-
邹小姐：13326633089 -
-
cac_sales@sina.com 
摘要：广义上的陶瓷材(cai)料(liao)(liao)指的是(shi)除有机(ji)和金属材(cai)料(liao)(liao)以外的其他(ta)所有材(cai)料(liao)(liao)，即(ji)无机(ji)非金属材(cai)料(liao)(liao)。
粉(fen)末冶金(jin)技(ji)术是制取金(jin)属粉(fen)末或者用金(jin)属粉(fen)末作为原料(liao)，经(jing)过成型和烧结而制作成金(jin)属材(cai)(cai)料(liao)、复合材(cai)(cai)料(liao)以及各种类型制品的工(gong)艺技(ji)术。相比较于其他传(chuan)统技(ji)术，粉末冶金能够极大的(de)提高能源(yuan)的(de)利用(yong)率，因此这种技(ji)术已经(jing)成为解决新(xin)(xin)材料问题的(de)新(xin)(xin)技(ji)术手段，在新(xin)(xin)能源(yuan)材料的(de)发(fa)展中起着举足轻重的(de)作用(yong)。
粉末冶(ye)金材料的类别
一、传统粉末冶金材料
传统的粉末(mo)冶金材料主要有铁基粉末冶金材料(liao)(liao)、铜基粉末冶金材料(liao)(liao)、硬(ying)质(zhi)合金粉末冶金材料(liao)(liao)等几(ji)种类(lei)别(bie)，其中铁基(ji)粉(fen)末冶(ye)金(jin)(jin)(jin)材(cai)料是传统粉(fen)末冶(ye)金(jin)(jin)(jin)材(cai)料中最(zui)基(ji)本、最(zui)普(pu)遍(bian)、最(zui)关(guan)键的(de)材(cai)料，当(dang)前被广泛应(ying)用(yong)(yong)在汽车制造(zao)行业(ye)当(dang)中，随着技(ji)术的(de)进(jin)步(bu)，其应(ying)用(yong)(yong)范(fan)围(wei)将会进(jin)一步(bu)扩大。铜基(ji)粉(fen)末冶(ye)金(jin)(jin)(jin)材(cai)料的(de)耐腐(fu)蚀性较强且种类(lei)多，被广泛应(ying)用(yong)(yong)在电器制造(zao)行业(ye)中。硬(ying)质合金(jin)(jin)(jin)粉(fen)末冶(ye)金(jin)(jin)(jin)材(cai)料的(de)熔点较高(gao)，其硬(ying)度与强度较高，被(bei)广泛(fan)应用在核武器制造等高端领域(yu)中。
铁基粉末
二(er)、现代粉末冶金(jin)材料
现(xian)代粉(fen)末(mo)冶(ye)金材料只要有(you)以下几种类(lei)别：
1. 信息领域中(zhong)应用的(de)粉(fen)末冶(ye)金(jin)材料，其(qi)主要是金(jin)属类及铁(tie)氧体类的(de)材料；
2. 新能源(yuan)领域中的(de)(de)粉末冶(ye)金材(cai)(cai)料，其主要是(shi)新能源(yuan)材(cai)(cai)料与储能材(cai)(cai)料，粉末冶(ye)金技术及材(cai)(cai)料的(de)(de)应用(yong)能够极大地提高能源(yuan)的(de)(de)利用(yong)率，更好(hao)的(de)(de)开发(fa)新能源(yuan)；
3. 生(sheng)物(wu)领域中应(ying)用的粉末冶金材料，一般分为冶金材料与医(yi)用材料，对于保障人们的(de)健康(kang)有重要意义；
4. 在军事(shi)领(ling)域当中粉末(mo)冶金材料(liao)的(de)(de)应用，如(ru)航空航天(tian)领(ling)域、核(he)军事(shi)领(ling)域等(deng)，这类(lei)领(ling)域对于材料(liao)有着极高的(de)(de)要求，需要材料(liao)具备较强的(de)(de)稳定性与安全(quan)性、耐高温性等(deng)性能才能推动科技(ji)与军事(shi)的(de)(de)发展与进步(bu)，促进其技(ji)术水平的(de)(de)提高。
粉末冶金技术在新(xin)能源材料中的应用
一、在风(feng)能材(cai)料(liao)中的(de)应用
