古代および動的の両方である高度な材料の準備と形成技術としての粉末冶金は、古代のセラミック準備技術と鉄製錬技術に由来します。 1909年まで、粉末冶金による延性タングステンの出現は、現代の粉末冶金時代の出現を示していました。過去100年にわたって、粉末冶金技術は栄え、さまざまな重要な新しい材料と主要製品が出現し続け、今日の国民経済と科学技術に不可欠な重要なエンジニアリング技術の1つになりました。粉末冶金の特徴と利点
粉末冶金は、成形や焼結などのプロセスを通じて金属材料、複合材料、およびさまざまな種類の製品を製造するために、金属粉末（または金属粉末と非金属粉末の混合物）を原料として使用する技術です。
従来の製錬および鋳造プロセスと比較して、粉末冶金には多くの利点があります。一方では、製錬プロセス中の可能なコンポーネントの分離を効果的に回避し、材料組成の均一性を確保し、より安定した優れた性能を得ることができます。一方、粉末冶金は、ネットに近い形成を達成することができ、その後の処理手順と材料廃棄物を大幅に減らします。関連する統計によると、粉末冶金によって製造された部品の材料利用率は90％以上に達することがありますが、従来の機械処理方法の材料利用率は通常30％-50％であり、生産コストを削減するだけでなく、現代の製造における環境保護の概念と環境保護の概念の開発に沿った生産効率を改善します。さらに、粉末組成、粒子サイズ、および調製プロセスを調整することにより、材料特性を正確に制御することができ、高強度、高硬度、高温抵抗、耐性抵抗などの特別な材料特性のさまざまなフィールドのニーズを満たすことができます。
粉末冶金プロセスの主なプロセス
（i）粉末準備
機械的粉砕方法：機械的な力を使用して、ブロック金属または合金を粉末に押しつぶします。機器はシンプルで、コストは低く、出力は大きくなりますが、粉末形状は不規則で、粒子サイズの分布は広く、不純物は簡単に導入されます。
霧化方法：溶融金属液を、高圧ガス（窒素、アルゴン）または高速水流で小さな液滴に噴霧し、冷却して粉末に固化します。ガス原子化法は、球状性が高く、流動性が良好で、これは高性能部品の作成に適しています。水分化方法は低コストで高効率を持ち、粉末形状は不規則です。多くの場合、通常の鋼鉄の粉末やパフォーマンス要件が低い製品に使用されます。
還元方法：水素や一酸化炭素などの還元剤を使用して、高純度、高い活性、高い焼結の活性、および低温密度のある粉末に金属酸化物を還元します。ただし、生産には高温と特定の雰囲気が必要であり、機器の投資は大きく、コストが高くなります。
電気分解法：電極金属塩溶液または溶融塩がカソードの粉末に金属イオンを沈殿させる。粉末は非常に純粋で、粒子サイズが均一で均一です。それらは、電子材料などの純度や粒子サイズの必要性が高いフィールドに適していますが、生産効率が低く、エネルギー消費量が高く、コストが高くなっています。
（ii）成形
圧縮成形：前処理した金属粉を金型に入れて、それを形に押します。手順には、粉末の充填、押し、折り畳みが含まれます。シンプルな形状とギアなどの高精度要件を持つ製品に適しています。利点は、シンプルな機器、高効率、低コスト、大規模生産です。欠点は、複雑な製品用の金型を設計および製造することが困難であり、均一な密度を確保することが困難であることです。
アイソスタティックプレス：液体を使用して圧力を均一に伝達し、粉末を弾性型に入れ、それを高圧容器に押し込みます。寒冷等積分圧は室温で行われ、複雑な形状と高密度の要件を持つ製品に適しています。高温等吸着性のプレスは、同時に高温と高圧を使用し、高性能航空宇宙材料などに使用されます。利点は、製品のすべての方向に均一な密度があり、大規模で複雑な製品に適していることです。欠点は、機器が高価で、サイクルが長く、コストが高いことです。
射出成形：金属粉末とバインダーを注入材料に混ぜ、注入機を使用して、成形用の金型キャビティに注入します。電子コンポーネントなどの高精度の複雑な小さな部品の製造に適しています。利点は、成形効率と精度が高いことであり、大規模な生産に適しています。欠点は、バインダーの選択と除去が困難であり、不適切な取り扱いが製品のパフォーマンスに影響することです。
（iii）焼結
従来の焼結：成形体を適切な温度と大気（水素、窒素、真空など）で加熱して、粉末粒子を組み合わせて密度と強度を高めます。水素大気は不純物を除去し、窒素は酸化を防ぎ、真空は酸素含有量が高い材料に適しています。
ホットプレス焼結：焼結の間に圧力がかかり、特別な機器で行われます。型はグラファイトなどの材料で作られています。焼結温度を下げ、時間を短縮し、密度と性能を高める製品を取得できます。多くの場合、高性能セラミックやその他の材料の調製に使用されます。
スパークプラズマ焼結（SPS）：脈拍電流を介して放電プラズマとジュール熱を生成することにより、急速な加熱と焼結。粒子の表面の不純物を除去し、表面を活性化し、{100-1000程度 /分）を急速に加熱し、短い時間（数分から数分）、穀物の成長を阻害することができます。ナノ材料などを準備するために使用されます。
粉末冶金技術のアプリケーションフィールド
（i）航空宇宙フィールド
