接最大的特点是选择适合的焊接材料和功率密度，可以得到稳定的焊接形态。激光焊接有两种基本方式：传导焊与深熔焊。这两种方式最根本的区别在于：前者熔池表面保持封闭，而后者熔池则被激光束穿透成孔。传导焊对系统的扰动较小，因为激光束的辐射没有穿透被焊材料，所以，在传导焊过程中焊缝不易被气体侵人；而深熔焊时，小孔的不断关闭能导致气孔的产生。传导焊和深熔焊方式也可以在同一焊接过程中相互转换，由传导方式向小孔方式的转变取决于施加于工件的峰值激光能量密度和激光脉冲持续时间。激光脉冲能量密度的时间依赖性能够使激光焊接在激光与材料相互作用期间由一种焊接方式向另一种方式转变，即在相互作用过程中焊缝可以先在传导方式下形成，然后再转变为小孔方式。可以调节激光焊接过程中各因素相互作用的程度，使得小孔建立以后能够在脉冲间歇阶段收缩，从而减小气体侵入的可能性，降低气孔产生的倾向。
二、激光焊接技术的应用领域
（1）制造业领域。20世纪80年代后期，千瓦级激光器成功应用于工业生产，而今激光焊接生产线已大规模出现在汽车制造业，成为汽车制造业突出的成就之一。90年代美国通用、福特和克莱斯特公司竟相将激光焊接引入汽车制造，尽管起步较晚，但发展很快。日本的本田和丰田汽车公司在制造车身覆盖件中都使用了激光焊接和切割工艺，高强钢激光焊接装配件因其性能优良在汽车车身制造中使用的越来越多。（2）粉末冶金领域。随着科学技术的不断发展，许多技术对材料有特殊要求，应用冶铸方法制造的材料已不能满足需要。由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造优点，在某些领域如汽车、飞机、工具刃具制造业中正在取代传统的冶铸材料，随着粉末冶金材料的日益发展，它与其它零件的连接问题显得日益突出，使粉末冶金材料的应用受到限制。在20世纪80年代初期，激光焊以其独特的优点进入粉末冶金材料加工领域，为粉末冶金材料的应用开辟了新的前景，如采用粉末冶金材料连接中常用的钎焊方法焊接金刚石，由于结合强度低，热影响区宽特别是不能适应高温及强度要求高而引起钎料熔化脱落，采用激光焊接可以提高焊接强度以及耐高温性能。（3）电子工业领域。激光焊接在电子工业中，特别是微电子工业中得到了广泛的应用。由于激光焊接热影响区小，加热集中迅速、热应力低，因而正在集成电路和半导体器件壳体的封装中，显示了独特的优越性，在真空器件研制中，激光焊接也得到了应用，。传感器或温控器中的弹性薄壁波纹片其厚度在0.05～0.1mm，采用传统焊接方法难以解决，电弧焊容易焊穿，等离子焊稳定性差，影响因素多，而采用激光焊接效果很好。（4）生物医学领域。生物组织的激光焊接始于20世纪70年代，Klink等及Jain用激光焊接输卵管和血管的成功及显示出来的优越性，使更多研究者尝试焊接各种生物组织，并推广到其它组织的焊接。有关激光焊接神经方面，目前国内外的研究主要集中在激光波长、剂量及对功能恢复及激光焊料选择等方面，刘铜军在激光焊接小血管及皮肤等基础研究的基础上又对大白鼠胆总管进行了焊接研究。激光焊接方法与与传统的缝合方法比较，激光焊接具有吻合速度快，愈合过程中没有异物反应，保持焊接部位的机械性质，被修复组织按其原生物力学性状生长等优点，将在以后的生物医学中得到更广泛的应用。（5）其他领域。在其他行业中，激光焊接也逐渐增加，特别是在特种材料焊接方面，我国进行了许多研究，如对BT20钛合金、HE130合金、Li-ion电池等激光焊接。德国玻璃机械制造商Glamaco Coswig公司与IFW接合技术与材料实验研究院合作开发出了一种用于平板玻璃的激光焊接新技术。
参 考 文 献
[1]游德勇，高向东．激光焊接技术的研究现状与展望[J]．焊接技术．2008（4）
[2]杨春燕．激光焊接技术的应用与发展[J]．西安航空技术高等专科学校学报．2008（5）
粉末冶金新技术范文第3篇
关键词：
“十一五”期间，喀左县为促进县域经济的快速发展，大力实施“工业强县、项目支撑”的战略，通过引进外资形成了以铸造、冶金、采矿、机械、建材、化工、酿造、农产品加工为主的工业格局。特别是以冶金铸锻产业产生一大批骨干企业，形成集群发展态势，成为地方财政收入的主要来源和城乡居民就业的重要渠道。
一、基本情况
喀左县冶金铸锻产业经过十多年的发展，已初具规模，形成了涵盖矿山采选、钢铁冶炼、粉末冶金、粉末冶金、精密铸造、冷压热锻及钼、锰、镍、钛生产加工等具有地方特色的冶金及铸锻产业体系，上游的采选、冶炼产业、中游的铸造、锻压产业、下游的精密加工产业，基本实现良性联动，产业链雏形已初步形成，一批具有地方特色的专业化分工配套企业正在崛起；一批技术含量高、附加值大的粉末冶金制品、精密铸造件、汽车零部件、有色金属和磁性材料等产品得到快速发展，产业集群在工业经济中的地位日益突出，已成为全县经济发展的主要动力和重要支柱产业。
目前，全县冶金铸锻产业集群入驻企业已达到107户，其中规模以上企业68户。产业集群主要产品为：铸造生铁、锻造钢坯、各类铸锻件、粉末冶金压制件、汽车零部件及零部件总成、镍、钼、钛、等有色金属加工产品等。核心企业有：
朝阳飞马集团。集团成立于2003年8月，下属四个分公司，分别是飞马车辆设备股份公司、飞马集团机械制造公司、飞马铸造有限公司和利州进出口公司。总资产15亿元，占地面积68.7万平方米，现有员工4000人。经过今年来不断的扩产改造，目前企业年生产能力15万吨，主导产品为汽车轮毂、刹车毂、刹车盘，产品出口到欧美亚四十余个国家和地区。2006年8月被国家商务部、国家发改委评定为“国家汽车零部件出口基地企业”。2010年实现销售收入8.1亿元，上缴税金6890万元，出口创汇5120万美元。今年1—4月份，实现工业总产值24300万元，缴纳税金1185万元。
朝阳金河集团。集团组建于2007年，是由鑫兴矿业、鑫晟矿业、鑫隆矿业、辘轱井铁远、金河粉末、鑫成铸钢、晟博压件等7个企业组成。经过几年的不断扩产改造及产业链条延伸，目前，集团已形成年产50万吨铁精粉、3万吨粉末冶3万吨雾化粉、3000吨精密制件的生产能力。2010年实现产值8.5亿元，缴纳税金12288万元
朝阳西姆莱斯石油铸钢管件有限公司。主要是利用无锡西姆莱斯多项荣获国家专利技术和高新技术，年产30万吨石油专用管坯。2010年实现产量10万吨。销售收入5.6亿元，税收1622万元。还有朝阳利鑫有色金属公司，目前每天生产镍铁100吨左右，实现产值220万元。今年1—4月份实现产值14116万元，同比增长163.8；实缴税金1020.3万元，同比增加1014.4万元。喀左县鑫丰金属制品有限公司，今年1—4月份实现产值3.8亿元，全年计划实现产值10亿元，利税8000万元。等大一批骨干企业。
2010年冶金铸锻产业集群实现产值107.4亿元，占全县工业的85.9%；实现工业增加值34.1亿元，占全县工业的86.5%;实现税收3.2亿元，占全县工业税收的88.9%。
目前，该集群正在建设的较大项目有：金河集团投资1.5亿元的年产3万吨雾化粉、6万吨海绵铁项目，金旭锰业投资1.75亿元的年产4万吨硅锰合金和1万吨中低碳锰项目，中天有色投资1.5亿元的年产5.4万吨硅锰合金和2.1万吨中碳锰铁项目，圣峰电力投资8000万元的年产6万元吨铸钢件项目，鑫丰金属投资1亿元的55立方米转炉特钢项目，明鑫铸造投资5亿元的年产60万吨铁和3万吨铸件项目，圣峰镍业投资9800万元的年产6千吨镍基料冶炼项目，盛奥投资8300万元的年产20万吨铁精粉和3万吨钢球衬板项目，亿通金属制品投资8000万元的年产2.5万吨硅锰合金项目，兴发矿业投资8000万元的年产3万吨铸造排水管件项目，聚丰合金投资5000万元的年产1.3万吨耐磨合金铸件项目，永生锰业投资4000万元的年产1万吨富锰渣及锰铁铸件，博华新金属投资2800万元建设电子封装金属键合线项目等。以上这些项目陆续建完投产后，将进一步壮大我县冶金铸锻产业集规模，也必将对我喀左县工业经济形成强有力的支撑和拉动作用。
二、集群发展面临的主要问题
近年来，喀左县冶金铸锻产业集群虽然取得较快发展，但与省内和周边地区相比，在面临诸多发展机遇的同时，也存在一些制约发展的因素，总体看仍有一些差距。
