粉末冶金高氮不锈钢的发展历程
粉末冶金高氮不锈钢的发展历程
贾成厂;况春江
【期刊名称】《金属世界》
【年(卷),期】2015(000)001
【总页数】5页(P23-27)
【作者】贾成厂;况春江
【作者单位】北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;安泰科技股份有限公司技术中心粉末冶金研究所,北京100081
【正文语种】中文
内容导读
不锈钢是一类重要的工程材料，与我们的生产、生活息息相关。最常用的不锈钢是奥氏体不锈钢。铬与镍都是不锈钢不可或缺的合金元素，对不锈钢的性能起着至关重要的作用。但镍的价格较高，且对人体有“镍敏”的不良作用。采用价格低廉、资源广泛的氮取代镍，不仅能够降低成本，而且还能够提高不锈钢的力学性能与耐腐蚀性能，理论与工程意义显著。粉末冶金是制备高氮不锈钢的有力制备手段。粉末冶金高氮不锈钢具有一系列优异的性能，应用前景广阔。
不锈钢(Stainless Steel)是不锈耐酸钢的简称，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢。
不锈钢诞生已有近一个世纪历史, 它是世界冶金史上的一项重大成就。不锈钢的出现，可以追溯到一战时期。英国科学家布受政府委托，研究武器的改进工作，他所发明的不锈钢于1916年取得英国专利，并开始生产。随着工业技术的发展, 对不
锈钢综合力学性能及耐蚀性能提出了更为苛刻的要求。如今“不锈钢”已并非单纯指一种钢，而是包括了一百多种工业不锈钢。
最常用的是奥氏体不锈钢，这是不锈钢中最重要的钢类，钢号也最多。可耐多种介质腐蚀，综合性能好。其生产与使用量约占不锈钢总量的2/3以上。此类不锈钢
含铬量一般大于17%，还含有约 8%的镍，少量钼、钛等元素。镍强烈地稳定面
心立方的奥氏体，扩大奥氏体相区。为了使钢在室温状态下为单一的面心立方奥氏体，当钢中含有18%铬时所需的最低镍含量约为8%，这便形成了著名18-8不锈钢。奥氏体不锈钢具有良好的强度、韧性、焊接性、耐蚀性能和无磁性，在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好，这都是源于其单一的奥氏体状态。
奥氏体不锈钢在化学、沿海、食品、生物医学、石油化工等行业中得到广泛的应用。图1～图4是不锈钢的应用举例。
粉末冶金不锈钢是指用粉末冶金方法制造的不锈钢。使用该方法制备的不锈钢可以使显微组织细化，合金元素的偏析减少，从而改善材料的性能。此外，还能够节省原材料与节约能耗，实现低碳、绿色、环保。
用粉末冶金法生产不锈钢的第一步是制备粉末。可以是水雾化，将熔融的不锈钢由喷嘴漏孔流出，用高压水吹散、凝固，得到不锈钢粉末。水雾化不锈钢粉末的松装密度为2.5～3.2 g/cm3。也可以是气雾化，高压氮气雾化粉末的松装密度为4.8
g/cm3，粉末氧含量小于10-4。还可以采用旋转电极制粉法生产球状不锈钢粉末。接下来是成形。成形的压力为550～830 MPa。
下一步是烧结。由于不锈钢中的合金元素容易氧化，所以必须在含氧量极低的保护气氛中烧结，如果采用氢气或分解氨作为保护气氛，露点应为-45～-50℃。也可
采用真空烧结，烧结温度为1120～1150℃。还可以将这些不锈钢粉末装入包套内，抽真空密封后，冷等静压制，接着热等静压致密化成材，工艺参数为1050℃，压力2 kPa。
与普通的铸锻不锈钢材相比，粉末冶金不锈钢的合金元素的偏析小，晶粒度细小，不纯的夹杂物细小并均匀分布，力学性能和耐腐蚀性能较高。
奥氏体不锈钢的不足
当前奥氏体不锈钢虽然大量应用于人体植入体、牙齿矫形托槽和各种外科手术器械, 然而许多实验和应用结果表明, 奥氏体不锈钢中的镍会以离子形式被人体的汗水、唾液等体液浸出, 并对部分人群产生人体过敏反应, 导致肿胀、发红、脓痒等多种并发症。尤其是年轻女性和年轻男性对镍过敏的趋势正日益增长。作为一种潜在的致敏因子，镍离子在生物体内植入物附近会诱发毒性效应，发生细胞破坏和发炎，对生物体有危害性。从20世纪80年代中期开始,许多欧洲国家如德国、法国等都已立法限制在植入体和各种与人体直接接触的器械中使用含镍不锈钢。
另外，镍是一种贵重稀缺金属,价格高，使用镍无形中提高了奥氏体不锈钢的成本, 也限制了其应用。
为什么以氮代镍
不锈钢的快速发展必然使镍的用量的幅度增加，因此会造成镍资源的严重紧缺，价格猛增。同时，镍离子对人体有不利的影响，故生产低镍或无镍不锈钢是不锈钢企业未来的一个发展方向。
氮作为合金元素加入不锈钢中可提高奥氏体的稳定性，在不影响钢的塑性和韧性的前提下可提高钢的强度，并可代替不锈钢中的部分镍。氮在铁基固溶体中一个最显著和最有效的作用是稳定面心立方晶格。研究表明，氮稳定奥氏体的能力是镍的18倍。就是说，在稳定奥氏体方面, 不锈钢中含有1%氮就相当于含有18%镍。虽然碳也可以作为镍的替代品来稳定奥氏体, 但碳会增强碳化物形成倾向，降低耐蚀性。因此氮是最合理的替代镍的元素。因此，可以用廉价的氮来替换贵重金属镍，以获得奥氏体不锈钢。
前几年，某生产不锈钢炊具的公司“以锰代镍”引起了一场不小的风波，究其原因
就是因为当时锰的价格仅有镍的1/10。然而，锰稳定奥氏体的能力远远小于镍，更无法和氮相比。氮是大气中取之不尽的廉价资源，用其取代钢中昂贵的镍，经济效益可想而知。
高氮不锈钢的优点
◆ 力学性能优异
氮与碳相比，是更有效的固溶强化元素，并能增加细晶强化的效果, 同时能在固溶强化、晶粒细化硬化、加工硬化、应变时效方面起积极作用，能够提高钢的强度又不显著损害钢的韧性。图5是各类合金元素对不锈钢强度的影响。可以看出，氮对提高不锈钢强度的作用最大。氮可显著提高不锈钢的屈服强度。高氮奥氏体不锈钢的强度可达到传统不锈钢的2～4倍，通过冷变形屈服强度还可达到2000 MPa 以上，同时断裂韧性较高。
◆ 耐腐蚀性能优异
氮有效地改善了奥氏体不锈钢的局部抗蚀能力，使得钢耐一般腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀和晶间腐蚀等。研究表明: 每加入0.1%的氮，材料的强度提高约60～100 MPa。在奥氏体不锈钢内1%氮就能够达到含20%铬的耐蚀性。
氮有助于形成初次膜及以后的含铬钝化膜, 引起点蚀的有效电压、点蚀电位和保护电位均随氮含量的增加而增加。高氮奥氏体不锈钢还具有优异的抗气蚀性能，这，对流体机械中的部件如涡轮机、泵和阀门意义十分重要。
