國外金屬陶瓷材料和陶瓷結構材料的粉末冶金技術

粉末冶金技術是制取現代高技術材料的先進技術，在金屬材料、金屬陶瓷材料、陶瓷結構材料等領域中正得到越來越廣泛的應用。目前，許多高技術新材料采用粉末冶金工藝來制造，如納米材料、超導材料、生物工程材料、高級磁性材料、超硬材料、超微機械以及功能梯度材料等。粉末冶金涉及的領域相當廣泛，其中也包括金屬陶瓷材料領域和陶瓷結構材料領域。現在介紹國外金屬陶瓷材料粉末冶金技術和陶瓷結構材料粉末冶金技術。　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　 （一）金屬陶瓷材料粉末冶金技術

　　 金屬陶瓷材料粉末冶金技術主要包括金屬陶瓷材料粉末冶金技術的超細硬質合金、特殊硬質相硬質合金、梯度功能硬質合金、硬質合金熱處理、涂層硬質合金、新技術和新工藝及新裝備，以及Ti（C，N）基金屬陶瓷等內容。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　 1、金屬陶瓷材料粉末冶金技術的超細硬質合金

　　 為使整體硬質合金材料同時具有良好的韌性與耐磨性，目前主要進行超細直至納米晶硬質合金材料的研究。細化晶粒的主要方法是添加限制晶粒長大的抑制劑。特別是控制小部分WC晶粒的瘋長，它是裂紋源之一。　　　　　　　　　　　　　　　　

　　 2、金屬陶瓷材料粉末冶金技術的特殊硬質相硬質合金

　　 金屬陶瓷材料粉末冶金技術的特殊硬質相硬質合金主要包括盤狀硬質相強化硬質合金與雙峰結構硬質合金。盤狀硬質相強化硬質合金是指將普通硬質合金中呈三棱柱體或多棱柱體的WC晶粒的底面（0001）面擇優長大，從而轉變為三角板狀。　　　　　　　　　　　　　　　　

　　 3、金屬陶瓷材料粉末冶金技術的梯度功能硬質合金

　　 為改善工具的切削性能，將梯度功能材料的功能設計概念引入硬質合金工具材料領域，以實現材料表面區域具有良好的耐磨性，內部具有良好的斷裂韌性，梯度組成層內獲得壓縮殘余應力。盡管涂層硬質合金作為兼具兩種特性的材料，但因需要進行陶瓷涂層的特別工藝，存在著成本居高不下的問題。研究表面，這種新的材料具有比均勻組成的普通金屬涂層高的耐磨性、斷裂韌性和抗熱裂紋性。　　　　　　　　　　　　

　　 4、金屬陶瓷材料粉末冶金技術的硬質合金熱處理

　　 硬質合金熱處理由于使硬質合金制品整個體積內部發生結構與性能的變化，從而可提高合金的整體性能。研究表明，由于熱處理明顯改善了力學性能、耐磨性能和疲勞強度，從而使硬質合金的使用壽命大幅度提高。　　　　　　　　　　　　　

　　 5、金屬陶瓷材料粉末冶金技術的涂層硬質合金

　　 金屬陶瓷材料粉末冶金技術的硬質合金制品表面涂覆——涂層技術是近年來發展起來的一項先進技術，是硬質合金領域中具有劃時代意義的重要技術突破。硬質合金制品表面涂覆——涂層技術的出現為解決硬質合金耐磨性和韌性相互矛盾的問題提供了一條較為有效的途徑。目前，提高涂層效果的研究與研制工作基本上沿著兩個方向進行：一是完善制取耐磨涂層的設備與工藝方法；二是研制涂層的新成分，探索耐磨涂層的新材料。　　　　　　　　　　　

