粉末冶金材料技术范文第1篇

关键词：粉末冶金 生产工艺 粉末冶金高速钢 粉末注射成形

中图分类号：TF12 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（a）-0098-02

粉末冶金具有高效节能、节省材料、保护环境以及能够进行金属成形的批量生产等特点。而粉末冶金的工艺步骤主要是先制取粉末，然后将粉末原料的配量进行混合，最后将其成形并凝固。粉末冶金可以根据材料所具有的性能要求以及零件所需使用的性能要求，在一定的范围当中对材料的成分进行混合[1]。粉末冶金产业当中所制造生产出来的产品基本上都铁基方面的机械零件。根据粉末冶金工艺的工艺特点来看，粉末冶金还可以将其制成高熔点的金属，就比如钨和钼这两种高熔点金属，同时也可制成金属陶瓷的材料，像一些质地坚硬的合金以及一些高温材料。还有多孔材料、假合金、过滤材料、摩擦材料等一系列的材料，这些材料的生产和制造只能够使用粉末冶金的工艺来进行制备和生产，因此粉末冶金工艺完全具有跨越传统冶金工艺的可能性。在粉末冶金高速工具钢和粉末注射成型这两大冶金工艺发展最为突出。

1 粉末冶金高速钢

粉末冶金新工艺，气雾化的高速钢粉末颗粒进行冷却的速度通常都比较高，而且这些高速钢的粉末颗粒当中也已经不存在偏析的粉末用热情况，和铸锻形成的高速钢相比，具有无偏析、颗粒小、分布均匀；热加工方面的性能较好；可磨性较高；在热处理方面变形比较小；力学性能优异；提升了刀具切削的寿命，真正扩大了其使用的领域和范围等一系列优质的性能。对粉末冶金高速钢的研究最早起始于20世纪70年代的美国和瑞典的两家著名工业工厂，当时的主要工艺路线使用的是气雾化制粉以及热等静压等相关的技术。如今粉末高速钢的产量已经占据铸锻高速钢全部产量的10%～15%，国外目前所拥有的，具有代表性的粉末冶金高速钢的生产企业至少有5家，主要有美国、乌克兰、瑞典、法国、奥地利以及日本等国，其中美国在高速钢方面的用量以及远远的超出了普通容量的高速钢[2]。如今，国外工业企业内的粉末冶金高速钢的产量发展以及达到了第三代的技术水平，此前第一代为20世纪70年代美国和瑞典内的两家企业所投入生产的高速工具钢，而第二代则为1994年，法国高速钢公司以及瑞典的工业企业改进了制备气雾化前钢液的熔炼工艺，这种改进工艺所生产出的产品即为第二代。第三代就是2000年，由Bohler-Uddeholm集团，进行全线投产，且质量比起第二代还有所加强的高速钢。在对生产线的钢熔炼工艺方面，对喷粉设备加以改进，同时对由氮气雾化后的粉末颗粒的尺寸进行细化。正是粉末颗粒尺寸的细化，促使第三代的高速钢在抗弯强度方面比起第二代还要提高到20%以上。所以，第三代的高速钢在生产工艺方面主要是以微小纯净为主。

2 粉末冶金工具钢

2.1 高钒冷作模具钢

这种钢的类型主要是利用粉末冶金的工艺特点来对冷作工具钢进行开发，其中最主要的区别就是增加合金当的钒含量来提升合金的耐磨性，而第一个被作为高性能耐磨钢材的是CPM 10V，这一类型的钢材在CPM系列的粉末冶金高钒冷作模具钢当中是一种最具代表性的钢材。在Crucible 集团当中也逐渐形成了含钒高达1%～18%的耐磨工具钢[3]。这类性能较高的工具钢开始广泛的应用于冷作冲头以及在模具方面，主要适用于耐磨损的方面。由北京安泰科技公司研发的AHP9VNb2在成本方面对比Microclean K390要低很多，不过在硬度上却和AHP10V相差不多，而抗弯性却提高了10%左右。

2.2 耐蚀耐磨工具钢

在众多制造操作当中，通常工具和其耐磨的部件在承受运动部件或者是其他的一些工作介质的研磨颗粒的接触而出现的磨损情况，一般很容易受到潮湿、酸或者是其他的一些腐蚀性的作用等。所以，针对这些工作就需要研发出一些高性能的耐磨耐蚀的粉末冶金工具钢。

如表1所示，粉末冶金耐磨耐蚀材料含有约14%～24%Cr，约3%～15%V，约1%～3%Mo，这些材料总和大约117%～3175%C。

2.3 粉末冶金易切削工具钢

粉末冶金的发展主要是为了能够有效的提高工具模材料的可磨削性能，以及降低工具模在加工方面的成本。通常需要采用添加硫含量的形式来对可磨削性能进行提升，不过如果采用的是传统的铸锻生产法的话，则较高的硫就可能会增加材料的热脆，促使其韧性开始下降的风险出现，针对这些问题，只需使用粉末冶金工艺就能获得很好的解决。