风能(neng)是新能(neng)源(yuan)而且具有(you)充(chong)足、清洁等特(te)点，依(yi)靠风能(neng)发电(dian)(dian)可以(yi)利(li)用粉末冶(ye)(ye)金技(ji)术制(zhi)造(zao)其发电(dian)(dian)设(she)备。在风能(neng)发电(dian)(dian)设(she)备的(de)制(zhi)作过程当中(zhong)需要利(li)用粉末冶(ye)(ye)金技(ji)术的(de)两种材料，即永磁钕铁硼(peng)材料和制动片材料，这两种材料的应(ying)用能(neng)够直接(jie)影响风(feng)能(neng)发电设备的安(an)全(quan)性与(yu)稳定(ding)性并影响其(qi)运行。
目(mu)前常用的风电(dian)机组的机械(xie)制动材料(liao)为(wei)铜基粉末冶(ye)金摩擦材料，采用粉末冶金(jin)技(ji)术制备的(de)摩擦材料在性能(neng)质量上具有(you)突出的(de)优点，在组分的设计(ji)，产品的多样化上也极具灵活性，它(ta)可以任意改变材料的组分，因而可以制备出(chu)在不同情况(kuang)下(xia)应用的(de)性能优异的(de)摩擦材料。铜基粉末(mo)冶金摩擦材料的摩擦系数较小、导热性好、摩擦系(xi)数较稳定、耐磨(mo)性较好(hao)，应用(yong)在风机制动系统上大大提(ti)高了风电机组运行的稳定性(xing)。
而钕(nv)铁硼稀土永磁体是稀土永磁(ci)电机组成中的最重要的零部件(jian)，可替代传统电机，向大(da)容量﹑优良的发电质量、提高材料利用率、降低(di)噪(zao)声、降低(di)成(cheng)本、提高效(xiao)率的方向发展。钕铁硼稀土(tu)永磁(ci)材料采用粉末冶金技术来制备，基本工艺是熔炼-铸锭-破(po)碎-微(wei)粉碎-磁场中成(cheng)形-烧结(jie)-时效处(chu)理(li)-机(ji)加工-表面(mian)处(chu)理(li)-充(chong)磁。
钕铁硼稀土永磁材(cai)料
二、在太阳(yang)能材料中的应(ying)用
太阳(yang)能(neng)的利用主要包(bao)括光伏、光热、光化学转(zhuan)化以及(ji)光生(sheng)物转(zhuan)化等(deng)。
（1）太阳能(neng)光(guang)电材(cai)料
目前开发的太阳能电(dian)池的种类很多(duo)，但其光电(dian)转换效率(lv)普遍(bian)偏低，特别是对于军事装备、航(hang)空(kong)航(hang)天等军事与空(kong)间应用领域，光电转换效率是太阳能电池最重要的指标(biao)。新的高效太阳能(neng)电(dian)池材料的开发和制备技术改(gai)进(jin)等(deng)有利(li)于提高光电(dian)转化效率。
粉末冶金技(ji)术在太阳能光电材料制备中的应用的体(ti)现就是制备薄(bo)膜太阳(yang)能(neng)电池。
薄膜太(tai)阳能电池
多晶硅(gui)薄膜太阳能电(dian)池的方法有等离子体增强化(hua)学气(qi)相沉积法(PECVD)、低压(ya)(ya)化(hua)(hua)(hua)学(xue)(xue)气(qi)(qi)相(xiang)沉积(ji)(ji)法(fa)(fa)(fa)(fa)(LPCVD )、热(re)丝化(hua)(hua)(hua)学(xue)(xue)气(qi)(qi)相(xiang)沉积(ji)(ji)法(fa)(fa)(fa)(fa)（HwCVD)、快速热(re)化(hua)(hua)(hua)学(xue)(xue)气(qi)(qi)相(xiang)沉积(ji)(ji)法(fa)(fa)(fa)(fa)(RTCVD)、液相(xiang)外延法(fa)(fa)(fa)(fa)(LPE)、溅(jian)射沉积(ji)(ji)法(fa)(fa)(fa)(fa)等(deng)。非(fei)晶硅(gui)薄膜太(tai)阳(yang)能(neng)电池是用非(fei)晶硅(gui)半导(dao)体材料(liao)在(zai)玻(bo)璃、特种塑料(liao)、陶瓷、不锈钢(gang)等(deng)为衬底制备(bei)(bei)出来(lai)的(de)一种目前公认环保(bao)性能(neng)最好的(de)太(tai)阳(yang)能(neng)电池，制备(bei)(bei)方法(fa)(fa)(fa)(fa)有反溅(jian)射法(fa)(fa)(fa)(fa)、低压(ya)(ya)化(hua)(hua)(hua)学(xue)(xue)气(qi)(qi)相(xiang)沉积(ji)(ji)法(fa)(fa)(fa)(fa)(LPCVD)、等(deng)离子体增强化(hua)(hua)(hua)学(xue)(xue)气(qi)(qi)相(xiang)沉积(ji)(ji)法(fa)(fa)(fa)(fa)(PECVD)和(he)热(re)丝化(hua)(hua)(hua)学(xue)(xue)气(qi)(qi)相(xiang)沉积(ji)(ji)法(fa)(fa)(fa)(fa)(HwCVD)。这些薄膜制备(bei)(bei)使用的(de)靶材离不开粉末冶金技术。
