粉末冶金价格_粉末冶金价格走势图

1.广东粉末冶金制品公司哪家比较好？广东珠三角一带的求推荐下

2.铁粉(金属矿产品)详细资料大全

3.粉末冶金 铸铁区别

4.不同的粉末冶金烧结气氛有什么区别

5.粉末冶金的主要产品

卖铁是一般是按斤卖的。

铁少的话一般按斤卖，特别多的话也可以按吨卖。

铁是人类运用最广泛的金属之一，也是人类使用时间最长的金属之一。铁为柔韧而有延展性的银白色金属。铁是地球上分布最广的金属之一，约占地壳质量的5.1%，居元素分布序列中的第四位，仅次于氧、硅和铝。废铁一般可以二次回收，所以回收市场还是比较火热的。

废钢铁受供求关系的影响，和各个地方的经济发展的不同，一般在0.5――1元之间1斤。例如上海在800――900元一吨。山东1300――1400元一吨，废钢铁的材质不同价格也不同。

例如浙江统一废铁1800――1850元一吨，冲花铁边料2210――2260元一吨，马达铁2110――2160元一吨。据专业人士预测，2019年成品材受各方面的影响，价格有所下行，左1700――2300元一吨之间波动。

铁的作用：

1、于制药、农药、粉末冶金、热氢发生器、凝胶推进剂、燃烧活性剂、催化剂、水清洁吸附剂、烧结活性剂、粉末冶金制品、各种机械零部件制品、硬质合金材料制品等。

2、纯铁用于制发电机和电动机的铁芯，还原铁粉用于粉末冶金，钢铁用于制造机器和工具。此外，铁及其化合物还用于制磁铁、药物、墨水、颜料、磨料等。

3、用作还原剂。用于铁盐制备。还用于制备电子元器件。

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粉末冶金与切削加工之间的选择，一般去取决于生产批量以及零件形状。生产批量越大，粉末冶金的效益就越大。

粉末冶金是一种少切削或无切削的成型工艺，在粉末冶金材料性能可以满足零件使用要求的条件下，从经济观点来看，用粉末冶金工艺就意味着或多或少可以节约能源与材料，并可节省大量的设备投资，对于价格昂贵或难以切削加工的材料，粉末冶金工艺的价值是显而易见的。

计算机数控与自动车床车削的工具费用比任何生产方法都低。由于机床高度自动化，因此劳动强度低，车削加工费用因车削因车削作业的数量与范围而异。加工的对象通常是棒材，管材、板材或胚料。使用车削进行加工的零件材料利用率很低，由棒材切削加工时，材料利用率一般小于50%，用计算机数控车床车削胚料的话，材料利用率可能还要低。一般来说，零件加工时被车削掉的金属量越大，就越有利于用粉末冶金工艺制造。

在车削加工与粉末冶金工艺之间的选择，可能较多地取决于零件形状与经济因素。当零件形状的中心轴线对称和具有诸如圆柱状，凹槽、台阶等时，车削加工最为有利。传统粉末冶金工艺可制造能从模具中脱出的任何形状的零件。

粉末冶金和切削加工相比，还具有下列优点：

1：产品的一致性好，报废的可能性较小

2：尺寸公差和表面粗糙度较好（磨削与拉削加工除外）

3：可节省检查与试验费用，因为粉末冶金零件生产过程中只有一道成形作业。

由于数控机床等得普及，切削加工的效率与精度都有所改进，但对于大批量生产，任然存在着操作费事、清理切屑麻烦、全部精加工需要的时间长等问题，在这些方面，大多用粉末冶金制造法可找到解决的途径。

铁粉(金属矿产品)详细资料大全

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粉末冶金 铸铁区别

铁粉（iron dust） 尺寸小于1mm的铁的颗粒集合体。颜色：黑色。是粉末冶金的主要原料。按粒度，习惯上分为粗粉、中等粉、细粉、微细粉和超细粉五个等级。粒度为150～500μm范围内的颗粒组成的铁粉为粗粉，粒度在44～150μm为中等粉，10～44μm的为细粉，0.5～10μm的为极细粉，小于0.5μm的为超细粉。

一般将能通过325目标准筛即粒度小于44μm的粉末称为亚筛粉，若要进行更高精度的筛分则只能用气流分级设备，但对于一些易氧化的铁粉则只能用JZDF氮气保护分级机来做。铁粉主要包括还原铁粉和雾化铁粉，它们由于不同的生产方式而得名。

