粉末冶金研究精选(九篇)

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第1篇：粉末冶金研究范文

[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.

第2篇：粉末冶金研究范文

[关键词] 津血源；干燥综合征（SS）；唾液分泌；肾上腺素受体；毒蕈碱M3受体；AQP5

[收稿日期] 2014-01-18

[基金项目] 国家自然科学基金项目（81273714）；江苏省自然科学基金项目（BK2011870）

[通信作者] 钱先，教授，博士，主任医师，研究方向为风湿免疫病的中西医临床研究，Tel： （025）86617141-91905，E-mail：

干燥综合征（Sjogren′s syndrome，SS），又称口眼干燥综合症，是一种常见的慢性炎症性的自身免疫疾病，主要累及外分泌腺体，临床上主要表现为口眼干燥、皮肤干燥，常累及肺脏、肾脏等系统损害。本病属中医“燥证”的范畴，症候表现以内燥为主，亦有外燥表现。西医的治疗手段主要局限于免疫抑制剂、糖皮质激素及催涎剂，且易出现毒副作用，而中医中药在治疗SS方面却发挥了良好的疗效。津血源颗粒是基于“津血同源”的中医理论而自制的江苏省中医院院内制剂，具有滋阴养血润燥之效，主要用于SS等自身免疫疾病的干燥症候，临床应用疗效达85%，长期应用无毒副作用，病人依从性良好。

以往的临床研究[1-2]表明：津血源可明显改善患者的干燥症状。本课题组前期的动物实验研究[3-6]显示津血源能明显促进SS模型鼠唾液分泌，但其具体机制尚未完全阐明。水分子通道蛋白（AQPs）是一系列含6个跨膜感受器的家族，像管道一样联系细胞的腔面和血管面，起着水分运输的作用。既往研究[7]报道，AQPs与唾液分泌相关。由AQPs转运的水分占唾液中水分总量的60%[8]，但目前只有AQP5证实与SS患者唾液分泌密切相关。

本实验在前期研究的基础上，在口干症动物模型上明确津血源激动受体的途径和作用特点，研究津血源对唾液腺细胞AQP5表达量的影响，为后续研究津血源的生津作用涉及的信号传导通路提供实验基础，为“津血同源”的中医传统理论提供系统依据。

1 材料

1.1 动物 健康雄性SD大鼠（年龄7～8周），体重（200±10） g，由中国医学科学院实验动物研究所提供。

1.2 药物、试剂及耗材 津血源浸膏（每1 mL含原药1 g）：江苏省中医院药厂生产，本研究采用成形前的稠膏，并按药典的标准与要求进行检验和定性定量控制，具体药方组成生地黄、南沙参、麦冬、鹿含草、白芍、乌梅、水牛角、土茯苓、丹参、威灵仙、薪蛇；乌拉坦（化学名氨基甲酸乙酯 C3H7NO2）500 g，购买于上海青析化工科技有限公司； 0.9%氯化钠注射液，购于南京小营药业集团有限公司；毛果芸香碱滴眼液，购于永光制药有限公司；硫酸阿托品注射液，购于上海禾丰制药有限公司；4-二苯乙酰氧基-N-甲基-哌啶（4-DAMP）购于sigma公司；酚妥拉明购于扬州制药有限公司。

一抗：稀释1 000倍的抗AQP5多克隆抗体，Abcam ab78486。二抗：羊抗兔-HRP；Protein Marker（江苏南京钟鼎生物自制）。Acr，Bis，Tris（购自Sigma公司）；SDS（购自Amresco公司）；TEMED（购自BIO-RAD公司）；其他试剂均为国产分析纯。

Allegra 21R台式高速冷冻离心机（美国BECKMAN公司）；台式高速离心机（德国SORVAL公司）；Gel Doc2000 成像系统、垂直电泳系统（美国BIO-RAD公司）；320-S pH 计（美国Mettler Toledo公司）；AR5120 电子天平（美国AHOΜS公司）；MultiTempⅢ恒温水浴锅；雪花状制冰机（日本SANYO公司）；超净工作台（中国苏净集团）；NANODROP2000（Thermo公司）。