高氮不锈钢的制备方法
熔炼法和粉末冶金法是高氮不锈钢的主要制备方法。20世纪80年代高氮不锈钢的研究与开发受到了国内外材料领域的高度重视，陆续研制出加压感应炉熔炼、热等静压、加压电渣熔炼等高压冶炼高氮不锈钢制备技术。
常规熔炼法制备不锈钢的氮含量较低，再通过高压熔炼，就能获得高的氮含量和高强高韧高氮不锈钢。但由于高压熔炼法中设备投资大，限制了它的发展。
在制备高氮不锈钢方面，粉末冶金法与熔炼相比，能够细化晶粒，消除或减少成分偏析与组织偏析，从而获得均匀的合金充分及氮元素的分布，且能较为容易地获得更高的氮含量。进而，还可以近终成形制备铸锻方法难以制造的高氮不锈钢制品。粉末冶金高氮不锈钢还具有节约材料、生态洁净、生产的高质量部件、资金投入低、工艺比较灵活等优点。因此，粉末高氮不锈钢的研究成为当前高氮不锈钢最重要的研究方向之一。
粉末冶金高氮不锈钢的优点
由于用粉末冶金工艺制备高氮不锈钢具有一系列的优势，因此其研究一直受到国内外的广泛重视，并研发了相关的技术。
常压下，氮在钢液中溶解度较低，且在凝固过程中要经氮溶解更低的δFe 区，这
样氮就会析出而形成气孔，对于材料是非常不利的。可以采用提高氮分压手段来增加钢中氮的质量分数，并基于此开发了高压冶金技术以大规模制备高氮不锈钢。
在固态奥氏体中，氮的溶解度要比在熔体中的大得多，因此，可通过固态钢渗氮的方法提高钢中氮的含量。利用这一原理可以制备出氮含量高的合金粉末。在优化工艺参数的前提下，可在较低的氮压力和温度下完成合金粉末的高效率渗氮。
用粉末冶金方法生产的高氮不锈钢，晶粒细小，增大了强化效应，且含大量且细小的沉淀物，通过弥散和沉淀强化进一步提高性能。利用粉末冶金制备高氮不锈钢比高压冶金的投资规模要小。采用粉末冶金方法，可以直接制备出复杂形状的零件，无需后续机加工，与高压熔炼法相比，成本能够降低。
粉末冶金高氮不锈钢的制备
目前国内外生产高氮不锈钢采用的粉末冶金方法主要有：制备高氮不锈钢粉末，用模压烧结、粉末锻轧等粉末冶金成形技术加工成高氮不锈钢产品；用注射成形等方式将不含氮的不锈钢粉末加工成坯后，在烧结过程中进行渗氮；将制备高氮不锈钢粉末和后续烧结工艺中进行渗氮处理，二者相结合制备高氮不锈钢。
◆ 高氮不锈钢粉末的制备
高压氮气熔炼-高压氮气雾化法。在氮气气氛中进行高压熔炼，尽量提高钢液中的
氮含量，然后采用高压氮气作为雾化气将熔体破碎成粉末，快速凝固可以抑制熔融金属液中的氮在急冷过程中的析出，从而获得高氮不锈钢粉。
常压熔炼-高压氮气雾化法。根据合金元素对氮活度系数的影响, 建立新的高氮奥氏体不锈钢模型,在常压下也可以制得高氮奥氏体不锈钢粉。
固态渗氮法主要有机械合金化、在流态化床反应器中渗氮、烧结渗氮等。机械合金化法是通过高能球磨，使粉末在频繁碰撞过程中被捕获，发生强烈的塑性变形、冷焊形成具有片层状结构的复合粉末。在此过程中，如果周围存在有氮源，就可能会发生高效率的渗氮。
◆ 高氮不锈钢粉末的成形
由于高氮不锈钢难以成形，因此通常不采用常规粉末冶金压制成形方法，这不能获得高的致密度，应采用特殊的成形方式，例如: 热等静压、粉末注射成形、烧结-自由锻造、爆炸成形等。
热等静压。国外某公司采用热等静压技术制备了高氮奥氏体耐蚀不锈钢制品，含氮量为0. 51%～ 0. 87%，力学性能和耐蚀性能良好。
注射成形。采用注射成形技术可以满足缩短氮的渗透距离、实现快速氮化、并保持氮原子在材料中的均匀分布等要求。瑞士科学家开发出一种高氮无镍奥氏体不锈钢，抗拉强度高达1090 MPa，屈服强度高达690 MPa，且解决不锈钢中镍对人体的
伤害问题。
热挤压技术。将高氮不锈钢粉末置入一软钢罐中，热挤压压实，脱气并焊接密封，高温加热后热挤压成形，再脱去软钢壳。或将高氮不锈钢粉末装入碳钢钢管内压实，把钢管端口焊接密封，加热到与高氮钢固溶热处理相应的温度，保温的状态下下热挤压到所需尺寸。
自由锻造成形。将高氮钢粉装入碳钢管内，充分震实后置于氮气氛加热炉进行加热，之后进行反复锻造，可获得致密的高氮钢试样。
爆炸成形。可分为间接爆炸压制成形和直接爆炸成形。间接爆炸压制成形是采用液体或气体为压力传送介质，需要使用重型设备，对被成形的材料具有选择性。直接爆炸成形所需装置简单，且样品的压实密度大。
高氮不锈钢的现状与前景
◆ 国外开发高氮不锈钢的现状
高氮奥氏体不锈钢以高强度、高韧性、大的蠕变抗力、良好的耐腐蚀性能等引起材料和冶金学者的极大关注。美国、德国、日本、瑞士、奥地利等国家对该领域的研究开发非常重视，先后开发了一些高氮无镍不锈钢材料。这类不锈钢用氮取代了镍，具有优良的强度、韧性与耐腐蚀性能，特别是抗点蚀和晶间腐蚀的能力强，更为重要的是，避免了镍在人体内造成的不良反应。现在，正致力于将该种材料用于人体植入器件及医用器械的研究开发，有些产品已经进行商业化生产。
◆ 国内高氮不锈钢开发及应用现状
我国的国家自然科学基金和宝钢集团公司的钢铁研究联合基金把高氮不锈钢列入了鼓励研究开发的新型钢铁材料。国内的冶金与材料科学工作者对高氮钢的研究也投入了很大精力，并取得了一些成果。北京钢铁研究总院研制出含氮量超过0.7%的高氮不锈钢，其强度性能是普通奥氏体不锈钢的两倍，且塑性基本不变。中国科学院沈阳金属研究所开发了新型医用高氮无镍奥氏体不锈钢，具有优异综合力学性能、耐蚀性能和生物相容性，适用于开发骨科内固定植入器械和人工假体等外科植入器件，以及血管系统用植入器件。北京科技大学采用高能球磨与高温渗氮工艺制备了Cr18Mn12Mo3N无镍高氮不锈钢粉末，利用冷压烧结工艺获得了含氮量0.79%
的无镍高氮奥氏体不锈钢材料。东北大学利制备获得了成分均匀、组织致密的高氮无镍奥氏体不锈钢，最高氮含量达到0.81%。
◆ 高氮不锈钢的前景
高氮不锈钢的抗拉强度目前已能达到3600 MPa ,预计不久的将来可超过4000 MPa 并同时具有良好的韧性和较高的抗腐蚀性能。具有良好性能的高氮不锈钢已经开始进入商业化应用阶段, 如大型火力发电机(300 MW以上) 护环钢已在发达国家和我国得到广泛应用。而且随着制造工艺技术的进步，制造成本将不断降低，性能进一步提高，高氮不锈钢的应用范围将不断扩大。可以预见，高氮不锈钢在交通运输(汽车、火车、轮船) 、建筑(如超高强度钢筋) 、宇航空间工业、海洋工程、原子能和军事工业等许多领域将得到广泛应用。
【相关文献】
[1] 钟海林，况春江，匡星，等. 粉末冶金高氮不锈钢的研究与发展现状. 粉末冶金工业，2007，17(3): 44-47.
