粉末冶金零件行业的发展现状与展望

粉末冶金零件行业的发展现状与展望

陈常清

身份证号码：432522198511121853

摘要：文章简要介绍了粉末冶金的发展历史。结合汽车工业分析了粉末冶金零件行业的市场结构，我国粉末冶金存在的问题和发展前景，介绍了目前金属粉末和成形工艺的部分新技术。并对粉末冶金企业的发展提出了一些建议。

关键词：粉末冶金零件；汽车市场；新技术

粉末冶金技术具有可近净成形、材料利用率高、能耗低、环境负荷小等优点，还可制造传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和难以加工的零件，因此倍受人们的青睐。随着全球工业化的蓬勃发展，粉末冶金行业发展迅速。从世界范围来看，汽车行业现已成为粉末冶金零部件的最大应用领域。当前我国汽车工业正处于高速发展的阶段，产销量增长很快，借此机会大力发展粉末冶金工业恰逢其时。

1、粉末冶金的发展历程

粉末冶金作为一个产业大致起源于20世纪20至30年代，代表性产品是含油轴承，经过80余年的发展，现在已经成为一门重要的金属成形技术，并在汽车、摩托车、家电、办公机械、农机、工程机械、电动工具等领域得到了广泛应用。

近10年来，粉末冶金技术在车用传动、高性能材料、环境友好零件等三个领域取得了显著的进步。如在制备高精度、高耐磨、高韧性和形状复杂的控制、轴承和齿轮零件上，采用了Mo预合金化材料、密度梯度变化、热处理等先进技术，使之整体密度为7.0g/cm，表面密度达到了7.5g/cm，表面硬度为40HRC，冲击韧性达到5.6J；高性能材料的典型例子是粉末锻造连杆，其重量和尺寸均在减小，节约了15%的材料，且具有细小均匀的显微组织和高的抗弯强度、刚度和疲劳强度；无害的环境友好零件包括零件制备过程和使用过程的绿色化，如为了改善机械加工性能，添加MnS制造无Pb无Co的材料，添加Cu3P低温液相烧结高速钢等[1]。

2、粉末冶金的主要市场

从目前粉末冶金产品的具体应用来看，能够形成较大产业的市场方向有4部分：其一是粉末冶金类机械零部件，主要包括汽车、家电和电动工具等类别的金属零部件产品；其二是粉末冶金工模具材料，包括硬质合金、金刚石工具和粉末高速钢等；其三是磁性材料，主要包括钕铁硼磁体、铁氧体和磁粉芯等；第四是粉末冶金减磨润滑和摩擦材料，包括自润滑轴承、机动车刹车制动材料等。其中，粉末冶金汽车零部件产品占据着主流地位，如当前在世界粉末冶金产品一年两百多亿美元的销售额中，粉末零件大概占71%，国外大概70%-80%的粉末冶金零件用在汽车上[1]。

3、我国粉末冶金行业存在的问题

与国外发达国家的粉末冶金工业相比，无论是产量和质量上，我们的粉末冶金产品都存在着明显的差距。主要是在新产品和市场开发上投入不足，忽略了以新技术开发新产品和新市场。如国产汽车上的粉末冶金零件尚不到国外同类汽车的一半，粉末锻造连杆、粉末冶金组合凸轮轴、错位双联齿轮等粉末冶金结构零件的制造技术在我国尚属空白。而且产品的技术含量偏低，高性能的粉末冶金材料和制品基本上无法生产，仍然需要进口或用致密钢加工代替。

同时我国粉末冶金企业大部分规模较小，作坊式较多，没有自己的核心技术。所谓“新产品开发”实质上只是将国外的或国内先进企业的产品进行解剖后，再自行生产，毫无创新可言。由于缺乏专有技术，其竞争手段只能单纯地依靠降价，有时甚至是恶意降价，导致一些技术含量较低的产品已经变得无利可图。如摩托车从动齿轮CG125，其价格在5年间减少了58%，但时至今日，它仍然是很多摩托车配件企业的主导产品[1]。这实际上导致了我国粉末冶金企业的赢利能力下降，削弱了企业的竞争力。