3 粉末注射成型的发展

3.1 粉末注射成型的发展现状

技术注射所生产出的元器件通常应用的领域范围比较广，像在IT、医疗、机械汽车以及通信方面等，都对这类元器件有所应用。这个不同于MIM在市场产品当中的份额是因地域而异，其中汽车行业在欧洲方面的市场份额大约占据着50%以上，形成了一种主导性的地位，而在北美洲地域应用占据主导的行业则是医疗以及牙科方面的应用。通过对这些资料的分析，可以看出在汽车方面的应用在往后必将有着相当可观的增长值，主要是在PIM高温汽油和柴油引擎的涡轮减压器等方面。

3.2 粉末微注射成形新工艺

随着工业技术的不断发展，全球对于精细及结构复杂的零部件需求越来越大，因此粉末微注射技术开始推出，其所制备出来的微型零件的质量几乎以毫克来进行统计，同时还保留了传统方面的PIM，所以粉末微注射技术有着批量生产精细复杂形状的微型零部件的重要潜力。而微注射技术的主要应用领域具体有：（1）化学工具，粉末微注射技术在微化学当中主要制备出作用于微反应器、混合器以及交换器等微流体的装置等[4]。（2）在医学方面的应用，在医学上主要是用于制备微型的人骨结构、微型的外科仪器组件以及牙科微型元件等等医疗方面的器具。（3）共注射成型方面，可用于共注射成形领域。可以将磁性材料和非磁性材料以及硬性、软性材料、导电和绝缘材料等有效的结合起来。（4）微型零部件，主要是一些微型的机械零件，像一些小齿轮、叶轮或者是拉伸部件等。

4 结语

综上所述，粉末冶金生产工艺的发展主要分为粉末冶金高速工具钢和粉末注射成型这两大冶金工艺发展类别，这两种冶金工艺发展类型经过多年的探索和研究，如今已经趋于完善，并广泛的运用在各个行业领域当中。

参考文献

[1] 任朋立.浅析粉末冶金材料及冶金技术的发展[J].新材料产业，2014（9）：17-20.

[2] 徐坚，王文焱，张豪胤，等.元素Cr对粉末冶金Ti-6Al-4V合金组织与性能的影响[J].粉末冶金工业，2014（6）：11-15.

粉末冶金材料技术范文第2篇

[关键词]Al；Zn；Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料；组织和性能；影响

中图分类号：TB333 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）07-0337-01

20世界40年代，我国对铁基粉末冶金摩擦材料就开始了研究，在50年代，将其应用在了航天领域。铁基材料不仅耐高温，而且承载能力强，价格低廉。但是，铁基粉末冶金摩擦材料与钢铁等金属材料混合使用时，容易发生粘结【1】。为降低铁的塑性，使其强度得到进一步增强，因此添加了其他元素来达到这一目的。在上世纪60年代，我国开始研制铁基粉末冶金制动材料，并且取得了一定成就。随着社会经济和交通运输业的发展，摩擦材料的应用更加广泛，对制动性能的要求更加严格。鉴于此，本文结合新工艺、新技术对Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料展开进一步的研究和探讨。

一.粉末冶金摩擦材料新技术

实践表明，当前广泛使用的钟罩炉加压烧结法存在能耗大、原材料利用率低、成本较大等缺点。因此，新工艺、新技术的研究是为了在保证产品性能的前提下，保证生产成本最低，获得较好的经济效益和社会效益。

（一）无压烧结工艺

研究资料表明，传统的烧结工艺最突出的问题就是资源浪费【2】。因此，相对于传统的烧结工艺，无压烧结工艺不需要施加压力就能够实现材料的烧结，因此，这一项新型的工艺得到了广泛应用。现实中，无压烧结工艺主要有轧制法、电镀法以及离子喷涂法等。该项工艺制备的材料具有摩擦系数小、孔隙率较高等特点。

（二）粉末轧制工艺

此种工艺指的是压实被引入旋转轧辊之间的粉末，使之形成粘聚状态的半成品，然后对其进行活化烧结的一种工艺。通过实践表明，粉末轧制工艺所制备的材料，具有较高的使用性能。

（三）表面处理技术

表面处理技术主要包含两个方面，一是通过对材料表面进行渗氮、渗硼及硼铬共渗来达到摩擦材料烧结的目的；另一方面，通过处理材料表面，使其形成氧化膜。而提高产品的质量和改善多层烧结，是通过骨架与粉末层的粘结来实现的【3】。

二.Al、Zn对Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料组织和性能的影响

（一）.试验方案

为了进一步了解Al、Zn对Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料组织和性能的影响，本文进行了试验分析。本实验用纯度大于99%的Al和Zn及纯度大于99.5%的Fe-18Cu各200目。并结合试验需要，准备了最先进的试验机、混料机、显微镜等设备。本实验中，试样制备的工艺为：原料配料、混合压制加压烧结。为了保障试验的可靠性，对各项工艺参数进行了严格的设置，对各项材料性能也进行了专业的测试。

