現(xiàn)代先進(jìn)粉末冶金材料簡(jiǎn)介

(1) 信息領(lǐng)域的粉末冶金材料

    信息領(lǐng)域的粉末冶金材料主要是指粉末冶金軟磁材料，軟磁材料具體 可以分為金屬類(lèi)材料和鐵氧體材料2 種。其中，出現(xiàn)時(shí)間比較早的是鐵氧體磁性材料，這種材料的制造技術(shù)極為有限，現(xiàn)階段只能通過(guò)粉末冶金技術(shù)進(jìn)行制造。在金屬中，鐵以及鐵的合金是制作金屬軟磁材料的主要來(lái)源，例如硅鋼、磷鐵和鐵鈷合金等。

    在20世紀(jì)初，人們已經(jīng)開(kāi)始用磁性材料記錄信息。1941年，人們開(kāi)始用磁粉用作記錄的媒介材料。20世紀(jì)80 年代以來(lái)，人們不斷對(duì)磁性記錄材料 進(jìn)行研究，擴(kuò)充了新型磁記錄材料的種類(lèi)，也大大促進(jìn)了磁記錄技術(shù)的發(fā)展，滋生了磁性材料市場(chǎng)，市場(chǎng)對(duì)磁帶以及計(jì)算機(jī)的磁性記錄信息存儲(chǔ)器的需求不斷增加。這些磁性材料與傳統(tǒng)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機(jī)介質(zhì)中;將磁粉沉積成為磁膜的狀態(tài)后使用。另外，磁粉還大量用于生產(chǎn)磁頭，磁頭的主要功能是對(duì)現(xiàn)有的信息進(jìn)行加工處理，具體表現(xiàn)為：*，記錄音頻、視頻、文字資料 ;第二，對(duì)信息進(jìn)行重讀，根據(jù)需要進(jìn)行回放;第三，可以抹除原有的信息，尤其是沒(méi)有利用價(jià)值的信息。目前，鋁硅鐵合金和鋁鐵合金是制作磁頭材料的主要磁 性合金;另外，鐵的氧化物也可以用目前，在制造高性能稀土永磁材 料過(guò)程中，粉末冶金技術(shù)占據(jù)著重要 的地位，利用這種技術(shù)可以制造出高 性能釹鐵硼，這種化合物在市場(chǎng)上大 受歡迎，不管是軍用還是民用市場(chǎng)都 有極大的需求量。

(2) 能源領(lǐng)域的粉末冶金材料

    能源材料是在能源領(lǐng)域具有重大 作用的材料，可以對(duì)能源的發(fā)展有促進(jìn)作用，對(duì)建立新能源體系有關(guān)鍵作用，能夠滿(mǎn)足節(jié)能新技術(shù)所需的一系列材料。這些材料按照一定的標(biāo)準(zhǔn)，可以分為儲(chǔ)能材料、新能源材料2大類(lèi)。氫能的應(yīng)用基礎(chǔ)就是氫能的貯存和運(yùn)輸。在20世紀(jì)90年代，很多國(guó)家積極對(duì)儲(chǔ)氫材料進(jìn)行研制。如美國(guó)儲(chǔ)氫技術(shù)的研發(fā)經(jīng)費(fèi)占全部氫能研究經(jīng)費(fèi)一半以上，日本一次性的投資了50億美元用于“新陽(yáng)光計(jì)劃”中氫能發(fā)電技術(shù)的研發(fā)�，F(xiàn)階段，儲(chǔ)氫合金材料的種類(lèi)較多，主要有稀土類(lèi)、鎂鎳類(lèi)以及鈦鐵類(lèi)等。隨著化石燃料開(kāi)采量的不斷增加，地球能源日益枯竭，這就迫切需要新型的替代能源。其中，核能是比較理想的清潔能源，其發(fā)展?jié)摿�巨大，各�?guó)在核能領(lǐng)域都不甘落后，紛紛加大研發(fā)力度，都想在世界能源市場(chǎng)上占據(jù)一席之地。據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì) ：截至目前，核能的發(fā)電量已經(jīng)占世界總發(fā)電量的20%左右�，F(xiàn)在，世界核能技術(shù)日益成熟，用于發(fā)電的核電堆是熱中子堆，這類(lèi)反應(yīng)堆在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生二次輻射污染，并且隨著使用量的增加，生產(chǎn)成本大幅度降低，價(jià)格也就較為低廉，成為不少具備核能開(kāi)發(fā)技術(shù)的國(guó)家競(jìng)相追捧的清潔能源技術(shù)之一。新能源材料對(duì)于新能源領(lǐng)域的發(fā)展具有至關(guān)重要的作用，新能源材料的開(kāi)發(fā)和利用能夠促進(jìn)燃料電池和太陽(yáng)能電池的研發(fā)及推廣�，F(xiàn)階段，新能源材料主要有硅類(lèi)太陽(yáng)能電池、核能等清潔能源，粉末冶金技術(shù)對(duì)于新能源材料的生產(chǎn)具有重要的作用。

