粉末冶金是一种多功能制造工艺，用于生产具有复杂形状和精确尺寸的烧结零件。该工艺通常包括三个主要步骤：粉末选择、压制和烧结。然而，金属注射成型（MIM）、热等静压（HIP）、增材制造和火花等离子烧结（SPS）等先进技术拓展了粉末冶金的能力。通过这些方法，可以为汽车、航空航天和切削工具等行业生产复杂的部件。选择哪种方法取决于最终产品所需的性能，包括强度、硬度和尺寸精度。
要点说明：
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传统粉末冶金（压制和烧结）
- 粉末选择:该工艺首先选择金属粉末，如铁、镍、钼或铜，通常与润滑剂混合，以改善流动性和压实效果。
- 压实:在室温下将粉末压入模具，形成具有初始强度的 "绿色 "部件。这一步骤决定了部件的形状和密度。
- 烧结:在熔炉中以略低于金属熔点的温度对绿色部分进行加热。这样可以将颗粒粘合在一起，在不液化材料的情况下提高强度和硬度。为防止氧化，通常采用受控大气条件。
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金属注射成型 (MIM)
- 粉末混合:将精细金属粉末与热塑性粘合剂混合，制成原料。
- 注塑成型:在高压下将原料注入模具，形成绿色部件。
- 脱胶:通过热处理或化学处理去除粘合剂。
- 烧结:零件经过烧结，以达到完全的密度和机械性能。MIM 是生产高精度小型复杂零件的理想选择。
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热等静压（HIP）
- 粉末压实:将金属粉末放入模具中，同时施加高压和高温。
- 烧结:热量和压力的结合使粉末致密化，从而形成孔隙率极低的近净形零件。HIP 适用于需要卓越机械性能的高性能部件。
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快速成型制造（三维打印）
- 粉末床融合:使用激光或电子束选择性地熔化金属粉末，逐层制造零件。
- 粘合剂喷射:将液体粘合剂选择性地沉积到粉末床上，形成绿色部件，然后进行烧结。
- 直接能量沉积:将金属粉末送入由激光或电子束产生的熔池中，可对现有部件进行修复或添加材料。增材制造是原型制造和复杂几何形状生产的理想选择。
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火花等离子烧结（SPS）
- 粉末制备:将金属粉末放入石墨模具中。
- 烧结:采用脉冲电流，产生等离子体，快速加热粉末。同时施加压力可实现快速致密化。由于 SPS 能够在较低温度下实现高密度，因此可用于陶瓷和复合材料等先进材料。
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后处理工艺
- 机械加工:烧结零件可能需要额外的机加工才能达到精确的尺寸或表面光洁度。金刚石工具或超声波加工通常用于陶瓷等硬质材料。
- 装配:对于陶瓷部件，可使用金属化和钎焊来连接部件。这在需要导电性或密封性的应用中很常见。
- 热处理:可进行回火或表面硬化等附加热处理，以提高机械性能。
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烧结零件的应用
- 汽车行业:烧结零件因其强度和耐磨性而广泛应用于齿轮、凸轮轴和气门座。
- 切削工具:烧结硬质合金工具以其硬度和耐用性著称。
- 过滤器:烧结金属过滤器用于需要精密过滤的应用领域，如化学和制药行业。
通过了解这些方法，制造商可以选择最合适的技术来生产符合特定性能要求和成本考虑的烧结部件。
汇总表：
| 方法 | 关键步骤 | 应用 |
|---|---|---|
| 传统粉末冶金 | 粉末选择、压制、烧结 | 汽车齿轮、凸轮轴、阀座 |
| 金属注射成型 (MIM) | 粉末混合、注塑成型、脱脂、烧结 | 高精度的小型复杂零件 |
| 热等静压（HIP） | 粉末压实，在高压和高温下烧结 | 孔隙率最小的高性能部件 |
| 快速成型制造 | 粉末床熔融、粘合剂喷射、直接能量沉积 | 原型制造、复杂几何形状 |
| 火花等离子烧结 (SPS) | 粉末制备，利用脉冲电流和压力快速烧结 | 陶瓷和复合材料等先进材料 |
| 后处理工艺 | 加工、装配、热处理 | 提高机械性能和表面光洁度 |
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