[2] 曹阳，姜周华，李花兵，等. 高氮不锈钢粉末冶金制备技术的研究进展. 中国冶金，2007，
17(10): 4-7.
[3] 石锋. 高氮奥氏体不锈钢的组织稳定性研究【学位论文】. 沈阳：东北大学， 2008.
[4] 李坤. Fe-22Cr-16Mn-1.5Ni-0.4Si-0.1C-0.6N高氮奥氏体不锈钢的析出行为研究【学位论文】.沈阳：东北大学硕士论文，2010.
[5] 崔大伟，曲选辉，李科. 高氮低镍奥氏体不锈钢的研究进展. 材料导报，2005，19(12):64-67,71.
[6] 石锋，崔文芳，王立军，等. 高氮奥氏体不锈钢研究进展. 上海金属，2006，28(5): 45-50.
[7] 郑锋，张巧云，程挺宇，等. 高能球磨法制备超细不锈钢粉末的研究及应用前景. 金属材料与冶金工程， 2009(2): 10-13.
[8] 徐自伟，贾成厂，况春江，等. 注射成形含氮无镍不锈钢的研究.粉末冶金技术，2009,27(5)：341-345，350.
[9] 王栋梁，徐自伟，况春江，等. 烧结温度对注射成形Cr-Mn-Mo-N不锈钢零件组织与性能的影响. 粉末冶金工业，2009,19(1)：11-15.
[10] 关璐，曲选辉，贾成厂，等. 用机械合金化法制备含氮不锈钢粉末. 北京科技大学学报，2005,27(6)：692-694.
钢铁材料的发展演变
钢铁材料的发展演变 一、钢铁材料的历史 人类社会的发展历程,是以材料为主要标志的。历史上,材料被视为人类社会进化的里程碑。对材料的认识和利用的能力,决定着社会的形态和人类生活的质量。历史学家也把材料及其器具作为划分时代的标志:如石器时代、青铜器时代、铁器时代、高分子材料时代…… 100万年以前,原始人以石头作为工具,称旧石器时代。1万年以前,人类对石器进行加工,使之成为器皿和精致的工具,从而进入新石器时代。现在考古发掘证明我国在八千多年前已经制成实用的陶器,在六千多年前已经冶炼出黄铜,在四千多年前已有简单的青铜工具,在三千多年前已用陨铁制造兵器。我们的祖先在二千五百多年前的春秋时期已会冶炼生铁,比欧洲要早一千八百多年以上。18世纪,钢铁工业的发展,成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶,现代平炉和转炉镍管炼钢技术的出现,使人类真正进入了钢铁时代。与此同时,铜、铅、锌也大量得到应用,铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用。直到20世纪中叶,金属材料在材料工业中一直占有主导地位。 二、钢铁材料的概念 钢材是钢锭、钢坯或钢材通过压力加工制成我们所需要的各种形状、尺寸和性能的材料钢材是国家建设和实现四化必不可少的重要物资，应用广泛、品种繁多，根据断面形状的不同、钢材一般分为型材、板材、管材和金属制品四大类、为了便于组织钢材的生产、订货供应和搞经营管理工作，又分为重轨、轻轨、大型型钢、中型型钢、小型型钢、钢材冷弯型钢，优质型钢、线材、中厚钢板、薄钢板、电工用硅钢片、带钢、无缝钢管钢材、焊接钢管、金属制品等品种。 三、钢材的生产方法 大部分钢材加工都是钢材通过压力加工，使被加工的钢（坯、锭等）产生塑性变形。根据钢材加工温度不同分冷加工和热加工两种。钢材的主要加工方法有 轧制：将钢材金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状）因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法，这是生产钢材最常用的生产方式，主要用来生产钢材型材、板材、管材。分冷轧、热轧。 锻造钢材：利用锻锤的往复冲击力或压力机的压力使坯料改变成我们所需的形状和尺寸的一种压力加工方法。一般分为自由锻和模锻，常用作生产大型材、开坯等截面尺寸较大的材料。 拉拨钢材：是将已经轧制的金属坯料（型、管、制品等）通过模孔拉拨成截面减小长度增加的加工方法大多用作冷加工。 挤压：是钢材将金属放在密闭的挤压简内，一端施加压力，使金属从规定的模孔中挤出而得到有同形状和尺寸的成品的加工方法，多用于生产有色金属材钢材。 四、我国钢铁材料的现状 改革开放以来，随着市场的需求，我国钢产量和消费量不断增长。从1996年起，我国
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锈钢综合力学性能及耐蚀性能提出了更为苛刻的要求。如今“不锈钢”已并非单纯指一种钢，而是包括了一百多种工业不锈钢。 最常用的是奥氏体不锈钢，这是不锈钢中最重要的钢类，钢号也最多。可耐多种介质腐蚀，综合性能好。其生产与使用量约占不锈钢总量的2/3以上。此类不锈钢 含铬量一般大于17%，还含有约 8%的镍，少量钼、钛等元素。镍强烈地稳定面 心立方的奥氏体，扩大奥氏体相区。为了使钢在室温状态下为单一的面心立方奥氏体，当钢中含有18%铬时所需的最低镍含量约为8%，这便形成了著名18-8不锈钢。奥氏体不锈钢具有良好的强度、韧性、焊接性、耐蚀性能和无磁性，在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好，这都是源于其单一的奥氏体状态。 奥氏体不锈钢在化学、沿海、食品、生物医学、石油化工等行业中得到广泛的应用。图1～图4是不锈钢的应用举例。 粉末冶金不锈钢是指用粉末冶金方法制造的不锈钢。使用该方法制备的不锈钢可以使显微组织细化，合金元素的偏析减少，从而改善材料的性能。此外，还能够节省原材料与节约能耗，实现低碳、绿色、环保。 用粉末冶金法生产不锈钢的第一步是制备粉末。可以是水雾化，将熔融的不锈钢由喷嘴漏孔流出，用高压水吹散、凝固，得到不锈钢粉末。水雾化不锈钢粉末的松装密度为2.5～3.2 g/cm3。也可以是气雾化，高压氮气雾化粉末的松装密度为4.8 g/cm3，粉末氧含量小于10-4。还可以采用旋转电极制粉法生产球状不锈钢粉末。接下来是成形。成形的压力为550～830 MPa。 下一步是烧结。由于不锈钢中的合金元素容易氧化，所以必须在含氧量极低的保护气氛中烧结，如果采用氢气或分解氨作为保护气氛，露点应为-45～-50℃。也可 采用真空烧结，烧结温度为1120～1150℃。还可以将这些不锈钢粉末装入包套内，抽真空密封后，冷等静压制，接着热等静压致密化成材，工艺参数为1050℃，压力2 kPa。
粉末冶金制粉技术 全
