-
邹小姐(jie)：13326633089 -
-
cac_sales@sina.com 
摘要：广义上的陶瓷材料(liao)指的是除有机和金属材料(liao)以外的其他所有材料(liao)，即无机非金属材料(liao)。
粉末冶金技术(shu)是制(zhi)取金属粉末或者用金属粉末作(zuo)为原(yuan)料(liao)，经过成型(xing)和烧(shao)结而制(zhi)作(zuo)成金属材(cai)料(liao)、复(fu)合材(cai)料(liao)以(yi)及各种类型(xing)制(zhi)品的工艺技术(shu)。相比较于其他传统技术(shu)，粉(fen)末冶金能够极大的(de)提高(gao)能源(yuan)的(de)利用(yong)率(lv)，因此这种技术已经成为解决新(xin)材料(liao)问题的(de)新(xin)技术手段，在新(xin)能源(yuan)材料(liao)的(de)发展中起着(zhe)举足(zu)轻重的(de)作用(yong)。
粉(fen)末冶金材料(liao)的(de)类别
一、传统(tong)粉末冶金材料
传(chuan)统的粉(fen)末冶金材料主要(yao)有铁基(ji)粉(fen)末冶(ye)金(jin)材(cai)料(liao)(liao)、铜基(ji)粉(fen)末冶(ye)金(jin)材(cai)料(liao)(liao)、硬质合金(jin)粉(fen)末冶(ye)金(jin)材(cai)料(liao)(liao)等几种类别，其中(zhong)(zhong)铁基(ji)粉(fen)末(mo)(mo)冶金(jin)材(cai)料(liao)(liao)是(shi)传(chuan)统粉(fen)末(mo)(mo)冶金(jin)材(cai)料(liao)(liao)中(zhong)(zhong)最基(ji)本、最普遍、最关键的材(cai)料(liao)(liao)，当前(qian)被(bei)广泛应用(yong)在汽车制造行业(ye)当中(zhong)(zhong)，随着技(ji)术(shu)的进(jin)步(bu)，其应用(yong)范围将会(hui)进(jin)一步(bu)扩大。铜基(ji)粉(fen)末(mo)(mo)冶金(jin)材(cai)料(liao)(liao)的耐(nai)腐蚀性较(jiao)强(qiang)且种类多，被(bei)广泛应用(yong)在电器制造行业(ye)中(zhong)(zhong)。硬(ying)质合金(jin)粉(fen)末(mo)(mo)冶金(jin)材(cai)料(liao)(liao)的熔点较(jiao)高，其硬(ying)度与强(qiang)度较(jiao)高，被广泛(fan)应用在核武器(qi)制(zhi)造(zao)等(deng)高(gao)端领域中。
铁基(ji)粉末
二、现(xian)代粉末冶金材料
现(xian)代粉(fen)末冶金材(cai)料只要(yao)有以下几种类别：
1. 信息领域中应用(yong)的粉末冶金材料，其主要(yao)是金属类(lei)及铁(tie)氧体类(lei)的材料；
2. 新能(neng)源领(ling)域中的(de)粉末(mo)冶金(jin)材料(liao)(liao)，其主要(yao)是新能(neng)源材料(liao)(liao)与储能(neng)材料(liao)(liao)，粉末(mo)冶金(jin)技术及(ji)材料(liao)(liao)的(de)应用能(neng)够极大地提高能(neng)源的(de)利用率，更(geng)好的(de)开发新能(neng)源；
3. 生物领域中应用(yong)的粉(fen)末冶金材料，一般分为(wei)冶金材(cai)料与(yu)医用材(cai)料，对于保障人们的健(jian)康有重要意义；
4. 在(zai)军事(shi)领域(yu)当中粉末冶(ye)金材料(liao)的(de)应用，如航空航天领域(yu)、核军事(shi)领域(yu)等(deng)，这类领域(yu)对(dui)于材料(liao)有着极高的(de)要求，需要材料(liao)具备较强的(de)稳定性(xing)与(yu)安全(quan)性(xing)、耐(nai)高温性(xing)等(deng)性(xing)能才(cai)能推动科技与(yu)军事(shi)的(de)发(fa)展与(yu)进步，促进其技术水(shui)平的(de)提高。
粉末冶金技(ji)术在新能源材料中的(de)应用
一(yi)、在风(feng)能材(cai)料中的应用