（2）太阳能光热材料
太阳能热(re)发电(dian)相对于光(guang)伏发电(dian)，具(ju)有(you)成本低、适(shi)合于大规模发电等优势，然而由(you)于其(qi)到(dao)达地球后的能(neng)量密度比(bi)较(jiao)低。给大规模(mo)的(de)开发利用带来一定的(de)困难(nan)，因此其(qi)推广使用(yong)必须提高(gao)其能(neng)量密度。制备(bei)高(gao)效的(de)太阳(yang)能(neng)选择性吸(xi)收(shou)涂层是太阳(yang)能(neng)热利用中的(de)关键(jian)技(ji)术，对提高集热器效率至(zhi)关重要。
光热发电
粉末冶金技术在太阳能光热(re)利(li)用材料制备中的(de)应用的(de)体现是制备太阳能(neng)选(xuan)择(ze)性吸收涂层。太(tai)阳(yang)能选择性(xing)吸(xi)收(shou)涂层主要制备方法(fa)(fa)有(you)涂料法(fa)(fa)、电(dian)镀法(fa)(fa)、电(dian)化学(xue)法(fa)(fa)、气相沉积法(fa)(fa)和真空镀膜法(fa)(fa)。
涂料法需要将具有(you)光吸收选择性的粉(fen)体(ti)作为色素与粘结剂混(hun)合(he)制成涂料，然(ran)后(hou)通过(guo)喷涂、浸沾、涂刷等方法将涂料涂在基板(ban)(ban)上。在基板(ban)(ban)上。常用的(de)色(se)素材料(liao)有Si、Ge、PbS和(he)一些过渡金属复合氧化物(wu)。
电(dian)镀法是利(li)用电(dian)镀的(de)方(fang)法将具(ju)有(you)(you)光选(xuan)择性吸收(shou)的(de)金(jin)属镀在基板上，常(chang)用的(de)电(dian)镀涂层(ceng)主(zhu)要有(you)(you)黑镍涂层(ceng)、黑铬(ge)涂层(ceng)、黑钴涂层(ceng)等。
其他方法也要大(da)量(liang)用到薄(bo)膜(mo)制备(bei)(bei)，通过改变磁控(kong)溅射的靶材(cai)料(liao)(liao)，可制备(bei)(bei)各种各样的薄(bo)膜(mo)。随(sui)着粉(fen)末冶金(jin)新(xin)材(cai)料(liao)(liao)技(ji)术的发(fa)(fa)展，新(xin)型选(xuan)择性(xing)涂(tu)料(liao)(liao)得到了应(ying)用，太阳能(neng)选(xuan)择性(xing)吸(xi)收涂(tu)层的研究(jiu)和(he)制备(bei)(bei)技(ji)术也必将(jiang)获得新(xin)的发(fa)(fa)展。
三、在储氢材(cai)料中的应用
固体储氢是最为(wei)常见的储存方式(shi),但(dan)将粉末冶金(jin)技(ji)术应用在固(gu)体储氢的容器之(zhi)中(zhong)并(bing)在一定的温度和(he)氢气(qi)压力下能够(gou)使氢气(qi)的储存更加(jia)稳定、安全(quan)、有(you)效。
储氢合金是指在一定温度和氢气压力下能可逆(ni)地大(da)量吸(xi)收、储存(cun)和释放氢气(qi)的金属间(jian)化合物，储(chu)氢机理是(shi)氢分(fen)子首先吸附在金(jin)属表面(mian)，再(zai)解离成氢原子，然后再进人到(dao)金(jin)属的晶格中形成氢化物。储氢合金(jin)储氢量大、无污染、安全可靠,并且制备技术和(he)工艺相对(dui)成(cheng)熟，是目(mu)前应用最为广(guang)泛的储氢材料。
金属基(ji)储氢合金一般(ban)有镁基(ji)储(chu)氢材(cai)料(liao)、稀(xi)土系储(chu)氢材(cai)料(liao)及钛系储(chu)氢材(cai)料(liao)等(deng)，对于先进的(de)储氢合(he)金(jin)，一(yi)般采用机械(xie)合(he)金(jin)化(hua)、氢化(hua)燃(ran)烧合(he)成和还原扩散法(fa)等粉末冶金(jin)技术来制(zhi)备。
稀土(tu)储(chu)氢材(cai)料应用