粉末冶金制粉技术(一) 粉末冶金新技术、新工艺的应用，不但使传统的粉末冶金材料性能得到根本的改善，而且使得一批高性能和具有特殊性能的新一代材料相继产生。例如：高性能摩擦材料、固体自润滑材料、粉末高温合金、高性能粉末冶金铁基复合和组合零件、粉末高速钢、快速冷凝铝合金、氧化物弥散强化合金、颗粒增强复合材料，高性能难熔金属及合金、超细晶粒及涂层硬质合金、新型金属陶瓷、特种陶瓷、超硬材料、高性能永磁材料、电池材料、复合核燃料、中子可燃毒物、粉末微晶材料和纳米材料、快速冷凝非晶和准晶材料、隐身材料等。这些新材料都需要以粉末冶金作为其主要的或惟一的制造手段。 本章将简要介绍粉末冶金的基本工艺原理和方法，重点介绍近年米粉末冶金新技术和新工艺的发展和应用状况。 1.雾化制粉技术 粉末冶金材料和制品不断增多，其质量不断提高，要求提供的粉末的种类也愈来愈多。例如，从材质范围来看，不仅使用金属粉末，也要使用合金粉末、金属化合物粉末等；从粉末形貌来看，要求使用各种形状的粉末，如生产过滤器时，就要求球形粉末；从粉末粒度来看，从粒度为500～1000m的粗粉末到粒度小于0.1m的超细粉末。 近几十年来，粉末制造技术得到了很大发展。作为粉末制备新技术，第一个引人注目的就是快速凝固雾化制粉技术。快速凝固雾化制粉技术是直接击碎液体金属或合金并快速冷凝而制得粉末的片法。快速凝固雾化制粉技术最大的优点是可以有效地减少合金成分的偏析，获得成分均匀的合金粉末。此外，通过控制冷凝速率可以获得具有非晶、准晶、微晶或过饱和固溶体等非平衡组织的粉末。它的出现无论对粉末合金成分的设计还是对粉末合金的微观结构以及宏观特性都产生了深刻影响，它给高性能粉末冶金材料制备开辟了一条崭新道路，有力地推动了粉末冶金的发展。 雾化法最初生产的是像锡、铅、锌、铝等低熔点金属粉末，进一步发展能生产熔点在1600～1700℃以下的铁粉及其他粉末，如纯铜、黄铜、青铜、合金钢、不锈钢等金属和合金粉末。近些年，随着人们对雾化制粉技术快速冷凝特性的认识，其应用领域不断地拓宽，如高温合金、Al-Li合金、耐热铝合金、非晶软磁合金、稀土永磁合金、Cu-Pb和Cu-Cr假合金等。 借助高压液流(通常是水或油)或高压气流(空气、惰性气体)的冲击破碎金属液流来制备粉末的方法，称为气雾化或水(油)雾化法，统称二流雾化法；用离心力破碎金属液 流称为离心雾化；利用超声波能量来实现液流的破碎称为超声雾化。雾化制粉的冷凝速率一般为103～106℃／s。 2二流雾化 根据雾化介质(气体、水或油)对金属液流作用的方式不同，二流雾化法具有多种形式： (1)垂直喷嘴。雾化介质与金属液流互呈垂直方向。这样喷制的粉末一般较粗，常用来喷制铝、锌等粉末。 (2)V形喷嘴。两股板状雾化介质射流呈V形，金属液流在交叉处被击碎。这种喷嘴是在垂直喷嘴的基础上改进而成的，其特点是不易发生堵嘴。瑞典霍格纳斯公司最早用此法以水喷制不锈钢粉。
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高氮奥氏体不锈钢显微组织及力学性能的研究 【摘要】不锈钢自从问世以来就受到人们的青睐,然而不锈钢的生产中需要大量的镍,而世界镍资源储藏量不足以满足人们对不锈钢的需求量。高氮奥氏体不锈钢(以下简称高氮钢)的问世解决了这一问题,它是一种资源节约型不锈钢,利用氮、锰等元素部分取代或完全取代镍来节约镍元素。氮是一种强烈奥氏体稳定化元素,少量的氮即可以达到稳定奥氏体的作用。碳、氮共同作用可以大幅度提高高氮钢强度,对室温的韧性影响不大,并且材料的耐局部腐蚀性有所提高。国内近几年已经开始生产高氮钢,目前生产应用最多的是发电机护环钢 Cr18Mn18N。但是高氮钢在生产和应用中发现很多问题,例如氮的加入非常困难,氮对材料韧性的影响,高氮奥氏体不锈钢中温敏化,高温析出第二相,以及低温出现的韧脆转变现象等。本文将针对高氮钢铸锭组织性能、高温热塑性、第二相析出规律做系统的研究,另外探索了高氮钢低温韧脆转变现象。研究结果表明：1.Cr-Mn-N系高氮钢铸锭晶粒粗大,认为是Mn含量过高,C、N原子扩散速度快导致高温下晶粒长大迅速。感应炉熔炼铸锭中枝晶偏析严重,晶间偏聚较多的Cr、Mn、C、Si原子,但未见N原子的偏聚。电渣重熔虽然可以改善该钢种的成分偏析和组织不... 更多还原 【Abstract】 Stainless steel is very popular since its inception, but the production of stainless steel needs a large number of nickel, and the world nickel resources reserves is
医用高氮无镍不锈钢的研究及应用现状
医用高氮无镍不锈钢的研究及应用现状 作者：任伊宾 来源：《新材料产业》 2015年第7期 文/任伊宾 中国科学院金属研究所 医用不锈钢是最早开发应用的医用金属材料之一，其加工性能优异、制造技术成熟、价格 低廉，因而在临床上被广泛应用于加工各种器件或植入件。医用不锈钢的发展一直和工业不锈 钢的发展同步，不锈钢在1913年发明后，304不锈钢在1926年就开始用作人体骨科植入材料，同时随着耐蚀性更好的316不锈钢的发明，临床上从20世纪50年代开始用316不锈钢逐渐取 代了304不锈钢。在20世纪60年代，冶金技术的进步使316不锈钢中的碳（C）含量降低到 0.03%以内，不仅解决了不锈钢的晶间腐蚀问题，而且具有优异的生物相容性，从此超低碳的 316L不锈钢在医学领域被广泛应用[1]。近几十年由于氮（N)能显著提高不锈钢的力学性能和 耐蚀性，氮强化的医用不锈钢以及无镍(Ni）的高氮不锈钢也开始应用于临床。目前用于临床的医用不锈钢按其组织主要包括医用马氏体不锈钢、医用奥氏体不锈钢和少量医用沉淀硬化型不 锈钢3种类型，其中医用马氏体不锈钢和沉淀硬化型不锈钢具有高硬度和高强度，多用于制作 外科手术器械，而医用奥氏体不锈钢具有良好的力学性能、耐腐蚀性能和优良的生物相容性， 已经广泛应用于医疗领域，316L不锈钢为其典型代表。 目前，以316L或317L为代表的医用奥氏体不锈钢被广泛用来制作各种人工关节、骨折内 固定器械和心血管支架等高端医疗器械产品。但是医用不锈钢植入人体以后，由于不可避免的 微量腐蚀或磨损，必然使其中含有的金属离子溶出，可能引起水肿、过敏、感染、组织坏死等 不良组织学反应[2]。其中316L不锈钢中含镍10%以上，临床研究已经证明，医用金属材料中 镍离子的溶出，除引起致敏和发炎反应外，还可能会诱发肿瘤或血栓的形成[3]。因此近年来，除了继续优化冶金制备技术和表面改性技术来改善和解决现有医用不锈钢临床应用问题外，研 究开发新型医用无镍不锈钢已经成为医用不锈钢主要的发展趋势。 美国ASTM标准中外科植入用不锈钢化学成分的变化则充分体现了医用不锈钢的发展趋势，表1列出了ASTM标准中几种外科植入用奥氏体不锈钢。从20世纪70年代初期高镍含量的Fe-18Cr-14Ni-2.5Mo奥氏体不锈钢（316L或317L，等同于ISO5832-1，GB4234）逐渐发展到21世纪初期的无镍高氮高锰奥氏体不锈钢Fe-21Cr-23Mn-1Mo-1N（ASTMF2229）和高碳含量的Fe- 17Cr-11Mn-3Mo-0.5N（ASTMF2581），其中经历了20世纪90年代初期的Fe-22Cr-11Ni-5Mn- 2.5Mo-0.3N（ASTMF1314）和20世纪90年代中期的Fe-21Cr-10Ni-3Mn-2.5Mo-0.4N （ASTMF1586）。国际标准中尚未有医用无镍不锈钢，目前仅IS05832-9（等同于ASTMF1586） 规范了一种低镍氮强化奥氏体不锈钢，而中国在医用不锈钢的应用一直跟随国际标准，2007年 才跟进修订了外科植入高氮低镍不锈钢的标准YY0605.9-2007（等同于ISO5832-9）。医用不锈钢以氮和锰（Mn）代替镍的发展趋势不仅仅避免了镍元素的潜在危害，更重要的是高氮含量的 无镍奥氏体不锈钢具有优良的力学性能和生物相容性。
