粉末冶金范文1
1.1粉末冶金技术特点
粉末冶金技术作为一种应用比较广泛的精密成形技术,具有少无切削加工、材料利用率高、制造过程清洁高效、生产成本低、可制造形状复杂和难以机械切削加工的特点。一般认为,粉末冶金技术工艺的特点如下:
1)不需要或者只需要极少量的切削加工;
2)材料利用率可高达97%以上;
3)零件尺寸的制造公差较小且具有再现性,从而产品可获得很高的尺寸精度和良好的一致性;
4)材料成分、微观组织及组成可以科学调整;
5)零件表面光洁度较好;
6)通过烧结后处理工艺(如烧结后热处理工艺、烧结后表面处理工艺等),可以灵活改善零件的性能(如提高强度、耐磨性等);
7)在技术设计和工艺设计上,形状自由度极高,可以设计和制造出其他金属成形工艺不能制造的形状复杂或奇特的零件;
8)对于自等粉末冶金多孔材料,可通过控制孔隙度来获得材料或产品的性能;
9)适合中等至大批量的零件生产。
1.2粉末冶金技术发展趋势
目前,粉末冶金技术的发展日新月异,随着一系列新技术、新工艺的不断涌现,如粉末冶金注射成形、温压成形、流动温压成形、喷射成形、高速压制成形、微波烧结、烧结硬化等,粉末冶金技术正朝着高致密化、高性能化、集成化和低成本化等方向发展。
1)粉末冶金零部件的少无缺陷的高强度化趋势:通过对材料的组织控制和制造工艺的综合研究,从粉体粒子的流动、烧结机理、断裂力学等方面找到缺陷形成的原因并提出解决方案。
2)粉末冶金成形技术的近净成形和近终成形趋势:着眼于粉体流动、充填成形、烧结过程粉末特性控制、粘结剂等角度,大力发展近净成形和近终成形的高致密化工艺技术,是降低竞争成本、减少制造工序、适应国际化市场的必然要求。
3)粉末冶金零部件的高精度化趋势:通过对粉末冶金工模具、粉末冶金设备、粉末冶金工艺过程的精确设计和控制,实现粉末冶金零部件宏观尺寸的更高精度;通过对粉体特性、粉末冶金过程显微组织、粉末冶金工艺过程的精确设计和控制,实现粉末冶金零部件微观领域的显微精度。
4)粉末冶金材料功能复合化趋势:针对国际化的高端市场,研究和开发出高附加值的新型复合材料或者复合有附加性能的新型材料,是各国粉末冶金工作者努力追求的目标。这就要求在诸如复合材料设计、成行固化、复合材料组织控制、性能评价等方面能够做出开创性的突破。
5)粉末冶金设计的微观化趋势:由宏观的尺寸———形状———性能设计层面,结合到显微组织———微观结构———性能的设计层面,粉末冶金设计也由粉体特性设计、模具设计、产品形状设计等宏观设计体系向显微组织和显微结构设计的微观体系深入和发展。
6)粉末冶金过程控制的数值模拟化趋势:利用数值优化技术、动态测试技术和计算机模拟技术,通过对粉末冶金生产过程进行动态的观测和数值化的控制,可以实现对粉末冶金产品品质的动态检测控制,可以大大提高产品的成品率和生产效率。
7)粉末冶金制造工艺流程集成化和低成本化趋势:近年来,高速压制成形、流动温压成形、微波烧结、烧结硬化等流程集成化技术的产生和应用,极大地降低了粉末冶金零部件的制造成本,提高了粉末冶金生产流程的单位时间效能,是粉末冶金技术的最新发展趋势。
8)粉末冶金制造过程清洁高效和环保的趋势:寻求资源的再生利用和减少生产过程中对环境的污染,是现代产业的发展趋势。因此,针对易再生材料的设计、有害物质的材质控制、剂的煤烟控制、烧结气氛再生方法的开发和烧结零件的轻量化等,从合金设计和工艺设计的角度,进行技术创新,使粉末冶金各项工艺流程符合环保的强制性法规,从而使粉末冶金产业更清洁、更环保。
2我国粉末冶金工业企业的发展现状
关于我国粉末冶金工业企业的发展现状,国内粉末冶金工业界的人士如韩风麟、黄伯云、邹仿棱等从不同的角度,作过多次精辟的分析和论述,大致而言,包括以下几个方面:
1)产业结构和行业布局不合理:我国现有各类粉末冶金企业近千家,分布在不同的行业和区域。由于产业发展历史特殊原因以及不同行业与区域的多头管理,出现了低水平重复建设、大中小企业并存、企业效能和效益较低的产业格局。大部分中小型企业的规模小、条件差、水平低,且存在不同行业间的条块分割,而真正能够形成产业规模的企业还不足十家。据统计,我国规模较大的主要44家硬质合金企业实现的年销售收入仅为SANDVSIK公司的21.4%,其平均利润也仅为SANDVSIK公司的44%。
2)产品结构和市场结构不合理:目前,我国粉末冶金企业的产品技术含量与附加值低、高端产品所占份额极少、中低端产品竞争无序、低端产品出现生产过剩、假冒伪劣产品充斥市场等问题严重制约着我国粉末冶金企业和市场的健康发展。
3)工艺技术和装备总体水平相对落后、自动化程度不高,先进设备少且不配套,生产效率低。我国粉末冶金企业的生产工序仍然是以手工操作或自动化操作与手工操作为主的局面,并且不能形成工程工序自身特色的竞争优势。相反,却表现出生产过程损耗大、产品精度低、合格率低和产品一致性差等较为突出的问题。部分国有大中型企业尽管引进了大量国外的先进装备,但由于耗资巨大,长期造成企业赢利包袱,或者设备使用效率低等原因,事实上并不能形成相对于国外竞争对手甚至是国内竞争对手的相对优势,无法改变市场竞争格局。
粉末冶金范文2
关键词：《粉末冶金原理》；教学方法；经验
《粉末冶金原理》是我校材料科学与工程专业、金属材料方向的一门专业必修课。本课程的任务是使学生获得有关金属粉体烧结材料的基本知识和制造工艺，了解制取各种粉末的工艺过程；熟悉粉末体与粉末性能及应用，初步掌握混料、压制成形、烧结和必要的后续处理以及形成制品的工艺方法。在学习本门课程后，学生应知悉粉末冶金在实际生产生活中的应用情况，具有合理选取粉末成分、制定工艺路线和生产粉末冶金材料的能力，为日后从事相关技术工作打下必要的基础。由于课程开在大四，学生在学习过程中往往由于找工作的压力而觉得没有兴趣，不愿记忆和深入理解。从而造成学习效果差等问题。针对这些现象与问题，教师在课程讲授的过程中，应注意做到以下几个方面。
一、吃透教学大纲
教师讲课，首先需要深入地了解教学大纲，了解课程所需讲授的知识和学生所需掌握的程度，讲授的过程中做到有的放矢。我校《粉末冶金原理》课程主要包括“绪论”、“粉末制取方法”、“粉末体与粉末性能”、“压制和成形”、“烧结”、“粉末冶金材料”、“粉末冶金安全知识”等七部分。其中重点章节有“粉末制取方法”、“粉末体与粉末性能”、“烧结”等三章；其他章节则难度略低。绪论部分看似简单，但是对于教师所掌握本课程知识的全面性要求较高。如何使得学生了解本课程的性质、任务、内容、学习方法与要求、粉末冶金材料在制造业中的地位和作用等，需要仔细地琢磨。要让学生在第一节课上就对这种特殊的材料制备方法产生兴趣，愿意同老师一起学习粉末冶金学的知识。“粉末制取方法”、“粉末体与粉末性能”、“烧结”等三章内容是学生学习的重点，这三章内容对教师的要求很高，教师对知识的掌握程度，讲课技巧等各方面水平都要提高。“压制和成形”、“粉末冶金材料”、“粉末冶金安全知识”等三章则相对较简单，学生对于这几部分内容的理解不是很困难。这几章的教授方式应该以拓宽知识面、增强学生学习兴趣等为主。可以重点讲授新兴的粉末冶金技术、新兴的粉末冶金材料应用领域和应用实例等，拓宽学生的视野，激发其学习兴趣。
二、多方寻找教学资源，充实自身
当前讲授《粉末冶金原理》课程，应该综合依靠课本、幻灯片、模型和板书等来进行。单纯地依靠传统的课本和板书的教学方式已经被淘汰，但是单纯地依靠幻灯片的方式同样不可取。单纯依靠幻灯片讲解，学生与教师的互动难活跃起来，教学效果有时甚至不如板书。《粉末冶金原理》课程的教学资源大约有如下几种。