基本介绍 中文名 ：铁粉 英文名 ：iron dust 别称 ：还原铁粉 化学式 ：Fe 分子量 ：55.845（计算时取56） CAS登录号 ：7439-89-6? EINECS登录号 ：231-096-4 熔点 ：1537℃ 沸点 ：2862℃ 水溶性 ：不溶 密度 ：7.845g/cm3 外观 ：常温状态是银白色固体或灰黑色粉末 套用 ：铸铁锭、装备制造等 危险性描述 ：低 危险品运输编号 ：UN 3089 4.1/PG 3 基本信息,医药铁粉,生产,铁粉制取方法,铁粉系列,套用,在食品中的套用,在工业上的套用, 基本信息 铁（Fe）原子序数26，相对原子质量55.85，银灰色，密度7.8g/cm 3 ，熔点1535℃，晶体结构为体心立方结构。铁由于其性质非常接近钴，价格相对钴来讲是非常便宜的，而且来源非常广泛。金属铁粉呈铁灰色，在金刚石工具中，近年来，铁基结合剂的运用发展迅速，主要是因为铁基结合剂不仅满足要求，而且具有其他结合剂无法比拟的经济性。铁粉在配方中具有双重作用，一是与金刚石形成渗碳体型碳化物；二是与其他元素合金化强化胎体。铁基结合剂的力学性能高于铜基和铝基结合剂，与金刚石的润湿性也优于铜基和铝基结合剂。铁与金刚石的附着功比钻高，铁基结合剂金刚石工具通过合理的选择胎体配方，加上恰当的烧结工艺，其胎体性能达到钴基胎体的性能指标，还可以保持金刚石有较小的强度损失，提高对金刚石的把持力。 纯的金属铁是银白色的，铁粉是黑色的，这是个光学问题，因为铁粉的表面积小，没有固定的几何形状，而铁块的晶体结构呈几何形状，因而铁块吸收一部分可见光，将另一部分可见光镜面反射了出来，显出白色；铁粉没吸收完的光却被漫反射，能够进入人眼的可见光少，所以是黑色的。 医药铁粉 考证出自《本草纲目拾遗》。 ⒈《开宝本草》：造作（铁）粉，飞炼有法，文多不载，人多取杂铣作屑飞之，令体重，真钢则不尔。 《本草拾遗》 ⒉《东医宝鉴》：以铁华粉作火飞者为铁粉。来源为钢铁飞炼的粉末；或系生铁打碎成粉，用水漂出的细粉。 化学成分由钢铁飞炼而成者，主要含四氧化三铁；由生铁打碎而成者，主要含金属铁，及少量的C、P、Si等杂质。 炮制《本草求真》：（铁粉）煅赤，醋沃七次用。 性味①《开宝本草》：味咸，平，无毒。②《本草求真》：气辛，性平。 归经《本草求真》：入肝。 功用主治-铁粉的功效平肝，镇心。治惊痫，发狂，脚气冲心，疔疮。《开宝本草》：安心神，坚骨髓，润肌肤。 用法与用量内服：煎汤，0.5～1两；或入散剂。外用：调敷。 宜忌①《医学入门》：畏磁石、石炭。②《本草求真》：畏皂荚。 选方①治惊痫发热：铁粉，水调少许服之。（《圣惠方》） ②治小儿身体壮热，急惊搐搦，涎潮壅塞，闷乱不醒：朱砂一钱（别研），铁粉二钱（别研），腻粉半钱（别研）。上药同研令匀。半岁儿每服一字，一岁儿服半钱，煎薄荷汤调下，不拘时候。（《杨氏家藏方》朱砂铁粉散) ③治伤寒阳毒，狂言妄语乱走，毒气在脏：铁粉二两，龙胆草一两（为末）。磨刀水调服一钱，小儿五分。（《全幼心鉴》） ④治头痛鼻塞，头目不利：铁粉一两，龙脑半分。上药细研令匀。每于食后。以新汲水调下半钱。（《圣惠方》） ⑤治疔疮：铁粉一两，蔓青根三两。捣如泥封之，日二换。（《集玄方》） ⑥治风热脱肛：铁粉研，同白蔹末敷上，按入。（《仁斋直指方》） 名家论述①《本事方》：铁粉，非但化涎镇心，至如摧抑肝邪特异，若多恚怒，肝邪太盛，铁粉能制伏之。②《本草求真》：铁粉，所云定惊疗狂，亦止就铁重坠之意起见，岂真救本求源之治哉。暂用则可，久用鲜效，且诸草药切忌。 生产 自20世纪30年代初铁粉开始用于粉末冶金工业以来，曾涌现许多铁粉生产方法。由于技术和经济上的各种理由，其中不少方法从未超出实验或中试阶段，例如用热氢还原氯化亚铁的化学冶金法；另一些方法，诸如涡旋机械粉碎法（Hametag Process）、水溶液电解法、流化床氢还原法、旋转盘雾化液态钢法（D．P．G．Process）、空气雾化液态生铁法（R．Z．Process）及转化天然气和固体碳的联合还原法等，经历了相对短时间的工业套用，而后因出现其他更有竞争性的方法而不再用于铁粉的工业生产。至于用羰基法生产的铁粉（见羰基制粉法），因其颗粒微细，加以价格昂贵，不适用于烧结机械零件和电焊条；但其纯度高、颗粒结构特殊，显示出优异性能。 还原铁粉 现今主宰铁粉市场的铁粉生产工艺是：属于铁氧化物还原工艺的赫格纳斯法和派隆法、低碳钢液的水雾化法、属于高纯生铁喷丸的球磨和脱碳工艺的QMP法。其中赫格纳斯法和水雾化法的铁粉生产量具有压倒优势。 赫格纳斯法（Hoganas Process) 是瑞典Hoganas公司开发的固体碳一氢二步还原工艺。先将铁精矿粉与低硫焦炭屑-石灰石粉（用以脱硫）混合还原剂间层式装填在SiC质还原容器内，通过隧道窑加热至约1200℃，使矿粉还原成海绵铁。海绵铁经破碎成小于0.175mm（-80目）或小于0.14mm（-100目）后，铺加于钢带式还原炉内，在800～900℃下以分解氨进行还原退火。退火后的烧结粉块加以锤破，即可得到优质海绵铁粉。 