浅谈金属材料的发展历程
浅谈金属材料的发展历程 从人类历史的开端石器时代进入到金属材料时代，是人类历史上一次伟大的进步。据说人类最先使用的金属是青铜，至今已有5000年的历史了。 1.青铜器时代 青铜时代是人类利用金属的第一个时代，是以使用青铜器为标志的人类文明发展的一个阶段。从此，虽然石器没有完全被淘汰，但石器时代已经被青铜时代所代替。 青铜的出现，对提高社会生产力起到了划时代的作用，中国是世界上发明青铜器最早的地区之一。那些隐埋于历史时光中的无名天才艺术家们，创造了我国青铜器萌生、发展和变化绵延1500多年（从夏初至战国末）的历史，包括青铜兵器、青铜礼器、青铜雕像、青铜纹饰、青铜铭文、青铜音乐和青铜钱币等。 （1）早期青铜器时代 年代为公元前2100至公元前1500。当时人类已经会使用火，在偶然的情况下，他们将色彩斑斓的铜矿石（孔雀石、蓝铜矿、黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿等）扔进火堆里，由于矿石的多样性，这样就无意识地熔炼出了纯铜、青铜等金属。 （2）中期青铜器时代 年代为公元前15世纪至公元前11世纪，这个时期奴隶制进一步发展繁荣，青铜铸造工艺相当成熟，青铜器数量大增，此时我国青铜时代达到鼎盛时期，同时也是奴隶制发展的典型时期。这时的青铜文
化以安阳殷墟为代表，这里当时是商王朝的政治统治中心，也是青铜铸造业的中心。俗话说“民以食为天”，当有了合适的材料后，人们最先想到的还是提高自己的生活水平，于是各种青铜质的饮食用具纷纷出现，但是体积大而制作精美的餐具那时候还是王侯之家的专属。“钟鸣鼎食之家”指的就是王侯之家，可见那时候鼎在人们心目中的地位。那个时期的青铜器风格凝重，纹饰以奇异的动物为主，形成狞厉之美，如著名的司母戊大方鼎和四羊方尊。据考古学者分析，四羊方尊是用两次分铸技术铸造的，即先将羊角与羊头单个铸好，然后将其分别配置在外范内，再进行整体浇注。整个器物用块范法浇注，一气呵成，鬼斧神工，显示了高超的铸造水平。 （3）晚期青铜器时代 年代为公元前10世纪至公元前8世纪，正是我国奴隶制社会逐渐走向衰落的阶段。当时青铜铸造工艺取得了突破发展，出现了分铸法、失蜡法等先进工艺技术。此时期的青铜器造型精巧生动，纹样精密，形成了装饰与观赏结合之美，如青铜神树。在青铜神树的枝干上可以清晰地看到用来垂挂器物的穿孔，因此青铜制作的发声器可以悬挂在铜树上。 2.铁器时代 当人们在冶炼青铜的基础上逐渐掌握了冶炼铁的技术之后，人类历史便步入了铁器时代。铁器时代是人类发展史中一个极为重要的时代。铁器坚硬、韧性高、锋利，其性能远胜过石器和青铜器。铁器的广泛使用，使人类的工具制造技术进入了一个全新的领域，生产力也
不锈钢粉末烧结
不锈钢粉末烧结 不锈钢粉末烧结，是一种常用的金属粉末冶金加工技术。该技术可以制备出高密度、高强度、高精度的不锈钢零件，具有良好的耐腐蚀性、耐高温性和耐磨性。下面将详细介绍不锈钢粉末烧结的工艺流程、特点及应用。 一、不锈钢粉末烧结的工艺流程 不锈钢粉末烧结的工艺流程主要包括原料制备、粉末混合、压制成型、烧结处理和后续加工等环节。 1. 原料制备 不锈钢粉末烧结的原料主要包括不锈钢粉末、添加剂和溶剂。其中，添加剂通常包括增塑剂、润滑剂、流动剂和抗氧化剂等，用于改善粉末的流动性、压制性和烧结性。 2. 粉末混合 将原料按一定比例混合均匀，可以通过机械混合、湿法混合和干法混合等方法进行。 3. 压制成型 将混合好的粉末放入模具中，施加一定的压力进行压制成型，常用的压制方式有单向压制、等静压和注射成型等。
4. 烧结处理 将压制成型后的零件放入高温炉中，进行烧结处理。该过程主要包括初期加热、恒温保温和冷却等步骤，以实现不锈钢粉末的烧结和致密化。 5. 后续加工 经过烧结处理后的不锈钢零件通常需要进行后续加工，以达到所需的形状和尺寸。常用的后续加工方式有磨削、铣削、车削和抛光等。 1. 高精度：不锈钢粉末烧结可以制备出高精度、高精密度的零件，可达到精度在0.1mm以内。 2. 高强度：经过烧结处理后的不锈钢零件具有很高的强度和硬度，可达到1300MPa以上。 3. 耐腐蚀：不锈钢粉末烧结的零件具有良好的耐腐蚀性，能够在恶劣的环境下长期使用。 4. 耐高温：不锈钢粉末烧结的零件具有很好的耐高温性能，能够在高温环境下使用。 5. 环保：不锈钢粉末烧结的过程中不会产生废水、废气和废渣等污染物，是一种相对环保的加工技术。
金属支架材料发展历程
金属支架材料发展历程 一、金属支架材料的起源 金属支架材料的发展可以追溯到古代。在早期，人们就开始使用各种金属材料制作支架，以支撑建筑结构或机械部件。随着科技的不断进步，金属支架材料的种类和特性得到了进一步的发展和优化。 1.1 早期金属支架材料 在古代，人们主要使用铁、铜等金属材料制作支架。由于这些金属的强度和耐腐蚀性有限，所以主要用于制作一些简单的支架结构。例如，古罗马人使用铁和铜制作桥梁和建筑支架。 1.2 现代金属支架材料的发展 随着工业革命的推进，人们对金属支架材料的需求逐渐增加。为了满足各种应用场景的需求，金属支架材料的种类和特性得到了进一步的发展和优化。目前，金属支架材料主要包括不锈钢、钛合金、钴铬合金以及其他金属材料。 二、金属支架材料的种类与特性 2.1 不锈钢金属支架 不锈钢是一种具有优异耐腐蚀性和强度的金属材料。由于其良好的机械性能和耐腐蚀性，不锈钢广泛应用于医疗、建筑、机械制造等领域。不锈钢支架具有较长的使用寿命，可以在各种环境下保持稳定的性能表现。 2.2 钛金属支架 钛是一种轻质、高强度的金属材料，具有优异的耐腐蚀性和良好的生物相容性。由于这些特点，钛金属支架在医疗领域得到了广泛的应用，如用于制作人体内的植入物和器械。此外，钛金属支架还被用于建筑和机械制造等领域。
2.3 钴铬合金支架 钴铬合金是一种具有高强度和优良耐腐蚀性的金属材料。这种合金支架主要用于口腔医学领域，如用于制作牙科植入物和修复体。与其他金属支架材料相比，钴铬合金的价格相对较为昂贵，但其优良的性能使其成为口腔医学领域的理想选择。 2.4 其他金属支架材料 除了上述常见的金属支架材料外，还有一些其他金属材料也被用于制作支架。例如，铝和铝合金具有轻质、高强度和良好的耐腐蚀性，被广泛应用于航空航天、汽车等领域。此外，铜和青铜等金属材料也常被用于制作建筑和机械制造领域的支架。 三、金属支架材料的应用领域 3.1 医疗领域 医疗领域是金属支架材料应用最广泛的领域之一。不锈钢、钛合金和钴铬合金等金属材料制成的支架被广泛应用于血管、器官和其他人体组织的支持和修复。这些金属支架材料具有良好的生物相容性和耐腐蚀性，能够长时间保持在人体内部并保持稳定的性能表现。 3.2 建筑领域 建筑领域是金属支架材料的重要应用领域之一。在建筑结构中，金属支架材料被用于支持和固定各种建筑材料，如钢筋混凝土和砖石等。金属支架材料具有高强度和耐腐蚀性，能够承受各种环境和气候条件下的负载和应力。此外，金属支架材料还被用于建筑物的维护和修复工作。 3.3 机械制造领域