一是产业集中度较低，企业协作配套不紧密。冶金、铸造、锻压、加工行业龙头企业少，特别缺乏集设计、制造、服务于一体的成套总包企业，围绕龙头企业的中小企业群体还未形成，原材料供应、外协配套件等相关产业发展不足，尚未形成专业化分工、社会化配套的制造体系，制约了企业做强做大，对区域经济发展带动作用不明显。
二是产品结构层次低，创新能力不足。多数企业的集成创新、引进消化再创新意识不够强、能力不足，高技术含量、高附加值得精密加工和智能控制等设备比例低，产品大多处于产业分工价值链的中低端。加上企业的经营理念较为落后，开拓市场的力度不够，产品结构老化，不注重品牌和企业形象的建设，缺乏现代化的营销理念及手段，制约着企业市场的开拓和创新能力的提高。
三是熟练技工少，人力资源匮乏。我县内冶金铸锻加工企业数量较多，劳动力密集，大部分员工学历偏低，技术类、管理类的人才缺乏，影响了冶金铸锻及加工产业企业的健康发展。
四是资金短缺，融资能力较低，由于企业规模偏小知名度低，地方政府资金支持力度有限，域外资金介入的规模偏小，难以满足企业发展的需要，资金的缺乏成就冶金铸锻及加工企业实现跨越式发展的“瓶颈”，此外，园区基础设施建设资金投入不足，与发达地区的园区相比较一些功能还相对滞后。
五是瓶颈制约影响集群发展。主要是土地指标缺口大、环评审批周期过长、一些地方电力不足等，这些因素影响了一些项目的引进和落地，也限制了现有企业扩产改造，制约了集群发展。
三、须要解决的问题
1．加大政策支持力度。全面贯彻落实辽宁省政府《关于实施突破辽西北战略的若干意见》的政策，积极争取省、市对冶金铸锻企业在技术开发、项目建设等方面给予重点支持，在资金投入、环保、土地等方面给予优先扶持。
2．加强组织领导。要把冶金铸造锻压产业作为一个长期战略重点来抓，成立专门机构，抽调 专门人员，一以贯之的常抓不懈。同时，加强宏观指导和微观协调服务，为冶金铸造锻压产业发展创造宽松的软硬环境。
3.加大资金扶持力度。希望对我县冶金铸锻产业集群一些在建项目给予技改贴息或项目补贴等资金支持，以此激发投资者投资上项目的积极性。对冶金铸造园区给予资金支持，以保证其基础设施投入，不断提升园区条件，吸引更多项目进驻。
4.给予人才、技术等方面的支持。随着冶金铸锻产业的规模壮大，企业增多，产业工人、技术工人、管理人才短缺矛盾日益突出，一些企业还存在着某些技术方面的瓶颈制约，建议：一是大中专毕业生和一些使用技术人才多往喀左引进、推荐；二是省经信委在专项资金中砍出一块专门用于企业工人培训；三是联合大中专院校、一些科研部门帮助企业解决技术难题。
5．加大招商引资工作力度，紧紧抓住铸造产业发达地区资金产业招商、概念招商、地产招商、定点定向招商，引进一批较大项目落户我县。进一步放宽思路，采取灵活的方式方法，提高在谈项目成功率和落地率。鼓励开展中介招商，努力探索专业化、市场化招商的新路子。
6．着力培育优势骨干企业。更新发展理念，创新经营模式。支持冶金铸造锻压企业积极面向市场，打破体制性障碍，拓展发展领域，实现快速发展。较快各类冶金铸造锻压企业兼并、联合、重组步伐，整合社会资源，促进生产要素向优势企业集中，通过多种途径培育一批大型企业集团。
7．引导企业集聚发展。积极运用土地、环保、电价和政府补贴等手段，支持园区建设，发挥骨干企业作用。吸引相关企业建立生产基地，壮大产业规模，形成特色明显的冶金铸造锻压产业园区。要在产品研发、电子商务、金融服务、现代物流等方面，加快建立和完善公共服务体系，全面提升集群的综合竞争力。
8．提高自主创新能力。积极争取符合条件的企业和项目列入国家、省重大创新专项和国债项目。鼓励企业与高校和科研院所开展产学合作，推进大型冶金铸造锻压企业和研究院所合作。培育具有自主创新能力的大型企业集团。在园区建立公共技术研发平台，冶金铸造锻压企业建立市级以上技术中心。
粉末冶金新技术范文第4篇
关键词：特种陶瓷；成形；烧结；粉末冶金；陶瓷材料
1 引 言
陶瓷分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类，特种陶瓷是以人工化合物为原料（如氧化物、氮化物、碳化物、硼化物及氟化物等）制成的陶瓷。它主要用于高温环境、机械、电子、宇航、医学工程等方面，成为近代尖端科学技术的重要组成部分。特种陶瓷作为一种重要的结构材料，具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀等优点，无论在传统工业领域，还是在新兴的高技术领域都有着广泛的应用。因此研究特种陶瓷制备技术至关重要。
2 陶瓷原料的制备方法
粉料的制备工艺(是机械研磨方法，还是化学方法)、粉料的性质(粒度大小、形态、尺寸分布、相结构)和成形工艺对烧结时微观结构的形成和发展有着巨大的影响，即陶瓷的最终微观组织结构不仅与烧结工艺有关，而且还受粉料性质的影响。由于陶瓷的材料零件制造工艺一体化的特点，使得显微组织结构的优劣不单单影响材料本身的性能，而且还直接影响着制品的性能。陶瓷材料本身具有硬、脆、难变形等特点。因此，陶瓷材料的制备工艺显得更加重要。
由于陶瓷材料是采用粉末烧结的方法制造的，而烧结过程主要是沿粉料表面或晶界的固相扩散物质的迁移过程。因此界面和表面的大小起着至关重要的作用。就是说，粉末的粒径是描述粉末品质的最重要的参数。因为粉末粒径越小，表面积越大，单位质量粉末的表面积(比表面积)越大，烧结时进行固相扩散物质迁移的界面就越多，即越容易致密化。制备现代陶瓷材料所用粉末都是亚微米(＜lμm)级超细粉末，且现在已发展到纳米级超细粉。粉末颗粒形状、尺寸分布及相结构对陶瓷的性能也有着显著的影响。
粉末制备方法很多，但大体上可以归结为机械研磨法和化学法两个方面。传统陶瓷粉料的合成方法是固相反应加机械粉碎(球磨)。其过程一般为：将所需要的组分或它们的先驱物用机械球磨方法进行粉碎并混合。然后在一定的温度下煅烧，使组分之间发生固相反应，得到所需的物相。同时，机械球磨混合无法使组分分布达到微观均匀，而且粉末的细度有限，通常很难小于lμm而达到亚微米级。机械球磨法有干磨和湿磨两种方法。
为了克服机械研磨法的缺点，人们普遍采用化学法得到各种粉末原料。根据起始组分的形态和反应的不同，化学法可分为以下三种类型：
（1） 液相合成法
液相有熔液和溶液两种。将陶瓷的熔液制成液滴，以等离子流使之形成雾状，固化后便可获得粉末。虽然这种方法作为合成金属而广泛使用，但陶瓷的液化必须在高温下进行，因为一面分解，另一面易于引起相分离。所以广泛采用溶液合成法。
（2） 气相合成法
气相合成法有蒸发凝聚法（物理气相沉积、PVD）和化学气相沉积（CVD）法。由气相合成析出的固体形态有晶须、薄膜、晶粒和微细粉末等。蒸发凝聚法与液相合成法中的溶液喷雾法一样，将原料在高温下气化，用电弧、等离子体进行急冷而使其凝缩为微细粉料。
（3） 气相反应法
气相反应法是通过金属化合物蒸气的化学反应而合成的方法。一般在SiC、Si3N4等的合成中使用该方法。
3 特种陶瓷的成形工艺
粉末成形是陶瓷材料或制品制备过程中的重要环节。粉料成形技术的目的是为了使坯体内部结构均匀、致密，它是提高陶瓷产品可靠性的关键步骤。成形过程就是将分散体系（粉料、塑性物料、浆料）转变为具有一定几何形状和强度的块体，也称素坯。粉末的成形方法很多，如胶态成形工艺、固体无模成形工艺、陶瓷胶态注射成形等。其选择主要取决于制品的形状和性能要求及粉末自身的性质(粒径、分布等)。不同形态的物料应用不同的成形方法。究竟选择哪一种成形方法取决于对制品各方面的要求和粉料的自身性质（如颗粒尺寸、分布、表面积）。
陶瓷材料的成形除将粉末压成一定形状外，还可以外加压力，使粉末颗粒之间相互作用，并减少孔隙度，使颗粒之间接触点产生残余应力(外加能量的储存)。这种残余应力在烧结过程中，是固相扩散物质迁移致密化的驱动力。没有经过冷成形压实的粉末，即使在很高的温度下烧结，也不会产生致密化的制品。经烧结后即可得到致密无孔的陶瓷，可见成形在陶瓷烧结致密化中的重要作用。坯体成形的方法种类很多，如：
（1） 热压铸成形
热压铸成形也是注浆成形的一种，但不同之处在于它是在坯料中混入石蜡，利用石蜡的热流特性，使用金属模具在压力下进行成形，冷凝后获得坯体的方法。热压铸成形的工作原理如下：先将定量石蜡熔化为蜡液再与烘干的陶瓷粉混合，凝固后制成蜡板，再将蜡板置于热压铸机筒内，加热熔化成浆料，通过吸铸口压入模腔，保压、去压、冷却成形，然后脱模取出坯体，热压铸形成的坯体在烧结之前须经排蜡处理。该工艺适合形状复杂、精度要求高的中小型产品的生产，设备简单、操作方便、劳动强度小、生产效率高。在特种陶瓷生产中经常被采用。但该工艺工序比较复杂、耗能大、工期长，对于大而长的薄壁制品，由于其不易充满模具型腔而不太适宜。