派隆法（Pyron Process）将低碳沸腾钢的轧钢铁鳞破碎至小于0.147mm后，置于多炉床焙烧炉内在980℃下氧化成Fe 2 O 3 。然后将Fe 2 O 3 粉喂送至带式炉内，在温度不超过1050℃下通以氢气使之还原成铁粉。 低碳钢液水雾化法 低碳废钢通过熔化造渣除去或减少磷、矽和其他杂质元素后，通过漏嘴流入雾化器中，同时喷入高压（约8．3MPa）水流击碎金属流而成液滴，液滴落入底下的水槽冷却而凝固成粉。粉末经磁选、脱水和干燥后，送入带式炉，在800～1000℃下以分解氨气予以还原退火处理，即得纯度高的水雾化铁粉。 QMP法 为加拿大Quebec Metal Powder公司所开发。将高纯的熔融生铁水（含碳量约为3.3%～3.8%）注入漏包，从漏嘴流下的铁水被水平喷射的高压水流击碎成粒（约3.2mm）后，落入一吸入空气的水冷容器中，使之部分氧化。经干燥的铁粒用球磨法加以粉碎，然后将过筛至小于0.147mm的粉末送入有分解氨气保护的带式炉内，在800～1040℃下利用自身所含的氧进行脱碳退火，再用分解氨气体另行还原退火，即可得粉末冶金用铁粉。 铁粉制取方法 粉末的制造方法通常分为两大类，即物理化学法和机械粉碎法，工业上套用较多的有还原法、雾化法和电解法，铁粉的制备方法和一般特征。 铁矿还原法，一般特征：粉末颗粒为不规则状，松装密度较低，杂质含量较高，压缩性稍差。主要用途：结构零件、焊条、金属切割。价格便宜。 铁鳞还原法，一般特征：粉末颗粒为不规则状，中等松装密度，纯度高，压缩性好、压坯强度较高、烧结性较好。主要用途：结构零件、焊条、金属切割。价格便宜。 雾化法，一般特征：粉末颗粒接近球状，松装密度高，流动性好，压坯强度较高。主要用途：高密度结构零件，粉末锻造零件，过滤器，焊条。价格较贵。 电解法，一般特征：粉末颗粒为树枝状或片状。松装密度高、纯度好、压制性好。主要用途：高密度结构零件。 羰基法，一般特征：粉末颗粒呈球状，非常细，纯度很高。主要用途：电子材料。价格很昂贵。 铁粉系列 钢铁粉 钢铁粉的用途 钢铁粉是国民经济，特别是机械制造工业不可缺少的一类金属原料。钢铁粉主要用于粉末冶金工、电焊条生产、火焰切割与清理、磁力场、静电复印、电力工业、食品工业、医药、化工等行业。 （1）用于粉末冶金制造机械零件-机械零件一般是经铸、锻、冲压、焊接等工序加工成形的产品。这些加工方法的共同特点为材料利用率低、成本高，公害和劳动环境卫生方面的问题日益明显化。相比之下，用粉末冶金法制造机械零件具有节省材料与工时，易于自动化，容易组织大量生产，可使劳动环境大为改善。 用粉末冶金制造机械零件的好处是：可将几个零件一体化设计、制造，大量生产时重复性好，零件表面光洁度好，可制造形状复杂的零件，无需切削加工，具有节材、节时等优点。由于金属粉黏度高、制造的零件具有润滑性，可得到所需要的使用性能，并可把不同材料互相熔合的不同特点结合起来，制造具有特殊性能的材料与制品。 （2）用于电焊条的生产。钢铁粉主要以三种形式用于电焊条生产与焊接，第一种是在焊条药皮中加入50%以上钢铁粉（现在最多达75%），以增高焊条的收敷率与熔敷率，这种焊条通常称为钢铁粉焊条。第二种是在焊条药皮中加入10%～30%钢铁粉，以改善焊条的焊接工艺性能，钢铁粉用于电焊条生产与焊接的第三种形式是作填充剂，如用钢铁粉作填充“焊粒”，填充于刨口内，配合以自动焊丝、焊剂和衬垫，用于焊接厚板的单面焊缝比一般埋弧自动焊的效果好。 钢铁粉焊条的优点：钢铁粉和焊芯同时熔人焊缝金属，增大熔合比，节省焊条质量，收敷率高，可提高焊接效率，可节省电力20%左右，并可用依棒焊接，减轻焊工的体力劳动强度。 （3）用于火焰切割与清理。用氢氧焰和乙炔焰切割耐火材料时，将钢铁粉加入火焰中，可提高火焰温度，这时生成的熔融氧化铁还起助熔剂作用。切割不锈钢时钢铁粉与难熔氧化物相结合，可将难熔氧化物冲掉，暴露出新鲜金属表面，火焰清理的功能原理是：掺有铁粉的火焰作用似“扫帚”一样，在钢坯加工前，用其清理钢坯表面的氧化皮与夹杂物。 （4）用于制造各种重要电器用的磁性材料，这是钢铁粉套用的重要方向。 国内外生产钢铁粉的工艺技术 用废钢、铁屑生产钢铁粉是一种合理利用的方法，钢铁粉生产已有五十多年的历史，近二十几年来，各国对钢铁粉的生产工艺、性能等进行了大量的研究，研制厂许多生产方法，且取得了成熟工艺。 生产钢铁粉的传统方法可归纳如下： （1）雾化法：先将钢铁件熔炼成液，再利用高压气体（空气、惰性气体）或高压液体（通常是水），以高流速作用于高温液流，或借旋转圆盘离心力的作用迅速地将其雾化成粉末，该法已在我国广泛用。 它的优点是：在熔炼过程巾易加入各种合金元素，套用范围广泛，可制取具有各种化学成分的合金粉末。雾化粉末的非金属夹杂物较少，纯度较高，易于制高强度、高纯度、高性能粉末冶金制品。它的缺点足：对钢、铁屑的烧损率大，一般为10%～20%，金属收得率低，生产成本高。 （2）氧化还原法。氧化还原法是一种通过化学反应生产高纯钢、铁粉的方法。这个方法由加拿大彼斯矿冶公司（Peace R．Mining Smelting Ltd）研究并投人生产，其反应步骤为： 1）于大气压下将废钢、铁屑溶解于95℃的盐酸中，化学反应为：