风(feng)能(neng)是(shi)新能(neng)源而且具有充足(zu)、清洁(jie)等特点，依(yi)靠风(feng)能(neng)发(fa)电(dian)可以利用粉末冶金技(ji)术(shu)制(zhi)造其发(fa)电(dian)设(she)备。在(zai)风(feng)能(neng)发(fa)电(dian)设(she)备的制(zhi)作过(guo)程(cheng)当中(zhong)需(xu)要利用粉末冶金技(ji)术(shu)的两种材料，即永(yong)磁(ci)钕铁硼材料和(he)制(zhi)动片材(cai)料，这(zhei)两种材料的应(ying)用能够直接影(ying)响(xiang)风能发电设备(bei)的安全性(xing)与稳定(ding)性(xing)并影(ying)响(xiang)其运行。
目前常用(yong)的风电(dian)机(ji)组的机(ji)械制动材料为铜(tong)基(ji)粉末冶(ye)金摩擦材料，采用(yong)粉末冶金技术制备(bei)的(de)摩擦材料在性能质(zhi)量上具(ju)有(you)突出的(de)优点，在组分的设计，产(chan)品的多样化(hua)上也极具灵活性，它可以任(ren)意改变材料的(de)组分，因而可以制(zhi)备出在不同情况下应用的(de)性能优异的(de)摩(mo)擦材料。铜基粉末冶金摩(mo)擦(ca)材料的摩(mo)擦(ca)系(xi)数较小、导热性好、摩(mo)擦系数较稳(wen)定、耐磨性较好，应(ying)用在风机制动(dong)系统上(shang)大大提高了风电(dian)机组运行的稳定性。
而钕铁硼稀(xi)土永磁体是稀(xi)土(tu)永磁电机组成中(zhong)的最(zui)重要的零部(bu)件，可(ke)替代(dai)传(chuan)统(tong)电机(ji)，向(xiang)大容量﹑优良的发(fa)电质量、提高材料利用(yong)率、降(jiang)低噪声、降(jiang)低成(cheng)本、提高效率的方向(xiang)发(fa)展(zhan)。钕(nv)铁硼(peng)稀土永磁材(cai)料采用粉(fen)末冶金(jin)技(ji)术(shu)来制(zhi)备，基本工(gong)艺是熔(rong)炼-铸锭-破碎-微粉碎-磁场(chang)中成形-烧(shao)结-时效(xiao)处(chu)理(li)-机(ji)加工-表面处(chu)理(li)-充磁。
钕铁(tie)硼稀土永磁(ci)材料
二(er)、在太阳能材料中(zhong)的应用
太阳(yang)能的利用主要(yao)包括光伏、光热、光化(hua)学转化(hua)以及光生物转化(hua)等。
（1）太阳能光(guang)电材料
目前开(kai)发(fa)的(de)太阳能电池的(de)种类很(hen)多，但其(qi)光电转换(huan)效率普遍偏低，特别(bie)是对(dui)于军事装(zhuang)备、航空(kong)航天等(deng)军(jun)事与空(kong)间应(ying)用领(ling)域，光电转换效率是太阳能电池最重要(yao)的(de)指标。新的(de)高效太阳能电池材(cai)料的开发和制备(bei)技术(shu)改进(jin)等(deng)有利于提(ti)高(gao)光电转化效率。
粉末冶金(jin)技术(shu)在太阳能光电材料制备(bei)中的(de)应用的(de)体现就是制备(bei)薄(bo)膜太阳能电(dian)池(chi)。
薄膜太阳(yang)能电(dian)池
多晶硅薄膜太(tai)阳能电池(chi)的方法有等离子(zi)体增强化学(xue)气相(xiang)沉积法(PECVD)、低压(ya)化(hua)(hua)(hua)学(xue)(xue)气(qi)相(xiang)(xiang)沉(chen)积(ji)法(fa)(fa)(fa)(LPCVD )、热丝(si)化(hua)(hua)(hua)学(xue)(xue)气(qi)相(xiang)(xiang)沉(chen)积(ji)法(fa)(fa)(fa)（HwCVD)、快速热化(hua)(hua)(hua)学(xue)(xue)气(qi)相(xiang)(xiang)沉(chen)积(ji)法(fa)(fa)(fa)(RTCVD)、液相(xiang)(xiang)外延法(fa)(fa)(fa)(LPE)、溅射(she)沉(chen)积(ji)法(fa)(fa)(fa)等(deng)。非晶硅(gui)薄膜太阳能(neng)(neng)电池是用非晶硅(gui)半导(dao)体材料(liao)在玻(bo)璃(li)、特种塑料(liao)、陶(tao)瓷、不锈钢等(deng)为衬底制备(bei)出来的(de)(de)一种目前公认环保性能(neng)(neng)最好的(de)(de)太阳能(neng)(neng)电池，制备(bei)方法(fa)(fa)(fa)有(you)反溅射(she)法(fa)(fa)(fa)、低压(ya)化(hua)(hua)(hua)学(xue)(xue)气(qi)相(xiang)(xiang)沉(chen)积(ji)法(fa)(fa)(fa)(LPCVD)、等(deng)离(li)子体增强化(hua)(hua)(hua)学(xue)(xue)气(qi)相(xiang)(xiang)沉(chen)积(ji)法(fa)(fa)(fa)(PECVD)和热丝(si)化(hua)(hua)(hua)学(xue)(xue)气(qi)相(xiang)(xiang)沉(chen)积(ji)法(fa)(fa)(fa)(HwCVD)。这(zhei)些薄膜制备(bei)使用的(de)(de)靶材离(li)不开粉末冶金技(ji)术。