（二）. Al对Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料组织和性能的影响

众所周知，Cu不仅导热性能好，而且抗氧化能力强，因此和铁质对偶件的相溶性比较小，因此铜基摩擦材料耐磨且结合平稳。但是，在高负荷条件下，铜基粉末冶金摩擦材料摩擦系数不稳定。因此，结合铁基与铜基材料的优点，研制新型的摩擦材料有非常重要的意义。

通过试验表明：

（1）Al 元素添加量对Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料组织和性能有一定的影响。当添加量低于3%时，材料组织有 AlCu4新相生成，其基体组织也被细化，而且晶粒分布非常均匀。当添加量不断增加时，材料的力学性能也不断提高。试验表明，当Al 元素添加量为 2%时，基体力学性能最好，硬度达到95.5HB，抗压强度达到368Mpa。

（2）试验表明，当Al含量增加时，材料摩擦系数先呈上升趋势，而后又缓慢下降；当Al含量等于2%时，材料表面形成致密的薄氧化膜；当Al含量等于3%时，材料表面生成较厚氧化膜，而且容易剥落；此外，试验表明材料的磨损主要为犁削磨损。

（3）Zn对Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料组织和性能的影响

Zn具有强化基体的功能，通过试验表明，Zn对Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料组织和性能的影响如下：

（1）当添加0%-2%的Zn元素时，材料在显微镜下显示有FeZn3新相生成，添加Zn的材料组织孔隙率下降，晶粒细化；当Zn含量增加时，材料的抗压强度先呈上升趋势，后逐渐下降；当Zn含量为1%时，该材料硬度和抗压强度最佳，分别达到103HB和383MPa。

（2）当加大Zn元素的添加量时，材料的摩擦系数先下降后上升。在转速500r/min、Zn含量为1%时，摩擦系数为0.268；当转速1500r/min、Zn含量为1.5%时，摩擦系数为0.260；在转速为中速时，加入Zn元素的材料的磨损形式为氧化磨损；当转速为高速时，材料磨损形式主要是疲劳磨损以及磨粒磨损。

三. 结束语

铁基粉末冶金摩擦材料和铁质对偶件有较大的相溶性，所以容易在摩擦时拉伤对偶表面，甚至产生较深的沟槽，导致制动性能降低或不稳定。而铜基摩擦材料，不仅抗氧化性能较好，而且耐磨性好，但是铜基摩擦材料的制备成本较高。因此，要满足使用性能以及考虑经济成本，研发价格经济、性能又好的摩擦材料是当前市场备受关注的问题。本文主要结合新工艺和新技术，对铁铜基粉末冶金摩擦材料进行试验和研究，并且从物理性能以及力学性能等多方面来阐述研究结果，从而揭示Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料的组织结构和性能，为Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料的进一步应用与开发提供科学的资料【4】。

参考文献：

[1] 杨明.Al、Zn对Fe-18Cu基粉末冶金摩擦材料组织和性能的影响[D].南京航空航天大学，2011.09（14）：117-118.

[2] 黄建龙，王建吉，党兴武，陈生圣，谢军太.铝含量对铜基粉末冶金材料性能的影响[J].与密封，2013，01（31）：156-160.

粉末冶金材料技术范文第3篇

【关键词】粉末冶金材料 热处理 密度 强度 淬透性 碳氮共渗

中图分类号：J523 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-079-01

一. 前言

粉末冶金材料在现代工业中的应用越来越广泛，特别是汽车工业、生活用品、机械设备等的应用中，粉末冶金材料已经占有很大的比重。它们在取代低密度、低硬度和强度的铸铁材料方面已经具有明显优势，在高硬度、高精度和强度的精密复杂零件的应用中也在逐渐推广，这要归功于粉末冶金技术的快速发展。全致密钢的热处理工艺已经取得了成功，但是粉末冶金材料的热处理，由于粉末冶金材料的物理性能差异和热处理工艺的差异，还存在着一些缺陷。各铸造冶炼企业在粉末冶金材料的技术研究中，热锻、粉末注射成型、热等静压、液相烧结、组合烧结等热处理和后续处理工艺，在粉末冶金材料的物理性能与力学性能缺陷的改善中，取得了一定效果，提高了粉末冶金材料的强度和耐磨性，将大大扩展粉末冶金的应用范围。

二. 粉末冶金材料的热处理工艺

粉末冶金材料的热处理要根据其化学成分和晶粒度确定，其中的孔隙存在是一个重要因素，粉末冶金材料在压制和烧结过程中，形成的孔隙贯穿整个零件中，孔隙的存在影响热处理的方式和效果。粉末冶金材料的热处理有淬火、化学热处理、蒸汽处理和特殊热处理几种形式：

1.淬火热处理工艺

粉末冶金材料由于孔隙的存在，在传热速度方面要低于致密材料，因此在淬火时，淬透性相对较差。另外淬火时，粉末材料的烧结密度和材料的导热性是成正比关系的；粉末冶金材料因为烧结工艺与致密材料的差异，内部组织均匀性要优于致密材料，但存在较小的微观区域的不均匀性，所以，完全奥氏体化时间比相应锻件长50%，在添加合金元素时，完全奥氏体化温度会更高、时间会更长。比如，以不同化合碳含量的烧结碳钢为例，淬火温度如表1所示，