4、粉末冶金新技术

温压技术是粉末冶金领域近几年发展起来的一项新技术，可生产出高密度、高强度的零件，具有非常广泛的应用前景。所谓温压技术就是采用特制的粉末加温、粉末输送和模具加热系统，将加有特殊润滑剂的预合金粉末和模具等加热至130-150℃，并将温度波动控制在±2.5℃以内，然后和传统粉末冶金工艺一样进行压制、烧结而制得粉末冶金零件的技术。其技术关键一是温压粉末制备，二是温压系统。

模壁润滑技术传统粉末零件成形时，为了减少粉末颗粒之问和粉末颗粒与模壁之间的摩擦，在粉末混合料中需添加一定量的润滑剂，但混进的润滑剂因密度低不利于获得高密度的粉末冶金零件；而且润滑剂的烧结会污染环境，甚至会降低烧结炉的寿命和产品的性能。模壁润滑技术的应用则很好地解决了这一难题。近年来，采用模壁润滑取代粉末润滑技术已成为粉末成形研究和开发的又一热点。

动力磁性压制技术是1995年美国开始研究的一种新型的高性能粉末最终成形压制技术。该技术采用脉冲调制电磁场施加的压力来固结粉末。与传统的粉末冶金压制工艺一样，动力磁性压制也是二维压制，但却是径向压制而不是轴向压制。当粉末装入一个导电的容器(护套)内，置于高场强的中心腔中，线圈通入高电流脉冲，线圈中形成磁场，护套内因而产生感应电流。感应电流与施加的磁场相互作用，产生由外向内压缩护套的磁力，使粉末得到压制，整个压制过程时间不足1ms

[2]。

爆炸压制又称冲击波压制 是利用化学能的一种高能成形方法。它通常将金属粉末材料置于具有一定结构的模具中施加爆炸压力，爆炸物质的化学能在极短的时间内转化为周围介质中的高压冲击波，并以脉冲波的形式作用粉末，使其获得高密度。作用时间仅为10-100μm，粉末成形为1ms左右。爆炸压制方法是一种独特的加工方法，可使松散材料达到理论密度。能将不适合传统压力加工的材料制造成零件，可使传统的不可压缩的金属陶瓷材料、低延性金属等压制成复合材料，典型的应用是将高温合金粉末用于成形飞机发动机的耐高温零件。

5、粉末冶金企业发展中应当注意的问题

总结现有粉末冶金企业发展过程中得到的经验和教训，可以得出以下几个方面的发展策略

1)要研究企业的生产方向，找准生产的产品，确定主要用户；

2)加强市场调研，详细分析市场需求，避免盲目投资；

3)企业在关注销售额增长与规模扩大的同时，要详细分析生产实际创造的效益，应该学会在创造高利润的前提下，掌控企业业务的不断增长，通过创新不断地提高生产率；

4)在企业业务扩大的同时，勿忘深入开发重点产品，注意培育企业的特有品牌，品牌是企业的实实在在的资产，能为企业增加价值；

5)加强与汽车、摩托车制造厂的合作开发和生产。从世界粉末冶金汽车零件市场的发展历程来看，不论是美国，还是西欧与日本，都是通过与汽车制造厂合作，在整车开发的同时，根据整车的技术要求，开展粉末冶金零件的技术开发的。因此，粉末冶金汽车零件市场都是在与汽车制造厂合作的前提下，通过不断地开发新工艺、新材料、新产品，改进装备，提高生产效率，降低生产成本，增强竞争力，在与铸、锻件、切削加工零件、有色金属零件的竞争中发展起来的[2]。绝非一日之功，不可能一蹴而就。

结束语

粉末冶金是一个充满活力的行业。随着网络时代的到来，以及世界经济一体化进程的加快，粉末冶金行业的经营活动正呈现出全球化发展的趋势，跨国家、跨地区的经济、技术交流活动蓬勃开展。高性能的材料、更尖端的设备和自动化将使我们获得更大的竞争优势，为此我们必须重视高级技术教育，与教育界和科技界保持密切的合作，在世界范围寻找最好最聪明的技术人才，加强新产品和新技术的自主研发，才能把我国的粉末冶金行业做大、做强，在核心技术的国际竞争中占据一席之地，而不仅仅是依靠廉价的劳动力和丰富的自然资源来参与竞争。

参考文献：

[1]徐学军.粉末冶金机械零件在汽车上的应用[J]. 中国机械,2013(7):189-190.

[2]林跃春.我国粉末冶金零件市场现状及行业企业发展建议[J].粉末冶金工业,2021,31(06):115-120.