1.教材是课堂讲授最重要的资源。我校所选择的王盘鑫编著的《粉末冶金原理》课程教材，较注重工艺性和粉末冶金材料的应用方面，而对于粉末冶金原理部分相对简略。我校金属方向的大四学生金属学基础比较扎实而学习时间相对较少，这样的教材较适合这些学生的学习。
2.各种粉末冶金相关材料和设备的照片、原理图、录像等教学资料。这些资料非常重要，课本知识毕竟简单且枯燥，不利于讲授和理解。另外，所选教材不能涵盖现代粉末冶金所具有的最新发展水平，教师应多方收集各类教学素材，特别是注意查找最新的研究成果，同行的课件等。所查找到的素材往往有所重复，还应当反复挑选，找到适合同学们学习的最佳组合方式。
3.教师手写教案。俗话说“好记性不如烂笔头”，纸版教案是每一个教师必须认真准备的。在书写教案的过程中，教师可以加深对于课程知识的理解，编排课程讲授的顺序，提炼课程的难点，甚至可以写下与课程有关的任何话。以上这些都是幻灯片所难以做到的，而最重要的是，通过书写来理解和记忆，比通过制作幻灯片来记忆更深刻、透彻。教师绝对不能迷信幻灯片，况且做好手写版的教案，也是老师的一种本分。
4.板书。幻灯片所不能表达的知识其实很多，这个时候就需要教师亲自在黑板上书写。良好的板书，能够给人以美感，在表达清楚所教授知识的同时，可激发学生的学习兴趣。良好的板书布局，简洁易懂的书写（画图）方式，甚至清晰易读的字体，都是教师所应具有的基本素质。
三、重视授课学生，因材施教
了解学生是指教师在课堂课余时间观察分析学生的思想情绪等心理状况，以掌握学生各方面的情况。这就需要教师必须具有善于观察分析和与学生深入沟通交流的能力。只有在准确全面了解学生的内心活动、个性特征和智力水平后，才能有针对性地实施相应的教育教学措施。实践证明，如果教师对学生的个性、心理等方面不深入了解，不闻不问，漫不经心，对全班学生都采取完全相同的教育教学方法，往往难以取得好的教育教学效果。《粉末冶金原理》是一门专业性非常强的专业课，概念、设备原理较多，理解和记忆具有一定的难度。具体说来，大四的同学同时面对着找工作的压力，学习时间和精力相对有限，绝大多数同学没有时间课下预习和复习，在讲授《粉末冶金原理》课程的时候，要立足于课堂，将知识讲授清楚。《粉末冶金原理》课时量比较充足，对于同学们感兴趣的知识点，应不怕麻烦，详细讲解，力求激发出同学们的学习兴趣，使其感受到掌握知识的乐趣。在实际讲课过程中，应引导学生积极思维，培养学生自由思考的习惯，具体方法如下：①鼓励学生参与课堂活动，以课堂讨论、提问、抽取同学讲解某一问题等更加活泼的方式引导学生与教师和其他同学互动，主动思考。②注重“因材施教”原则。在《粉末冶金原理》课程的讲授过程中，经常会有同学由于找工作的原因请假，我们应该支持。同时，也应针对这一实际情况积极调整授课方式。有时需要将两节课的内容压缩在一节讲，有时又需要调整重点内容的顺序来适应。需要教师备课扎实且能灵活变化。③既要教授课本知识、专业知识，又注重同学们学习兴趣和学习能力的培养。坦率地讲，很难想象金属材料方向的同学会有较多人日后从事粉末冶金相关工作。多讲些材料学的相关原理和粉末冶金应用实例，让学生对于课程内容感兴趣，自发寻找一些知识充实自身，也是非常重要的。
对于《粉末冶金原理》的讲授，其关键点在于讲授内容的专业特色与社会要求、人才成长规律之间，以及学生特点与工作需要之间，进行系统地调整，寻求平衡。这样不仅能够使同学们掌握书本知识，而且能使他们对课程感兴趣，并在日后的工作中进行应用，成为用的人才。
参考文献：
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[2]赵文炳.因材施教的关键在于正确把握“材”[J].教书育人，2006，（9）：50-51.