　　 6、金屬陶瓷材料粉末冶金技術的新技術和新工藝及新裝備

　　 為適應硬質合金提高產品質量和增加產品品種的需要，在進一步改進與完善硬質合金的生產工藝與裝備同時，也開發出新技術和新工藝及新裝備。如高溫自蔓延合成技術、等離子體制粉技術、流化床制粒技術、注射成形技術及其他的新型成形技術、等離子體燒結技術、微波燒結技術、各種新型化學和物理氣相沉積技術及各種強化處理技術等。　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　 7、金屬陶瓷材料粉末冶金技術的Ti（C，N）基金屬陶瓷

　　 金屬陶瓷材料粉末冶金技術的Ti（C，N）基金屬陶瓷是在TiC基金屬陶瓷基礎上發展起來的，使得Ti（C，N）基金屬陶瓷具有優良高溫和耐磨性能、良好的韌性和強度的新型金屬陶瓷。奧地利維也納工業大學Kieffer發現TiN在TiC-Ni系材料中的顯著作用后，才出現了TiC基金屬陶瓷中引入TiN的報道。　　　　　　　　　　

　　 （二）陶瓷結構材料粉末冶金技術

　　 陶瓷結構材料粉末冶金技術主要包括陶瓷結構材料粉末冶金技術的基礎研究、高韌性/高硬度陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、新型層狀碳化物/氮化物陶瓷、復相陶瓷、陶瓷涂層，以及先進陶瓷的批量生產技術、加工技術、可靠性與性能評價技術等內容。　　　　　　

　　 1、陶瓷結構材料粉末冶金技術的基礎與應用研究

　　 陶瓷結構材料粉末冶金技術的基礎與應用研究主要集中在：

　　 （1）界面化學和界面調整，如陶瓷/陶瓷、陶瓷/金屬、陶瓷/有機物；

　　 （2）以連續介質“宏觀—亞微觀—原子級”層次的“統一斷裂觀”設計陶瓷材料；

　　 （3）陶瓷材料的磨損與潤滑；

　　 （4）環境影響下的陶瓷材料腐蝕與斷裂問題；

　　 （5）非均質材料的高溫穩定性；

　　 （6）復雜體系的陶瓷相圖。

　　 2、陶瓷結構材料粉末冶金技術的高韌性/高硬度α-Sialon陶瓷

　　 通常使用α-Si3N4為原料，可獲得由細長的β- Si3N4晶體穿插在等軸狀α-Si3N4晶體中所組成的自增韌陶瓷。美國原密歇根大學的I-W.Chen教授和澳大利亞M0nash大學的程一兵博士幾乎同時研制出具有高長徑比的α-Sialon材料，他們所研制出的具有高長徑比的α-Sialon材料具有高硬度和高斷裂韌性。

　　 3、陶瓷結構材料粉末冶金技術的氧化物陶瓷

　　 烏克蘭國家科學院材料學問題研究所研發出來的細晶氧化鋯陶瓷平均晶粒尺寸為0.2μm。

　　 4、陶瓷結構材料粉末冶金技術的非氧化物陶瓷

　　 烏克蘭國家科學院材料學問題研究所的一個研究室研制了一系列高純超細的高熔點化合物粉末，如TiB2、SiC、B4C、CrB2、B4C-TiB2、TiC、BN、AlN、Si3N4、MoSi2、WSi2等高熔點化合物粉末。

　　 5、陶瓷結構材料粉末冶金技術的新型層狀碳化物和氮化物陶瓷研究

　　 新型層狀碳化物和氮化物陶瓷是最新發現的碳化物和氮化物陶瓷材料，如Ti3SiC2,Ti2AlC,Ti2AlN等材料。

　　 6、陶瓷結構材料粉末冶金技術的高性能復相陶瓷及陶瓷基復合材料

　　 為克服陶瓷材料的脆性，材料科學家根據自然界生物材料的結構特點對陶瓷復合材料從材料設計、制備工藝等各方面進行了研究，制成了仿生復相陶瓷。

　　 7、陶瓷結構材料粉末冶金技術的高性能、低成本、高可靠性陶瓷涂層的制備技術

　　 8、陶瓷結構材料粉末冶金技術的高性能、低成本、批量化先進陶瓷的制備和加工技術、性能評價技術。