Fe+2HCI——→FeCI 2 +H 2 2）将沉渣（SiO 2 、Al 2 O 3 、Mn( OH) 2 等）滤出，使纯溶液结晶，生成FeCl 2 ·nH 2 O； 3）干燥和制成FeCl 2 块； 4）在温度为600—800℃和压力10.13kPa的热氢中进行还原，化学反应式为：

FeCI 2 +H 2 ——→Fe +2HCI 这样可制得纯度为99. 4%—99. 80%的铁粉，同时生产HCI。 该方法是制造高纯钢铁粉比较经济的方法，其生产过程能够实现连续化、自动化，而且有副产品氯化亚铁。影响其推广的主要原因是工艺复杂、设备投资大，钢、铁屑中的合金元素未被利用，因此，在我国没有实现工业化。 （3）羰基法。该法是利用金属与CO作用时能形成羰基化合物： Me+nCO——→Me(CO) n 而羰基化合物在一定条件下又能离解，形成细的金属粉末，反应如下：

Me(CO) n ——→Me+nCO 该法能生产出高纯、超细的钢铁粉。这种钢铁粉性能好，售价高。但在合成反应时，要求200kPa的条件，设备造价与要求都很高，所以，不适应生产普通冶金粉末。 （4）涡流研磨法。这个方法是1990年德国研究出来的，称哈麦塔克（Hametag）法，它是利用高速涡流中金属颗粒互相撞击来进行粉碎的。制造的磁性材料纯粉在氢中脱碳退火，具有良好的压缩性与烧结性，该法设备简单，便宜。原料可利用废钢、铁屑。但电力消耗大，制造1kg铁粉耗电2.5～3kW·h。生产效率较低，生产率为7-10kg/h，这种方法制造粉末不经济，目前一般都不用。 套用 在食品中的套用 在食品等的包装袋中放置小袋铁粉或在塑胶袋中添加铁粉。利用铁易氧化的原理，把它的吸氧功能套用于食品保鲜防腐方面具有十分显著的效果。 铁粉及亚铁盐既是食品抗氧化剂，同时也是食品营养强化剂。铁缺乏是人类最常见的营养缺乏现象。作为一种食用天然矿物质，铁对于人类的生长、发育和日常工作至关重要。有关调查表明，美国目前约有12%的年龄为20～49岁的妇女缺乏铁，5%的人患有贫血病。贫血病会伤害人的认知能力和免疫功能。为了解决铁缺乏问题，食品生产商通常在面粉、玉米、大米、早餐麦片等食品中添加铁粉。但是，世界各国对目前食品中添加的各种铁粉的营养性生物利用率情况研究甚少。 铁粉在乳粉中普遍添加，亚铁盐广泛在酱油、食醋及果汁饮料中添加，效果很好，既可以抗氧化，又可以补铁，预防缺铁性贫血。 在工业上的套用 铁粉主要用下生产粉末冶金机械零件，其主要物理性能是松装密度、流动性、成形性、颗粒形状等，这些性能主要受铁粉生产方法和其化学成分的影响。 （一）铰粉在粉末冶金结构零件制造中的套用 用粉末冶金方法制造机械零件具有节省材料与工时，易于自动化，容易组织大批量生产等优点，从而引起了普遍重视，得到了迅速发展。铁基粉末冶金机械零件在我国汽车、机车、家用电器、电动工具、办公机械、农业机械、工具机、仪器仪表、纺织机械、冶金机械等工业部门已广泛套用，并取得了良好的技术经济效益。据不完全统计，2003年我国铁粉产量已超过10万吨，说明铁粉在机械制造业已成为一类重要的金属原料。 （二）铁粉在电焊条生产、火焰切割等方面的套用 焊条用铁粉，在整个铁粉套用中，占有一定比例（瑞典占37%），一般在焊条的药皮中加入10%～30%的铁粉可改善焊条的焊接工艺性能。 火焰切割与清理是铁粉套用的另一个重要方面。美国在这方面每年要使用约7000吨铁粉。用氢氧焰或乙炔焰切割耐火材料（如混凝土）时，将铁粉加入火焰中，可增高火焰温度，还能起助溶剂作用。