[3]叶宏，等.以专业主干课程建设为核心推进教学改革的不断深入[J].科学咨询，2008，（28）：94-95.
[4]张丹，等.试论“因材施教”在现代高校教育中的实现途径[J].西安文理学院学报（社会科学版），2006，9（2）：90-92.
粉末冶金范文3
1.1同步带轮结构特点
1）内部有3个均匀分布的弧形凹槽和3个定位孔；
2）形位精度要求较高，内孔的同轴度公差为0.05mm，齿形跳动度为0.1，中心孔的垂直度为0.03。综上分析，如果选择常规方法加工同步带轮，其形状以及内部微小尺寸控制难度大；如果采用粉末冶金法进行成形，零件的凹槽、定位孔及尺寸精度均可通过模具成形来保证。
1.2成形模具设计原理
粉末冶金成形工艺是由粉末冶金零件压机和粉末冶金模具通过对所需粉末进行装料、加压、脱模等主要工步来完成，并使金属粉末密实成具有一定尺寸、形状、孔隙度和强度坯块的过程。该同步带轮应采用不等高零件成形模具设计原理。
1.3成形速度相等原理
根据不等高零件成形运动规律，在不等高零件成形过程中，必须满足成形前、后粉末质量守恒定律，才能使不同高度区域密度近乎相等，在粉末成形时，零件的不同高度区都在同一时间进行粉末压缩和成形，并且各部分所用成形速率相等，所遵循的原理即为成形速率相等原理。由此可知，在压制不等高零件时，要使不同高度的各个区域遵循成形速率相等原理，从而保证零件不同高度区的平均密度相等。
2同步带轮粉末冶金模具的设计
1）齿形成形通过控制材料的流动方向，成形出理想的形状尺寸，是同步带轮成形模具中最关键的环节。由于成形过程中单位压力增大，载荷集中，因此要求模具工作部位刚性好。另外还应设置过载保护，防止毛坯的超差、材料不均匀等导致的过载。
2）同步带轮属于轴类零件，在成形过程中轴向密度差较大，因此模具应采用芯棒成形结构，以保证同步带轮轴向密度分布均匀。
3）该同步带轮有3个定位孔，应采用芯棒成形结构成形定位孔，可以延长模具使用寿命，提高装配精度。该同步带轮采用德国DORST压机进行压制，铁粉的松装密度约为3.2g/cm3，零件的毛坯密度不得小于6.6g/cm3，为了节约成本，模具配件采用已有的五档同步器齿毂模具配件，例如，垫板、压盖等。由此可知，该同步带轮成形模具的设计主要包括中模、上模冲（2个）、下模冲（3个）、芯棒（2个）的设计。
2.1成形中模的设计
中模主要用于同步带轮的齿形成形，因此采用变模数设计法提高齿形精度。材料选用45号钢，具有较高的强度和较好的切削加工性，经适当热处理后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，中模内径尺寸公差为±0.005mm。影响中模几何尺寸的工艺主要是成形和烧结，因此成形中模设计过程中必须考虑成形回弹率δ和烧结收缩率这2个工艺参数。另外，粉末冶金工艺中的烧结收缩率及成形回弹率在径向和轴向甚至各不相同的截面位置都是各不相同的。一般情况下，收缩率和成形回弹率在轴向的值往往大于在径向的。模具的配合间隙仅在径向得到体现，方法是按制件外径或内孔的相应成形件为基准制造，与之相邻的配合件取配合间隙后，按双向公差加工制造。
2.2上模冲和下模冲的设计
根据同步带轮的结构和成形特点，上模冲主要针对产品上表面形状及轴向尺寸设计，上模冲与中模内腔上半部配合，上模冲设计为上外冲和上内冲。同步带轮内部结构主要由下模冲成形而成，内部有弧形凹槽，深度为3.1mm，圆弧半径为17.28mm，设计模具时应保证凹槽的形状及尺寸。下模冲外形与中模内腔下部配合，下模冲设计为下一冲、下二冲和下三冲，更有利于产品成形和提高产品质量。
3结论
1）在发动机同步带轮粉末冶金成形模具设计中，采用了2个成形芯棒和中模变模数设计法，有效地提高了模具装配精度、齿形精度和使用寿命。
