金属粉末的实际应用

  金属粉末是指尺寸小于1mm的金属颗粒群。包括单一金属粉末、合金粉末以及具有金属性质的某些难熔化合物粉末，是粉末冶金的主要原材料。金属粉末的制取和应用渊源久远。古代曾用金、银、铜、青铜及其某些氧化物粉末作涂料，用于陶器、首饰等器具的着色、装饰。20世纪初,美国人用氢还原氧化钨生产钨粉以制取钨丝，是近代金属粉末生产的开端。此后用化学还原法制取了铜、钴、镍、铁、碳化钨等多种粉末，促进了早期粉末冶金制品（含油多孔轴承、多孔过滤器、硬质合金等）的发展；此时还发明了羰基法以制取铁粉和镍粉。30年代先是用涡流研磨法制取铁粉，后来用固体碳还原法生产铁粉，成本很低。30年代初还出现了熔融金属雾化法。这种方法起初用来制取低熔点金属如锡、铅、铝等粉末，到40年代初发展成为用高压空气雾化制取铁粉。50年代开始用高压水雾化制取合金钢和多种合金粉末。60年代研究出多种雾化方式生产高合金粉末，促进了高性能粉末冶金制品的发展。70年代以来出现了多种气相和液相物理化学反应方法，制取有重要用途的包覆粉末和超细粉末。

  金属粉末可作为粉末冶金制品的原料，也可以直接应用。也可作为3D打印的主要原材料。

一、工业原料

  用于这方面的金属粉末主要有铁、钨、钼、铜、钴、镍、钛、钽、铝、锡、铅等粉末，消耗量约占金属粉末总产量的2/3以上。

二、直接应用

  金属粉末的应用领域十分广泛。如：

（1）焊条、火焰切割工艺用铁粉；

（2）喷涂、喷焊、熔烧焊用Ni-Cr-B-Si、Fe-Cr-B-Si、Co-Cr-W等合金粉末和镍包铝或三氧化二铝、镍或钴包碳化钨等包覆粉末。用以强化工件表面的耐磨、耐热和耐蚀性能；

（3）火箭固体燃料用超细铝粉；

（4）催化剂用镍、铁、钴粉；

（5）离合器、录音带、复印机用磁性粉末，如铁基合金粉等；

（6）炸药、焰火用铁、镍、钴、锰、镁、铝、铝镁合金等粉末；

（7）脱氧剂、化学试剂、金属热还原剂、置换剂等用铝、镁、铁粉等；

（8）表面着色、装饰、涂料颜料、油漆用铝、铜等粉末；

（9）表面加工用钢丸、青铜喷丸等；

（10）金属电化学沉积用铁粉和铜粉；

三、铝合金、镁合金在航天器上的应用

  铝合金因其密度低，有较高的比模量和比强度值；导热性和导电性良好；抗腐蚀性能好；制造工艺性能良好，在航天器上做为最主要的结构材料，被大量使用。

  其中铝锂合金材料是近年来航空航天材料中发展最为迅速的一种先进轻量化结构材料，具有密度低、弹性模量高、比强度和比刚度高、疲劳性能好、耐腐蚀及焊接性能好等 诸多优异的综合性能。用其代替常规的高强度铝合金可使结构质量减轻10%-20%，刚度提高15%-20%，因此，在航空航天领域显示出了广阔的应用前景。

  铝锂合金的应用：近年来，国内外铝锂合金的研制和成形技术日渐成熟，因此在航天器的设计与制造中大量使用了铝锂合金，如“奋进号”航天飞机的外贮箱、“天宫一号”的资源舱和太阳电池翼。据统计，每减轻1kg结构重量可以获得10倍以上经济效益，所以密度较低的铝锂合金受到航天工业的广泛重视。

四、3D打印

  3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。3D打印用金属粉末为球形金属粉末，球形粉末可以保证粉末颗粒的流动性及成型零部件的性能，常用合金牌号包括：TC4、TA0、TA15等钛合金系列；IN718（GH4169）、IN625（GH3625）、GH3536、CoCrW等镍钴基合金系列；2219、AlSi10Mg等铝合金系列；304、316L等不锈钢系列；A100、300M等高强钢系列；H13、Invar36、V4等模具钢、高速钢系列；还有一些高熔点金属粉末也可用于金属3D打印。