金屬粉體材料表面改性技術(shù)及應(yīng)用研究進(jìn)展 

陳睿鐸^1,2, 崔國(guó)棟^1,2, 陳大志^1,2, 張程菘^1,2

(1.西南交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,四川 成都 610031; 

2.宜賓西南交通大學(xué)研究院,四川 宜賓 644002) 

摘　要：采用表面改性技術(shù)對(duì)金屬粉體材料進(jìn)行表面處理,可賦予金屬粉體材料更多的組分和性能,滿足現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)多組分、多功能金屬粉體材料的需求。目前針對(duì)金屬粉體表面改性技術(shù)已開展大量的研究工作,然而目前還缺少相關(guān)對(duì)該領(lǐng)域成果進(jìn)行較為系統(tǒng)介紹的研究報(bào)道。通過收集近年來大量相關(guān)文獻(xiàn),依次介紹了鍍層技術(shù)、機(jī)械合金化技術(shù)、滲層技術(shù)、表面涂覆技術(shù)4種典型表面改性技術(shù)在金屬粉體表面改性處理上的實(shí)驗(yàn)研究,重點(diǎn)描述了各類技術(shù)對(duì)于提升金屬粉體材料性能方面的具體應(yīng)用,分析了4種不同表面改性技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。鑒于該技術(shù)具有巨大的未來發(fā)展?jié)摿?基于不同表面改性技術(shù)的特點(diǎn)及當(dāng)前的研究現(xiàn)狀,對(duì)加快未來金屬粉體表面改性技術(shù)發(fā)展給出了幾點(diǎn)關(guān)鍵思路。

關(guān)鍵詞：金屬粉體;表面改性;研究進(jìn)展;應(yīng)用

引用格式：

陳睿鐸,崔國(guó)棟,陳大志,張程菘. 金屬粉體材料表面改性技術(shù)及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 鋼鐵研究學(xué)報(bào),2023,35(05):504-520.

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20220147

總結(jié)與展望：

      隨著各類金屬粉體材料固結(jié)技術(shù)的飛速發(fā)展以及各類功能性金屬粉體材料不斷地被研發(fā),市場(chǎng)對(duì)優(yōu)質(zhì)金屬粉體材料的需求越來越大,僅僅靠傳統(tǒng)的制粉工藝已經(jīng)無法滿足更高標(biāo)準(zhǔn)的需求。表面改性技術(shù)本用來作為延長(zhǎng)零件使用壽命和改善零件使用性能的重要技術(shù)手段,然而應(yīng)用于金屬粉體的表面改性方面使得制備更優(yōu)異性能的金屬粉體材料成為可能。當(dāng)然,各類表面改性技術(shù)也存在著其局限性,具體表現(xiàn)在:(1)鍍液排放導(dǎo)致較大的環(huán)境污染需要進(jìn)一步被解決,電鍍技術(shù)應(yīng)用于金屬粉體表面改性方面還有待于開發(fā);(2)滲粉用氣體利用率低,并且目前僅局限于滲氮、滲碳,應(yīng)用范圍過窄;(3)機(jī)械合金化技術(shù)效率過慢,目前的設(shè)備無法滿足大批量生產(chǎn)的要求;(4)表面涂覆技術(shù)雜而不精,各方面研究淺顯,尚不成熟,離工業(yè)化應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走。

      故未來研究者還需重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面:(1)對(duì)于鍍層技術(shù),優(yōu)化鍍液組分,提高廢液處理技術(shù),盡可能實(shí)現(xiàn)鍍液的循環(huán)再利用,對(duì)溶液中金屬元素分離回收,從廢液中直接制備高價(jià)值材料;(2)盡量將已經(jīng)成熟應(yīng)用于塊體材料表面的改性技術(shù)向著粉體材料表面改性方面轉(zhuǎn)化,例如發(fā)展多年的滲氧、滲硫技術(shù)目前還沒有在金屬粉體表面改性方面的報(bào)道,而對(duì)于電鍍,需要重點(diǎn)關(guān)注如何減小電流分布不均勻?qū)﹀兎圻^程產(chǎn)生的不利影響;(3)提高技術(shù)效率,提升機(jī)械合金化的制備效率(包括縮短制備時(shí)間,增加設(shè)備一次性的制粉量),改進(jìn)滲層技術(shù)的設(shè)備,解決粉體受滲不均勻的問題,同時(shí)提高氣體利用率;(4)增加并完善針對(duì)金屬粉體材料表面改性的理論性研究,包括其熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)的研究,結(jié)合第一性原理、有限元仿真等手段,結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化工藝方案,精準(zhǔn)調(diào)控工藝參數(shù)。作為未來具有發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展前景的制造技術(shù),在努力解決如上問題的基礎(chǔ)之上,加大在工業(yè)上的應(yīng)用,開發(fā)高能、高效且清潔的表面改性技術(shù)設(shè)備,充分發(fā)揮金屬粉體材料表面改性技術(shù)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),從而加快對(duì)金屬粉體有重大需求領(lǐng)域的發(fā)展,這將會(huì)成為提高國(guó)家綜合實(shí)力,加快高新技術(shù)發(fā)展的助推器。