2）根据成形模具设计图纸和模具配合原理，将加工制造的模具进行装机实验并且试生产同步带轮的成形品，经过烧结等工艺，将制造的样品经过装机实验，达到了客户在精度、性能等方面的技术指标，成功开发了某发动机同步带轮成形模具，材料利用率高达98%。
粉末冶金范文4
【关键词】粉末冶金 模具 仿真技术 加工方法
中图分类号：TD353.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-111-01
0引言
粉末冶金是通过制取金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作为生产原材料，通过过压制成形、烧结等工艺过程，制造出各种粉末冶金制品的工艺技术。现在，这种工艺已经成为我们在新材料研制领域内的重要工艺技术。在粉末冶金工业中，模具对于在很多工序中都有所应用，并且对于整个生产工艺也具有较大的影响。粉末冶金模具是粉末冶金制品生产的重要工艺装备，粉末冶金模具的质量对粉末冶金制品的质量具有直接的影响。然而，粉末冶金模具的质量主要取决于它的加工过程。因此，对于粉末冶金模具加工方法及仿真技术的研究，对于粉末冶金工业具有重大的意义。
1 粉末冶金模具的加工方法
目前，对于粉末冶金模具的先进加工方法种类很多，其中各种加工方法也是各有特点。现就几种主要的粉末冶金模具加工方法进行介绍，并对各种方法的特点和对粉末冶金模具的影响进行探讨。
1.1 电火花加工方法
电火花加工的方法，是通过在放电瞬间产生剧烈高温。然后，利用这一高温将工件的表面熔化（甚至汽化），从而达到机械加工的目的。这种加工方法在一些难以加工的超硬材料加工中具有明显的优势。
（1）电火花加工方法的特点
电火花加工方法能够有效的填补常规的机械加工方法对于难加工材料的不足，适用于对于强度高、熔点高、硬度高等难加工的材料的加工。另外，由于电火花加工方法直接利用电能与热能进行加工，因此在加工过程中可以实现加工的自动化控制。再者，这种加工方法的精细度很高，对于粉末冶金模具这种加工质量要求较高的产品是一种较为合适的加工方法。不过，这种方法也存在着一定的缺点，那就是利用电火花加工方法加工的粉末冶金模具的表面粗糙度较高，会对粉末冶金工业造成一定的影响。
（2）电火花加工方法在模具加工中的应用
在粉末冶金模具电火花加工中，常是通过使用数控电火花机床来进行加工的。数控电火花机床可以实现粉末冶金模具的精密加工，确保满足粉末冶金模具的质量要求。在粉末冶金模具的尺寸精度、仿形精度和表面质量等方面将发挥重要的作用。
1.2 仿形磨削加工方法
利用仿形磨削加工方法加工粉末冶金模具，即是通过利用专门的平面磨床，通过仿形尺对粉末冶金模具进行仿形磨削。这种粉末冶金模具加工方法的特点是其加工生产的粉末冶金模具的精密度较高，且表面较为光滑、平整，粗糙度较低。这种加工方法的缺点是加工效率较低。
1.3 数控线切割加工方法
数控线切割加工的方法，是通过将金属丝电极安装在一个转动的贮丝筒上，然后分别将被切割工件与金属丝电极接到高频电源的正、负极上，通过计算机技术控制控制电极的移动方向，并通过电火花加工达到自动切割的目的。
数控线切割方法是计算机技术与电火花加工技术的结合，可以发挥电火花加工方法的优点，还可以实现自动切割的目的。其在粉末冶金模具的加工上具有重要的作用。由于这种加工方法对于电极没有特别的要求，并可以对各种硬度和形状的工件进行加工。数控线切割加工的方法，还可以反复的使用电极丝，加工损耗小、精度高等特点，非常适合粉末冶金模具的加工生产。因此，数控线切割加工的方法也是目前在粉末冶金模具加工中最常用的方法之一。
2 粉末冶金模具的数控加工动态仿真
计算机仿真技术在各类科技领域都有广泛的影响，随着计算机仿真技术不断发展成熟，已经可以应用到产品从概念设计到结束使用寿命的整个周期的各个环节中，其中在产品的加工阶段应用更为广泛。在粉末冶金模具的加工过程中，仿真技术的应用将对粉末冶金模具的加工行业，甚至整个粉末冶金工业都具有重要的意义。