在粉末冶金材料的热处理中，为了提高淬透性，通常加入一些合金元素如：镍、钼、锰、铬、钒等，它们的作用跟在致密材料中的作用机理相同，可明显细化晶粒，当其溶于奥氏体后会增加过冷奥氏体的稳定性，保证淬火时的奥氏体转变，使淬火后材料的表面硬度增加，淬硬深度也增加。另外，粉末冶金材料淬火后都要进行回火处理，回火处理的温度控制对粉末冶金材料的的性能影响较大，因此要根据不同材料的特性确定回火温度，降低回火脆性的影响，一般的材料可在175-250℃下空气或油中回火0.5-1.0h。

2.化学热处理工艺

化学热处理一般都包括分解、吸收、扩散三个基本过程，比如，渗碳热处理的反应如下：

2CO≒[C]+CO2 （放热反应）

CH4≒[C]+2H2 （吸热反应）

碳分解出后被金属表面吸收并逐渐向内部扩散，在材料的表面获得足够的碳浓度后再进行淬火和回火处理，会提高粉末冶金材料的表面硬度和淬硬深度。由于粉末冶金材料的孔隙存在，使得活性炭原子从表面渗入内部，完成化学热处理的过程。但是，材料密度越高，孔隙效应就越弱，化学热处理的效果就越不明显，因此，要采用碳势较高的还原性气氛保护。根据粉末冶金材料的孔隙特点，其加热和冷却速度要低于致密材料，所以加热时要延长保温时间，提高加热温度。

粉末冶金材料的化学热处理包括渗碳、渗氮、渗硫和多元共渗等几种形式，在化学热处理中，淬硬深度主要与材料的密度有关。因此，可以在热处理工艺上采取相应措施，比如：渗碳时，在材料密度大于7g/cm3时适当延长时间。通过化学热处理可提高材料的耐磨性，粉末冶金材料的不均匀奥氏体渗碳工艺，使处理后的材料渗层表面的含碳量可达2%以上，碳化物均匀分布于渗层表面，能够很好地提高硬度和耐磨性能。

3.蒸汽处理

蒸汽处理是把材料通过加热蒸汽使其表面氧化，在材料表层形成氧化膜，从而改善粉末冶金材料的性能。特别是对于粉末冶金材料的表面的防腐，其有效期比发蓝处理效果明显，处理后的材料硬度和耐磨性明显增加。

4.特殊热处理工艺

特殊热处理工艺是近些年来科技发展的产物，包括感应加热淬火、激光表面硬化等。感应加热淬火是在高频电磁感应涡流的影响下，加热温度提升快，对于表面硬度的增加有显著效果，但是容易出现软点，一般可以采取间断加热法延长奥氏体化时间；激光表面硬化工艺是以激光为热源使金属表面快速升温和冷却，使奥氏体晶粒内部的亚结构来不及回复再结晶而获得超细结构。

三. 粉末冶金材料热处理的影响因素分析

粉末冶金材料在烧结过程中生成的孔隙是其固有特点，也给热处理带来了很大影响，特别是孔隙率的变化与热处理的关系，为了改善致密性和晶粒度，加入的合金元素也对热处理有一定影响：

1.孔隙对热处理过程的影响

粉末冶金材料在热处理时，通过快速冷却抑制奥氏体扩散转变成其他组织，从而获得马氏体，而孔隙的存在对材料的散热性影响较大。通过导热率公式：

导热率=金属理论导热率×（1-2×孔隙率）/100

可以看出，淬透性随着孔隙率的增加而下降。另一方面，孔隙还影响材料的密度，对材料热处理后表面硬度和淬硬深度的效果又因密度影响而有关联，降低了材料表面硬度。而且，因为孔隙的存在，淬火时不能用盐水作为介质，以免因盐分残留造成腐蚀，所以，一般热处理是在真空或气体介质中进行的。

2.孔隙率对热处理时表面淬硬深度的影响

粉末冶金材料的热处理效果与材料的密度、渗（淬）透性、导热性和电阻性有关，孔隙率是造成这些因素的最大原因，孔隙率超过8%时，气体就会通过空隙迅速渗透，在进行渗碳硬化时，增加渗碳深度，表面硬化的效果就会降低。而且，如果渗碳气体渗入速度过快，在淬火中会产生软点，降低表面硬度，使材料脆变和变形。

3.合金含量和类型对粉末冶金热处理的影响

合金元素中常见的是铜和镍，它们的含量与类型都会对热处理效果产生影响。热处理硬化深度随铜含量、碳含量的增加而逐渐增高达到一定含量时又逐渐降低；镍合金的刚度要大于铜合金，但是镍含量的不均匀性会导致奥氏体组织不均匀；

4.高温烧结的影响

高温烧结虽然可以获得最佳的合金化效果和促进致密化，但是，烧结温度的不同，特别是温度较低时，会导致热处理的敏感性下降（固溶体中的合金减少）和机械性能下降。因此，采用高温烧结，辅助以充分的还原气氛，可以获得较好的热处理效果。