（2） 挤压成形
将粉料、粘结剂、剂等与水均匀混合，然后将塑性物料挤压出刚性模具即可得到管状、柱状、板状以及多孔柱状成形体。其缺点主要是物料强度低容易变形，并可能产生表面凹坑和起泡、开裂以及内部裂纹等缺陷。挤压成形用的物料以粘结剂和水做塑性载体，尤其需用粘土以提高物料相容性，故其广泛应用于传统耐火材料，如炉管以及一些电子材料的成形生产。
（3） 流延成形
流延成形是将粉料与塑化剂混合得到流动的粘稠浆料，然后将浆料均匀地涂到转动着的基带上，或用刀片均匀地刷到支撑面上，形成浆膜，干燥后得到一层薄膜，薄膜厚度一般为0.01～1mm。流延法用于铁电材料的浇注成形。此外，它还被广泛用于多层陶瓷、电子电路基板、压电陶瓷等器件的生产中。
（4） 凝胶注模成形
凝胶注模成形是一种胶态成形工艺，它将传统陶瓷工艺和化学理论有机结合起来，将高分子化学单体聚合的方法灵活地引入到陶瓷的成形工艺中，通过将有机聚合物单体及陶瓷粉末颗粒分散在介质中制成低粘度，高固相体积分数的浓悬浮体，并加入引发剂和催化剂，然后将浓悬浮体（浆料）注入非多孔模具中，通过引发剂和催化剂的作用使有机物聚合物单体交联聚合成三维网状聚合物凝胶，并将陶瓷颗粒原位粘结而固化成坯体。凝胶注模成形作为一种新型的胶态成形方法，可净尺寸成形形状复杂、强度高、微观结构均匀、密度高的坯体，烧结成瓷的部件较干压成形的陶瓷部件有更好的电性能。目前已广泛应用于电子、光学、汽车等领域。
（5） 气相成形
利用气相反应生成纳米颗粒，如能使颗粒有效而且致密地沉积到模具表面，累积到一定厚度即成为制品，或者先使用其它方法制成一个具有开口气孔的坯体，再通过气相沉积工艺将气孔填充致密，用这种方法可以制造各种复合材料。由于固相颗粒的生成与成形过程同时进行，因此可以避免一般超细粉料中的团聚问题。在成形过程中不存在排除液相的问题，从而避免了湿法工艺带来的种种弊端。
（6） 轧模成形
将准备好的坯料伴以一定量的有机粘结剂置于两辊之间进行辊轧，然后将轧好的坯片经冲切工序制成所需的坯件。轧辊成形时坯料只是在厚度和前进方向上受到碾压，宽度方向受力较小。因此，坯料和粘结剂会出现定向排列。干燥烧结时横向收缩大易出现变形和开裂，坯体性能会出现各向异性。另外，对厚度小于0.08mm的超薄片，轧模成形是难以轧制的，质量也不易控制。
（7） 注浆成形
根据所需陶瓷的组成进行配料计算，选择适当的方法制备陶瓷粉体进行混合、塑化、造粒等，才能应用于成形。注浆成形适用于制造大型的、形状复杂的、薄壁的陶瓷产品。对料浆性能也有一定的要求，如：流动性好、粘度小，利于料浆充型，稳定性好。料浆能长时间保持稳定，不易沉淀和分层，含水量和含气量尽可能小等。注浆成形的方法有：空心注浆和实心注浆。为提高注浆速度和坯体质量，可采用压力注浆、离心注浆和真空注浆等新方法。注浆成形工艺成本低、过程简单、易于操作和控制，但成形形状粗糙，注浆时间较长、坯体密度、强度也不高。在传统注浆成形的基础上，相继发展产生了新的压滤成形和离心注浆成形工艺，借助于外加压力和离心力的作用，来提高素坯的密度和强度，避免了注射成形中复杂的脱脂过程，但由于坯体均匀性差，因而不能满足制备高性能、高可靠性陶瓷材料的要求。
（8） 注射成形
陶瓷注射成形是借助高分子聚合物在高温下熔融、低温下凝固的特性来进行成形的，成形之后再把高聚物脱除。注射成形的优点是可成形形状复杂的部件，并且具有高尺寸精度和均匀的显微结构。缺点是模具设计加工和有机物排除过程中的成本较高。在克服传统注射成形缺点的基础上，水溶液注射成形和气相辅助注射成形工艺便发展起来。水溶液注射成形采用水溶性的聚合物作为有机载体，较好地解决了脱脂问题。水溶液注射成形技术可以很容易地实现自动控制，比起传统的注射成形成本低。气体辅助注射成形是把气体引入聚合物熔体中而使成形更容易进行。陶瓷胶态注射成形是将低粘度、高固相体积分数的水基陶瓷浓悬浮体注射到非孔模具中，并使之原位快速固化，再经烧结，制得显微结构均匀、无缺陷和净尺寸的高性能、高可靠性的陶瓷部件，并大大降低陶瓷制造成本。陶瓷胶态注射成形解决了两个重要的关键技术：陶瓷浓悬浮体的快速原位固化和注射过程的可控性。通过深入研究发现压力可以快速诱导陶瓷浓悬浮体的原位固化，从而开发出压力诱导陶瓷成形技术。通过胶态注射成形技术可以获得高密度、高均匀性和高强度的陶瓷坯体。这种成形技术可以消除陶瓷粉体颗粒的团聚体，减少烧结过程中复杂形状部件的变形、开裂，从而减少最终部件的机加工量，获得高可靠性的陶瓷材料与部件。避免了传统陶瓷注射成形使用大量有机物所导致的排胶困难的问题，实现了胶态成形的注射过程，适合于规模化的生产，是高技术陶瓷产业化的核心技术。
（9） 粉末注射成形
金属、陶瓷粉末注射成形（PIM）是一种新的金属、陶瓷零部件制备技术。它是将聚合物注射成形技术引入粉末冶金领域而生成的一种全新零部件加工技术。该技术应用塑料工业中注射成形的原理，将金属、陶瓷粉末和聚合物粘结剂混炼成均匀的具有粘塑性的流体，经注射机注入模具成形，再脱除粘结剂后烧结全致密化而制得各种零部件。PIM作为一种制造高质量精密零件的近净成形技术，具有比常规粉末冶金和机加工方法无法比拟的优势。PIM能制造许多具有复杂形状特征的零件：如各种外部切槽、外螺纹、锥形外表面、交叉通孔、盲孔、凹台与键销、加强筋板、表面滚花等，这些零件都是无法用常规粉末冶金方法制得。由于通过PIM制造的零件几乎不需要再进行机加工，所以减少了材料的消耗，因此在所要求生产的复杂形状零件数量高于一定值时，PIM比机加工方法更经济。PIM工艺的优势为：能一次成形生产形状复杂的金属、陶瓷等零部件。产品成本低、光洁度好、精度高（0.3%～0.1%），一般无需后续加工。产品强度、硬度、延伸率等力学性能高、耐磨性好、耐疲劳、组织均匀。原材料利用率高，生产自动化程度高，工序简单，可连续大批量生产。无污染，生产过程为清洁工艺生产。
坯体除以上成形方法之外，还有模压成形、等静压成形等方法，当配方、混合、成形等工序完成后，还必须进行烧结才能使材料获得预期的显微结构，赋予材料各种性能。
4 特种陶瓷的烧结方法
烧结是将成形后的坯体加热到高温并保持一定时间，通过固相或部分液相扩散物质迁移，而消除孔隙。将颗粒状陶瓷坯体置于高温炉中，使其致密化形成强固体材料过程。烧结开始于坯料颗粒间空隙排除，使相邻粒子结合成紧密体。但烧结过程必须具备两个基本条件：应该存在物质迁移机理；必须有一种能量（热能）促进和维持物质迁移。现在精细陶瓷烧结机理已出现了气相烧结、固相烧结、液相烧结及反应液体烧结等四种烧结模式。它们材料结构机理与烧结驱动力方式各不相同，尤其传统陶瓷和大部分电子陶瓷烧结依赖于液相形成、粘滞流动和溶解再沉淀过程，而对于高纯、高强结构陶瓷烧结，则以固相烧结为主，它们通过晶界扩散或点阵扩散来达到物质迁移。烧结是陶瓷材料制备工艺过程中的一个十分重要的最终环节。近年来也开始对陶瓷材料进行热处理，以改善其性能。
（1） 常压烧结（或称无压烧结）
常压烧结是使用最广泛的一种方法。它在大气中烧结，即不抽真空，也不加任何保护气体在电阻炉中进行烧结。这种方法适用于烧结氧化物陶瓷，非氧化物陶瓷有时也采用常压烧结。陶瓷器、耐火材料最先采用这种方法。后来，氧化铝、铁氧体等许多新的陶瓷也采用了这一方法。与其它方法相比经济有效，但也有不利之处。为了使物质所具的功能充分发挥出来，也有采用其它方法进行烧结的情况。常压烧结用电阻炉的关键部件是发热体元件。通常生产中应根据不同材料的烧结温度，而选择不同加热体的电阻炉。
（2） 热压烧结(HP)
热压烧结即是将粉末填充于模型内，在高温下一边加压一边进行烧结的方法，同时进行加温、加压(机械压力而不是气压)的烧结。加压方式一般都是单向加压，热压时的压力不能太高，一般为50MPa。而冷压成形的压力可达200 MPa，甚至更高。热压烧结的加热方式仍为电阻加热，加压方式为液压传动加载。热压烧结使用的模具多为石墨模具。它制造简单、成本低。热压烧结的主要优点是加快致密化进程，减少气孔隙，提高致密度，同时，可降低烧结温度。Si3N4、SiC、Al2O3陶瓷等使用该法烧结，然而因成本较高，故其应用受到限制。