在粉末冶金模具的加工过程中，建立一个较为精确的数控加工动态仿真模型，通过模拟整个模具加工过程，从而获得在粉末冶金模具加工过程中所需的几何数据和力学信息，以及加工过程中可能发生的不良影响和可能出现的偏差值。通过数控动态仿真模型，便可以在加工前获得准确的信息，规避可能产生的不良影响，有效的降低了加工失误、偏差等现象发生的可能性。
在粉末冶金模具的加工过程中，利用精确的数控加工动态仿真模型，可以获得准确的数控加工代码，避免加工的错误和偏差；另外，还可以对加工误差值、刀具磨损等进行预测，为保证粉末冶金模具的质量要求和刀具的更换提供重要的参考信息。因此，在粉末冶金模具的制造加工过程中，计算机仿真技术发挥了重要的作用，对于保证模具加工生产的质量和提高模具生产效率都有很大的帮助。
3 结语
粉末冶金模具的加工，对于粉末冶金制品的质量具有很大的影响。目前，对于粉末冶金模具的加工方法仍具有很大的发展空间，计算机仿真技术在粉末冶金模具加工中的应用，也还需要人们不断的进行发展和研究。
参考文献：
粉末冶金范文5
关键词：粉末冶金；钕铁硼；专利
引言
随着经济社会的发展，作为第三代永磁材料的钕铁硼因良好的磁性能而在信息、通讯、计算机、风力发电、家用电机等领域的应用越来越广泛。我国凭借稀土资源优势和生产成本优势大力发展钕铁硼产业，已成为世界第一生产大国和消费大国[1]。文章就粉末冶金法（即烧结法）制备钕铁硼磁体材料中国专利申请的情况进行分析。
1 专利申请概况
经过统计，截止2016年4月12日（以公开日为准），向中国国家知识产权局提交的涉及钕铁硼磁性材料的专利申请共计1037件，其中发明792件，占比76.4%，实用新型245件，占比23.6%。一般而言发明专利的技术含量和创新性要高于实用新型专利，也最具有经济价值和社会价值，而该领域的发明专利申请的数量远高于实用新型的数据量，说明在该领域专利申请的平均技术含量较高。
图1为近30年来，向中国提交的专利申请数量的趋势图，其中以5年为一个统计时间段，考虑到专利申请到公开需要一定的时间，图1的数据统计到2014年底（以申请日为准）。从图1中可以看出，2000年以前的专利申请量很少，2000-2010年间，粉末冶金制备钕铁硼的出现了快速增长，说明该技术发展较快，在2010年以后，专利申请的数量出现了大幅度的增长，这说明粉末法制备钕铁硼磁体进入了蓬勃发展的时期，从业者的专利意识不断加强，专利布局在企业的市场竞争中作用凸显。
2 申请人分析
从申请人所在国/地区分析，以中国最多，占比92.09%，其他为国外申请。在国外申请中以日本申请的最多，占比6.46%，其次为美国，占比1.06%，韩国申请2件、法国和香港地区各1件。从中可以看出，日本在粉末法制备钕铁硼磁体领域技术研究较多，而且注意在中国进行专利布局。
经过统计分析得出该领域排名前10的申请人（含共同申请人）为：北京中科三环高技术股份有限公司、安徽大地熊新材料股份有限公司、日立金属株式会社、北京工业大学、沈阳中北通磁科技股份有限公司、中国科学院宁波材料技术与工程研究所、北京科技大学、浙江大学、中磁科技股份有限公司、宁德市星宇科技有限公司。从中可以看出，重要申请人中既有企业，也有大学、研究所，可见该领域的产学研发展模式较为合理。值得注意的是，在重要申请人中有日本企业，加之日本在钕铁硼磁体领域研究、生产上的重要地位，国内相关企业应更加重视前沿技术的研发、专利的申请，以免处于被动局面。
3 发明人分析
