金属基体快速凝固

具有细分非金属相分散的金属多年来一直被认为是提供通过沉淀硬化产生的强化，而没有随着温度升高而进入溶液的缺点，从而限制了工作温度。

已经开发了获得非常精细的非金属相分散体的程序，并且金属基复合材料（MMC）现在被称为此类材料，代表了在寻找改进材料（即具有更好的机械性能，特别是在高温下）方面向前迈出的重要一步。

粉末冶金是生产这种复合材料的最重要途径。

在迄今为止发展的大多数情况下，强化相是通常由另一种金属和术语ODS-氧化物分散强化的稳定氧化物，在日常使用中。

有许多不同的工艺可用于生产所需的非常精细的分散体：

1. 在一个过程中，基体金属与形成稳定氧化物的金属的合金在大气中加热，该气氛还原为基体金属，但氧化成第二种金属。

2. 后者被转化为均匀分布在整个基质中的氧化物。

3. 在贵金属的情况下 - 可以使用空气中的Ag，Pt等加热，并且现在广泛使用由银组成的一系列电接触材料，例如Cd氧化物，Sn氧化物和/或In oxide分散体。

4. 该过程称为内部氧化，这是由于氧气通过银晶格扩散而发生的，并且具有较大的截面，这是一个漫长的过程。

5. 但是，如果使用粉末，则需要相对较短的氧化周期，以便内部氧化粉末的压制和烧结是最佳程序。在这种情况下，目的不是提高强度，而是提高电性能，即接触焊接的电阻。

6. 在其他情况下，有时以盐的形式将基质金属与具有更稳定的氧化物的金属盐溶液混合，并在气氛中加热混合物，该气氛还原为基质金属但氧化成第二金属。

7. ODS铂和钨就是以这种方式制造的。

8. 其他复合材料使用纤维或晶须作为增强剂。

9. 机械合金化是一种相对较新的工艺，代表了非常高温应用的材料向前迈出的重要一步，特别是用于喷气发动机的燃气轮机。

10. 该过程涉及长时间研磨金属粉末和耐火材料的混合物，通常在三角体中，在此期间耐火颗粒被分解并掺入金属中。

11. “合金”粉末随后被压实，烧结，通常通过挤压或热轧锻造。

12. 以这种方式制造的高温合金现已投入使用，机械合金铝合金正在试验中。

13. 在铝的情况下，另一种机械合金是通过类似的铣削工艺制成的，从铝粉和石墨的混合物开始，在铣削过程中将其作为碳化铝掺入金属中。

    
    

另一类开始产生影响的锻造烧结材料是基于颗粒材料 - 粉末或切碎的带状 - 这些材料已经以非常高的速率固化和冷却，从而产生亚稳非平衡微观结构 。

它们可以是微晶的或无定形的。

该工艺只适用于某些合金，一个重要的特点是基体金属在固溶体中能保持远高于合金元素的平衡百分比。

如果致密化和机械工作在足够低的温度下进行以避免破坏非平衡结构，则可以显着增强机械性能。

铝，钛和镁合金的一项重大开发计划正在进行中，希望它们在飞机结构中的使用将显着减轻重量并增加有效载荷。

粉末冶金工艺步骤——粉末锻造

粉末锻造生产全致密的粉末冶金钢零件，例如宝马V8发动机中使用的汽车连杆。

传统粉末冶金零件的生产以明显快于工程生产的总体增长速度增长，当它最初在20世纪70年代开发时，粉末锻造或烧结锻造预计将从根本上改变粉末冶金行业的规模。

工艺 在该工艺中，将粉末坯料压制成锻造坯料和所需成品零件之间的简单形状。

这种紧凑型称为预制棒，经过烧结，然后在封闭的模具中热锻成成品尺寸和形状。

所涉及的变形量足以使最终密度非常接近固体金属的密度，因此，机械性能与锻造棒材锻造的材料相当。

优点 事实上，它们在某些方面可能更优越，因为烧结锻造部分没有方向性，成分方面具有更大的均匀性，微观结构更精细，并且不存在由铸铁制成的锻件中可能产生的铸锭缺陷引起的内部不连续性。

另一个优点是，由于对所用粉末量进行精确计量，可以实现尺寸一致性。

限制 在商业规模上可以成功生产的钢成分存在局限性。

粉末锻造的生产成本通常高于常规铸造或锻造，这主要是由于原材料和模具的高价格。然而，粉末锻造的高精度可显著节省加工成本，从而节省加工操作的投资。

对于粉末锻造连杆来说，情况尤其如此，这些连杆由于其更高的尺寸精度，更高的动态性能，更平稳的发动机运行以及显着的成本节约而在世界各地越来越受欢迎。

北美，日本和欧洲的许多公司现在都有大型粉末锻造装置，主要用于为汽车行业生产零件。此类零件可以具有内部和外部花键形式、凸轮形式以及其他需要大量加工的形式。除了众所周知的连杆外，其他应用还包括轴承座圈、扭矩转换器轮毂和齿轮。

含有易氧化元素（如铬和锰）的钢 - 碰巧也是更便宜的强化元素 - 不能轻易使用，但是已经开发了特殊成分，通常含有合金元素，镍和钼，其氧化物在烧结气氛中被还原。

粉末锻造钢部件可以像锻钢一样进行热处理。

粉末冶金工艺步骤——粉末轧制

该术语适用于现在在工业规模上建立的工艺，其中金属粉末连续地送入可以加热的轧机中，并在辊子之间压实成带材。

然后将该带材通过烧结炉并重新轧制至成品尺寸。

一般来说，与轧制铸坯生产的带钢相比，该产品没有任何优势，尽管在某些情况下可以证明优越的均匀性，并且没有由铸锭缺陷引起的层压。

主要优点是经济，并取决于以下特点：

粉末轧制是经济的，因此特别是在金属在提取过程中直接作为粉末廉价生产的情况下，例如镍，以及在快速加工硬化的材料的情况下，因此，在减少轧制板坯（例如不锈钢）期间需要许多中间退火和酸洗操作。

通过粉末轧制生产少量特殊材料，用于以下应用

作为钴或镍基合金带材进行焊接，

镍铁带材，用于受控膨胀性能，

用于电子产品的特殊铜镍锡合金，

用于碱性电池和燃料电池电极、复合轴承等的多孔镍带