四、结语

粉末冶金材料的热处理工艺是一个复杂的过程，它与孔隙率、合金类型、合金元素含量、烧结温度有关系，同致密材料相比，内部的均匀性较差，要想获得较高的淬透性，要提高完全奥氏体化温度并延长时间，不均匀奥氏体渗碳可得到不受奥氏体饱和碳浓度限制的高碳浓度。另外，加入合金元素也可提高淬透性。蒸汽处理可显著提高其防腐性能和表面硬度。

参考文献：

[1]曹放，粉末冶金材料的热处理工艺试验，粉末冶金技术，1993，11

粉末冶金材料技术范文第4篇

关键词：双联齿轮；粉末冶金；模具

双联齿轮就是两个齿轮连成一体，这种双联齿轮在轮系中（变速器）被称为滑移齿轮，它的作用就是改变输出轴的转速或速度。齿轮箱里，有滑移齿轮就可以有多种转速或速度，没有滑移齿轮就只有一种转速或速度。对于高强度铁基粉末冶金的双联齿轮应用更是广泛。下面我们就来探讨一下它的设计和开发问题。

一、产品分析

随着粉末冶金技术的迅速发展，使得制造高性能低成本的齿轮制品成为可能。可见采用高性能粉末冶金材料能满足齿轮的弯曲疲劳强度与接触疲劳强度的要求。双联齿轮产品见下图1。根据双联齿轮的使用情况分析其失效模式，其主要失效形式是轮齿折断和齿面磨损。解决此问题的主要措施是采用粉末冶金材料或合金钢热处理及表面处理技术，进行齿轮强度校核，分别计算齿轮的弯曲应力与接触应力，并确定高性能粉末冶金材料齿轮的许用弯曲应力与接触应力。

二、工艺设计

产品的开发工艺为：混料――压制――烧结――浸――机加工――热处理――机加工――油浸。根据工况分析此产品必须具有高强度与良好的耐磨性。

1）材料设计：根据产品的使用情况选用具有高强度的铁基粉末冶金材料Fe-1.3Cu-0.8C-1.7Ni-0.5Mo。因本产品要进行切削加工，考虑对加工刀具的磨损，加入质量分数为0.35%的MnS。铜与铁的湿润性很好有利于提高材料的密度和强度；镍主要提高材料的强度与硬度，并明显改善其冲击韧性，镍铜同时进行合金化以稳定烧结品尺寸；钼主要是提高材料的强度与淬透性，有效地减少回火脆性；硫化锰主要提高烧结品的切削加工性能。原料粉末混合后要具有良好的流动性和压制性能，以保证具有复杂结构的齿轮制品在成形时的密度分布均匀。

2）压制与烧结：采用60t的全自动成形压机进行产品的压制，必须保证压制品的密度分布均匀且分割密度小于0.1g/cm3。烧结工艺：在有快速脱脂装置的网带式烧结炉中1120度的温度，90%氮和10%氢的气氛下烧结25分钟，烧结时严格控制烧结气氛的碳势，以免脱碳影响齿轮的烧结性能。

3）表面热处理：网带炉进行渗碳热处理。具体工艺为：860度下在碳势0.8%的保护气体中奥氏体化30～60分钟，10#油中淬火至80度，冷却到室温后再在100～200度下回火1小时，以减小淬火应力、降低脆性并保持高强度。

4）后续机加工：一次机加工是根据产品图对双联齿轮的烧结体进行机加工，二次机加工主要是在热处理后加工其柱面外圆保证其装配精度。

三、成型模具设计

根据不等高粉末冶金制品模具以及齿轮模具的设计原理，结合所研制产品的结构特征采用“上二下三”模具成形方案，成形结构示意图如图2所示，压制成形状态图如图3所示。“上二下三”模具成形方案，采用两个上模冲与三个下模冲成形。

此成形方案有如下特点：

1）产品的成形性：此方案更有利于压制时粉末的移动送粉，从而获得密度分布较均匀的压制品，使大小齿轮部位具有很高的结合强度。

2）产品的机加工：此方案凹槽直接成形，大齿轮端面凸起部位便于机加工。

3）模具的结构：此方案模具结构复杂，三个下模冲成形加大了模具的磨损，影响其使用寿命以及压制品的精度。通过上述成形方案的分析可知，为了得到密度分布均匀且合理的产品和便于机加工并降低成本，可采用先进的全自动粉末冶金压机来保证具有复杂结构的制品压坯的成形。所研制的粉末冶金齿轮的精度主要由粉末冶金模具保证。粉末冶金模具的服役条件非常苛刻，阴模受到摩擦与交变拉应力作用，失效形式是磨损。模冲不仅受到摩擦作用，还承受冲击和传递很大的压应力，因此失效形式主要是崩裂、剧烈磨损以及断裂。复杂的模具结构决定必须选择较好的模具材料以满足其韧性和耐磨性要求。成形阴模采用硬质合金YG8，成形上下模冲采用进口的高速钢SKH9。