分析发明人发现，排名前10的发明人为：孙宝玉、衣晓飞、陈静武、熊永飞、岳明、严密、严阿儒、刘卫强、张东涛、李东，其中孙宝玉是重要申请人沈阳中北真空磁电科技有限公司、沈阳中北真空设备有限公司、沈阳中北通磁科技股份有限公司的员工，衣晓飞、陈静武、熊永飞为安徽大地熊新材料股份有限公司的员工，岳明为北京工业大学的老师，严密为浙江大学的老师。可见，该领域的重要发明人主要集中在企业员工和高校从事研究的老师，而且重要发明人大多分布在申请人单位。
4 重点技术分析
粉末冶金制备钕铁硼的专利申请主要分为产品和方法两类，其中产品主要包括粉末法制备的钕铁硼磁体材料、制粉装置和粉末成型装置，而方法主要涉及制备钕铁硼产品的系统工艺流程、烧结工艺方法、改善组织性能的方法等，其中尤以提高钕铁硼永磁材料的磁能积、矫顽力、改善磁性材料的晶粒、晶界等方法居多。
5 结束语
粉末冶金制备钕铁硼磁体材料时当前制备永磁材料的热点，也是当前专利申请聚焦的一个重点领域，申请人应该在充分了解国内专利申请状况的基础上，找准前沿技术的研究方向，围绕技术研发的热点进行深入研究探索，并采用合理的专利申请进行布局，充分利用知识产权保护研究成果。
粉末冶金范文6
关键词：铁基，粉末冶金，激光，表面强化
1.激光表面强化工艺参数的确定
激光热处理工艺参数主要是指激光器输出功率P，光斑直径d（两者决定了功率密度）和扫描速度V（决定了激光与工件的作用时间），它们直接影响硬化层的宽度、深度、硬度、组织以及机械性能。
1.1激光功率
当光斑直径和扫描速度一定时，工件表面的最大加热时间是恒定的。随着激光器输出功率的增加，硬化层宽度和深度增加。这是因为当激光器输出功率增大时，光斑的平均功率密度增加，金属表面吸收的能量增加，使得表面温度进一步提高，经过金属基体的快速热传递，金属表面下处于相变温度Ac1 以上的区域亦增大，从而导致硬化层深度和宽度增加。
1.2扫描速度
扫描速度是工件与激光束相对运动速度，它反映了金属表面被加热的时间。当其它条件一定时，随着扫描速度的增大，硬化层深度和宽度减小。这是因为扫描速度高，加热时间减小，金属表面层吸收的能量降低，导致硬化层深度和宽度减小。
降低扫描速度，以延长加热时间可使硬化层深度和硬度提高。试验结果表明：如果激光器输出功率不足，即使延长加热时间，金属硬化效果也并不好，反而加宽了热影响区。
若扫描速度太慢，使得热量向光束移动方向的反向传导，致使冷却速度太慢，使表面出现熔融和回火现象，使硬度降低；若扫描速度太快，由于照射时间太短，输入的能量不足，使得照射区内温度达不到完全淬火温度，从而使得表面硬度降低。
激光输出功率和扫描速度对硬化层深度的影响几乎为线性关系。随着激光输出功率的增大和扫描速度的降低，硬化层深度增加。激光功率增加意味着单位时间内的能量增加，则试件吸收的总能量增加，在试件内温度场中超过临界转变温度的范围扩大，即发生马氏体转变的区域增加，故硬化层的深度增加。扫描速度的降低，意味着热作用时间的延长。在其它条件不变时，总能量也是增加的，因此降低激光扫描速度和增加激光输出功率效果是一致的。综上所述，激光相变硬化层的深度取决于激光加热时的温度场。而材料达到给定温度的深度主要依赖于能量密度。激光相变硬化层层深与激光能量密度之间存在良好的线性关系。
还可知激光功率和扫描速度不同，显微硬度的分布也不同。激光功率为3200W，扫描速度为8mm/s 时的表面硬度最高，约828HV。随着激光功率增加和扫描速度降低，材料的表面加热温度提高，在激光的快速加热和随后的快速冷却过程中，奥氏体晶粒得到了进一步的细化，马氏体中的固溶含碳量和合金元素含量增加，碳和合金元素的大量溶入也造成了静畸变强化，从而增大了表面显微硬度。激光输出功率过高或扫描速度过低时，样品中的蓄热量增大，造成冷却速度缓慢，无法达到自激淬火的临界冷却速度，淬不成马氏体，使硬度值降低。
