粉末冶金技术简介

,粉末冶金技术,2020年6月11日星期四,目录,新型能源材料多孔金属材料,概述,概述,粉末冶金技术是指使用金属或非金属粉末为原料，混合添加剂后填充模具，经压制成形(粉末压坯)，并烧结而得到制品的技术。特点,（1）改善组织，可制备各种结构件及功能材料。（2）可以制备高性能非平衡材料，这些材料具有优异物理性能。（3）可以容易地实现多种类型的复合。（4）降低生产的资源和能源消耗。（5）有效进行材料再生和综合利用。,概述,应用：汽车、摩托车、纺织机械、工业缝纫机、电动工具、五金工具、电器工程机械等各种粉末冶金（铁铜基）零件。分类：粉末冶金多孔材料、粉末冶金减摩材料、粉末冶金摩擦材料、粉末冶金结构零件、粉末冶金工模具材料、粉末冶金电磁材料和粉末冶金高温材料等。,应用现状,粉末冶金技术在新能源材料的应用核能材料、锂离子电池材料、燃料电池材料、储氢材料、太阳能材料和风能材料等。粉末冶金技术制备金属多孔材料的应用生物金属多孔材料、形状记忆合金多孔材料、多孔钨电极、多孔不锈钢和多孔铜的制备。,1、能源材料,锂离子电池材料中的应用主要体现在采用固相法和液相法制备电极材料粉末上。固相法：高温固相法，碳热还原法和微波法等；液相法：溶胶一凝胶法、水热法、沉淀法等。高温固相法原料球磨还原气氛300400煅烧释放气体500800煅烧12h正极材料,锂离子电池材料,1、能源材料,液相合成法沉淀法将适当的原材料溶解后，加入其他化合物以析出沉淀，干燥、焙烧后得到产物，该产物一般FePO4、NH4FePO4和LiFePO4。水热法混料溶解搅拌干燥清洗分离,1、能源材料,粉末冶金在核材料中主要应用于核结构材料。常用机械合金化法制备弥散强化钢。,核材料,1、能源材料,储氢合金是指在一定温度和氢气压力下能可逆地大量吸收、储存和释放氢气的金属间化合物。储氢合金材料的制备涉及到熔炼法、机械合金化法、氢化燃烧合成法和还原扩散法等。采用熔炼的方法制备的储氢合金容易造成成分偏析，对于先进的储氢合金，一般采用机械合金化、氢化燃烧合成和还原扩散法等粉末冶金技术来制备。,储氢材料,1、能源材料,粉末冶金技术在风电机组中的应用包括制动片的制备和永磁钕铁硼材料的制备。目前常用的风电机组的机械制动材料为铜基粉末冶金摩擦材料，一般由基体及基体强化组元、摩擦组元和润滑组元组成，采用粉末压制烧结工艺制备而成。粉末冶金技术在太阳能材料中的应用主要是利用气相沉积技术制备薄膜太阳能电池，太阳能选择性吸收涂层。,风能&太阳能材料,2、多孔材料,金属多孔材料具有密度小、比表面积大、抗冲击性能高、通透性好等优点，具有足够的强度和韧性、耐高温和耐热震性，可以在高低温下工作且寿命长、容易制备，因此金属多孔材料成为当今研究的热点。金属多孔材料被广泛应用于航空航天、原子能、交通、石油化工、生物、机械、医疗、建筑、环保等行业中。,2、多孔材料,形状记忆合金(SMA)多孔材料TiNiSMA具有独特的形状记忆效应、良好的力学性能、优良的抗蚀性和生物相容性，在氩气保护中，采用压缩和弯陆试验，对元素粉末烧结的多孔TiNi合金的应力应变性能进行了研究。结果表明，多孔TiNi合金的最大抗压缩强度和抗弯曲强度取决于多孔TiNi的密度和烧结条件。,2、多孔材料,多孔生物材料为保证生物医用多孔金属材料的力学相容性和生物相容性，必须使其具有合适的孔形貌、孔径、孔隙度及保持高纯度，这样其制备方法就显得非常重要。目前生物医用多孔金属材料的制备工艺仍不完备，由于粉末冶金方法可较好控制孔的参数，所以大多数研究者都采用此法。由粉末冶金方法制备的多孔生物材料（如多孔钛）具有与骨组织结合良好的多孔结构和相容性。弹性模量低于40GPa，非常接近于自然骨的强度。其孔结构和力学性能与自然骨都非常的接近。,2、多孔材料,不锈钢多孔材料主要的工艺流程以不锈钢粉末与造孔剂(大多数的造孔剂都是高分子聚合物)混合，然后在保护性气体或者真空中烧结而成。金属粉末的选区激光烧结成形技术(SLS)在无需任何硬质工模具或模型的情况下，能快速制备出不同材料的复杂形状零件，缩短制造周期，增强产品竞争优势。,发展方向,参考文献1、郭志猛，等.粉末冶金技术在新能源材料中的应用，粉末冶金工业，2013