(3) 生物領(lǐng)域的粉末冶金材料

    生物材料的研究對(duì)社會(huì)有著巨大的作用，生物技術(shù)在高新技術(shù)中占有很大比例。我國(guó)已將生物材料列入國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)劃，生物材料是未來(lái)主要的研究對(duì)象。有些生物材料可以修復(fù)生物體的功能或者結(jié)構(gòu)，這些材料就是生物醫(yī)用材料。生物醫(yī)用材料對(duì)于人類(lèi)的身心健康有著重要的作用。在生物材料中，有一大批金屬合金或者化合物就是粉末冶金材料。

    從20世紀(jì)初，人們就開(kāi)始用金屬及合金作為醫(yī)用生物材料，其中應(yīng)用比較廣泛的是利用生物材料代替人類(lèi)骨骼。如人工關(guān)節(jié)和人造牙齒等，在外科手術(shù)中具有特殊的作用。不銹鋼、鈦和鈦合金是在醫(yī)學(xué)中應(yīng)用比較多的金屬材料，其中鈦合金與人類(lèi)骨骼具有生物相似性，具有相似的彈性，耐磨損以及耐腐蝕，是應(yīng)用*多的1種金屬材料。

     生物陶瓷具有某些與人體相似的生理特征，因此，這種材料常被用來(lái)制成人造骨骼和牙齒，用這種材料部分或者整體代替人體的某些器官，增強(qiáng)身體的機(jī)能。生物陶瓷所具有的特殊生理行為就是其具有以下的特性：*，與原有的生物機(jī)體具有相似性，因此可以相融合，對(duì)生物體不會(huì)產(chǎn)生損害和刺激，其基本性能和被替換的組織相匹配，具有較好的組織親和性;第二，生物陶瓷不會(huì)引起機(jī)體的病變;第三，生物陶瓷有良好的化學(xué)性能，有一定的強(qiáng)度和硬度，還要有較好的柔韌性和彈性，可以起到原有生物體的作用。根據(jù)生物陶瓷所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)不同，其具體可以分為3類(lèi)， *類(lèi)是具有生物惰性的生物陶瓷，這類(lèi)主要有氧化鋁和氧化鋯等氧化物陶瓷，主要可以作為人造關(guān)節(jié)和負(fù)重骨骼使用;第二類(lèi)是表面具有活性的生物陶瓷，這一類(lèi)主要如生物活性微晶玻璃;第三類(lèi)是可降解的生物陶瓷，這一類(lèi)有石膏陶瓷和鋁酸鈣陶瓷等，在失效后不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。

     軍事領(lǐng)域用粉末冶金材料在軍事工業(yè)中粉末冶金材料也具有重要的作用，能夠大幅度提高武器裝備的性能，因此，其在航空航天、兵器制造等軍事領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。首先，航空航天工業(yè)對(duì)材料性能有著非常嚴(yán)格的要求，不僅要求材料具有相應(yīng)的強(qiáng)度和硬度，還要求材料具有較高的穩(wěn)定性，甚至對(duì)其耐高溫、耐腐蝕性能也有嚴(yán)格要求，這就要求材料必須要有較高的綜合性能。在航空工業(yè)中，使用了大量的粉末冶金材料。這些粉末冶金材料主要有2種。*種是以減磨材料、防輻射材料等為代表的特殊功能材料，這類(lèi)材料主要用在飛機(jī)及其他航天器的儀表和機(jī)載設(shè)備上;另一種材料是高溫、高強(qiáng)度材料，這種材料主要用在發(fā)動(dòng)機(jī)上，可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命和性能。

     20世紀(jì)70年代，美國(guó)利用粉末冶金技術(shù)制造的發(fā)動(dòng)機(jī)零件，制造技術(shù)比較成熟。1973年，美國(guó)在其F-104戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上使用了粉末渦輪盤(pán)等13個(gè)零件，對(duì)于飛機(jī)尤其是戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，應(yīng)用粉末冶金渦輪盤(pán)和凝固渦輪葉片無(wú)疑是一種巨大的技術(shù)突破，使得F-104戰(zhàn)斗機(jī)達(dá)到了世界*的水平。20世紀(jì)末，美國(guó)普惠公司采用粉末冶金技術(shù)制造出了雙性能粉末，并將其在美國(guó)的第5代戰(zhàn)斗機(jī)F22的發(fā)動(dòng)機(jī)上使用，大大提高了戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)動(dòng)性和靈活性。其次，核軍工業(yè)本身的特性就導(dǎo)致了對(duì)核材料有著特殊的要求，有些金屬特性只有粉末冶金技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)，或者在采用粉末冶金技術(shù)后，材料的性能進(jìn)一步提高。所以說(shuō)，粉末冶金材料在核軍工業(yè)中是1種不可或缺的材料。

      對(duì)于新型的核反應(yīng)堆，更需要加強(qiáng)其和安全，從源頭上防止核輻射和核泄漏，這對(duì)核能的儲(chǔ)能裝置提出了更高的要求，采用粉末冶金技術(shù)制造儲(chǔ)能裝置，可以增強(qiáng)核反應(yīng)堆的安全性，可以在事故發(fā)生后，在不需要任何動(dòng)力的支撐下對(duì)反應(yīng)堆冷卻循環(huán)約5min，可以為處理事故提供寶貴的時(shí)間，甚至還可以有效地降低核輻射的嚴(yán)重程度。