2 方法

2.1 口干症大鼠模型的制备与大鼠唾液分泌量的测量 利用乌拉坦将所有动物腹腔麻醉（1.3 g・kg-1）。设毛果芸香碱（选择性M1受体激动药）为阳性对照，生理盐水为阴性对照。参照Yanagi Y等[9]方法，通过尾静脉给予下列药物（1 mg・kg-1）：M3受体阻滞剂4-DAMP，M受体阻滞剂阿托品、α受体阻断药酚妥拉明，制备3组口干症模型。造模成功20 min后，实验遵循随机、重复和对照的原则。根据津血源临床常用剂量及SD大鼠体表面积换算，将阿托品组分为津血源高、中、低剂量组；其余2种阻断剂组给予中剂量津血源。所有动物给药后舌下放置30 mg干棉球，测定大鼠的唾液分泌量，每只棉球每30 min更换1次，连续测定150 min，通过称前后干棉球的重量差计算最大唾液分泌量。

2.2 Western Blot检测AQP5 毛果芸香碱（1 mg・kg-1）尾静脉给药，作为AQP5水平表达的阳性对照组。津血源灌胃30 min后，脱颈处死大鼠，切开双侧颈部，取双侧下颌下腺腺体组织。样品通过RIPA裂解获得上清，每个样品分别上样80 μg。上样完毕后，聚丙烯酰胺凝胶先90 V跑完积层胶，再将电压升至200 V直到电泳结束。电泳结束后，取下凝胶进行转膜，恒压100 V转膜，约为1.5 h。电转结束后，取下膜后先用PBS洗涤4次，每次5 min。然后置于5%脱脂奶粉封闭液中封闭 37 ℃ 1 h。用封闭液稀释一抗，膜在一抗稀释液中37 ℃反应1 h。洗膜4次，每次5 min；用含5%牛奶的封闭液稀释二抗。膜在二抗中37 ℃反应1 h。最后，洗膜ECL显影。

2.3 统计方法 结果用±s来表达。采用GraphPad software软件，进行统计数据及检验。统计方法用单因素方差分析或者非参秩和检验，P

3 结果

3.1 津血源诱导模型鼠唾液分泌的观察 给药阿托品（1 mg・kg-1）建立模型鼠后，津血源灌胃，生理盐水为阴性对照组，同等剂量（1 mg・kg-1）尾静脉注射，测量150 min的唾液分泌量。模型组与对照组之间存在明显差异，P

对阿托品模型鼠给予生理盐水或中剂量津血源给药，即津血源0.5 mL（1.3 mg・kg-1）灌胃，生理盐水1 mg・kg-1尾静脉注射，每30 min测定1次唾液分泌量，连续测定150 min，观察两者在诱导模型大鼠唾液分泌方面有无差异，见图1。与生理盐水组比，存在统计学差异，P

3.2 津血源对各阻断剂抑制唾液分泌作用的影响 肾上腺受体阻滞剂酚妥拉明（1 mg・kg-1）静脉给药，大鼠唾液分泌量受到抑制，与空白对照组有明显差异。而津血源（1.3 mg・kg-1）给药后，可缓解酚妥拉明引起的唾液抑制作用，增加大鼠唾液的分泌，有统计学意义，见表2。

选择性M3受体阻滞剂4-DAMP，以1 mg・kg-1静脉给药。大鼠的唾液分泌受到中度抑制，唾液分泌较正常对照组显著减少。而津血源（1.3 mg・kg-1）灌胃后测得的唾液分泌量，较正常对照组和4-DAMP组均有所增加。因此，津血源可恢复由4-DAMP引起的唾液分泌抑制作用，与对照组和4-DAMP组相比，具有明显统计学差异。

M受体阻滞剂阿托品，以1 mg・kg-1静脉给药后，唾液分泌被严重抑制，大鼠的唾液分泌量较正常对照组显著减少。治疗组给药津血源（1.3 mg・kg-1）后，大鼠的唾液分泌量得到恢复，并明显增加。与对照组和阿托品组相比，具有统计学意义。因此津血源可缓解由阿托品介导的唾液分泌抑制。

比较津血源对3组模型组唾液分泌量的影响，并未发现津血源缓解3组阻断剂阻断的唾液分泌量的作用强度存在统计学差异。

大鼠分别静脉给予酚妥拉明、4-DAMP及阿托品（1 mg・kg-1），对照组不给任何药物。20 min后中剂量津血源灌胃给药。每种药物给药后测量各组唾液分泌量。与对照组及各阻断剂组相比，阻断剂组+津血源组的唾液分泌得到增加，P

3.3 津血源对颌下腺细胞AQP5蛋白表达的影响 AQP5是相对分子质量为27 kDa的蛋白质。本研究发现AQP5蛋白在生理盐水组大鼠的下颌下腺中有表达，毛果芸香碱亦能诱导及增加AQP5蛋白的表达，与生理盐水组、模型组相比，P

