现代先进粉末冶金材料

时间:2017-09-22 12:08:02
 (1) 信息领域的粉末冶金材料信息领域的粉末冶金材料主要是指粉末冶金软磁材料,软磁材料具体 可以分为金属类材料和铁氧体材料2 种。其中,出现时间比较早的是铁氧体磁性材料,这种材料的制造技术极为有限,现阶段只能通过粉末冶金技术进行制造。在金属中,铁以及铁的合金是制作金属软磁材料的主要来源,例如硅钢、磷铁和铁钴合金等。在20世纪初,人们已经开始用磁性材料记录信息。1941年,人们开始用磁粉用作记录的媒介材料。20世纪80 年代以来,人们不断对磁性记录材料 进行研究,扩充了新型磁记录材料的种类,也大大促进了磁记录技术的发展,滋生了磁性材料市场,市场对磁带以及计算机的磁性记录信息存储器的需求不断增加。这些磁性材料与传统的磁性材料有很大的不同,其主要的存在形式是 :以粒子的形式存在于有机介质中;将磁粉沉积成为磁膜的状态后使用。另外,磁粉还大量用于生产磁头,磁头的主要功能是对现有的信息进行加工处理,具体表现为:第一,记录音频、视频、文字资料 ;第二,对信息进行重读,根据需要进行回放;第三,可以抹除原有的信息,尤其是没有利用价值的信息。目前,铝硅铁合金和铝铁合金是制作磁头材料的主要磁 性合金;另外,铁的氧化物也可以用目前,在制造高性能稀土永磁材 料过程中,粉末冶金技术占据着重要 的地位,利用这种技术可以制造出高 性能钕铁硼,这种化合物在市场上大 受欢迎,不管是军用还是民用市场都 有极大的需求量。(2) 能源领域的粉末冶金材料能源材料是在能源领域具有重大 作用的材料,可以对能源的发展有促进作用,对建立新能源体系有关键作用,能够满足节能新技术所需的一系列材料。这些材料按照一定的标准,可以分为储能材料、新能源材料2大类。氢能的应用基础就是氢能的贮存和运输。在20世纪90年代,很多国家积极对储氢材料进行研制。如美国储氢技术的研发经费占全部氢能研究经费一半以上,日本一次性的投资了50亿美元用于“新阳光计划”中氢能发电技术的研发。现阶段,储氢合金材料的种类较多,主要有稀土类、镁镍类以及钛铁类等。随着化石燃料开采量的不断增加,地球能源日益枯竭,这就迫切需要新型的替代能源。其中,核能是比较理想的清洁能源,其发展潜力巨大,各国在核能领域都不甘落后,纷纷加大研发力度,都想在世界能源市场上占据一席之地。据有关部门统计 :截至目前,核能的发电量已经占世界总发电量的20%左右。现在,世界核能技术日益成熟,用于发电的核电堆是热中子堆,这类反应堆在运转过程中不会产生二次辐射污染,并且随着使用量的增加,生产成本大幅度降低,价格也就较为低廉,成为不少具备核能开发技术的国家竞相追捧的清洁能源技术之一。新能源材料对于新能源领域的发展具有至关重要的作用,新能源材料的开发和利用能够促进燃料电池和太阳能电池的研发及推广。现阶段,新能源材料主要有硅类太阳能电池、核能等清洁能源,粉末冶金技术对于新能源材料的生产具有重要的作用。(3) 生物领域的粉末冶金材料生物材料的研究对社会有着巨大的作用,生物技术在高新技术中占有很大比例。我国已将生物材料列入国家战略计划,生物材料是未来主要的研究对象。有些生物材料可以修复生物体的功能或者结构,这些材料就是生物医用材料。生物医用材料对于人类的身心健康有着重要的作用。在生物材料中,有一大批金属合金或者化合物就是粉末冶金材料。从20世纪初,人们就开始用金属及合金作为医用生物材料,其中应用比较广泛的是利用生物材料代替人类骨骼。如人工关节和人造牙齿等,在外科手术中具有特殊的作用。不锈钢、钛和钛合金是在医学中应用比较多的金属材料,其中钛合金与人类骨骼具有生物相似性,具有相似的弹性,耐磨损以及耐腐蚀,是应用最多的1种金属材料。生物陶瓷具有某些与人体相似的生理特征,因此,这种材料常被用来制成人造骨骼和牙齿,用这种材料部分或者整体代替人体的某些器官,增强身体的机能。生物陶瓷所具有的特殊生理行为就是其具有以下的特性:第一,与原有的生物机体具有相似性,因此可以相融合,对生物体不会产生损害和刺激,其基本性能和被替换的组织相匹配,具有较好的组织亲和性;第二,生物陶瓷不会引起机体的病变;第三,生物陶瓷有良好的化学性能,有一定的强度和硬度,还要有较好的柔韧性和弹性,可以起到原有生物体的作用。根据生物陶瓷所发生的化学反应不同,其具体可以分为3类, 第一类是具有生物惰性的生物陶瓷,这类主要有氧化铝和氧化锆等氧化物陶瓷,主要可以作为人造关节和负重骨骼使用;第二类是表面具有活性的生物陶瓷,这一类主要如生物活性微晶玻璃;第三类是可降解的生物陶瓷,这一类有石膏陶瓷和铝酸钙陶瓷等,在失效后不会对环境产生影响。军事领域用粉末冶金材料在军事工业中粉末冶金材料也具有重要的作用,能够大幅度提高武器装备的性能,因此,其在航空航天、兵器制造等军事领域被广泛应用。首先,航空航天工业对材料性能有着非常严格的要求,不仅要求材料具有相应的强度和硬度,还要求材料具有较高的稳定性,甚至对其耐高温、耐腐蚀性能也有严格要求,这就要求材料必须要有较高的综合性能。在航空工业中,使用了大量的粉末冶金材料。这些粉末冶金材料主要有2种。第一种是以减磨材料、防辐射材料等为代表的特殊功能材料,这类材料主要用在飞机及其他航天器的仪表和机载设备上;另一种材料是高温、高强度材料,这种材料主要用在发动机上,可以提高发动机的寿命和性能。20世纪70年代,美国利用粉末冶金技术制造的发动机零件,制造技术比较成熟。1973年,美国在其F-104战斗机发动机上使用了粉末涡轮盘等13个零件,对于飞机尤其是战斗机发动机来说,应用粉末冶金涡轮盘和凝固涡轮叶片无疑是一种巨大的技术突破,使得F-104战斗机达到了世界领先的水平。20世纪末,美国普惠公司采用粉末冶金技术制造出了双性能粉末,并将其在美国的第5代战斗机F22的发动机上使用,大大提高了战斗机的机动性和灵活性。其次,核军工业本身的特性就导致了对核材料有着特殊的要求,有些金属特性只有粉末冶金技术才能实现,或者在采用粉末冶金技术后,材料的性能进一步提高。所以说,粉末冶金材料在核军工业中是1种不可或缺的材料。对于新型的核反应堆,更需要加强其和安全,从源头上防止核辐射和核泄漏,这对核能的储能装置提出了更高的要求,采用粉末冶金技术制造储能装置,可以增强核反应堆的安全性,可以在事故发生后,在不需要任何动力的支撑下对反应堆冷却循环约5min,可以为处理事故提供宝贵的时间,甚至还可以有效地降低核辐射的严重程度。