（3） 热等静压(HIP)
热等静压一般是沿单轴方向进行加压烧结，相对而言，这种方法是借助于气体压力而施加等静压的方法。除SiC、Si3N4使用该法外，Al2O3、超硬合金等也使用该法。尽管热压烧结有许多优点，但由于是单轴向加压，故只能制得形状简单如片状或环状的样品。另外，对非等轴晶系的样品热压后片状或柱状晶粒严重择优取向而产生各向异性。热等静压与热压和无压烧结一样，已成功地用于多种结构陶瓷的烧结或后处理。此外，热等静压还可以用于金属铸件、金属基复合材料、喷射沉积成形材料、机械合金化与粉末冶金材料和产品零部件的致密化等。
（4） 气氛烧结
气氛烧结是采用各种气氛作保护或反应参与物，进行烧结。常用的有真空、氢、氧、氮和惰性气体（如氩）等各种气氛。例如透明氧化铝陶瓷可用氢气氛烧结，透明铁电陶瓷宜用氧气氛烧结，氮化物陶瓷如氮化铝等宜用氮气氛烧结。
5 特种陶瓷技术的未来发展趋势
特种陶瓷成形技术未来的发展将集中于以下几个发面：进一步开发已提出的各种无模成形技术在制备不同陶瓷材料中的应用；性能更加复杂的结构层以及在层内的穿插、交织、连接结构和成分三维变化的设计；大型异形件的结构设计与制造；陶瓷微结构的制造及实际应用；进一步开发无污染和环境协调的新技术。
在烧结方面，特种陶瓷制品因其特殊的性能要求，需要用不同于传统陶瓷制品的烧成工艺与烧结技术。随着特种陶瓷工业的发展，其烧成机理、烧结技术及特殊的窑炉设施的研究均取得突破性的进展。在特种陶瓷的精密加工方面：特种陶瓷属于脆性材料，硬度高、脆性大，其物理机械性能(尤其是韧性和强度)与金属材料有较大差异，加工性能差、加工难度大。因此，研究特种陶瓷材料的磨削机理，选择最佳的磨削方法是当前要解决的主要问题。
6 结 语
特种陶瓷由于拥有众多优异性能，因而用途广泛。现按材料的性能及种类简要说明。耐热性能优良的特种陶瓷可望作为超高温材料用于原子能有关的高温结构材料、高温电极材料等；隔热性优良的特种陶瓷可作为新的高温隔热材料，用于高温加热炉、热处理炉、高温反应容器、核反应堆等；导热性优良的特种陶瓷可用作内部装有大规模集成电路和超大规模集成电路电子器件的散热片；耐磨性优良的硬质特种陶瓷用途广泛，目前的工作主要集中在轴承、切削刀具方面；高强度的陶瓷可用于燃气轮机的燃烧器、叶片、涡轮、套管等；在加工机械上可用于机床身、轴承、燃烧喷嘴等。
参考文献
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北京:化学工业出版社,2007.
[3] 于思远.工程陶瓷材料的加工技术及其应用[M].北京:机械工业
出版社,2008.
Preparation and Trends of Special Ceramics
XIAO Yan
（Jiangmen Chemical Materials， Jiangmen 529100)
粉末冶金新技术范文第5篇
关键词：机械制造；材料消耗；节材途径；资源能源
引言
近年来，随着我国经济不断发展，作为经济发展重要基础的机械制造业也得到了飞速发展和壮大，这使得我们对未来的发展充满信心。但是，在取得经济效益的同时，也应该看到能源，资源，环境约束更趋强化的现实，而机械工业作为能源消耗的巨大产业，传统机械制造业的粗放型增长模式已难以为继。因此，转变自己的发展方式，调整产业结构，降低能源消耗，走新型工业化道路已势在必行[1]。
同时，在市场经济的作用下，机械制造企业之间的竞争日益激烈，客户对产品性能质量等方面有较高要求的同时，对价格因素也有了更多的考虑，企业为了扩大产品销售量，将会降低产品价格，利润也会随之降低。企业为了生存和发展，就必须想方设法，提高产品的利润率，实现利益最大化，这就需要在产品制造过程中严格控制其生产成本，而节材最为成本控制的重要方面。因此，对机械制造过程中的节材途径进行探讨，对机械制造业的长足稳定发展具有重要的意义。
1 机械制造业中材料消耗的现状及问题
1.1 材料消耗的现状
我国是一个机械制造业大国，但并非机械制造强国，与欧美等工业发达国家相比，我国的机械制造业还存在着很大的发展空间，无论是在技术装备，还是资源利用等方面都和他们有很大的差距。我国GDP占世界的4%，能源消耗占到了10%，已成为世界第二大能源消耗国[2]。传统机械加工过程中，资源消耗非常的严重，其中主要是钢铁等贵重金属材料。但是，在机械制造过程中由于诸多因素的限制和约束，导致这些材料并非都被充分的利用，巨大材料的消耗必定增加产品成本的上升。资源消耗问题在经济发展过程中不容乐观，必须引起高度的重视。当然，在市场和创新的驱动下，相信资源消耗问题会得到很好的解决。仔细分析发现，目前我国机械制造业中材料消耗主要存在以下几个方面的问题。
1.2 材料消耗存在的问题
（1）在机械制造过程中，原材料成本过高。根据国家有关部门对机械系统近万家企业的统计结果表明：机械制造过程中每年消耗钢材约1000万吨，占全国钢材总使用量的15%～20%[3]。其中原材料费用占机械产品成本的60%以上。原材料费用过高是目前机械制造业工程材料消耗的主要问题之一，如果不能得到合理的解决，便不能达到节材的目的。
（2）原材料的利用率低。经过相关部门的统计，我国机械制造业钢材利用率仅为60%左右，与发达工业国相比差距极大。我国机械制造业的锻、铸件综合废品率偏高，这大大浪费了原材料和能源。一项调查结果显示，一些企业铸钢件的废品率大约在10%～11%，铸铁件的废品率在12%～14%，有些机械制造工厂的废品率甚至高达20%，而发达国家的废品率通常都小于5%。
（3）材料回收再利用率低。机械加工过程中会产生大量的边角料，以及其它材料废弃物或者报废产品，然而这些材料的回收再利用存在一定的困难，导致大量资源的浪费。对我国铸件生产企业的调查表明，铸件产量已经连续六年位居世界首位，铸造企业已经超过26000多家，普遍规模较小，设备和管理相对落后，因此铸造业的总废弃物排放量是世界最大，可回收利用率高，一些企业通过采用先进循环再利用系统，使得旧沙回收率达到70%，铁屑回收率达到90%，如果所有企业都能对废弃资源进行回收利用，将会对企业带来巨大的经济效益[4]。
1.3 材料消耗带来的影响
（1）材料大量消耗不仅造成了企业成本的大量浪费，同时还直接造成我国资源的浪费。由于企业生产成本的增加，在一定程度上制约了企业的发展，严重影响了企业的经济效率，久而久之企业将会受到巨大的发展阻力。
（2）不符合绿色设计与制造这一现代制造业的可持续发展模式。在新时期，我国在机械制造业，除了面临着产品质量和成本等方面的竞争外，如何突破绿色壁垒是更加严峻的挑战。通过使用新工艺技术，可以提高资源利用率、降低成本、减少环境污染，应对国际绿色贸易壁垒的挑战。
（3）资源的大量消耗不利于我国经济的可持续发展。我国还处于社会初期阶段，各个方面都还不成熟。在资源分配方面，我国既是资源大国，也是资源小国，对于钢铁这一非可再生资源，在对其使用过程中应坚决杜绝浪费。
2 机械制造过程中节材的途径
机械加工过程中，节材的目的就是为了降低能源消耗，降低产品的材料消耗，然而钢铁等重要金属材料是机械加工过程中的原材料。因此，机械制造节约材料的重点是钢材等金属材料。同时，也要注意节约其他原材料。制造过程中，在保证产品质量的前提下，尽量降低资源消耗，需要从技术，经济等方面综合考虑。其中主要概括为以下四个方面：设计过程中减少产品的材料使用量，制造过程中降低产品的材料消耗提高其利用率，结构优化过程中提高产品的性能和质量，匹配各个零部件寿命延长产品服役寿命。这四个方面综合考虑，才能发挥出最大的社会经济效益。
2.1 采用先进技术，提高材料的利用率
产品材料消耗率用“单位材料消耗系数”衡量， （ -产品重量， -产品的生产率、功率或者其他重要的性能指标）。其中 值越小，反映设计方案越完善和用材较合理。所以要想提高材料的利用率也就是尽量降低其消耗率。在机械制造过程中，尽量采用先进的少，无切削制造技术，大范围内采用新工艺，新技术是提高材料利用率和降低废品率的根本途径，其具体的实施措施包括以下几个方面。