不同的粉末冶金烧结气氛有什么区别

《粉末冶金》是冶炼超硬度、难以加工的硬质合金的方法。一般硬质合金切割刀头都用这种方法。是把超硬合金粉末放入成型模具再烧结成型。硬度高，韧性低，不容易加工！

《铸铁》是含碳大于2.1%的铁碳合金，它是将铸造生铁（部分炼钢生铁）在炉中重新熔化，并加进铁合金、废钢、回炉铁调整成分而得到。与生铁区别是铸铁是二次加工，大都加工成铸铁件。铸铁件具有优良的铸造性可制成复杂零件，一般有良好的切削加工性。另外具有耐磨性和消震性良好、硬度适中、韧性高便与加工、价格低等特点。，

两者化学成分区别很大，一般很少在实际中能将两者联系起来，大家经常把“铸铁粉末”和粉末冶金结合起来，只是狭义上的认识，两者的性能和使用环境存在很大区别。

如下：

“粉末冶金”具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。

（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-Li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）具有重要的作用。

（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，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。

（3）可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。

（4）可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结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等。

（5）可以实现净近形成形和自动化批量生产，从而，可以有效地降低生产的和能源消耗。

（6）可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料，是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。

我们常见的机加工刀具，五金磨具，很多就是粉末冶金技术制造的。

“铸铁”

1.按断口颜色分 (1)灰铸铁 这种铸铁中的碳大部分或全部以自由状态的片状石墨形式存在，其断口呈暗灰色，有一定的力学性能和良好的被切削性能，普遍应用于工业中

(2)白口铸铁 白口铸铁是组织中完全没有或几乎完全没有石墨的一种铁碳合金，其断口呈白亮色，硬而脆，不能进行切削加工，很少在工业上直接用来制作机械零件。由于其具有很高的表面硬度和耐磨性，又称激冷铸铁或冷硬铸铁

(3)麻口铸铁 麻口铸铁是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁，其断口呈灰白相间的麻点状，性能不好，极少应用

2.按化学成分分 (1)普通铸铁 是指不含任何合金元素的铸铁，如灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁等

(2)合金铸铁 是在普通铸铁内加入一些合金元素，用以提高某些特殊性能而配制的一种高级铸铁。如各种耐蚀、耐热、耐磨的特殊性能铸铁

3.按生产方法和组织性能分 (1)普通灰铸铁 参见“灰铸铁”

(2)孕育铸铁 这是在灰铸铁基础上，用“变质处理”而成，又称变质铸铁。其强度、塑性和韧性均比一般灰铸铁好得多，组织也较均匀。主要用于制造力学性能要求较高，而截面尺寸变化较大的大型铸件

(3)可锻铸铁 可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经石墨化退火而成，比灰铸铁具有较高的韧性，又称韧性铸铁。它并不可以锻造，常用来制造承受冲击载荷的铸件

(4)球墨铸铁 简称球铁。它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂和墨化剂，以促进呈球状石墨结晶而获得的。它和钢相比，除塑性、韧性稍低外，其他性能均接近，是兼有钢和铸铁优点的优良材料，在机械工程上应用广泛

(5)特殊性能铸铁 这是一种有某些特性的铸铁，根据用途的不同，可分为耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。大都属于合金铸铁，在机械制造上应用较广泛，

粉末冶金的主要产品

①不完全燃烧的烃类化合物气体：原料主要是甲烷或丙烷。依据空气与然气的比率，这可能是成本最低的一种烧结气氛。这种气氛广泛用于烧结铁结构零件和铜零件，诸如自润滑轴承。

②氮气：其可能比不完全燃烧的烃类化合物气氛要贵一点。氮气氛与压坯之间的化学反应比不完全燃烧的烃类化合物气氛容易控制。其常用于烧结普碳钢和低合金钢零件。

③氢气：氢气比其他烧结气氛价格贵。其用于烧结难熔金属，如钨与铝的压坯，偶尔用于烧结不锈钢压坯。

④分解氨：其成本居中，比纯氮、纯氢便宜，但比不完全燃烧的烃类化合物气氛贵。其用于烧结碳钢零件与不锈钢零件。

⑤真空：当将烧结室内抽空到低气压时，也可认为是一种烧结气氛。中控烧结时，气压降低到何种程度取决于被烧结零件的化学组成可防止烧结钢被氧化考虑，应将真空度保持得较高些，既炉内气压应尽可能低。但是气压过低会使合金中的某些组分蒸发掉。