不锈钢产业发展现状及趋势分析
不锈钢产业发展现状及趋势分析 不锈钢是一种多功能性材料，具有耐腐蚀、强度高、美观等特点，因此在众多领域得到广泛应用，如建筑、制造、航空、能源等。不锈钢产业的快速发展，在不少行业推动了技术创新和产业变革。本文将从不锈钢产业的发展现状、产业链结构以及未来趋势等方面进行分析。 一、不锈钢产业发展现状 1、产业规模快速扩张。 不锈钢产业是一个较为成熟的行业，但进入21世纪以来，随着我国经济的高速发展和人民生活水平的提高，不锈钢需求量不断上升，产业规模快速扩张。根据2021年中国钢铁工业 协会发布的数据报告，2020年全国不锈钢产量达到3160万吨，同比增长约6.4%。 2、产业技术不断升级。 不锈钢作为一种高科技产品，其生产技术也有着不断升级的趋势。目前，我国已掌握了诸如中频感应炉、真空冶炼、连铸黑皮抛光等核心技术，大大提升了不锈钢产品的品质和性能。此外，还有一些新技术、新材料也逐步应用于不锈钢产业中，如激光切割、粉末冶金等。 3、产业内部竞争日益激烈。
随着不锈钢产业的不断扩张，内部竞争也愈发激烈。市场上不仅有国内外大型钢厂的竞争，还出现了一批小型钢厂和新创企业，这些新兴企业大多具有较强的创新能力和技术优势，对传统企业的压力不容忽视。 二、不锈钢产业链结构 不锈钢产业的生产过程可分为原料采购、冶炼、热轧、冷轧、加工制造等环节。一般而言，不锈钢产业链主要分为以下几部分： 1、原材料供应链 不锈钢的生产主要依靠铬、镍等钢铁金属材料，这些材料的供应链包括矿山采集、冶炼、贸易等环节。 2、不锈钢材料制造链 不锈钢材料制造主要分为两种，一是热轧，主要生产碳钢、不锈钢、铝材；二是冷轧，主要生产不锈钢板带、高精度不锈钢等材料。 3、不锈钢加工链 不锈钢的加工主要包括切割、冲压、焊接等，其加工环节对于不锈钢制品的品质及使用安全具有非常重要的保障作用。 三、未来趋势分析 1、质量提升成为生产关键
粉末冶金高速钢
粉末冶金高速钢 粉末冶金高速钢的发展起源于20世纪60年代，当时美国率先开始研究利用粉末冶金技术制备高速钢。随着科技的不断进步，粉末冶金高速钢逐渐得到广泛应用，成为制造高性能刀具、模具、零部件等领域的重要材料。我国从20世纪80年代开始引进粉末冶金高速钢技术，并逐渐实现了国产化。 粉末冶金高速钢的应用领域非常广泛。在制造业中，它被用于制造高强度、高硬度的刀具、模具和零部件，提高了制造效率和产品质量。在材料行业，粉末冶金高速钢被用于制造高性能的耐磨零件和工具，如切割刀具、石油钻头、锯片等，具有较长的使用寿命和良好的耐磨性能。此外，粉末冶金高速钢还可用于制造高温合金、高强度不锈钢等高性能材料。 粉末冶金高速钢的未来发展前景广阔。随着科技的不断发展，粉末冶金高速钢的制备技术将越来越成熟，成本将逐渐降低，应用领域也将不断扩大。未来，粉末冶金高速钢将不断朝着高性能、高精度、低成本的方向发展，同时还将开拓新的应用领域，如新能源、环保、生物医学等。在这些领域，粉末冶金高速钢将有望发挥更大的作用，为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。
总之，粉末冶金高速钢作为一种先进的材料制备技术，具有优异力学性能和耐磨性，应用前景广阔。未来随着科技的不断进步，粉末冶金高速钢必将得到更加广泛的应用，为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。 粉末冶金高速钢是一种通过粉末冶金工艺制备而成的合金材料，具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性等特点。自20世纪初以来，粉末冶 金高速钢在制造业、建筑业和医学等领域的应用逐渐受到重视。随着科技的不断进步，粉末冶金高速钢的性能也不断得到优化和提升。 粉末冶金高速钢的发展历程可以分为三个阶段：探索阶段、创新阶段和推广应用阶段。在探索阶段，人们主要研究粉末冶金高速钢的制备工艺和基本性能。在创新阶段，研究者们致力于开发具有优异性能的新型粉末冶金高速钢，以满足不同领域的应用需求。在推广应用阶段，粉末冶金高速钢在制造业、建筑业和医学等领域得到了广泛应用，成为一种具有重要应用价值的材料。 粉末冶金高速钢的特点主要包括高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性、高强度和良好的韧性。这些特点使得粉末冶金高速钢在制造高性能刀具、模具、医疗器械等领域具有不可替代的地位。
中国金属粉末注射成型(MIM)行业市场现状分析
中国金属粉末注射成型(MIM)行业市场现状分 析 一、MIM行业技术发展历程 金属粉末注射成形（MIM）是粉末注射成形技术（PIM）的一个分类。粉末注射成形是一个已经提出许久的成形概念，早在1872年底就被提出，在20世纪20年代用于陶瓷热压铸制品的生产。随后的几十年间粉末注射成形主要集中于陶瓷粉末注射成形。 国内金属粉末注射成形（MIM）技术的研究始于20世纪80年代末，当时国内先后有北京钢铁研究总院、北京科技大学、中南大学、北京有色金属研究总院、北京粉末冶金研究所、广州有色金属研究院等开展了MIM技术的研究工作。 二、中国MIM行业市场现状分析 随着MIM工艺技术的逐步成熟，以及对MIM技术认知程度的进一步加深，自2012年开始我国MIM行业开始飞速发展，据统计，截至2019年我国MIM行业市场规模达到67亿元，同比增长17.5%。预计2025年我国MIM行业市场规模将达到121.9亿元。 从下游应用来看，中国MIM的市场应用与欧美市场存在较大差异，主要分布在消费电子领域，手机继续保持着最大份额，占比为59.1%；
智能穿戴设备占比有所增加，为8.1%，汽车及五金类产品保持不变，电脑及医疗类产品则略有下降。 截至2019年，全国（不包括台湾地区）共有金属注射成形生产企业及车间200余家，其中珠三角地区最多，达到约110家；长三角地区其次，达55家；京津冀及山东地区约20家；湖南、江西、安徽及福建14家；河南、川渝及其它地区5家。 目前，MIM材料品种由于消费电子的市场需求，依然以不锈钢为主，市场份额为70%，低合金钢约为21%，钴基合金6%，钨基合金约2%，其他为少量钛、铜及硬质合金等。 三、国内MIM行业竞争格局分析 从行业竞争格局来看，按照业务规模可将行业内MIM企业分为三个竞争梯队：第一梯队的MIM企业收入规模在2亿元以上，具有较强的研发创新能力，主要客户为国际品牌或国内知名品牌企业，主要包括印度Indo-MIM、中南昶联、台湾晟铭电子、精研科技、富驰高科、泛海统联、全亿大等；第二梯队的MIM企业收入规模在5,000万元至2亿元，竞争实力弱于第一梯队，主要为国内品牌企业配套生产MIM零部件产品，客户集中度往往较高；第三梯队的MIM企业收入规模在5,000万元以下，通常企业的整体技术研发能力较弱，仅通过设备的购置和人员的铺设进行中小批量的MIM产品生产。截至2019年，我国大陆MIM生产企业及车间200余家，其中营收超过2