（1）推行钢材集中下料，科学裁剪和改进下料工艺、设备。集中下料综合考虑了零件的几何尺寸，可以通过建模优化的方法，设计出合理的下料方案，对全厂的板材作业集中管理，尽量使得所有材料都得到充分的利用[5]。如此同时还要改进下料工艺设备。如工具、轴承等行业，备料下料的工作量很大，一般都采用弓锯和圆片锯下料，锯口宽，下料损耗大，如果采用带锯设备下料，可以减少锯口损失80%左右。计算机辅助科学裁剪，排料技术是普通手工排料的20倍左右，同时钢材的利用率也达到67%以上，所以大力推广科学裁剪技术，将会对材料利用率有很大的提高。
（2）扩大采用各种少、无切削新技术提高毛坯制造精度。只有不断创新学习，引进新技术，新工艺，才能有效提高利用率。在制作过程中大力推广各种新技术。如在锻造过程中加大模锻和精锻件的比例，推广齿坯精锻、模锻等先进工艺；又如推广精铸新工艺，使铸件精度进一步提高，从而提高金属利用率，包括推广树脂自硬砂、水玻璃自硬砂工艺，发展气冲造型、冷芯盒等高精度造型制芯技术和压铸、离心铸造、金属型铸造及熔模铸造等精铸工艺。推广各种新设备、切割技术、焊接技术，提高工作效率。
（3）改进工艺质量，降低废品率。加强工艺管理，改进工艺质量，是降低废品率的重要环节之一。如加强材料消耗定额的管理，以及投产材料的质量控制和检验。引进无损伤检测技术，在制造过程中实时动态检测产品质量，及时调整从而有效预防降低废品率。
（4）采用先进防腐技术，加强材料表面保护技术的应用。腐蚀所造成的损失是巨大的，每年我国金属的腐蚀损失约为全年总产量的20%，由于腐蚀所造成的损失是不可挽回的。所以需要应用表面处理技术，对机械产品进行强化和表面保护，有效减少腐蚀和早期失效的发生，这对于延长产品使用寿命，降低材料消耗有非常重要的意义，也是机械制造中节材的重要途径之一。
2.2 扩大应用新材料，提高材料应用水平
随着材料科学的不断发展，高性能节能材料不断的被研发和生产，新材料的推广和应用，可以提高机械产品性能或者延长使用寿命，降低自重。这对于节材有十分重要的意义。
（1）推广应用各种高效钢。采用高强度合金钢代替普通碳钢来制作一般承载构件，可以使得结构件的重量减轻10%～30%左右，在国外的汽车制造上已得到了广泛的使用[6]。当然也可以在工程机械，起重运输机械，矿山设备，电站设备等行业得到进一步的扩大使用。冷弯型钢可制成各种经济断面型材，使得金属在整个断面上的分布更为合理，构件重量轻， 承载能力大，所以可以用来制作框架、底盘、档板、支架等。采用新型模具钢，可以使磨具的平均寿命提高2～6倍，有效的降低了工磨具材料的消耗。此外，还有易切削钢、非调质钢、感应淬火钢、快速渗氮（碳）钢等，对于提高用材水平，提高产品质量，节约材料都有重要作用。
（2）扩大应用工程塑料和新型非金属材料。各种工程塑料和复合材料可以用来替代金属材料，在交通运输设备、汽车制造、耐腐蚀化工设备、农业机械、耐磨零部件的制作等行业中广泛应用，不仅可以缓解对金属资源需求，还可以发挥节能节材的功效，对于提高产品性能，改善其结构亦有重要意义[7]。各种胶粘结剂的应用，同样有显著的节能节材效果，如有磨损或断裂的零部件可选用合适的粘结剂，采用不同工艺加以修复，这样可以节约大量材料与工时。此外，碳化硅、氮化硅特种陶瓷材料，具有良好的耐高温，耐磨耐腐蚀功能，可以用来作为热机材料；还有人造花岗岩材料，具有很高的强度，可以用来制造机床机身，立柱等基础构件；各种新型油品材料，可以使摩擦件使用寿命大幅度提高，这些材料的应用可以节约大量金属材料。
（3）扩大应用粉末冶金材料。粉末冶金技术是一项少，无切削新工艺，此工艺具有材料利用率高、生产率高、投资省、等优点。当前可以在用量大的机械产品中扩大采用粉末冶金材料。据有关部门的统计，如能扩大应用3万吨粉末冶金零件，可节约钢铁材料12万吨。
2.3 提高设计水平，改进产品结构
从产品设计入手，尽力采用新机构，在提高产品性能的前提下，降低“单位材料消耗系数”，是节材的又一途径。
（1）推行制定轻量化的设计规范。传统机械加工过程中由于受到加工设备的限制，为了便于零部件的加工，忽视了轻量化的设计指标，采用粗放式的加工方案，不仅增加了资源的消耗，有时候还降低了产品的结构性能。因此，对于大批量生产的泵，阀，风机和中小电机等产品要大力推行轻量化的设计规范，尽可能降低产品的材料消耗。
（2）采用现代设计方法，改善产品功能。采用各种优化设计方法，在设计阶段对产品进行可靠性设计，改进其功能，使结构更加合理，用材更加少。如采用拓扑优化设计自行车的框架结构时可以节省70%的材料。同时采用模块化的设计方法，可以提高机床零部件通用化程度和互换性，又可大幅度节约材料。
（3）适当提高材料使用强度等级，充分发挥材料潜力。由于技术条件的限制，目前在进行产品设计过程中大多采用静强度计算方法，材料使用强度等级比国外同类产品低1～2级，安全裕量较大，材料的潜力未能充分发挥。所以配合高强度材料的应用，适当提高材料的使用强度等级，才能降低消耗。
2.4 大力推广再制造工程的研究应用
再制造工程是一项新兴研究领域和产业，在国外已有很长的发展历史，但是在国内起步相对较为缓慢。国内，目前一些单位已经开始制造领域零部件再制造的研究工作。再制造工程技并不是对原有产品简单的以旧换新，它包含着先进的技术以及加工工艺，由于新技术、新工艺、和新材料的引进，它可以改进产品的技术性能和提高其可靠性[8]，从而延长产品的使用寿命。再制造产品的费用仅为新品费用的40%～60%，所以它为降低材料消耗，节约原材料开辟了一条新的途径。此外，对于那些耗材量大，而且功能单一的大型设备，需要进行改进或者淘汰，这项措施的实施同样会使的材料的消耗得到很好的缓解。
3 对节材前景的展望
转变机械制造业的发展模式，走新型节能节材工业化道路，将会对我国机械业的发展带来巨大的推动作用，所以需要对未来的发展充满信心。从发达国家的发展经历可以预测到，我国机械制造业的发展将会面面临前所未有的挑战和机遇，总结起来主要包括以下几个方面。
（1）材料及工艺是机械制造业的基本元素，为了节约资源，减少污染，降低成本，实现绿色化制造，将会面临着新技术发展的严峻挑战，只有不断的创新和研究才能推动机械制造不断向前发展。同时这也将促进国内企业向绿色化方面改进，对企业的自主创新起到鼓励作用。我国机械制造企业绿色化，可以从产品生命周期绿色化和工艺材料绿色化两个方面首先突破。
（2）机械制造过程中将节约材料贯穿于产品生产、设计、制造及使用的全过程。其中制造过程中节材是潜力最大而且最易见效的环节。因此，要大力研究和使用先进技术、工艺和装备，提高国产技术装备水平，加速传统产业技术升级。
（3）基于上述论述，随着能源资源问题不断突出，就需要机械加工企业严格控制自身材料的消耗，遵循国家关于材料节约的相关规定，使得钢材利用率得到不断提高，铸造件的综合废品率不但下降，同时使得产品的使用寿命进一步的延长。这些技术指标的达到将会对我国机械制造业经济的发展带来巨大的经济效益。
4 结束语
随着工业的发展，资源、能源及环保问题日益突出。机械制造业作为工业基础之一具有相当的节材潜力。因此，要尽量采用新工艺、新设计大量应用新材料等，将提高机械产品质量和提高经济效益相结合，应用新型节材技术；还要完善相应的管理、经济和政策法规。把节约材料与推动科技进步相结合，并从人类可持续发展的战略高度出发，节约原材料，是现代机械制造业必须继续探讨的重要内容之一。
参考文献：
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粉末冶金新技术范文第6篇
关键词:梯度功能材料,复合材料,研究进展
TheAdvanceofFunctionallyGradientMaterials
JinliangCui
(Qinghaiuniversity,XiningQinghai810016,china)
Abstract:Thispaperintroducestheconcept，types，capability，preparationmethodsoffunctionallygradedmaterials.Baseduponanalysisofthepresentapplicationsituationsandprospectofthiskindofmaterialssomeproblemsexistedarepresented.ThecurrentstatusoftheresearchofFGMarediscussedandananticipationofitsfuturedevelopmentisalsopresent.
