粉末冶金鋁合金

它們具有很好的綜合性能，是有廣闊發(fā)展前景的新型鋁合金。

簡史20世紀(jì)40年代，瑞士人伊爾曼(R．Irmann)等用球磨機在控制氧含量的保護介質(zhì)中研磨鋁粉，使其表面生成很薄的氧化膜，將鋁粉壓實、燒結(jié)和熱加工成燒結(jié)鋁(SAP)，這是最初的粉末冶金鋁材。70年代，發(fā)展了兩種制取鋁合金粉末的方法，一種是快速凝固法，即把預(yù)合金化的熔體霧化急冷制成鋁合金粉末：另一種是機械合金化法，即用高能球磨機把用來合金化的金屬顆粒粉碎、混合，制成鋁合金粉末。鋁合金粉末經(jīng)過壓實、脫氣、燒結(jié)熱壓成坯錠，再用常規(guī)的擠壓、軋制或鍛造方法加工成各種粉末冶金(PM)鋁合金制品。到80年代末為止，美國、前蘇聯(lián)和日本等國家研制成功10多種牌號的粉末冶金結(jié)構(gòu)鋁合金和粉末冶金耐磨鋁合金，并已投入小批量生產(chǎn)，開始在航空航天工業(yè)和汽車工業(yè)上應(yīng)用。

特性快速凝固法和機械合金化法制粉賦予粉末冶金鋁合金優(yōu)異的組織結(jié)構(gòu)，使它們具有用常規(guī)鑄錠冶金(IM)工藝無法得到的高性能。

(1)N快速凝固法制粉時，冷卻速度為10～10c/s，比常規(guī)鑄造鑄錠時的冷卻速度大幾個數(shù)量級，從而大大細(xì)化了晶粒，增加了合金化元素的過飽和固溶度，細(xì)化了金屬間化合物粒子，增加了合金成分的均勻性。用這樣的粉末制成的鋁合金，綜合地利用了固溶強化、時效強化和彌散強化機制，使合金的強度、耐腐蝕性能和耐熱性能超過了任何IM鋁合金，同時又有較好的韌性和抗疲勞性能。

(2)用機械合金化法制粉時，各種金屬粉末在高能球磨機中研磨、混合，反復(fù)在球體強烈打擊下破碎、焊合和相互擴散而實現(xiàn)合金化。加入的助磨劑生成細(xì)小的、彌散分布的碳化物和氧化物質(zhì)點。用這樣的粉末制成的鋁合金，綜合地利用了固溶強化、細(xì)晶粒強化、高密度位錯和亞結(jié)構(gòu)強化、碳化物和氧化物質(zhì)點彌散強化機制，因而具有很高的力學(xué)性能。

發(fā)展趨勢由于一些不能用常規(guī)鑄錠冶金工藝制取的鋁合金卻能通過粉末冶金工藝獲得，并且?guī)缀趺總€PM鋁合金的物理、化學(xué)性能和力學(xué)性能都比相似成分IM鋁合金的高，因此粉末冶金方法已成為發(fā)展新型鋁合金材料的重要途徑之一，一些工業(yè)發(fā)達國家都投入了大量人力、物力和資金發(fā)展粉末冶金鋁合金。存在的問題是，因為粉末冶金工藝包括有制粉、脫氣和壓實工序，工藝比較復(fù)雜，因此生產(chǎn)成本比較高，阻礙它的大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用。其發(fā)展趨勢是：(1)研究簡化現(xiàn)有粉末冶金鋁合金生產(chǎn)過程的新工藝，以便于適合大規(guī)模工業(yè)性生產(chǎn)和降低成本；(2)繼續(xù)開發(fā)新的綜合性能好的高強粉末冶金鋁合金，新的耐熱性能好的粉末冶金鋁合金，新的低密度高彈性粉末冶金鋁合金，新的體脹系數(shù)小的耐磨的粉末冶金鋁合金。

IN9052合金是一種中等強度預(yù)合金化鋁合金，其力學(xué)性能與鑄錠冶金法(I/M)5083合金的相類似，但具有優(yōu)異的抗腐蝕性能。此合金在較低溫度(小于370℃)下鍛造，其流動應(yīng)力和變形特性與5083合金相類似。如同高強度粉末冶金鋁合金一樣，IN9052合金也固結(jié)成錠坯，再經(jīng)過擠壓然后鍛造。由于材料價格的原因，仍適用于采用精密鍛造的方法。

粉末冶金方法起源于公元前三千多年。制造鐵的第一個方法實質(zhì)上采用的就是粉末冶金方法。而現(xiàn)代粉末冶金技術(shù)的發(fā)展中共有三個重要標(biāo)志：

1、克服了難熔金屬熔鑄過程中產(chǎn)生的困難。1909年制造電燈鎢絲，推動了粉末冶金的發(fā)展；1923年粉末冶金硬質(zhì)合金的出現(xiàn)被譽為機械加工中的革命。

2、 三十年代成功制取多孔含油軸承；繼而粉末冶金鐵基機械零件的發(fā)展，充分發(fā)揮了粉末冶金少切削甚至無切削的優(yōu)點。

3、向更高級的新材料、新工藝發(fā)展。四十年代，出現(xiàn)金屬陶瓷、彌散強化等材料，六十年代末至七十年代初，粉末高速鋼、粉末高溫合金相繼出現(xiàn)；利用粉末冶金鍛造及熱等靜壓已能制造高強度的零件。