4 讨论

津血源颗粒主要由养阴药生地黄、北沙参、麦冬等和养血药白芍、阿胶、丹参等组成，通过滋阴而改善体内阴液失衡，增加体内津液的来源，促进口鼻等腺体的分泌；通过养血活血，增加津液转化敷布，增强脏腑孔窍的濡润。通过前期大量的临床研究及实验研究，津血源促进唾液分泌的疗效得到肯定，但具体机制尚不明确。本实验主要在口干症动物模型上明确津血源激动受体的途径和作用特点。

唾液腺的分泌主要由交感和副交感神经调控，通过乙酰胆碱和肾上腺素分别激活Ⅲ型毒碱样乙酰胆碱受体（M3受体）和α1肾上腺素受体，增加细胞内Ca2+浓度，诱导腺体分泌[10]。

副交感神经末梢释放的乙酰胆碱主要是通过作用于毒蕈碱型胆碱受体调控涎腺细胞的分泌，但主要介导乙酰胆碱对涎腺分泌调控的是M1和M3亚型[11]，目前以M3受体的研究最多。M3受体主要分布于外分泌腺，是目前为止在SS中发现的唯一一个器官特异性抗原，具有明确的功能，是腺细胞分泌的重要分子基础[12]。乙酰胆碱的释放和神经递质与M3受体的结合促发了二级信号传导级联反应，引起Ca2+浓度的增加，Cl-通道的激活和水分、电解质的分泌。因此，使用乙酰胆碱或M型胆碱能受体激动剂毛果芸香碱时，可引起唾液的大量分泌，反之，抗乙酰胆碱药（如阿托品），则能抑制唾液的分泌。肾上腺素受体（adrenergic receptor，AR）亦与唾液分泌密切相关。交感神经未梢释放的去甲肾上腺素可以分别活化位于涎腺腺泡基底膜侧的α-ARs和β-ARs。

阿托品与4-DAMP均是M3受体抑制剂，能完全阻断M3受体的结合与激活，从而抑制唾液的分泌。其中，4-DAMP是选择性毒蕈碱M3受体阻滞剂，抑制腺体分泌力量较强；阿托品是非选择性毒蕈碱M受体阻滞剂，能竞争性阻断各种M胆碱受体亚型，对唾液腺与汗腺的作用最敏感。在本实验中，当4-DAMP和阿托品尾静脉以1 mg・kg-1给药后，大鼠唾液的分泌均受到抑制。而津血源均能缓解两者介导的唾液分泌抑制，增加大鼠唾液分泌，尤其是阿托品组表现明显，这些结果提示，津血源的增加唾液分泌作用可能通过毒蕈碱M3受体介导的途径有关。

酚妥拉明是一种短效类的非选择性α受体阻滞剂，与受体结合力弱，容易解离，在体内作用维持时间短暂，又称竞争性α受体阻滞剂。在本实验中，给药酚妥拉明（1 mg・kg-1）后，唾液分泌受到轻度的抑制，而津血源可解除由酚妥拉明介导的唾液分泌抑制作用，并增加唾液分泌，提示津血源可恢复由肾上腺受体阻滞剂介导的唾液分泌抑制。这些结果表明津血源对增加唾液分泌的作用，有一部分与兴奋肾上腺素受体相关。

在实验中，根据津血源临床常用剂量，通过SD大鼠体表面积换算，分别予0.22，0.5，1.1 mL 3个剂量组，但是津血源1.1 mL灌胃后，大鼠均出现死亡，考虑津血源灌胃剂量过大，易误入气管，且大鼠在麻醉状态下，消化系统的吸收能力较正常低，无法接受大剂量的中药灌胃，因此，实验中只取了2个剂量的数据。

AQPs具有在细胞的血管面和腔面之间转运水分的功能，占唾液中水分总量的很大一部分。它们表达广泛，迄今为止，在哺乳动物已发现13个成员（AQP0-12），在鼠和人的唾液腺细胞上发现了AQP3，AQP5和AQP8[13]。其中，AQP5是一种已知的可调节颌下腺体唾液分泌的蛋白，与SS患者的唾液分泌密切相关。前期动物实验[13]发现，津血源可明显增强SS模型鼠唾液腺中AQP5的表达。在本实验中，对照组下颌下腺中有AQP5的表达，毛果芸香碱可诱导及增加AQP5的表达，而各阻断剂组的颌下腺细胞AQP5的表达均较正常组下降。而给药津血源后，AQP5的表达量均得到增加，以阿托品组明显，提示津血源可以缓解各阻断剂抑制大鼠唾液腺细胞AQP5蛋白的表达，增加AQP5蛋白量的表达。这些结果说明，解除毒蕈碱M3受体及肾上腺素受体引起的颌下腺AQP5蛋白量表达的抑制作用，增加AQP5蛋白的表达，是津血源介导的唾液分泌功能增强的部分机制。