Keywords:FGM；composite；theAdvance
0引言
信息、能源、材料是现代科学技术和社会发展的三大支柱。现代高科技的竞争在很大程度上依赖于材料科学的发展。对材料,特别是对高性能材料的认识水平、掌握和应用能力,直接体现国家的科学技术水平和经济实力,也是一个国家综合国力和社会文明进步速度的标志。因此,新材料的开发与研究是材料科学发展的先导,是21世纪高科技领域的基石。
近年来,材料科学获得了突飞猛进的发展[1]。究其原因,一方面是各个学科的交叉渗透引入了新理论、新方法及新的实验技术;另一方面是实际应用的迫切需要对材料提出了新的要求。而FGM即是为解决实际生产应用问题而产生的一种新型复合材料，这种材料对新一代航天飞行器突破“小型化”，“轻质化”，“高性能化”和“多功能化”具有举足轻重的作用[2]，并且它也可广泛用于其它领域，所以它是近年来在材料科学中涌现出的研究热点之一。
1FGM概念的提出
当代航天飞机等高新技术的发展，对材料性能的要求越来越苛刻。例如：当航天飞机往返大气层，飞行速度超过25个马赫数，其表面温度高达2000℃。而其燃烧室内燃烧气体温度可超过2000℃，燃烧室的热流量大于5MW/m2,其空气入口的前端热通量达5MW/m2.对于如此大的热量必须采取冷却措施，一般将用作燃料的液氢作为强制冷却的冷却剂，此时燃烧室内外要承受高达1000K以上的温差,传统的单相均匀材料已无能为力[1]。若采用多相复合材料,如金属基陶瓷涂层材料,由于各相的热胀系数和热应力的差别较大,很容易在相界处出现涂层剥落[3]或龟裂[1]现象，其关键在于基底和涂层间存在有一个物理性能突变的界面。为解决此类极端条件下常规耐热材料的不足，日本学者新野正之、平井敏雄和渡边龙三人于1987年首次提出了梯度功能材料的概念[1]，即以连续变化的组分梯度来代替突变界面,消除物理性能的突变,使热应力降至最小[3],如图1所示。
随着研究的不断深入，梯度功能材料的概念也得到了发展。目前梯度功能材料(FGM)是指以计算机辅助材料设计为基础，采用先进复合技术，使构成材料的要素（组成、结构）沿厚度方向有一侧向另一侧成连续变化，从而使材料的性质和功能呈梯度变化的新型材料[4]。
2FGM的特性和分类
2.1FGM的特殊性能
由于FGM的材料组分是在一定的空间方向上连续变化的特点如图2,因此它能有效地克服传统复合材料的不足[5]。正如Erdogan在其论文[6]中指出的与传统复合材料相比FGM有如下优势:
1)将FGM用作界面层来连接不相容的两种材料,可以大大地提高粘结强度;
2)将FGM用作涂层和界面层可以减小残余应力和热应力;
3)将FGM用作涂层和界面层可以消除连接材料中界面交叉点以及应力自由端点的应力奇异性;
4)用FGM代替传统的均匀材料涂层,既可以增强连接强度也可以减小裂纹驱动力。
图2
2.2FGM的分类
根据不同的分类标准FGM有多种分类方式。根据材料的组合方式，FGM分为金属/陶瓷，陶瓷/陶瓷，陶瓷/塑料等多种组合方式的材料[1]；根据其组成变化FGM分为梯度功能整体型（组成从一侧到另一侧呈梯度渐变的结构材料），梯度功能涂敷型（在基体材料上形成组成渐变的涂层），梯度功能连接型（连接两个基体间的界面层呈梯度变化）[1]；根据不同的梯度性质变化分为密度FGM，成分FGM，光学FGM，精细FGM等[4]；根据不同的应用领域有可分为耐热FGM，生物、化学工程FGM，电子工程FGM等[7]。
3FGM的应用
FGM最初是从航天领域发展起来的。随着FGM研究的不断深入,人们发现利用组分、结构、性能梯度的变化,可制备出具有声、光、电、磁等特性的FGM,并可望应用于许多领域。FGM的应用[8]见图3。
图3FGM的应用
功能
应用领域材料组合
缓和热应
力功能及
结合功能
航天飞机的超耐热材料
陶瓷引擎
耐磨耗损性机械部件
耐热性机械部件
耐蚀性机械部件
加工工具
运动用具:建材陶瓷金属
陶瓷金属
塑料金属
异种金属
异种陶瓷
金刚石金属
碳纤维金属塑料
核功能
原子炉构造材料
核融合炉内壁材料
放射性遮避材料轻元素高强度材料
耐热材料遮避材料
耐热材料遮避材料
生物相溶性
及医学功能
人工牙齿牙根
人工骨
人工关节
人工内脏器官:人工血管
补助感觉器官
生命科学磷灰石氧化铝
磷灰石金属
磷灰石塑料
异种塑料
硅芯片塑料
电磁功能
电磁功能陶瓷过滤器
超声波振动子
IC
磁盘
磁头
电磁铁
长寿命加热器
超导材料
电磁屏避材料
高密度封装基板压电陶瓷塑料
压电陶瓷塑料
硅化合物半导体
多层磁性薄膜
金属铁磁体
金属铁磁体
金属陶瓷
金属超导陶瓷
塑料导电性材料
陶瓷陶瓷
光学功能防反射膜
光纤;透镜;波选择器
多色发光元件
玻璃激光透明材料玻璃
折射率不同的材料
不同的化合物半导体
稀土类元素玻璃
能源转化功能
MHD发电
电极;池内壁
热电变换发电
燃料电池
地热发电
太阳电池陶瓷高熔点金属
金属陶瓷
金属硅化物
陶瓷固体电解质
金属陶瓷
电池硅、锗及其化合物
4FGM的研究
FGM研究内容包括材料设计、材料制备和材料性能评价。FGM的研究开发体系如图4所示[8]。
设计设计
图4FGM研究开发体系
4.1FGM设计
FGM设计是一个逆向设计过程[7]。
首先确定材料的最终结构和应用条件,然后从FGM设计数据库中选择满足使用条件的材料组合、过渡组份的性能及微观结构,以及制备和评价方法,最后基于上述结构和材料组合选择,根据假定的组成成份分布函数,计算出体系的温度分布和热应力分布。如果调整假定的组成成份分布函数,就有可能计算出FGM体系中最佳的温度分布和热应力分布,此时的组成分布函数即最佳设计参数。
FGM设计主要构成要素有三:
1)确定结构形状,热—力学边界条件和成分分布函数;
2)确定各种物性数据和复合材料热物性参数模型;
3)采用适当的数学—力学计算方法,包括有限元方法计算FGM的应力分布,采用通用的和自行开发的软件进行计算机辅助设计。
FGM设计的特点是与材料的制备工艺紧密结合,借助于计算机辅助设计系统,得出最优的设计方案。
4.2FGM的制备
FGM制备研究的主要目标是通过合适的手段,实现FGM组成成份、微观结构能够按设计分布,从而实现FGM的设计性能。可分为粉末致密法:如粉末冶金法(PM),自蔓延高温合成法(SHS);涂层法:如等离子喷涂法,激光熔覆法,电沉积法,气相沉积包含物理气相沉积(PVD)和化学相沉积(CVD);形变与马氏体相变[10、14]。
4.2.1粉末冶金法(PM)
PM法是先将原料粉末按设计的梯度成分成形,然后烧结。通过控制和调节原料粉末的粒度分布和烧结收缩的均匀性,可获得热应力缓和的FGM。粉末冶金法可靠性高,适用于制造形状比较简单的FGM部件,但工艺比较复杂,制备的FGM有一定的孔隙率,尺寸受模具限制[7]。常用的烧结法有常压烧结、热压烧结、热等静压烧结及反应烧结等。这种工艺比较适合制备大体积的材料。PM法具有设备简单、易于操作和成本低等优点,但要对保温温度、保温时间和冷却速度进行严格控制。国内外利用粉末冶金方法已制备出的FGM有:MgC/Ni、ZrO2/W、Al2O3/ZrO2[8]、Al2O3-W-Ni-Cr、WC-Co、WC-Ni等[7]。
4.2.2自蔓延燃烧高温合成法(Self-propagatingHigh-temperatureSynthesis简称SHS或CombustionSynthesis)
SHS法是前苏联科学家Merzhanov等在1967年研究Ti和B的燃烧反应时,发现的一种合成材料的新技术。其原理是利用外部能量加热局部粉体引燃化学反应,此后化学反应在自身放热的支持下,自动持续地蔓延下去,利用反应热将粉末烧结成材，最后合成新的化合物。其反应示意图如图6所示[16]：
图6SHS反应过程示意图
SHS法具有产物纯度高、效率高、成本低、工艺相对简单的特点。并且适合制造大尺寸和形状复杂的FGM。但SHS法仅适合存在高放热反应的材料体系,金属与陶瓷的发热量差异大,烧结程度不同,较难控制,因而影响材料的致密度,孔隙率较大,机械强度较低。目前利用SHS法己制备出Al/TiB2,Cu/TiB2、Ni/TiC[8]、Nb-N、Ti-Al等系功能梯度材料[7、11]。
4.2.3喷涂法
喷涂法主要是指等离子体喷涂工艺,适用于形状复杂的材料和部件的制备。通常,将金属和陶瓷的原料粉末分别通过不同的管道输送到等离子喷枪内,并在熔化的状态下将它喷镀在基体的表面上形成梯度功能材料涂层。可以通过计算机程序控制粉料的输送速度和流量来得到设计所要求的梯度分布函数。这种工艺已经被广泛地用来制备耐热合金发动机叶片的热障涂层上,其成分是部分稳定氧化锆(PSZ)陶瓷和NiCrAlY合金[9]。