四、研制结果

齿轮材料的金相组织是：烧结态组织主要由片状珠光体、残余奥氏体、铁素体和孔隙组成；热处理态组织主要由回火马氏体和残余奥氏体组成。对此成形方案的烧结品、热处理品分别进行齿轮抗压强度测试和尺寸检验。齿轮强度测试在万能材料试验机上进行齿轮抗压试验，要求齿轮与压块以线接触形式在齿面上均匀接触，齿轮A与齿轮B分别跨14与2齿测试齿轮抗压强度。所研制的铁基粉末冶金双联齿轮装机进行. 万次负载耐久试验，齿轮齿部无明显的凹陷、擦伤和点蚀，满足使用要求。

五、结语

1）通过产品分析、材料成分设计、制备工艺确定以及成形模具设计，详述了高性能铁基粉末冶金汽车双联齿轮制品的研制过程，装机试验表明成功开发应用于汽车上铁基粉末冶金双联齿轮。

2）产品研制过程中采用自主开发的高性能低成本的铁基粉末冶金材料Fe-1.3Cu-0.8C-1.7Ni-0.5Mo-0.35MnS，产品性能测试、尺寸检测以及装机试验结果表明，所研制的齿轮达到使用要求，尺寸的稳定性可满足批量生产的需要。

参考文献

[1] 朱孝录主编.齿轮传动设计手册[M]. 化学工业出版社， 2005

[2] 上海市新材料协会粉末冶金分会，上海汽车股份有限公司粉末冶金厂编，张华诚主编.粉末冶金实用工艺学[M]. 冶金工业出版社， 2004

粉末冶金材料技术范文第5篇

2013年3月7日，怀柔区区委书记齐静从北京市副市长苟仲文手中接过中关村国家自主创新示范区怀柔园的牌子，不到一年的时间，怀柔园已在加速产业升级方面取得了显著的成绩。

“我们将以三大特色园区建设和龙头项目带动为抓手，大力引进科技资源，积极发展战略性新兴产业集群，使怀柔园在‘十二五’期间迅速成长。”

怀柔园负责人所说的三大特色园区即纳米科技产业园、科技服务产业园和数字信息产业园。纳米科技产业园不仅是怀柔园的一张金名片，也是北京市的一个符号。2013年6月18日，怀柔纳米科技产业园被科技部高新司评定为北京国家纳米高新技术产业化基地。这是中国第二个纳米领域部级高技术产业基地。

“我们对怀柔纳米科技产业园定下的目标是，到2015年实现总产值200亿，到2020年达到500亿。未来我们要把纳米科技产业园做成全国的纳米科技创新源头，聚集纳米产业链的各大要素。”怀柔园负责人告诉记者，仅2013年上半年就吸纳了13个项目，到现在为止，建成时间才2年的纳米科技产业园一共有29个项目入驻。这些项目分布在环保、能源、传统工业、生物医疗四大领域。比如在水处理领域，吸引了行业龙头企业碧水源公司；在能源领域，吸引了有研粉末公司；在生物医疗领域，吸引了欧亚瑞康等龙头企业。

除了纳米科技产业园，怀柔园引以为豪的还有科技服务产业园。科技服务产业园脱胎于中科院怀柔科教产业园，始于2009年6月12日，它由教育基地即中科院大学、科研与转化基地、北京综合研究中心三部分组成。

中科院大学占地1300亩，计划2014年全部竣工；科研与转化基地占地1334亩，有12个研究所的24个项目入驻；北京综合研究中心一期工程总投资预计75.7亿元，计划2014年启动建设，2019年全部建成，包括北京先进光源、物质科学综合极端条件设施、地球系统数值模拟装置等三大科学装置和依托于科学装置的若干研究中心。

“科技服务产业园引进世界先进的服务资源和模式，探索科技服务业快速发展道路，力争率先形成带动北京、辐射全国、链接全球的世界级科技创新专业化服务基地。到2020年，科技服务业将实现总收入120亿元，培育大型龙头企业10家，集聚10家市场化运行孵化平台。”

与此同时，怀柔园抓住新一代信息技术产业发展和产业价值链中数据、信息等服务业态专业化布局的机遇，在园区布局建设数字信息产业园，总面积800亩。重点发展云计算关键技术研发与应用、物联网关键技术研发与应用、大型数据中心建设、芯片研发设计、数字内容领域。其中北京超级云计算中心，其计算速度达到了千万亿次/秒，2013年已投入运营。

“怀柔园要打破传统的规模外延、技术外生、市场外向的发展路径依赖，在‘绿色生态，创新驱动、内生发展’的道路上更进一步，探索一条全面转型升级的发展路径，打造成为符合首都经济转型升级和中关村建设要求的新型科技园区。”怀柔园负责人说。

玛氏食品：

创新铸成品牌多元化

集玛氏在华的行政管理中心、结算中心、人才发展中心以及科技研发中心等总部职能于一身的玛氏（食品）中国有限公司总部基地于2010年9月落户怀柔雁栖经济开发区，总投资达1.3亿人民币。当时玛氏中国总裁易瀚博在致辞中表示，作为全球前三甲的食品企业，玛氏将其中国总部基地项目选址在北京市怀柔区雁栖经济开发区，不仅充分表明了玛氏对北京投资环境的看好，同时也显示了对中国市场未来发展的巨大信心。

