合金粉末

合金粉末(alloypowder)

由两种或两种以上组元经部分或完全合金化而形成的金属粉末。合金粉末按成分分类主要有铁合金粉、铜合金粉、镍合金粉、钴合金粉、铝合金粉、钛合金粉和贵重金属合金粉等。

预合金化粉通常是由雾化制粉法制取的，以固溶体和金属间化合物形式构成的完全合金化粉。凡能熔融液化的合金，均可由雾化制粉法制成粉末。在当代粉末冶金领域中，雾化预合金粉是品种最多、产量最大、应用最广和性能最为理想的合金粉。

铁合金粉作为结构材料粉分为低合金钢粉和高合金钢粉。低合金钢粉一般分别含1％～2％的铜、镍、钼、铬和锰等少量合金元素，有水雾化预合金粉和还原扩散部分合金化粉两种类型。通用的品种有瑞典的Distaloy合金(Fe—0.01C—1.5Cu—1.8Ni—0.5Mo)及Astaloy合金(Fe—0.05C—1.9Ni—0.5Mo—0.25Mn—0.1Cr)和日本的KIP合金(Fe—0.02C—0.1si—0.6Cu—1.5Ni—0.3Mo)等系列粉末。这种低合金钢粉的压缩性好、化学成分均匀，适合于制造中、高强度粉末冶金零件。高合金钢粉主要有各种不锈钢粉和高速钢粉。不锈钢粉多为Fe—18Cr—8Ni奥氏体型，用于制造粉末冶金多孔过滤器和耐蚀零件；或将粉末装入包套，经热挤压、轧制生产管材、棒材和板材。高速钢粉除Fe—1.0C—6W—5Mo—4Cr—2V(美国M2)和Fe—1.5C—12W—4Cr—5V—5Co(美国T15)等一般铸锻高速钢成分外，还有含碳、钒、钴分别高达2.3％、6.5％、10％的粉末高速钢专有品种。气雾化高速钢粉氧含量低(<100×10-6)，颗粒为球形，可将粉装入包套，经热等静压成材。水雾化高速钢粉，氧含量较高(>600×10-6)，颗粒为不规则形状，经压制、烧结制造粉末冶金零件。铁合金粉还能作为功能材料，例如铁磁性Fe—9.6Si—5.4Al合金粉和Fe—23Co—9Ni合金粉；永磁性粉有用作烧结磁体的Fe—7Al—14Ni—37Co—3Cu—8Ti合金粉。20世纪80年代又新兴一种铁基稀土永磁合金粉，其典型的化学成分有Nd15Fe77B8和Nd13Fe82B5(均为原子百分数)。前者由定向结晶铸锭机械破碎制取，用于生产各向异性烧结磁体，最大磁能积可达400kJ／m3，后者由快淬薄带研磨制取，用树脂或橡胶制造粘结磁体。铁合金粉还可作为热喷涂(焊)硬面材料，例如Fe—2B—3Si合金粉，其熔点低(1000～1100℃)，硬度高(HRC45～50)，可用来提高工件表面的耐磨性或修复磨损件的尺寸。

铜合金粉有黄铜(Cu—Zn)，青铜(Cu—Sn，Zn，Pb，P)和白铜(Cu—18Ni—1.7Zn—2Pb)等系列粉，其中尤以铅或锡青铜品种最多。铜合金粉几乎全部可由雾化制粉法制成球形或不规则形状的颗粒。它们具有良好的强度、导热性、耐磨性和色泽，可广泛用于制造机械零件、多孔过滤器、含油轴承、装饰品和热喷涂(焊)硬面材料。高铅青铜Cu—38Pb粉、Cu—24Pb—4Sn粉，可制造双金属轴瓦。这是一种多用于汽车上的复合减摩材料。

镍合金粉在制造高温合金材料、磁性材料和热喷涂层上得到广泛应用。高温合金粉有含铬、钴、锰、钛、铝、铌、锆和硼等合金元素的时效强化型雾化预合金粉和含铬、铝、钛、三氧化二钇为主的弥散强化型机械合金化粉。前者例如美国的René95(Ni—0.1C—14Cr—8Co—3.5Mn—3.6W—2.5Ti—3.5Al—0.1B—3.5Nb—0.05Zr)，用于制造高推重比航空发动机涡轮盘；后者例如美国的IncoloyMA956(Ni一20Cr-4.5Al—0.5Ti—0.7Y203)，用于制造燃气涡轮机外壳和火焰筒。镍合金粉中还有一类Ni—Cr—B—Si热喷涂(焊)合金粉，含有分别高达2％～4％的硼和硅，其熔点低(1000～1100℃)，能在乙炔焰或等离子焰喷涂过程中自行造渣，是一种自熔性好的合金粉，多用于耐磨、耐蚀件的表面强化涂层。镍合金(Ni_17Fe—2Mo)，亦称坡莫合金(美国)，是一种高导磁率的铁磁性功能材料，通常由雾化制粉法制成粉，其颗粒表面经绝缘涂层后适于制造感应线圈的磁芯。

钴合金粉有钴铬钨系列的Co—32Cr—1.4C—6W和Co—0.5C—25.5Cr—7.5W—10.5Ni—2Fe。前者为热喷焊粉，用于等离子喷焊处于高温高压下工作的零部件表面，以提高其高温耐磨耐蚀性；后者用于制造高温合金。此外还有Co—26Cr—5Mo粉，用于制造医用人工骨关节。钴合金粉在功能材料中占有重要地位。稀土钴合金粉可借助粉末粘结或液相烧结方法制造永磁体。SmCo5和Sm2Co17，烧结永磁体的最大磁能积分别可达208、256kJ／m3。

铝合金粉由雾化制粉法或机械合金化法制取，并以热等静压、热挤压、热锻加工成全致密轻金属合金材料。铝合金粉大体上分3个类型。常温高强度型品种有Al—6.5Zn—2.5Mg—1.5Cu—0.5Co—0.3O和Al—7.5Zn—2.5Mg—2Cu—0.2Zr—0.2Cr耐蚀合金粉以及机械合金化的A1—4Mg—C—O弥散强化铝合金粉。高温高强度型(工作温度170～300℃)品种有Al—8Fe—4Ce和Al—8Fe—2Mo粉。高比强度、比刚性型品种有Al—2Li粉。这种铝锂合金可减少密度6％～9％，而比刚性模量却可提高19％～30％。用铝合金粉可生产高性能轻金属合金材料，供航天、航空和汽车工业上制造异型结构件和零部件。

钛合金粉由旋转电极雾化制粉法或惰性气体雾化法制取，其化学成分有Ti—6A1—4V和Ti—6Al—6V—2Sn。这些钛合金粉用热等静压技术可一次成形为具有理论密度的近终形异型构件和盘件。这些产品已在航空发动机、战斗机和直升飞机上得到应用。钛合金粉还可制造医用镶嵌骨骼。

贵金属合金粉主要是银合金粉，多由铸块机械粉碎或雾化法制取。品种有牙齿材料．Ag—5Cu—26Sn—Zn粉；电触头材料Ag—50W、Ag—Mo粉和Ag—15Ni粉；以及用为钎焊料的．Ag—15Cu—20Zn—20Cd粉等。