4.2.3.1等离子喷涂法(PS)
PS法的原理是等离子气体被电子加热离解成电子和离子的平衡混合物,形成等离子体,其温度高达1500K,同时处于高度压缩状态,所具有的能量极大。等离子体通过喷嘴时急剧膨胀形成亚音速或超音速的等离子流,速度可高达1.5km/s。原料粉末送至等离子射流中,粉末颗粒被加热熔化,有时还会与等离子体发生复杂的冶金化学反应,随后被雾化成细小的熔滴,喷射在基底上,快速冷却固结,形成沉积层。喷涂过程中改变陶瓷与金属的送粉比例,调节等离子射流的温度及流速,即可调整成分与组织,获得梯度涂层[8、11]。该法的优点是可以方便的控制粉末成分的组成,沉积效率高,无需烧结,不受基体面积大小的限制,比较容易得到大面积的块材[10],但梯度涂层与基体间的结合强度不高,并存在涂层组织不均匀,空洞疏松,表面粗糙等缺陷。采用此法己制备出TiB2-Ni、TiC-Ni、TiB2-Cu、Ti-Al[7]、NiCrAl/MgO-ZrO2、NiCrAl/Al2O3/ZrO2、NiCrAlY/ZrO2[10]系功能梯度材料
图7PS方法制备FGM涂层示意图[17]（a）单枪喷涂（b）双枪喷涂
4.2.3.2激光熔覆法
激光熔覆法是将预先设计好组分配比的混合粉末A放置在基底B上,然后以高功率的激光入射至A并使之熔化,便会产生用B合金化的A薄涂层,并焊接到B基底表面上,形成第一包覆层。改变注入粉末的组成配比,在上述覆层熔覆的同时注入,在垂直覆层方向上形成组分的变化。重复以上过程,就可以获得任意多层的FGM。用Ti-A1合金熔覆Ti用颗粒陶瓷增强剂熔覆金属获得了梯度多层结构。梯度的变化可以通过控制初始涂层A的数量和厚度,以及熔区的深度来获得,熔区的深度本身由激光的功率和移动速度来控制。该工艺可以显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热及电气特性和生物活性等性能,但由于激光温度过高,涂层表面有时会出现裂纹或孔洞,并且陶瓷颗粒与金属往往发生化学反应[10]。采用此法可制备Ti-Al、WC-Ni、Al-SiC系梯度功能材料[7]。
图8同步注粉式激光表面熔覆处理示意图[18]
4.2.3.3热喷射沉积[10]
与等离子喷涂有些相关的一种工艺是热喷涂。用这种工艺把先前熔化的金属射流雾化,并喷涂到基底上凝固,因此,建立起一层快速凝固的材料。通过将增强粒子注射到金属流束中,这种工艺已被推广到制造复合材料中。陶瓷增强颗粒,典型的如SiC或Al2O3,一般保持固态,混入金属液滴而被涂覆在基底,形成近致密的复合材料。在喷涂沉积过程中,通过连续地改变增强颗粒的馈送速率,热喷涂沉积已被推广产生梯度6061铝合金/SiC复合材料。可以使用热等静压工序以消除梯度复合材料中的孔隙。
4.2.3.4电沉积法
电沉积法是一种低温下制备FGM的化学方法。该法利用电镀的原理,将所选材料的悬浮液置于两电极间的外场中,通过注入另一相的悬浮液使之混合,并通过控制镀液流速、电流密度或粒子浓度,在电场作用下电荷的悬浮颗粒在电极上沉积下来,最后得到FGM膜或材料[8]。所用的基体材料可以是金属、塑料、陶瓷或玻璃,涂层的主要材料为TiO2-Ni,Cu-Ni,SiC-Cu,Cu-Al2O3等。此法可以在固体基体材料的表面获得金属、合金或陶瓷的沉积层,以改变固体材料的表面特性,提高材料表面的耐磨损性、耐腐蚀性或使材料表面具有特殊的电磁功能、光学功能、热物理性能,该工艺由于对镀层材料的物理力学性能破坏小、设备简单、操作方便、成型压力和温度低,精度易控制,生产成本低廉等显著优点而备受材料研究者的关注。但该法只适合于制造薄箔型功能梯度材料。[8、10]
4.2.3.5气相沉积法
气相沉积是利用具有活性的气态物质在基体表面成膜的技术。通过控制弥散相浓度,在厚度方向上实现组分的梯度化,适合于制备薄膜型及平板型FGM[8]。该法可以制备大尺寸的功能梯度材料,但合成速度低,一般不能制备出大厚度的梯度膜,与基体结合强度低、设备比较复杂。采用此法己制备出Si-C、Ti-C、Cr-CrN、Si-C-TiC、Ti-TiN、Ti-TiC、Cr-CrN系功能梯度材料。气相沉积按机理的不同分为物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)两类。
化学气相沉积法(CVD)是将两相气相均质源输送到反应器中进行均匀混合,在热基板上发生化学反应并使反映产物沉积在基板上。通过控制反应气体的压力、组成及反应温度,精确地控制材料的组成、结构和形态,并能使其组成、结构和形态从一种组分到另一种组分连续变化,可得到按设计要求的FGM。另外,该法无须烧结即可制备出致密而性能优异的FGM,因而受到人们的重视。主要使用的材料是C-C、C-SiC、Ti-C等系[8、10]。CVD的制备过程包括：气相反应物的形成；气相反应物传输到沉积区域；固体产物从气相中沉积与衬底[12]。
物理气相沉积法(PVD)是通过加热固相源物质,使其蒸发为气相,然后沉积于基材上,形成约100μm厚度的致密薄膜。加热金属的方法有电阻加热、电子束轰击、离子溅射等。PVD法的特点是沉积温度低,对基体热影响小,但沉积速度慢。日本科技厅金属材料研究所用该法制备出Ti/TiN、Ti/TiC、Cr/CrN系的FGM[7~8、10~11]
4.2.4形变与马氏体相变[8]
通过伴随的应变变化,马氏体相变能在所选择的材料中提供一个附加的被称作“相变塑性”的变形机制。借助这种机制在恒温下形成的马氏体量随材料中的应力和变形量的增加而增加。因此,在合适的温度范围内,可以通过施加应变(或等价应力)梯度,在这种材料中产生应力诱发马氏体体积分数梯度。这一方法在顺磁奥氏体18-8不锈钢(Fe-18%,Cr-8%Ni)试样内部获得了铁磁马氏体α体积分数的连续变化。这种工艺虽然明显局限于一定的材料范围,但能提供一个简单的方法,可以一步生产含有饱和磁化强度连续变化的材料,这种材料对于位置测量装置的制造有潜在的应用前景。
4.3FGM的特性评价
功能梯度材料的特征评价是为了进一步优化成分设计,为成分设计数据库提供实验数据,目前已开发出局部热应力试验评价、热屏蔽性能评价和热性能测定、机械强度测定等四个方面。这些评价技术还停留在功能梯度材料物性值试验测定等基础性的工作上[7]。目前,对热压力缓和型的FGM主要就其隔热性能、热疲劳功能、耐热冲击特性、热压力缓和性能以及机械性能进行评价[8]。目前,日本、美国正致力于建立统一的标准特征评价体系[7~8]。
5FGM的研究发展方向
5.1存在的问题
作为一种新型功能材料,梯度功能材料范围广泛,性能特殊,用途各异。尚存在一些问题需要进一步的研究和解决,主要表现在以下一些方面[5、13]:
1）梯度材料设计的数据库（包括材料体系、物性参数、材料制备和性能评价等）还需要补充、收集、归纳、整理和完善；
2）尚需要进一步研究和探索统一的、准确的材料物理性质模型，揭示出梯度材料物理性能与成分分布，微观结构以及制备条件的定量关系，为准确、可靠地预测梯度材料物理性能奠定基础；
3）随着梯度材料除热应力缓和以外用途的日益增加，必须研究更多的物性模型和设计体系，为梯度材料在多方面研究和应用开辟道路；
4）尚需完善连续介质理论、量子（离散）理论、渗流理论及微观结构模型，并借助计算机模拟对材料性能进行理论预测，尤其需要研究材料的晶面（或界面）。
5)已制备的梯度功能材料样品的体积小、结构简单,还不具有较多的实用价值;
6)成本高。
5.2FGM制备技术总的研究趋势[13、15、19-20]
1）开发的低成本、自动化程度高、操作简便的制备技术；
2）开发大尺寸和复杂形状的FGM制备技术；
3）开发更精确控制梯度组成的制备技术（高性能材料复合技术）；
4）深入研究各种先进的制备工艺机理，特别是其中的光、电、磁特性。
5.3对FGM的性能评价进行研究[2、13]
有必要从以下5个方面进行研究：
1）热稳定性，即在温度梯度下成分分布随时间变化关系问题；
2）热绝缘性能；
3）热疲劳、热冲击和抗震性；
4）抗极端环境变化能力；
5）其他性能评价，如热电性能、压电性能、光学性能和磁学性能等
6结束语
FGM的出现标志着现代材料的设计思想进入了高性能新型材料的开发阶段[8]。FGM的研究和开发应用已成为当前材料科学的前沿课题。目前正在向多学科交叉,多产业结合,国际化合作的方向发展。
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粉末冶金新技术范文第7篇