四、在(zai)燃料(liao)(liao)电池(chi)材料(liao)(liao)中的应用
燃料电池是一种能(neng)够(gou)把(ba)燃料气(qi)体等物质(zhi)的(de)能(neng)源转化成电能(neng)的(de)装置，将粉(fen)(fen)末冶金技术应(ying)用(yong)在其中主(zhu)要是用(yong)于(yu)燃料电(dian)池(chi)中的(de)电(dian)极材(cai)料和密封部件等(deng)，利用(yong)粉(fen)(fen)末冶金技术的(de)优势(shi)能够(gou)极大的提高材(cai)料的性能、安全性、稳定性等(deng)，另外(wai)，还能够降低材料(liao)价格，这对于燃料(liao)电池材料(liao)的发展有(you)重要意义。
由(you)于出色的电化学性能,目前Ni/YSZ金属陶瓷阳极是(shi)以(yi)氢为燃(ran)料的固(gu)体氧(yang)化物燃(ran)料电池（SOFC）的首(shou)选。金属(shu)Ni因其便宜的价格及较高的稳定性，常(chang)与电(dian)解质氧化钇稳定的氧化锆(gao)( YSZ)混(hun)合制成(cheng)多孔(kong)金属陶瓷 Ni/YSZ，Ni/YSZ是目(mu)前应用(yong)最广泛的SOFC阳极材料。
燃料(liao)电池阴极(ji)材料(liao)为多孔的(de)锶(si)掺杂的(de)锰(meng)酸镧(LSM)，多(duo)孔材料(liao)的(de)制(zhi)备(bei)只能采用(yong)粉(fen)末冶金技术。
固体(ti)氧化物燃(ran)料电池
五、在其他新能源中(zhong)的应用
粉末冶金技术除了可以应(ying)用(yong)于风能与(yu)太阳能方向之(zhi)外，它在核能(neng)开发、锂电(dian)池制造等方面同样有着不可忽视的应用效果。
以锂电池与粉末冶(ye)金(jin)技术结合为(wei)例(li)，锂电池中的新型电解(jie)质、能量密(mi)度等都和粉末冶(ye)金(jin)技术有着(zhe)紧密(mi)关系。利用超微粉末制造纳米(mi)(mi)晶体材料和(he)纳米(mi)(mi)管，就能够提升锂电池的充电速度(du)、延长(zhang)锂电池的使用时间(jian)。
纳米晶体扩大锂(li)离子存储(chu)空(kong)间
在核能(neng)开(kai)发方面(mian)，粉(fen)末冶(ye)金技术的(de)应用(yong)同样十分(fen)广泛，在铍的(de)制备方面，粉末(mo)冶(ye)金技术可以(yi)提(ti)升真空热(re)压和半成品加工的(de)质量，有着不可替(ti)代的(de)积极(ji)作用。粉末(mo)冶(ye)金技术涉及由铸锭生产粉末(mo)的(de)工艺（机械磨碎(sui)或者溅射熔化的镀(du)）和压(ya)制工艺如真空(kong)热压(ya)(VHP)和热等(deng)(deng)静压(HIP)等(deng)(deng)。
总结(jie)
在新能(neng)源的发展(zhan)过程中，新能源(yuan)材料起到了不可替代的重要(yao)作(zuo)用，引导和(he)支撑了新能(neng)源的(de)(de)发展。粉末冶金技术作为具有(you)众多优(you)点的(de)(de)新技术能(neng)够极大的(de)(de)提高能(neng)源的(de)(de)利用(yong)率，提高能(neng)源利用(yong)的(de)(de)安全、稳定性等(deng)，对于我(wo)国的(de)(de)工业发展以及(ji)新能(neng)源的应(ying)用有重要意(yi)义。随着(zhe)粉末冶金技术的进步，将会(hui)有越来越多(duo)的(de)先进粉末冶金新(xin)材料(liao)出现并(bing)应用(yong)到(dao)能源材料(liao)中，促(cu)进(jin)新(xin)能(neng)源的开发和使用(yong)，解决能源(yuan)问题。
参(can)考来(lai)源：
1. 粉末冶(ye)金技术在新能(neng)源材料中的应(ying)用，郭志猛、杨薇薇、曹慧钦（北京科技(ji)大学(xue)新材料技(ji)术(shu)研(yan)究院(yuan)）；
2. 分析粉末冶金技术在新能(neng)源材料中的应用，高(gao)宇(yu)龙；
粉体圈(quan) 小吉
版权说明：本文为粉体圈原创作品(pin)，未经许(xu)可，不得转载(zai)，也不得歪曲、篡(cuan)改(gai)或复制本文内容(rong)，否(fou)则本公司将依法追究法律(lv)责任。