通过本次研究发现，津血源增加唾液分泌可能是通过毒蕈碱M（尤其是M3受体），肾上腺素受体介导的作用途径，增加唾液腺细胞膜AQP5的表达，促进唾液分泌。但津血源中具体何种有效成分与这些受体相关仍不明确，有待进一步研究。

[参考文献]

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[4] 汪红仪，许超，李庆平，等. 津血源颗粒对干燥综合征模型大鼠治疗作用的观察[J]. 时珍国医国药，2011（6）：1469.

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Research of mechanism Jinxueyuan granules increased saliva

secretion of xerostomia model rats

LIU Yan， WANG Hong-yi， QIAN Xian

（1.Nanjing University of Chinese Medicine， Nanjing 210029， China；

2.Nanjing Medical University， Nanjing 210029， China；

3. Rheumatic Ward of Jiangsu Province Hospital of Traditional Chinese Medicine， Nanjing 210029， China ）

[Abstract] To analyze the specific mechanism of Jinxueyuan granules， the relationship between the Jinxueyuan granules increased the saliva secretion of xerostomia model SD rats and excitement of receptors were studied in this experiment.In the study，three groups of xerostomia model rats were successfully established by using M-receptor blockers-4-diphenyl-acetoxy-N-methyl-piperidine（4-DAMP） and atropine，or adrenergic receptor blocker phentolamine；after the modeling，the medicine Jinxueyuan granules were gavaged.According to the clinical dose of Jinxueyuan granules and SD rats body surface area，the rats in atropine group were divided three dose groups respectively，namely low，medium and high dose of Jinxueyuan granules groups.The 4-DAMP group and phentolamine group were gavaged medium dose of Jinxueyuan granules.And the amount of salivary secretion for 150 minutes in all groups continuously were measured，and the effect of Jinxueyuan granules increased salivation and the relationship between characteristics and the receptors were observed；and submandibular gland tissue of the rats was isolated，then the effect of Jinxueyuan Granules for expression of the water channel protein aquaporin-5 （AQP5） in submandibular gland cells was analyzed by the Western blot technology.It was found that the saliva secretion of Jinxueyuan Granules groups was increased significantly，and compared with the saline control group， phentolamine group，4-DAMP group and atropine group，difference was significant， P

第3篇：粉末冶金研究范文

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.

第4篇：粉末冶金研究范文

英文名称：Powder Metallurgy Technology

主管单位：中国科学技术协会

主办单位：中国机械工程学会粉末冶金分会;中国金属学会粉末冶金分会;中国有色金属学会粉末冶金及金属陶瓷学术委员会

出版周期：双月刊

出版地址：北京市

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种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1001-3784

国内刊号：11-1974/TF

邮发代号：82-642

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1982

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第5篇：粉末冶金研究范文

英文名称：Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy

主管单位：中华人民共和国教育部

主办单位：中南大学

出版周期：双月刊

出版地址：湖南省长沙市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1673-0224

国内刊号：43-1448/TF

邮发代号：42-321

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1996

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第6篇：粉末冶金研究范文

1高速压制

高速压制技术的诞生实现了总质量大于5.0kg的高密度大型粉末冶金零件的烧结，在20ms之内对粉末实现压缩处理，在3000ms之内实现多次的压制，提高齿轮零件的密度。当前粉末冶金的困境可通过高速压制打破，鉴于传统的压制成形对成形压力的要求非常高，但是压机吨位又对成形压力造成了限制，因此无法满足传统压制成形技术的成形压力要求，高速压制基本上不会受到成形压力的影响。粉末带有预合金化与扩散合金化的双重特征，其密度最大可达到7.7g/cm3，在粉末冶金行业得到了广泛的应用。通过液压进行控制的冲锤，其产生的冲击波比较强，可实现高速压制的致密化，而致密化的程度主要是由冲锤的速度以及质量而决定的，因此其采用的是液压控制，因此可防止出现非轴向反弹，避免损坏压坯。进行多次高速压制是可行的，并且经过重复压制之后，齿轮零件的密度会显著增加，单次的冲击时间间隔要求＜300ms，通过计算机对冲锤的冲击功以及行程实现精准的控制，确保多次冲击压制可快速完成。然而，高速压制技术尚处于研究阶段，在复杂的台阶型的零件制备方面尚有很大的潜力可供挖掘。