粉末冶金研究先进设备-放电等离子烧结系统（SPS）

随着高新技术产业的发展，新型材料特别是新型功能材料的种类和需求量不断增加，材料新的功能呼唤新的制备技术。放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering，简称SPS）是制备功能材料的一种全新技术，它具有升温速度快、烧结时间短、组织结构可控、节能环保等鲜明特点，可用来制备金属材料、陶瓷材料、复合材料，也可用来制备纳米块体材料、非晶块体材料、梯度材料等。

国内外SPS的发展与应用状况

SPS技术是在粉末颗粒间直接通入脉冲电流进行加热烧结，因此在有的文献上也被称为等离子活化烧结或等离子烧结（plasmaactivatedsintering-PAS或plasma-assistedsintering-PAS）[1,2]。早在1930年，美国科学家就提出了脉冲电流烧结原理，但是直到1965年，脉冲电流烧结技术才在美、日等国得到应用。日本获得了SPS技术的专利，但当时未能解决该技术存在的生产效率低等问题，因此SPS技术没有得到推广应用。

1988年日本研制出第一台工业型SPS装置，并在新材料研究领域内推广使用。1990年以后，日本推出了可用于工业生产的SPS第三代产品，具有10～100t 的烧结压力和脉冲电流5000～8000A。最近又研制出压力达500t，脉冲电流为25000A的大型SPS装置。由于SPS技术具有快速、低温、高效率等优点，近几年国外许多大学和科研机构都相继配备了SPS烧结系统，并利用SPS进行新材料的研究和开发[3]。1998年瑞典购进SPS烧结系统，对碳化物、氧化物、生物陶瓷等材料进行了较多的研究工作[4]。

国内近三年也开展了用SPS技术制备新材料的研究工作[1,3]，引进了数台SPS烧结系统，主要用来烧结纳米材料和陶瓷材料[5～8]。SPS作为一种材料制备的全新技术，已引起了国内外的广泛重视。

SPS的烧结原理

3.1等离子体和等离子加工技术[9，10]

SPS是利用放电等离子体进行烧结的。等离子体是物质在高温或特定激励下的一种物质状态，是除固态、液态和气态以外，物质的第四种状态。等离子体是电离气体，由大量正负带电粒子和中性粒子组成，并表现出集体行为的一种准中性气体。

等离子体是解离的高温导电气体，可提供反应活性高的状态。等离子体温度4000～10999℃，其气态分子和原子处在高度活化状态，而且等离子气体内离子化程度很高，这些性质使得等离子体成为一种非常重要的材料制备和加工技术。

等离子体加工技术已得到较多的应用，例如等离子体CVD、低温等离子体PBD以及等离子体和离子束刻蚀等。目前等离子体多用于氧化物涂层、等离子刻蚀方面，在制备高纯碳化物和氮化物粉体上也有一定应用。而等离子体的另一个很有潜力的应用领域是在陶瓷材料的烧结方面[1]。

产成等离子体的方法包括加热、放电和光激励等。放电产生的等离子体包括直流放电、射频放电和微波放电等离子体。SPS利用的是直流放电等离子体。

SPS装置和烧结基本原理

SPS装置主要包括以下几个部分：轴向压力装置；水冷冲头电极；真空腔体；气氛控制系统（真空、氩气）；直流脉冲及冷却水、位移测量、温度测量、和安全等控制单元。SPS的基本结构如图1所示。

SPS与热压（HP）有相似之处，但加热方式完全不同，它是一种利用通-断直流脉冲电流直接通电烧结的加压烧结法。通-断式直流脉冲电流的主要作用是产生放电等离子体、放电冲击压力、焦耳热和电场扩散作用[11]。SPS烧结时脉冲电流通过粉末颗粒如图2所示。在SPS烧结过程中，电极通入直流脉冲电流时瞬间产生的放电等离子体，使烧结体内部各个颗粒均匀的自身产生焦耳热并使颗粒表面活化。与自身加热反应合成法（SHS）和微波烧结法类似，SPS是有效利用粉末内部的自身发热作用而进行烧结的。SPS烧结过程可以看作是颗粒放电、导电加热和加压综合作用的结果。除加热和加压这两个促进烧结的因素外，在SPS技术中，颗粒间的有效放电可产生局部高温，可以使表面局部熔化、表面物质剥落；高温等离子的溅射和放电冲击清除了粉末颗粒表面杂质（如去处表面氧化物等）和吸附的气体。电场的作用是加快扩散过程[1，9，12]。

SPS的工艺优势

SPS的工艺优势十分明显：加热均匀，升温速度快，烧结温度低，烧结时间短，生产效率高，产品组织细小均匀，能保持原材料的自然状态，可以得到高致密度的材料，可以烧结梯度材料以及复杂工件[3，11]。与HP和HIP相比，SPS装置操作简单，不需要专门的熟练技术。文献[11]报道，生产一块直径100mm、厚17mm的ZrO2(3Y)/不锈钢梯度材料（FGM）用的总时间是58min，其中升温时间28min、保温时间5min和冷却时间25min。与HP相比，SPS技术的烧结温度可降低100～200℃[13]。

SPS在材料制备中的应用

目前在国外，尤其是日本开展了较多用SPS制备新材料的研究，部分产品已投入生产。SPS可加工的材料种类如表1所示。除了制备材料外，SPS还可进行材料连接，如连接MoSi2与石磨[14]，ZrO2/Cermet/Ni等[15]。