时任怀柔区区长池维生在奠基仪式上的致辞中也特别指出，玛氏中国总部基地项目不仅符合北京市“人文北京、科技北京、绿色北京”的城市发展战略，更是与其建设“世界城市”和怀柔区经济发展的战略构想相契合，玛氏中国总部基地项目所呈现出的经济与环境和谐发展这一“绿色”双赢的特点，正是对可持续发展理念的集中诠释。

这个全球最大的家族企业在中国有三大生产基地，其中有两大生产基地就在怀柔园，2013年产值25.9亿，税收5.0亿。玛氏中国以其众多的国际知名品牌，如德芙（DOVE）、M&M's、士力架（SNICKERS）、彩虹糖（SKITTLES）、宝路PEDIGREE）、伟嘉（WHISKAS），在市场上树立起自己的形象。作为玛氏公司在中国的业务，玛氏中国代表全球领先的食品生产商，由宠物护理、巧克力、箭牌业务组成，是全球超过300亿美元销售额的重要组成部分。

创立于1911年的玛氏公司是全球最大的食品生产商之一，是全球巧克力、宠物护理、糖果等行业的领导者，拥有众多世界知名的品牌。在这些品牌中，价值超过十亿美元的品牌就包括德芙、玛氏、M&M’S、士力架、UNCLE BEN’S、傲白、宝路、皇家、伟嘉和特趣。其中，糖果巧克力类产品和宠物类产品销量分别位居全球同类产品首位。目前全球有三分之一的宠物每天都在食用玛氏公司的宝路狗粮和伟嘉猫粮。2008年10月，玛氏联手股神巴菲特，斥资230亿美元收购口香糖制造商箭牌，迅速得到一个充分全球化的网络，以及与主业巧克力相比更具有健康形象的业务。

1983年，玛氏公司开始通过分销商在中国市场上销售糖果产品。1990年，作为最大的赞助商之一，玛氏公司以M&M's品牌赞助了第十一届亚运会。这次赞助活动使玛氏与中国消费者建立了深厚的关系和友谊，使M&M's成为中国最受欢迎的糖果品牌之一。1993年， 玛氏食品（中国）有限公司在北京正式成立，是最早的外商独资企业之一。巧克力生产工厂在同年建成投产。1995年又投资建立了宠物食品工厂，生产宝路狗粮和伟嘉猫粮。1996年将中国的公司总部和巧克力糖果生产厂落户怀柔。2008年，玛氏中国以士力架巧克力作为奥运会官方巧克力，赞助了北京奥林匹克运动会。 2010年，玛氏巧克力总部落户怀柔。

碧水源：创新引领跨越式发展

2013年12月16日，万众瞩目的2014年碧水源新品会在北京召开，全球首发了国际领先的超低压纳滤膜净水机，全面塑造“碧水源，净水行业第一专业品牌”形象。

碧水源进入净水民用市场并非拍脑门战略，而是在进行了充分的市场调研之后，并结合自身的研发、技术、产能及资金优势做出的前瞻。成立于2001年的碧水源，视科技创新为企业持续发展的生命，先后与清华、浙大等高校强强联合，吸纳国际一流的行业专家学者，形成强大的研发团队，取得多达170项专利技术成果，掌控国际核心膜技术，堪称世界前三甲。

十多年的积淀，碧水源在工程净水领域业绩遥遥领先，膜过滤技术久经考验，也为民用净水应用打下了基石。如奥运水环境工程、国家大剧院景观水工程、滇池流域、太湖流域、海河流域治理等国家水环境治理重点工程，每年为我国提供高品质再生水达30亿吨，是解决我国“水污染、水资源匮乏、饮水安全”问题的强力技术支撑。“在这样的背景下，开拓进入民用净水市场，完全是专业的技术和团队做专业的事情。很多民用净水企业，都是从其他行业转行的，不具备对核心技术的掌握，膜滤芯只能依靠外购，受制于人，碧水源具备完全拥有自主知识产权的世界顶级膜过滤技术。”碧水源净水科技有限公司总经理梁辉自豪地说，“民用净水与工程净水不同，不仅需要技术，还需要资金。2010年4月碧水源成功上市，资金优势凸显，足够的资金投入为拓展民用净水领域新业务解除了后顾之忧，也加快了生产线的建设投产，成为规模化生产膜滤芯和净水产品的少数企业之一。”

截止目前，碧水源有世界最大、工艺水平一流的膜研发与生产基地，年产高品质增强型PVDF中空纤维微滤膜400万㎡、超滤膜200万㎡、反渗透膜100万㎡和超低压反渗透膜100万㎡，建成了现代化的民用净水设备生产线，年产100万台，并配备国际领先的产品检验和水质检测系统。“如此庞大的生产能力属国内唯一，在世界也属领先水平。”