2烧结齿轮的表面致密化技术

提高粉末冶金齿轮零件性能的核心方法在于提高密度，笔者认为，经过热处理以及后加工的齿轮零件，其性能并不十分理想，出现了失效的问题，而失效问题出现的主要原因是齿轮的表面接触疲劳，提高齿轮疲劳性能的的主要途径及时提高其表面的密度。对齿轮进行表面渗碳或者是激光热处理，可提高齿轮的外部硬度，增加其碳含量，提高其耐磨性与韧性。粉末冶金齿轮普遍存在着一定数量的孔隙，因此其表面接触疲劳强度不如经过铸轧钢加工的齿轮，然而经过表面致密化处理之后，齿部跟轧辊模进行接触的表面可达到全致密的效果。经过表面致密化之后，齿轮的齿部表面处于无孔状态，心部则是多孔体，因为只有齿轮的表面承受外加的应力，所以可降低齿轮的生产成本。通过轧辊模对烧结齿轮进行反复地轧制，可切实提高齿轮的齿形精度以及尺寸精度。如果齿轮的表面致密化深度＞0.7mm，则齿轮的表面接触疲劳强度得以增强，降低齿轮的表面粗糙度，臻于“镜面”标准，保持绝对的光滑状态，降低齿轮在运行时所产生的噪音。再对表面无孔的齿轮进行热处理，按照渗碳钢的水平对齿轮的接触疲劳强度以及弯曲疲劳强度进行适当的调整，大致的技术流程为成形烧结机加工表面致密化热处理。表面致密化技术的优点可概括为噪音低、尺寸精度高、耐磨性高、耐腐蚀性强等，而这正是高质量的齿轮所必须要具备的客观条件，即便是密度仅仅为7.25g/cm3的烧结齿轮，经过表面致密化处理之后，其表面接触的疲劳性能比铸轧钢更高。

3结语

第7篇：粉末冶金研究范文

随着新材料、新技术的不断发展与应用，材料的轻型化、节能化、智能化、环保化已经成为 21 世纪材料科学发展的主题。轻质高强金属基复合材料由于具有更高的比刚度、比强度，在强调材料轻型化的今天，受到越来越多的关注。在金属基复合材料的制备工艺中，粉末冶金工艺方法由于其工艺温度低及近净成形等特点, 使其具有独特的优越性并被广泛采用[1]。粉末冶金（PM）方法最初主要应用于一些难熔材料和高熔点金属，由于这些材料塑性差、变形困难，制备过程中主要采用粉末冶金工艺方法。粉末冶金工艺中的经典烧结理论的研究也是基于高熔点、脆硬材料的[2]。但是，建立在脆硬材料之上的经典烧结理论是否适用于低熔点、低密度的材料，至今仍在研究之中。以往的烧结工艺研究，为了了解烧结后材料显微组织的演变，是将烧结后的试样重新打磨、抛光成金相试样后，在光学金相显微镜下观察其组织的改变。这一方法的缺陷在于得出的试验结果只是烧结完毕后试样组织的变化，对于二元或多元合金系金属粉末而言，无法实时了解烧结过程中基体粉末和添加的合金粉末颗粒间的烧结机理和显微组织的演变过程。用粉末冶金方法制备金属基复合材料，在烧结阶段，基体与外加增强相之间一般不发生反应[3]，烧结工艺的设计是依据基体材料而定。由于铝合金的烧结温度低于纯铝的熔点，因此，在烧结过程中我们可以利用高温光学金相显微镜对整个过程进行原位观察。为了验证经典烧结理论中的“球－球烧结模型”对铝、镁等屈服强度比较低的粉末体系是否依然有效，西安交通大学材料学院柴东朗课题组成功利用自行改制的高温光学金相显微镜，对二元铝基纯金属粉末体系的烧结过程进行了原位观察，即在烧结的同时，实时观察金相试样表面组织的演变过程，并将烧结过程录像存入计算机，发现了许多先前未有报道的新成果，为材料的试验及检测开创了一条新路。

2 试验装置的改造

为了能做到烧结过程的原位观察，试验装置必须要解决两个问题，一是烧结炉要足够小，可以放在光学金相显微镜下对试样进行实时观察，并有冷却系统和控温系统；二是光学金相显微镜的镜片要耐高温，同时要具备成像系统，以便及时将光学信息转换成数字信号，并输入到计算机中以数字格式存储起来，使试验者可以实时观察。经过不断的探索与试验，课题组终于成功研制了可以用于原位观察的高温光学金相显微镜。