试验研究表明，如果不对激光淬火提出过高的要求，利用连续输出功率在千瓦级的二氧化碳激光设备，对铁基材料表面进行热处理并不困难。然而不同激光设备之间的工艺移植并非易事。工业生产中，维护激光处理工艺的可重复性是保证产品质量的需要。但是，激光淬火同其他传统的热处理相比，它具有可以精确控制热处理区域及工件变形小等一系列优点。只要能够较好的控制激光淬火工艺过程，原则上可以使用价格便宜、易于加工的材料制造工件的基体，在工件的关键部位用激光进行处理，便能显著提高产品的质量，简化工件的生产工艺，降低工件的生产成本，增强激光淬火对其它传统热处理工艺的竞争能力。
2.激光表面淬火铁基粉末冶金材料的硬度分布
各种成分的铁基粉末冶金材料经过宽带激光表面淬火后显微硬度有了显著的提高。铁基粉末冶金材料的显微硬度从淬火前到淬火后提高近3倍，合金元素Cr含量的增加使得硬化层深度略有增加，因为Cr 能提高钢的淬透性。从表层到心部，随着与表面距离的增加，显微硬度也呈现出层状分布并呈逐渐降低趋势直至基体。在此我们还可大概将其分为三层：第一层为完全淬硬层，显微硬度约为HV0.3623-669，厚度约为1.0-1.2mm。在这一层中显微硬度变化幅度不大，基本上曲线比较平坦，这同其他淬火方式相同，所不同的是激光淬火最高显微硬度一般在次表层；第二层为过渡区，厚度约为0.3mm，显微硬度约为HV0.3400-650；第三层为基体，显微硬度约为HV0.3250-320。
3.激光淬火表面强化的机理
激光表面处理具有加热速度快、热效率高，加热范围及热变形小的特点，不致引起开裂缺陷。宽带激光束与聚集光束比较，具有一次扫描处理区域大、硬化层更为均匀的优点，具有广阔的工业应用前景。。
激光硬化时，激光与材料的相互作用可根据激光辐照作用的强度和持续时间分为几个阶段：把激光辐照引向材料；吸收激光能量并把光能传给材料；光能转变为热能，加热材料达到快速加热、快速冷却、熔化材料的目的，并且不引起材料表面的破坏；材料在激光辐照后的相变或融化凝固或冲击产生晶格畸变及位错，最终达到硬化效果。。
从物理冶金角度，激光相变硬化与常规热处理并无两样，只不过是前者为局部的急热急冷过程。由于加热时间短，加热温度高，当激光束被切断或移开后，材料表面冷速很快，热影响区域小，硬化层较浅，一般只有0.3-2.0mm。这对于要求变形小，形状复杂和要求局部处理的零件来说较为合适。由于加热速度快，加热时间短，因此其相变硬化也具有自己的特点：激光热处理加热速度比其他淬火方法更快，使材料表面迅速达到奥氏体化温度，使得扩散均匀化来不及进行，原有材料中珠光体组织通过无扩散转化为奥氏体组织。在随后通过自身热传递而快速冷却，奥氏体组织通过无扩散过程转化为马氏体。由于是快速冷却，使Ms 线升高，使得我们试验中得到的马氏体组织含量较常规热处理的多，不同的微观区域内马氏体形成温度有很大的差异，这也导致了细小马氏体组织的形成，同时组织细化，这是由于激光超快速加热条件下，过热度大，造成相变驱动力大，奥氏体形核数目剧增，它既可以在原晶界和亚晶界上形核，也可以在相界面和其它晶体缺陷处成核。而在快速加热的瞬间奥氏体化使晶粒来不及长大。在马氏体转变时，必然转变为细小的马氏体组织。。研究表明，激光相变硬化处理后可获得直径为2μm 的超细晶粒。激光处理加热速度快，易使金属表面过热，随后冷速亦快，残留奥氏体量增加，碳来不及扩散，使得奥氏体中碳量增加，随着奥氏体向马氏体转变，得到高碳马氏体，提高了硬度。而激光处理后的马氏体组织为板条马氏体和孪晶马氏体组织，其中位错密度极高，可达1011-1012条/cm2，比常规淬火提高至少两个数量级，并且残余奥氏体中存在大量的位错塞积群。马氏体在高度受扼的状态下形成，因此形成了本质上是变形马氏体的淬硬组织。因此，我们认为，晶粒超细化，高的马氏体含量，马氏体高位错密度和高的固溶含碳量是材料经激光热处理后获得超高表面硬度的主要原因。
参考文献
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