不锈钢行业分析报告
不锈钢行业分析报告 一、定义 不锈钢是钢铁材料的一种，具有耐腐蚀、抗氧化和耐高温等特点。不锈钢指其具有不锈性能，能够在强酸、强碱等恶劣环境下长期使用，是一种高品质的材料。 二、分类特点 不锈钢可分为铬系不锈钢、镍系不锈钢、双相不锈钢、马氏体不锈钢等。其中，铬系不锈钢应用最为广泛。不锈钢的特点是具有耐腐蚀、抗氧化以及耐高温等性能，适合在特殊环境下使用。 三、产业链 不锈钢产业链主要包括原料、生产、销售等环节。原料主要是铬铁、镍铁、钼等；生产包括轧制、缝制、冷却等工序；销售主要是贸易商、加工企业和终端用户。其中，加工企业是产业链的核心企业，占据了生产、销售等主要环节，发挥着关键作用。 四、发展历程 不锈钢产业自上世纪50年代发展起来，经过几十年的发展，已成为重要的工业材料。上世纪80年代至90年代，中国的不锈钢产业经历了快速发展，产量和规模均不断扩大。近年来，不锈
钢行业逐渐由高速增长转向中低速增长。 五、行业政策文件 2019年12月，国务院印发了《钢铁产业转型升级优化和改革方案》，要求推进不锈钢产业结构优化，促进产业转型升级。 六、经济环境 当前，不锈钢行业受到宏观经济环境影响。在国内经济下行的情况下，不锈钢行业出现了供需不平衡、价格波动等问题。 七、社会环境 不锈钢行业受到政府宏观调控和社会环保意识的影响。政府加大了对环保、能效等方面的监督力度。同时，社会对环保的关注程度日益提高。 八、技术环境 随着科技的不断进步，不锈钢行业也在不断创新和发展。不锈钢行业应用越来越广泛，技术含量也越来越高，越来越多的创新技术被应用到不锈钢行业中。 九、发展驱动因素 不锈钢行业的发展受到多种因素的影响，如市场需求、技术进步、成本控制、政策环境等。未来，不锈钢行业将受益于国家政策的支持和科技的进步。 十、行业现状 当前，不锈钢行业面临着市场需求前景不明朗、产能过剩、价格波动等问题。行业竞争日益激烈，一些小企业淘汰出局。
金属材料的变化与科技革命
金属材料的变化与科技革命 金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。 人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。 种类:金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。 ①黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90％以上的工业纯铁，含碳2％～4％的铸铁，含碳小于2％的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 ②有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。 ③特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金，以及金属基复合材料等。 性能:一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。 金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能（过去也称为机械性能）。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求的力学性能也将不同。常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。 长期以来，金属材料一直是重要的结构材料和功能材料。钢铁、铜合金、铝合金、镍合金等都是最重要和最广泛应用的传统金属材料，即使是21世纪，也不能否定金属材料是最重要的结构和功能材料的地位。但是，随着社会的发展，对金属材料的使用性能的要求越来越高，金属材料本身必须要发展以满足新的需求，同时科学技术的发展，使金属材料有可能得到新的大发展可以预期，新型金属材料的发展和应用将成为21世纪金属材料工业的重要特征之一。其中首先是为适应特殊条件下的金属及合金材料和复合材料。如超高强、高韧性刚，低温钢。抗辐射刚。耐磨钢，抗氧化钢等高性能合金钢，先进不锈钢，高温合金，低合金高强钢，还有铸造稀土镁合金，新型稀土发光材料，高性能稀土永磁材料，稀土磁致伸缩材料，形状记忆合金及制品，高性能钛合金，粉末冶金高强度材料制品，高性能硬质合金，各种金属基复合材料等。这些将是中国未来发展的重点。 (1)先进结构材料
金属粉末冶金技术的创新与发展
金属粉末冶金技术的创新与发展金属粉末冶金技术是一种利用金属粉末为原料，通过粉末的成形和烧结等加工技术制成具有特定性能的工程材料的方法。随着工业化的发展，金属粉末冶金技术已经成为了一种重要的先进制造技术，并在各个领域得到了广泛的应用。 一、金属粉末冶金技术的发展历程 金属粉末冶金技术最早可以追溯到公元前3000年的古埃及时期。古埃及的铁匠们就用一种叫做“软火焙烧法”的方法，将铁矿石和木炭一起在火中烧烤，从而得到了大量的铁粉末，这种方法被视为世界上最早的金属粉末制备技术。 随着科技的不断发展，金属粉末冶金技术也逐渐得到了完善。20世纪初期，德国工程师马齐尔发明了一种新型的金属粉末成型技术——金属注射成形技术。这种技术通过将金属粉末与粘结剂混合，并将混合物注入到模具中，然后烧结成形，从而制备出高强度、高密度的零件。 二、金属粉末冶金技术的优势
与传统的金属加工工艺相比，金属粉末冶金技术具有以下几方面的优势： 1. 可制造复杂形状零件：金属粉末冶金技术可以通过喷射成形、金属注射成形和立方体塑性成形等多种工艺，制造出复杂形状的零件，而这些零件往往是用其他的加工工艺难以制作的。 2. 材料的均一性好：由于金属粉末冶金技术能够完全克服熔融冶金和热加工中的一些缺陷，使得制造出来的材料更加均一，质量更加可靠。 3. 可以制造材料的多层复合：通过粉末冶金技术可以将不同的金属粉末按一定比例混合，然后加热烧结成型，从而制造出具有不同性能的多层复合材料。这种方法可以使得材料的性能更加优越。 4. 损耗小：由于金属粉末冶金技术的成形方式是直接将粉末加工成零件，所以和其他传统的加工工艺相比，金属粉末冶金技术的材料损失要小得多。
不锈钢