航空宇宙には材料性能に関する厳しい要件があり、粉末冶金技術はニーズを満たしています。粉末冶金の高温合金は、航空機のエンジンタービンディスクやブレードなどの主要なコンポーネントを製造するために使用されます。たとえば、米国のPratt＆WhitneyのF119エンジンのタービンディスクは、粉末冶金ニッケルベースの高温合金を使用して、エンジンの性能と信頼性を向上させています。粉末冶金チタン合金は、航空機の翼梁、胴体フレーム、および密度が低く、強度と耐食性のあるその他の構造部品を製造し、航空機の重量を減らし、燃料効率と飛行性能を改善するために使用されます。
（ii）自動車製造分野
粉末冶金部品は、自動車エンジン、トランスミッション、ブレーキシステムで広く使用されています。エンジンのバルブシートリング、ガイドチューブ、ピストンリングは、高温や高圧に耐え、エンジンの性能と寿命を改善できる銅ベースまたは鉄ベースの合金でできています。トランスミッションのギアとシンクロナイザーのハブは高精度と良好な強度であり、ギアがよりスムーズにシフトし、トランスミッション効率を向上させます。ブレーキシステムのブレーキパッドとブレーキディスクには、特別な摩擦材料が追加されており、ブレーキの安全性を確保するために摩擦が良好で耐摩耗性があります。
（iii）電子情報フィールド
電子機器が小さく、軽く、高性能に向かって発達するにつれて、粉末冶金技術はより広く使用されています。柔らかい磁気粉末冶金材料は、変圧器やインダクタなどの電子部品を製造するために使用されます。銅冶金金属ベースの複合材料は、銅タングステンや銅モリブデンなどの熱散逸基板と高電力電子デバイスの包装シェルに使用されます。パウダー冶金接触材料は、電気スイッチとリレーに使用され、安全な回路スイッチングを確保します。
鉄シリコンニッケル磁気粉末コア（KNF）
（iv）機械的製造分野
粉末冶金技術は、ギアやベアリングなどの機械的部品の製造に使用されます。粉末冶金ギアは、精度が高く、滑らかな伝送が高く、材料の利用率が高くなっています。粉末冶金ベアリングは、自己潤滑と耐摩耗性であり、低速、重荷、低ノイズの機会に適しています。特別な労働条件下では、オイルを含むベアリングは、優れた性能を維持し、機器の信頼性とサービス生活を改善できます。
（v）医療機器フィールド
インプラントに関しては、粉末冶金チタン合金を使用して人工関節などを製造します。その多孔質構造は、骨細胞の成長を促進し、インプラントの緩みのリスクを減らすことができます。手術器具は、粉末冶金高速鋼とステンレス鋼で作られており、硬度が高く、耐摩耗性と耐性耐性があり、複雑な形の機器を製造できます。歯科材料の中で、義歯は強度、靭性、美学が良好です。歯科インプラントは、粉末冶金チタンまたはチタン合金を使用しており、着床の成功率を改善できます。歯列矯正括弧は、粉末の冶金ステンレス鋼またはニッケルチタン合金を使用して、力を正確に適用できます。
（vi）新しいエネルギーフィールド
リチウムイオン電池の観点から、粉末冶金技術によって調製されたリチウム鉄リン酸リン酸リン酸リチウムや三元材料などの正の電極材料は、バッテリーのエネルギー密度と充電と排出効率を改善することができます。燃料電池の分野では、粉末冶金プロセスで製造された特定の表面積が高い金属双極板と触媒キャリアにより、燃料電池の性能が向上し、コストが削減されました。風力発電では、粉末冶金で製造されたギアボックス、ベアリング、およびその他の部品は、過酷な環境で安定した性能を維持し、機器のサービス寿命を延ばすことができます。
粉末冶金技術の進歩
（i）金属添加剤の融合（3D印刷）と粉末冶金
金属添加剤の製造技術は、近年急速に発展しています。粉末冶金との組み合わせにより、複雑な部品の製造に新しいブレークスルーがもたらされました。 3D印刷技術を通じて、金属製の粉末は層ごとに直接積み重ねられて、複雑な内部構造とパーソナライズされたデザインの部品を生成できます。このテクノロジーは、材料の廃棄物と処理手順を削減するだけでなく、航空機エンジンの複雑な刃などの従来の処理方法で製造が困難な部品の製造を実現します。
（ii）ナノポーダー冶金技術
ナノテクノロジーの開発により、ナノポーダー冶金技術が登場しました。ナノスケールの金属粉末は、大きな特定の表面積、高い活動、および大きな焼結駆動力の特性を持ち、優れた機械的特性、電気特性、磁気特性を備えたナノ構造材料を調製できます。現在、Nano Powder Metallurgy Technologyは、高性能磁気材料、超伝導材料、高強度合金の調製に大きな進歩を遂げています。
Xi'an工科大学、球状のナノti-ti-tibwコンポジットパウダーの準備プロセスの概略図
（iii）粉末冶金複合材料の革新
さまざまな強化フェーズ（セラミック粒子、繊維など）を金属粉末に追加することにより、優れた性能を備えた粉末冶金複合材料を準備します。これらの複合材料は、金属と補強段階の利点を組み合わせており、高強度、高硬度、良好な耐摩耗性、高温抵抗などの特性を持ち、航空宇宙、自動車製造、機械工学、その他の分野で広く使用されています。たとえば、アルミニウム合金粉末に炭化シリコン粒子を追加することで調製されたアルミニウムベースの複合材料は、アルミニウム合金の低密度特性を維持しながら、強度と硬度を大幅に改善します。