近几年，国内外用SPS制备新材料的研究主要集中在：陶瓷、金属陶瓷、金属间化合物，复合材料和功能材料等方面。其中研究最多的是功能材料，他包括热电材料[16] 、磁性材料[17] 、功能梯度材料[18] 、复合功能材料[19]和纳米功能材料[20]等。对SPS制备非晶合金、形状记忆合金[21] 、金刚石等也作了尝试，取得了较好的结果。

梯度材料

功能梯度材料（FGM）的成分是梯度变化的，各层的烧结温度不同，利用传统的烧结方法难以一次烧成。利用CVD、PVD等方法制备梯度材料，成本很高，也很难实现工业化。用阶梯状的石磨模具，由于模具上、下两端的电流密度不同，因此可以产生温度梯度。利用SPS在石磨模具中产生的梯度温度场，只需要几分钟就可以烧结好成分配比不同的梯度材料。目前SPS成功制备的梯度材料有：不锈钢/ZrO2；Ni/ZrO2；Al/高聚物；Al/植物纤维；PSZ/T等梯度材料。

在自蔓延燃烧合成（SHS）中，电场具有较大激活效应和作用，特别是场激活效应可以使以前不能合成的材料也能成功合成，扩大了成分范围，并能控制相的成分，不过得到的是多孔材料，还需要进一步加工提高致密度。利用类似于SHS电场激活作用的SPS技术，对陶瓷、复合材料和梯度材料的合成和致密化同时进行，可得到65nm的纳米晶，比SHS少了一道致密化工序[22]。利用SPS可制备大尺寸的FGM，目前SPS制备的尺寸较大的FGM体系是ZrO2(3Y)/不锈钢圆盘，尺寸已达到100mm×17mm[23]。

用普通烧结和热压WC粉末时必须加入添加剂，而SPS使烧结纯WC成为可能。用SPS制备的WC/Mo梯度材料的维氏硬度（HV）和断裂韧度分别达到了24Gpa和6Mpa·m1/2,大大减轻由于WC和Mo的热膨胀不匹配而导致热应力引起的开裂[24]。

热电材料

由于热点转换的高可靠性、无污染等特点，最近热电转换器引起了人们的极大兴趣，并研究了许多热电转换材料。经文献检索发现，在SPS制备功能材料的研究中，对热电材料的研究较多。

(1)热电材料的成分梯度化氏目前提高热点效率的有效途径之一。例如，成分梯度的βFeSi2就是一种比较有前途的热电材料，可用于200～900℃之间进行热电转换。βFeSi2没有毒性，在空气中有很好的抗氧化性，并且有较高的电导率和热电功率。热点材料的品质因数越高（Z=α2/kρ，其中Z是品质因数，α为Seebeck系数，k为热导系数，ρ为材料的电阻率），其热电转换效率也越高。试验表明，用SPS制备的成分梯度的βFeSix(Si含量可变)，比βFeSi2的热电性能大为提高[25]。这方面的例子还有Cu/Al2O3/Cu[26],MgFeSi2[27], βZn4Sb3[28],钨硅化物[]29]等。

(2)用于热电制冷的传统半导体材料不仅强度和耐久性差，而且主要用单相生长法制备，生产周期长、成本高。近年来有些厂家为了解决这个问题，用烧结法生产半导体致冷材料，虽改善了机械强度和提高了材料使用率，但是热电性能远远达不到单晶半导体的性能，现在用SPS生产半导体致冷材料，在几分钟内就可制备出完整的半导体材料，而晶体生长却要十几个小时。SPS制备半导体热电材料的优点是，可直接加工成圆片，不需要单向生长法那样的切割加工，节约了材料，提高了生产效率。

热压和冷压-烧结的半导体性能低于晶体生长法制备的性能。现用于热电致冷的半导体材料的主要成分是Bi,Sb,Te和Se，目前最高的Z值为3.0×10/K，而用SPS制备的热电半导体的Z值已达到2.9～3.0×10/K，几乎等于单晶半导体的性能[30]。表2是SPS和其他方法生产BiTe材料的比较。

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]。

磁性材料

用SPS烧结Nd Fe B磁性合金，若在较高温度下烧结，可以得到高的致密度，但烧结温度过高会导致出现温度过高会导致出现α相和晶粒长大，磁性能恶化。若在较低温度下烧结，虽能保持良好的磁性能，但粉末却不能完全压实，因此要详细研究密度与性能的关系[35] 。

SPS在烧结磁性材料时具有烧结温度低、保温时间短的工艺优点。Nd Fe Co V B 在650℃下保温5min,即可烧结成接近完全密实的块状磁体，没有发现晶粒长大[36]。用SPS制备的865Fe6Si4Al35Ni和MgFe2O4的复合材料（850℃，130MPa），具有高的饱和磁化强度Bs=12T和高的电阻率ρ=1×10Ω·m[37]。

以前用快速凝固法制备的软磁合金薄带，虽已达到几十纳米的细小晶粒组织，但是不能制备成合金块体，应用受到限制。而现在用SPS制备的块体磁性合金的磁性能已达到非晶和纳米晶组织带材的软磁性能[3]。