课题组自制的高温光学金相显微镜是在普通的光学金相显微镜基础上加以改造的，增加了成像系统和加热系统。结构框图见图 1。成像系统由光学成像系统和数码转换系统两部分构成，数码转换系统的作用是把拍摄到的图像由光学信号转换成数字信号，并存储为数字格式。通过数码转换系统，可以对实验过程拍摄动态连续图像，并根据需要截取成静态单幅图像。整个烧结过程均由成像系统实时录像，并可通过计算机原位观察。加热系统的作用则是实现在给定温度和保护气氛下的烧结，由加热坩埚以及水冷系统、气体保护系统、温控系统和电源等五部分组成，结构示意图如图 2 所示。加热坩埚位于电阻线圈中部，位置偏上，控温仪的热电偶安放在加热坩锅下方、线圈中部的位置。利用电阻线圈直接加热，加热效率高。加热台周围设计成空心环道以便通冷却水使设备降温；加热台上部也有通孔，当烧结某些易氧化材料时通入惰性气体进行保护。烧结时，可通过高温光学金相显微镜对试样表面变化的动态全过程进行实时录像，并可通过计算机原位观察为了进一步研究烧结时加热方式对烧结过程的影响，课题组还对高温光学金相显微镜的电源作了不断改进，使之不仅能实现阶梯式升温，而且能实现震荡式加热。

3试样制备

3.1 试样冷坯的制备

原位观察所用试样均采用粉末冶金法（PM）制备，主要工艺流程如图 3 所示。从烧结加热台示意图（图 2）可以发现，由于热电偶放在试样下方，因此，控温仪显示的温度并不是试样表面的温度。试样只有做得尽可能薄，才能使观察面的温度接近控温仪显示温度。为了保证试验结果的可比性，我们在制作试样时，尽量使所有试样厚度相等；由于加热台中的坩埚直径只有φ10mm，试样也必须做得直径小于 φ10mm；为了保证试验结果的可重复性和真实可靠性，我们把同一种试验材料的试样先制成 φ30×3.5mm 的冷坯，再进行切割分离、磨制后制成 φ7×3mm 的小试样，然后对每一个小试样，按照金相试样制备方法做成金相试样。

3.2金相试样的制备

随着科技的进步和发展，许多先进高端的检测设备被越来越多地应用到新材料的研制和产品检验中去。但是光学金相检验始终是最普遍最广泛的一种主要手段。在光学金相检验中金相试样的制备是获取清晰照片和正确结论的重要环节。利用光学显微镜对试样进行观察时，其观察到的信息主要来自试样表面颜色深浅的变化。我们在制作金相试样时也是依据试样表面不同区域能量的差异或不同相颜色的差异，通过腐蚀剂的作用，使其显示不同的颜色。腐蚀程度深的区域对光的散射严重，腐蚀程度浅的区域对光的散射轻微，这样，在光学显微镜下观察，颜色就有暗、亮之分，从而能分辨出试样表面的细微结构，如晶粒边界、相界、析出物等。用于原位观察的试样由于在压制冷坯时表面已经比较平整，因此，在金相试样的制备过程中只需经过砂纸细磨、抛光、腐蚀等过程。前两个过程的制备方法与一般金相试样制备并无差别，只是腐蚀过程有其自身的特殊要求。腐蚀的目的是将金属的显微组织显现出来。常用的金相组织显示法有化学腐蚀法、电解腐蚀法、金相组织特殊显示等[4]。本课题组采用的是化学腐蚀法。

在普通金相试样的腐蚀中一般经常使用氯化铁盐酸水溶液进行化学腐蚀。课题组在利用原位观察法进行烧结原位观察时发现，原位观察用的试样不能按照常规金相试样的制作方法制作，原因在于经过深度腐蚀的试样，在光学显微镜下观察，还未开始烧结时，外加硬质相颗粒颜色已经很暗，接近于黑色，以致烧结开始后无法观察颗粒表面是否已经发生了变化；如果抛光后的试样不进行腐蚀，又观察不到颗粒边界，也无法了解颗粒边界在烧结过程中的变化。课题组经过不断摸索与反复试验，针对铝基二元合金系试样，调制出浓度极低的腐蚀液，成分为：氢氟酸 1％、盐酸 1.5％、硝酸 2.5％，水 95％。腐蚀开始时，用吸管取出一滴腐蚀液，滴至试样表面 30s左右后立即用清水冲洗、擦酒精、吹干，这样腐蚀出的试样烧结时观察效果最好。此时，腐蚀后的试样只显示出颗粒在基体中的边界，颜色与基体差别不大，而基体和颗粒中的晶界则看不出来。图 4 为烧结时原位观察中截取的烧结试样照片。（a）为烧结前经轻微腐蚀后的试样。此时，可清晰地分辨出外加颗粒在基体中的轮廓。（b）为烧结10 min 时，颗粒周围发生的组织演变，其中黑色部分表明颗粒与基体间已形成共晶液相。