在解放思想大讨论活动中，临城县紧紧围绕推进全县经济社会又好又快发展这一目标，以项目建设为载体，以扩大开放为抓手，在高效利用资源、减少环境污染、提高质量效益的基础上，积极转变经济发展方式，通过实施大项目攻坚战、大园区攻坚战和大开放攻坚战，全力推动冀南新型工业基地建设。
实施“大项目攻坚战”，全力推动工业经济优化升级。该县始终把大项目的谋划和建设作为推动县域经济发展的总抓手，以项目建设带动经济结构的不断优化，围绕引进高新技术、改造传统产业、发展循环经济上项目，突出抓好吉泰特钢650、550轧钢生产线扩建、奥森还原铁、新惠通自洁净玻璃深加工、鑫亿特粉末冶金、奎山水泥、鑫普新型干法熟料、恒实新型干法熟料、中能煤化工电业一体化、三阳煤化工等一批超亿元大项目，以大项目突破促进工业经济大跨越。
实施“大园区攻坚战”，积极构建多元支撑产业格局。该县紧紧抓住“建设沿海经济社会发展强省”和市“百里产业带”规划的机遇，按照“高起点规划、高标准建设、高强度引资、高效能管理”的要求，不断完善工业园区发展规划、基础设施、服务管理，以园区平台大力推进成片开发、产业聚集。同时，依托园区现有产业优势，引导生产要素向主导产业集中。积极发展能耗低、污染少、效益高的产业，以“一城两带三区”为中心，努力构建以工业园区和“两湖”产业区为主轴，以建材耐材工业带和石材工业带为两翼，乡镇工业园区相配套的区域发展大格局。
实施“大开放攻坚战”，迅速扩张县域经济总量。以“县外就是外”的大开放理念，作为发展县域经济的着力点，通过制定更加有效的奖惩政策，落实招商责任，突出领导招商，强化部门招商，大力推进全民招商；以工业招商为核心，以产业招商为依托，瞄准长三角、珠三角、环渤海经济圈等发达地区，瞄准国内知名行业协会、商会和500强企业，主动承接产业梯度转移，拓展经济发展空间；不断改进招商机制，强化招商队伍建设，围绕产业、资源优势，大力推进企业招商、中介招商、网上招商、招商、以商招商、产业链招商、园区平台招商等新形式，切实提高招商实效，引进一批投资规模大、低消耗、低污染、高科技含量、高效益、高关联度的项目。同时，坚持发展与治理兼顾、增优与减劣并重，实行节约、集约、循环、生态保护并举，推进人与自然、资源与环境的协调发展和资源的循环利用、节约利用，以最少的资源消耗实现经济的又好又快发展。
粉末冶金新技术范文第8篇
关键词：放电等离子烧结 快速成型技术 研究进展
中图分类号：TF124 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）11（a）-0036-02
随着科学研究和工业技术的不断发展进步，航空航天、汽车制造、精密器械等领域对材料性能及加工工艺的要求越来越高。放电等离子烧结具有快速、低温、高度致密化的优点，是一种无切屑、少废料近净成形材料成型工艺，广泛应用于强度高、密度大、质量轻合金材料、陶瓷复合材料等特种材料的制备，是当前关注度最高、研究最热的特种成型工艺之一。国内外高校企业和专家学者通过实验测试和数值模拟等多种方法手段进行了大量研究，推动了此种成型工艺日趋成熟，广泛应用。
1 放电等离子烧结机理
放电等离子烧结是一种新兴的压力辅助烧结技术，融合了单轴热压烧结和等离子活化两种技术，具体工艺过程为：在真空环境下，将成型材料粉末（金属、非金属或复合材料均可）密封于导电模具（一般为石墨模具）中，通过模具两端的电极和冲头将脉冲电流施加于模具中需要烧结的成型粉末上，烧结过程同时，对工件施加单轴压力，从而使成型粉末迅速烧结成高性能的材料或零件。放电等离子烧结还可以通过调节烧结温度、轴向压力，调整模具配置，控制烧结材料的晶粒大小和微观结构，是一项非常有发展前景的高新技术。
放电等离子烧结过程包括：轻压跟踪-放电活化阶段，粉末受到压力紧密堆积，施加在工件两端的高强度脉冲电压击穿粉末的氧化膜，产生轻微放电；重压成形-热塑变形阶段，由于粉末放电活化作用，在相对较低的压力和温度下粉末即可极大地提高致密性[1]。放电等离子烧结在利用焦耳热烧结成型的基础上，通过辅助电流激活粉末的活化作用，使粉末颗粒持续保持热塑状态，低压、低温下即可形成高致密化纳米晶体材料，在制造难以熔融在一起或者是熔点较高的复合材料方面具有明显优势。
2 放电等离子烧结的究现状
早在20世纪30年代，美国科学家便开始探索利用脉冲电流进行材料烧结，但直到1965年，这项技术才真正应用于实际。放电等离子烧结以其独特的加工优势，吸引了国内外科研人员对其进行了大量研究，其中美、日、韩等国在烧结工艺和烧结材料上做了大量系统研究，技术水平一直处于前列；我国对放电等离子烧结技术的研究起步较晚，但发展迅速，国内高校和科研院所等在放电等离子烧结理论和应用工艺等方面做了深入研究。
2.1 实验研究方面
放电等离子烧结实验研究大多围绕材料制备和不同参数对烧结工艺影响两个方面。
对硬质合金的放电等离子烧结研究发现，放电等离子烧结不但可在外界环境要求不高的条件下制备难容合金材料，还能极大提高烧结合金材料的力学性能；采用放电等离子烧结进行钛镍记忆合金加工制备时，可在较短时间内实现钛镍合金致密化[1]，有效解决了熔炼生产无法得到组分均匀和形状复杂的合金这一难题。
放电等离子烧结工艺还常用于制备陶瓷复合材料、电磁材料等功能性材料。研究发现，放电等离子烧结过程中，通过电流激发作用能够有效降低超高温陶瓷材料的烧结温度，控制晶粒的尺寸，使材料快速致密化，以提高陶瓷材料的烧结性能和力学性能；实验表明，应用放电等离子烧结制备磁体，通过脉冲电流的激发作用能够促进磁体的相变，提高磁体的致密性，减少杂质的产生，改善电磁材料性能[2]；应用放电等离子烧结技术对纯碳化硅粉末进行烧结，可成功制备相对密度为98%，晶粒尺寸小于100 nm的多晶碳化硅块体。
国内外专家学者还对放电等离子烧结的重要参数如烧结温度、压力、电流强度对成型粉末熔合过程的影响进行了深入研究。研究发现，最佳的烧结温度不应超过粉末颗粒完全熔化的温度。以铝粉放电等离子烧结为例，随着烧结温度的提高，烧结工件的密度、硬度也会随之增强，但过高的温度会使粉末颗粒表面会产生强烈的塑性变形、机械旋转和原子扩散现象，反而使材料性能变差。此外，烧结温度的控制还与粉末颗粒尺寸密切相关。
在烧结升温过程中，烧结颈的增长状况直接影响试件的致密化程度，对于可导电的纳米颗粒，烧结过程的高温会使颗粒局部蒸发、表面氧化膜去除，从而使电流传导更加畅通，确保烧结颈尺寸均匀增长。此外，烧结颈还与材料收缩率变化、颗粒晶向、颗粒结构相关。
2.2 模拟研究方面
由于放电等离子烧结工艺中的粉末尺度非常小，受放电等离子烧结粉末成型环境的限制，一般方法很难对烧结过程、成型机理、影响因素进行准确的分析，获取烧结过程中的实时参数和检测也十分困难，因此模拟研究成为放电等离子成型技术不可或缺的研究手段之一。
应用ABAQUS或MATLAB等有限元模拟软件对放电等离子烧结过程进行模拟，可获得粉末、模具、冲头间的温度场分度、热场分布和电场分布，研究发现粉末与模具壁之间的存在着温度梯度和较大压力梯度，模具表面温度和试样温度存在近似线性的关系，导热率低的粉末会形成较大的温度梯度等等。科研人员还通过有限元计算模拟出放电等离子烧结系统的电流密度和温度分布变化，从而提出一种准确捕获温度曲线的参考原则。
有限元法能够模拟出放电等离子烧结过程粉末成型的宏观变化，但从原子尺度解释烧结机制还有一定局限性。因此有学者应用分子动力学模拟将模拟尺度缩小到了原子尺度，在原子尺度下研究各种材料微观特性，实现烧结过程的可视化，准确捕获试验研究无法测量的物理量，具有重要的指导意义。
分子动力学模拟为纳米颗粒的研究提供了一个良好的平台，取得了大量的研究成果，如镍纳米颗粒、铜纳米颗粒、氧化钛纳米颗粒等的烧结，可通过观察两颗粒间烧结颈与收缩率的变化来分析烧结过程。研究发现，由于颗粒间晶向异性，在烧结初期晶向会发生变化，形成不同类型的烧结颈[3]，而颗粒间的表面扩散、粘性流动、塑性变形和表面张力也会对烧结过程产生影响。
3 结语
科研人员围绕着放电等离子烧结进行了大量的实验、模拟研究。通过实验研究能够制备出新型特种材料，但无法详细解释材料性能变化的机理；模拟研究虽能够从微观角度揭示烧结模具内各种场的分布，解释简单的烧结机制，但无法与实验M一步融合。随着研究的细化与深入，放电等离子烧结的烧结机制将逐渐被人们揭开神秘的面纱。对于加工难以熔合在一起的合金或高熔点材料，放电等离子烧结表现出明显优势，在金属混合物、多孔材料的制备和不同材料组成的层状复合材料的生产等领域也将有突破性进展。
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