（2）太阳能(neng)光(guang)热材料
太阳能热发电相对(dui)于光(guang)伏发电，具(ju)有(you)成本低、适合于大规(gui)模(mo)发电等(deng)优势，然而由(you)于其到达地球后的能量(liang)密度(du)比较低。给大规模的(de)开(kai)发利用带来一定(ding)的(de)困难，因(yin)此其推(tui)广(guang)使用必须提高(gao)其能(neng)(neng)量密度。制备高(gao)效的太阳(yang)能(neng)(neng)选择性吸收涂(tu)层是太阳(yang)能(neng)(neng)热利用(yong)中的关键技术，对提高(gao)集热器效率至关重要。
光热(re)发(fa)电
粉末冶金(jin)技术在太阳能(neng)光热利用材料制备中的应用的体(ti)现是制备太阳(yang)能(neng)选择性吸收涂层。太(tai)阳(yang)能选择性(xing)吸收涂层主要(yao)制备方法(fa)(fa)(fa)有涂料法(fa)(fa)(fa)、电镀(du)法(fa)(fa)(fa)、电化学法(fa)(fa)(fa)、气相沉积法(fa)(fa)(fa)和真(zhen)空镀(du)膜法(fa)(fa)(fa)。
涂料法需要(yao)将具有光吸收选择(ze)性的(de)粉体作(zuo)为色素与粘(zhan)结剂(ji)混合(he)制(zhi)成涂(tu)料，然后通过喷涂、浸沾、涂刷等方(fang)法将(jiang)涂料(liao)涂在基板(ban)上(shang)。在基板(ban)上(shang)。常用的色素材料有Si、Ge、PbS和(he)一些过(guo)渡(du)金属复合氧化物。
电(dian)镀法是利用(yong)电(dian)镀的方法将(jiang)具有(you)光选择(ze)性吸收(shou)的金属镀在基板上，常用(yong)的电(dian)镀涂层主要(yao)有(you)黑镍涂层、黑铬涂层、黑钴涂层等。
其他(ta)方法也要大量(liang)用(yong)(yong)到薄膜(mo)制备，通过改变磁(ci)控溅(jian)射的靶材料，可(ke)制备各种各样的薄膜(mo)。随着粉(fen)末(mo)冶金新(xin)材料技术的发展，新(xin)型(xing)选择性(xing)涂料得到了应用(yong)(yong)，太阳能选择性(xing)吸收涂层的研究和制备技术也必(bi)将获得新(xin)的发展。
三、在储氢材料中的应(ying)用(yong)
固体储氢(qing)是最为(wei)常见的(de)储存(cun)方式,但将粉(fen)末冶金技术应用(yong)在固体储氢(qing)的(de)容器(qi)之中并(bing)在一定(ding)的(de)温(wen)度和(he)氢(qing)气(qi)压(ya)力下能够使(shi)氢(qing)气(qi)的(de)储存更加稳(wen)定(ding)、安(an)全、有效。
储(chu)氢合金是指在(zai)一定温度和(he)氢气压力下能(neng)可逆地大量吸收、储存和释放氢气的金(jin)属(shu)间化合物(wu)，储氢(qing)机理是氢(qing)分子(zi)首(shou)先吸附(fu)在金属(shu)表面，再解离成(cheng)氢(qing)原子，然后再(zai)进人(ren)到金(jin)属的晶格中形成氢(qing)化物。储氢(qing)合金(jin)储氢(qing)量大、无污染、安(an)全可靠,并且(qie)制(zhi)备技术和工艺相对成熟，是目前(qian)应用(yong)最(zui)为广泛的储(chu)氢材料。
金(jin)属基储氢合金(jin)一般有镁基储氢材(cai)料(liao)、稀土(tu)系储氢材(cai)料(liao)及钛系储氢材(cai)料(liao)等(deng)，对(dui)于(yu)先进的储(chu)氢合金(jin)，一(yi)般采用机械合金(jin)化(hua)、氢化(hua)燃(ran)烧合成和还(hai)原扩散法等粉末冶(ye)金(jin)技术来制(zhi)备。
稀(xi)土储氢材料应用(yong)
四、在燃料电池材料中的应用(yong)