第8篇：粉末冶金研究范文

关键词：材料成型；控制工程；金属材料加工

1材料成型与控制工程概念阐释

材料成型与控制工程是一个实用性学科，该学科剖析各种类型材料的宏观结构、微观结构、表面形态转换，深入研究材料热加工方法和塑性成形方法。材料成型与控制技术一般应用在机械制造行业、建筑行业以及设备加工行业，技术水平直接决定了这些行业产品制造质量、产品制造效率，关系到制造行业的利润，对于我国工业发展起到关键性基础作用。一般来说，产品设计必须应用材料成型与控制工程理论内涵以及具体的加工工艺，确定材料的性质、特点以及加工成品的功能，合理规划设计材料加工。金属材料是目前工业生产中较为常见的材料，材料成型与控制工程以分析金属材料性质、特点为主，充分考虑到材料成型与控制工程理论内容以及金属材料加工方法，探究材料成型与制造的关键技术，并利用领先的加工技术，实现制造技术的革新，确立我国工业制造的领先优势。加工金属材料时，需要应用到多种工艺技术，例如冲压、挤压、锻造、铸造以及焊接等工艺，这些工艺对技术水平提出了较高要求，每个技术环节出现差错都极易导致成型产品出现瑕疵，成型产品质量难以达标，其使用性能不能达到相关要求。因此，使用、加工金属材料之前，应仔细分析材料的物理性质、化学构成，并对材料进行测试，使其达到加工成型相关要求，结合此种材料的工作环境特点准备复合材料。

2材料成型与控制工程中加工金属材料的具体方式

2.1机械加工成型方法概述。机械加工成型作为金属材料加工过程中使用最为频繁的一种方式，这种方法的优势在于加工简便，设备资源较为丰富，加工金属材料的范围涉及到多个种类，加工精度高，能够加工几乎所有的金属材料。机械加工设备由普通机床逐步升级到数控机床，早期车、铣、刨、磨加工工序是单一的、独立的，现如今已经形成具备综合加工能力的加工中心，提高了加工效率和加工精准性。机械加工金属材料需要结合产品的材料性质、形状特点，分析选择对应的加工工艺，确定工艺路线，选择钻、车、铣等加工方法以及相应的加工刀具。通常在对硬度较低的金属材料进行机械加工时，钻、铣等加工方式需要应用高速某材料刀具，车削加工应用硬质合金类刀具，此类刀具表面适合涂层使用；在机械加工高硬度金属材料时，适合选择金刚石、立方氮化硼、陶瓷等材料制作的刀具，加工时使用切削液，能够降低加工金属材料表面和刀具的摩擦力，并将加工时产生的热量带走，确保材料加工质量达标。在机械加工特殊金属材料时，适合选择线切割、雕刻、电火花等加工方式，对于表面质量有较高要求的，应采取磨削加工方式，并根据具体情况实施抛光处理。2.2粉末冶金成型方法概述。粉末冶金技术是一种传统的材料成型与控制工程加工成型技术，该种技术在促进我国工业发展起到了积极的作用。粉末冶金成型技术最初应用在复合材料零件的制作过程中，利用压力成型的工艺完成加工、成型，适合应用在尺寸小、形状单一的零件制造中。该技术具有较强的适应性，能够应用于多种材料，工艺流程并不复杂，使用时突出增强相分布均匀、组织细密、界面反应少的特点。伴随科技的进步、加工制造技术的突破，该种技术也得到了发展和改进，现如今该技术主要应用于汽车、军事领域产品制造中，例如预制破片、刹车片等。应用粉末冶金成型技术生产、制造的金属产品具有较强耐磨性、较大强度，应用在特种工程领域中能够体现出较高的应用价值，例如含油材料制品。粉末冶金成型技术根据成型方式划分成三类：传统压制成型方式，注射成型方式，3D打印成型方式。粉末冶金成型技术在应用过程中必须将成型方法与金属材料的物质性质、化学性质、产品特点、产品要求相一致，以此来提高产品质量、产品精度、生产效率。2.3粉末冶金成型技术分析概述。粉末冶金工艺流程包括配料环节、混料环节、成型环节、脱脂环节、烧结环节、后处理环节。汽车以及机械设备使用的齿轮具体以压制成型的加工工艺为主，这种工艺具有较高的生产效率，且材料成本低廉，产量大，适合规模生产。轻武器零件类似扳机等，具有较高的机械性能要求和尺寸精度要求，同时该产品形状复杂；医疗器械例如止血钳等产品要求较高的机械性能和表面质量标准；电子零件例如手机按键，具有较高的尺寸精度要求和质量要求，这些产品都应选择注射成型工艺加工，待烧结后制品无成分偏析，精度准确、机械性能好、组织致密、表面质量好，密度为7.6g/cm3~7.8g/cm3，后期能够采用整形、热处理、表面处理、机械加工工艺进行加工。现如今，应用粉末冶金成型技术能够体现出性能良好、效率高、生产成本低的优势。2.4冲压、挤压、塑性成型方法概述。冲压、挤压、塑性成型方法的应用范围最广。技术人员仅需要结合基础材料成型特点，利用模具表面涂层以及技术，优化加工过程中的应力状态，从而减少材料加工成型中的摩擦阻力，释放材料压力，提高产品质量。冲压、挤压、塑性成型过程在加工复合材料时，应结合增强材料比例、材料尺寸、材料强度、材料种类、材料质量选取适当的冲压、挤压、模锻及其他塑形方式，进而制造高质量金属材料制品。塑性成型过程中如果被加工金属强度低，应提高加工速度。上述内容重点阐释了应用冲压、挤压、塑性成型方法时应重视模具的设计、制造、方法、条件。2.5铸造成型方法概述。铸造成型加工方法包括熔模法、压力法、反重力法、消失模法，离心法等，通常应用在低精度要求大批量产品成型，这些产品都需要后续机械加工操作。