不锈钢 从成分上分，不锈钢可分为铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢四类，一般常用的为马氏体不锈钢（如国标的2Cr13、4Cr13等）、奥氏 体不锈钢（如国标的1Cr18Ni9Ti）两类。 AISI 304是一种常用的奥氏体不锈钢，成份上大致相当于国标的0Cr18Ni9，根据含炭量具体可细分为304L、304H等几种牌号，按出厂状况又可分为-2B、2D、No1 等。 不锈钢分类 铁素体不锈钢奥氏体不锈钢 耐腐蚀性[11] 除Cr13型钢仅具有不锈性外，其它钢种既具有不锈性又具有耐蚀性，特别是耐氧化性酸,有机酸和弱碱性能优良。随钢中C，N量下降，Cr，Mo量增加,耐蚀性特别是耐空蚀性提高。Cr量提高，钢的高温下抗氧化，抗硫化性能有显著改善。高Cr，Mo钢还可耐强碱腐蚀。此类钢对水介质中的氯化物应力腐蚀不敏感。（2001 年02月02日） 力学及物理性能[11] 钢的屈服强度一般较Cr-Ni奥氏体钢高46-98MPa，此类钢有脆性转变温度，当钢中Cr量大于16%时，长期使用有475°C和ó相脆性，晶粒粗大，对性能有害。当Cr量大于16%时，钢的韧性与有中C，N含量和有无缺口，热处理冷却速度和截面尺寸有关。C，N越低，尺寸越薄，钢的低温韧性越佳。钢的导热系数比奥氏体钢高约20-30%。线膨胀系数小。有磁性。（2001年02月02日） 加工成型及焊接工艺性能[11] 不易加工硬化，故冷成型好，钢的塑性提高，冷成型还可进一步提高，此类钢易切削。钢的冷，热顶锻，冷弯，深冲，卷边，扩口，压扁等均无特殊困难。此类钢可焊接，Cr量越低，可焊性越好，宜采用奥氏体不锈钢焊条或焊丝进行氩弧焊，对高Cr铁素体钢，焊前需预热，焊后需热处理。（2001年02月02日） Cr13型(常作为耐热钢用于汽车排气阀[2]) t101----0Cr13 t102----0Cr13Al t103----0Cr11Ti Cr16--19型 (可耐大气,淡水,稀硝酸等介质腐蚀[2]) t201----1Cr17----1Cr17Ti----0Cr17Ti
金属基复合材料的制备方法及发展现状
金属基复合材料的制备方法及发展现状 赵鹏鹏;谭建波 【摘要】金属基复合材料具有较高的比强度和比刚度,广泛用于军事、航天等领域,其研究和发展受到了各行各业,尤其是重工业产业的密切关注.介绍了金属基复合材 料的研究历史和发展现状,根据基体类型和增强相形态对其进行了分类.常见的金属 基复合材料制备方法包括粉末冶金法、铸造凝固成型法(搅拌铸造法和挤压铸造法)、喷射成型法和原位复合法,重点介绍了粉末冶金法和铸造凝固成型法.指出了现阶段 金属基复合材料发展需解决成本偏高、工艺复杂、分布不均匀、高温下易发生界面反应及偏聚等问题.%Due to their high specific strength and high specific stiffness,metal matrix composites are widely used in military,spaceflight,etc.,and the research and development of which has been widely concentrated,especially in heavy industry.The research history and development status of metal matrix composites are introduced,and the classification of metal matrix composites is given according to the types of the matrix and the morphology of the reinforcing phase.The common methods for the preparation of metal matrix composites include powder metallurgy,casting solidification molding (stir casting and squeeze casting),spray forming and in situ compounding.The powder metallurgy method and casting solidification forming method are mainly introduced.The problems that need be solved for the development of metal matrix composites including high cost,complicate craft,uneven distribution,and incident surface reaction and segregation under high temperature are pointed out.
许舒亚——高氮钢的研究
河北理工大学冶金与能源学院 课程设计 题目：高氮钢组织和性能的研究 专业：材料成型与控制工程 班级：08成型（2） 学生姓名：许舒亚200806040201 指导老师： 日期：2012年2月29日
高氮钢组织和性能的研究 摘要：介绍了国内外高氮钢研究近期的成果，介绍了高氮钢结构特点的最新研究,高氮钢平衡相图的进展及其在高氮钢成分设计方面的应用，分析了氮在奥氏体钢、铁素体钢和双相不锈钢中的作用,即氮在不牺牲强度的同时不仅提高了钢的韧性,且改善了钢的抗腐蚀性能;并列举了一些典型的高氮钢的用途。重点涉及高氮不锈钢基础研究、力学性能、耐腐蚀性能、焊接性及高氮不锈钢新材料，反映了国内外高氮不锈钢研究的发展状况。随着人们对高氮钢优良性能的认识, 有关高氮钢的研制和生产得到了不断的进步和发展，最后提出了高氮钢的应用前景。 关键词：高氮钢，组织结构，性能，优缺点，发展现状，前景Introduces the high nitrogen steel research at home and abroad in recent results, this paper introduces the characteristics of high nitrogen steel structure of the latest research, high nitrogen steel equilibrium phase diagram and the progress in high nitrogen steel components design application, analyzes the nitrogen in the austenitic steel, ferritic steel and duplex stainless steel of the function, or nitrogen without sacrificing strength while not only increase the toughness of steel, and improve the steel corrosion resistance; And listed