本次首发的新产品超低压纳滤膜净水机堪称国际领先。超低压纳滤膜是碧水源耗费巨资，从美国引进反渗透膜生产线，历时2年，近100名国内外专家参与研发，专为民用净水市场开发的重量级膜产品，是目前世界上技术最先进、独一无二的净水膜材料。超低压纳滤（NF）是介于超滤与反渗透之间的一种压力驱动膜分离技术，其截留分子量在200～1000的范围内，孔径为几纳米。相比反渗透膜，纳滤膜具有操作压力低（一般在0.5-2.0MPa，故有“低压反渗透”之称）、水通量大的特点。低压纳滤膜多为复合膜及荷电膜，因而其耐压密性和抗污染能力强。此外，还保留了部分对人体有益的营养元素，克服了超滤膜不能去除重金属和水垢、反渗透膜出水过于纯净的缺点，更适于民用净水领域。

“超低压纳滤膜制水时仅需要2-3公斤压力，低压节能，废水率仅为普通RO膜的1/10，是一项最具发展前景的节能节水产品。”梁辉介绍，碧水源第二代产品WaterPad便携式净水机因时尚超薄、精致小巧、安装和滤芯更换便捷等显著特点而著称于业界，仅一年时间即突破了4万台的销量大关；WaterPlant迷你水厂采用微滤、超滤、超低压反渗透三膜组合，做到大通量、无压力桶、无废水，在业界独秀一枝。另外，碧水源还了首款智能化高端全屋净水机。

有研粉末：创新实现“开药方”式飞跃

与外企玛氏食品和民企碧水源的性质不同，有研粉末新材料（北京）有限公司（简称有研粉末）是北京有色金属研究总院科研院所转型的国企，但这并没阻碍它在技术创新上的作为。

自2004年3月4日成立以来，通过技术创新，有研粉末已发展成为国内排名第一，亚洲规模最大，世界第三的高新技术企业。其金属粉末及粉末冶金制品的年产能达到1.7万吨，国内市场占有率约35%，国际市场占有率约10%，是主要竞争对手金川公司和重庆冶炼公司市场占有率之和。尤其是近两年来，经过并购重组，有研粉末拥有3家控股公司：北京恒源天桥粉末冶金有限公司、北京康普锡威焊料有限公司和Makin Metal Powders（UK） Limited（英国）。2013年年销售收入超过10亿元，净利润近6000万元。

问渠那得清如许，为有源头活水来。提起金属粉末，制粉技术是一大关键，用通俗的话讲，就是将金属原材料研制成粉末，然后压制烧结成各种部件，比如汽车、飞机零部件。在这个过程中，涉及诸多环节，首先要根据制品的使用环境来做材料设计，比如在航天环境下使用的制品跟汽车上使用的制品，其材料在耐磨性、耐蚀性、强度等方面的要求是完全不一样的，这就要求设计材料的时候考虑各种金属材料以及添加材料的配比。比如铁基粉，有时候需要在一吨铁基粉里添加500克碳元素，以增强它的韧性，怎样把它均匀混合？这就需要综合技术的提升。再比如切割大理石的金刚石工具，就是用合金粉末制成的。最初的金刚石工具有切割不平整的问题，后来有研粉末的研发人员发现是因为工具的平衡性达不到要求。经过反复试验，研发人员最后在合金材料中添加了另外一种材料才解决了工具的平衡性问题。“材料设计就像开药方的医生，要深入研究病人的病情才能做到对症下药。这方面正是有研粉末的核心竞争优势。”有研粉末总经理汪礼敏说。

材料设计完后，另一大关键技术就是制粉技术。制粉技术工艺不同，研制成的金属粉末质量就有很大差别。经过多年的实验，有研粉末已经具有电解法、雾化法、化学法、扩散烧结法、氧化还原法、机械法等多种制粉技术。生产的电解铜粉、雾化铜粉、铜合金粉等产品，广泛应用于粉末冶金零部件、含有轴承、摩擦材料、金刚石工具、电碳、导热、触点、催化剂、射孔弹等行业。例如，“改进型雾化工艺生产高品质（无铅）铜合金粉技术改造”实现节电13%，节水18%，铅含量能控制在100ppm以下。这个过程就如同药厂根据医生开出的配方制作出各种药剂。此外，有研粉末已建成国内第一条粉末冶金中空凸轮轴生产线，年产300万件的具有自主知识的复合凸轮片生产线，高端粉末冶金零部件制造技术处于国内领先水平。

随着我国工业特别是汽车工业的快速发展，粉末冶金产品的应用越来越广，其中以高密度、高强度、高尺寸精度、结构特殊为特点的“三高类”粉末冶金零部件需求量越来越大，例如大型客机、高速列车、船舶制动用高性能粉末冶金摩擦材料及刹车片。然而，目前我国平均每辆汽车的粉末冶金零部件用量约5kg，仅为美国的1/4，每年需进口相关金属粉末及制品近100亿元。为此，国家工信部的《新材料产业“十二五”重点产品目录》已经将用于金刚石、粉末冶金等领域用的金属粉末和制品列入“新材料产业‘十二五’重点产品”。