纳米材料

致密纳米材料的制备越来越受到重视。利用传统的热压烧结和热等静压烧结等方法来制备纳米材料时，很难保证能同时达到纳米尺寸的晶粒和完全致密的要求。利用SPS技术，由于加热速度快，烧结时间短，可显著抑制晶粒粗化。例如：用平均粒度为5μm的TiN粉经SPS烧结（1963K，196～382MPa，烧结5min），可得到平均晶粒65nm的TiN密实体[3]。文献[3]中引用有关实例说明了SPS烧结中晶粒长大受到最大限度的抑制，所制得烧结体无疏松和明显的晶粒长大。

在SPS烧结时，虽然所加压力较小，但是除了压力的作用会导致活化能力Q降低外，由于存在放电的作用，也会使晶粒得到活化而使Q值进一步减小，从而会促进晶粒长大，因此从这方面来说，用SPS烧结制备纳米材料有一定的困难。

但是实际上已有成功制备平均粒度为65nm的TiN密实体的实例。在文献[38]中，非晶粉末用SPS烧结制备出20～30nm的Fe90Zr7B3纳米磁性材料。另外，还已发现晶粒随SPS烧结温度变化比较缓慢[7]，因此SPS制备纳米材料的机理和对晶粒长大的影响还需要做进一步的研究。

非晶合金的制备

在非晶合金的制备中，要选择合金成分以保证合金具有极低的非晶形成临界冷却速度，从而获得极高的非晶形成能力。在制备工艺方面主要有金属浇铸法和水淬法，其关键是快速冷却和控制非均匀形核。由于制备非晶合金粉末的技术相对成熟，因此多年来，用非晶粉末在低于其晶化温度下进行温挤压、温轧、冲击（爆炸）固化和等静压烧结等方法来制备大块非晶合金，但存在不少技术难题，如非晶粉末的硬度总高于静态粉末，因而压制性能欠佳，其综合性能与旋淬法制备的非晶薄带相近，难以作为高强度结构材料使用[39]。可见用普通粉末冶金法制备大块非晶材料存在不少技术难题。

SPS作为新一代烧结技术有望在这方面取得进展，文献[40]中利用SPS烧结由机械合金化制取的非晶Al基粉末得到了块状圆片试样（10mm×2mm），磁非晶合金是在375MPa下503K时保温20min制备的，含有非晶相和结晶相以及残余的Sn相。其非晶相的结晶温度是533K。文献[41]中用脉冲电流在423K和500MPa下制备了Mg80Ni10Y5B5块状非晶合金，经分析其中主要是非晶相。非晶Mg合金比A291D合金和纯镁有较高的腐蚀电位和较低的腐蚀电流密度，非晶化改善了镁合金的抗腐蚀抗力。从实践来看，可以用SPS烧结法制备块状非晶合金。因此利用先进的SPS技术进行大块非晶合金的制备研究很有必要。

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、高性能的产品和三维梯度功能材料的生产需要[42]。

对实际生产来说，需要发展适合SPS技术的粉末材料，也需要研制比目前使用的模具材料（石墨）强度更高、重复使用率更好的新型模具材料，以提高模具的承载能力和降低模具费用。

在工艺方面，需要建立模具温度和工件实际温度的温差关系，以便更好的控制产品质量。在SPS产品的性能测试方面，需要建立与之相适应的标准和方法。

国内需求

根据中国粉末冶金协会统计的数据，34家国内大中型粉末冶金生产企业（占53 家企业数量的64%）的累计产量长期占53家企业生产产量的占比高达85%，其中大多数汽车粉末冶金零部件生产商集中在这34 家企业中。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。未来，除了汽车行业本身的增长，粉末冶金零件需求也将受益于进口替代和对机加工零件替代的双重替代，单车的粉末冶金用量将明显提升，保障传统汽车粉末冶金零部件的需求将保持平稳增长。

行业集中度高，粉末冶金零部件需求稳定

从行业趋势来看，进入2008 年以后，由于价格的优势，世界粉末冶金的生产重心逐步往中国转移，日本本土的产量出现了明显的下降。根据中国粉末冶金协会的统计，以34 家粉末冶金企业产量为基数，2009/2010/2011 车用粉末冶金的单车用量分别为3.1/3.6/3.76kg/辆，用量增长趋势明显，在经历了2012 年短暂的下滑后，2013年又重回3.71kg/辆的水平。产业信息网认为，考虑到车辆节能、轻量化及产品精度化的诉求，伴随未来中国粉末冶金生产企业规模做大，技术加强和依旧强劲的成本优势，车用粉末冶金零件进口替代趋势下的需求增长仍将持续发生。

根据调研的结果，中国2013 年平均单车汽车粉末冶金制品的用量至少有6kg，这其中2.3kg 的差额就是未有统计在内来自国外的粉末冶金用量（发动机进口或部分组装零件进口），这部分进口替代需求构成了未来粉末冶金零部件需求增长的一部分。我们保守估计，未来车用粉末冶金国产化的替代率占据目前单车用量的6%-7%。