3结语

第9篇：粉末冶金研究范文

关键词：粉末冶金；水雾化；铁基；专利

中图分类号：TB

文献标识码：A doi：10.19311/ki.1672-3198.2016.18.103

1.前言

1965年，美国率先采用高压水雾化技术生产低碳钢粉末，虽然当时所得粉末成形性差，难以实际应用，但却具有成本低、纯度高等特点，从而引起了广泛的关注。在随后的70年代初，德国通过对水雾化铁粉进行高温还原，在很大程度上提升了水雾化铁粉的压缩成形性，为制备高性能的铁基粉末冶金零件奠定了基础，此后水雾化制粉技术得到快速发展。

2.水雾化铁基粉末专利分析

专利申请人所在的国家一般是某项技术的原创技术国。一般而言，一个国家在某项技术中拥有的专利越多，就表明其在该技术上的原创技术越多，说明其在该技术领域的研发能力和技术实力越强。由图1可以看出，目前，水雾化铁基粉末的相关专利主要集中在日本、美国、德国和加拿大等国家。

结合表1可以看出，中国之所以排在第二，首先与国外申请人在中国申请大量专利有非常大的关系，其次也与中国的高校在相关方面进行的研究密不可分。这在一定程度上说明了，我国在水雾化铁基粉末的研究方面有一定的成绩，而在其实际的生产及应用等方面则比较落后，相关的核心技术依然掌握在国外企业的手里，这不利于我国快速发展的粉末冶金企业的长远发展。

由表2可以看出，在全球的专利申请量上，排名前三的申请人分别为日本川崎制钢公司、日本神户制钢公司和瑞典的Hoganas公司，而这三者也是世界上目前较大的几家水雾化铁基粉末的生产企业。3我国水雾化铁基粉末专利分析

表3为中国专利申请中的中国申请人排名。由表可以看出，我国水雾化铁基粉末的相关专利申请中，科研院所占的比重较大。其中，北京科技大学、中南大学和钢铁研究总院三家科研院所的水雾化铁基粉末相关专利申请总数为31件，占中国水雾化铁基粉末相关专利申请总数的9.3%。这三家科研院所的相关专利多为实验研究性质的专利，其实际工业应用的可能性比较小，对我国水雾化铁基粉末的制备和相关产品生产的实际贡献很小。

对比国内外主要申请人的相关专利，可以发现，国内申请人的主要研究方向为：粉末成分的微调、制粉设备（特别是喷嘴）的改进、制粉工艺的改善等。这些方面都是在国外相关技术上的部分改进，这些改进虽能提高粉末的性能，但提高却十分有限，其所制备出的粉末往往是接近国外相同技术制备出的粉末。与国内申请人不同的是，国外的申请人则往往以大幅度提高粉末的性能，尤其是提高粉末在成形方面的稳定性为主要的研究方向。而且其在申请专利时，会故意保留该专利的核心部分不予公开，在获得了专利保护的同时，又避免其核心技术外泄。