燃料电(dian)池是一种能(neng)(neng)够把燃料气体等物质的能(neng)(neng)源转化成电(dian)能(neng)(neng)的装(zhuang)置，将(jiang)粉(fen)末冶金技术应用(yong)在其(qi)中主要是用(yong)于燃料电(dian)池(chi)中的电(dian)极材料和密封部件等(deng)，利用(yong)粉(fen)末冶金技术的优势能(neng)够极大的提高材料的性能、安全性、稳定(ding)性等，另(ling)外，还能够降低(di)材(cai)料(liao)(liao)价格，这对于燃料(liao)(liao)电池(chi)材(cai)料(liao)(liao)的发展有重(zhong)要意义。
由于出色的电化学性能,目(mu)前Ni/YSZ金属陶(tao)瓷(ci)阳极是以氢为燃料(liao)的固(gu)体氧(yang)化(hua)物燃料(liao)电(dian)池（SOFC）的首选。金属(shu)Ni因其(qi)便(bian)宜(yi)的(de)价格及较高的(de)稳定性，常(chang)与电解质氧化钇(yi)稳定的氧(yang)化(hua)锆(gao)( YSZ)混合制成多孔(kong)金属陶瓷 Ni/YSZ，Ni/YSZ是(shi)目前应用(yong)最广泛(fan)的(de)SOFC阳(yang)极材料。
燃料电池(chi)阴(yin)极材料为多(duo)孔的锶(si)掺杂的锰酸镧(LSM)，多孔材(cai)料的(de)制备只能采用粉末冶金技术。
固体氧化物燃(ran)料电池(chi)
五、在其他新能源(yuan)中的应用
粉(fen)末冶(ye)金技术除(chu)了可以应用于风能与太阳(yang)能方向之(zhi)外，它在(zai)核能开发(fa)、锂电池制(zhi)造等方(fang)面(mian)同样(yang)有着不可忽(hu)视(shi)的应用效果(guo)。
以锂(li)(li)电(dian)池(chi)与粉(fen)(fen)末冶金(jin)技术结合为例，锂(li)(li)电(dian)池(chi)中(zhong)的新型(xing)电(dian)解质、能量(liang)密(mi)度(du)等(deng)都和粉(fen)(fen)末冶金(jin)技术有着紧密(mi)关系。利用超微粉(fen)末制造(zao)纳米(mi)晶体材料和纳米(mi)管，就能够(gou)提升锂(li)电池(chi)的充电速度(du)、延长锂(li)电池(chi)的使用(yong)时(shi)间。
纳米晶(jing)体扩大锂(li)离(li)子存储空间
在核能开发方面，粉(fen)末冶金技(ji)术(shu)的应用同样十分广泛，在铍的制备方面(mian)，粉末(mo)冶金技术可以提升真空热压和半(ban)成品加(jia)工(gong)的质量，有着不可替代的积(ji)极作(zuo)用。粉末(mo)冶金技术涉及(ji)由铸(zhu)锭生产粉末(mo)的工(gong)艺（机(ji)械磨碎或(huo)者溅射熔化的镀）和压制工艺如真空热压(VHP)和热等(deng)静(jing)压(HIP)等(deng)。
总结
在新能源(yuan)的发展过程(cheng)中，新(xin)能源材料(liao)起到了不(bu)可替代的(de)重要作(zuo)用，引导和支(zhi)撑了新(xin)能(neng)源的(de)(de)发展。粉末(mo)冶金技术(shu)作为具有(you)众多优点的(de)(de)新(xin)技术(shu)能(neng)够(gou)极大的(de)(de)提高能(neng)源的(de)(de)利用(yong)率(lv)，提高能(neng)源利用(yong)的(de)(de)安全、稳定性等，对于我(wo)国的(de)(de)工业发展以及(ji)新能源的应用有(you)重要意义。随着粉末冶金技术的进步，将会有(you)越(yue)来越(yue)多的先进粉末冶金新(xin)材料出(chu)现并应用到能源材料中，促(cu)进新能源的开(kai)发和使用(yong)，解决能源问题。
参考来源(yuan)：
1. 粉末冶金技术在新(xin)能源材料(liao)中的(de)应用，郭志猛(meng)、杨薇薇、曹慧(hui)钦（北京(jing)科技大学新(xin)材料技术(shu)研究院(yuan)）；
2. 分析粉(fen)末冶金技术在新能(neng)源(yuan)材(cai)料中的应用，高宇(yu)龙；
粉(fen)体圈 小吉
版权说(shuo)明：本(ben)文(wen)为(wei)粉体圈原创作品，未经许可，不得(de)转载，也不得(de)歪曲(qu)、篡改(gai)或复制本(ben)文(wen)内(nei)容，否(fou)则本(ben)公(gong)司将(jiang)依法追(zhui)究法律(lv)责任。
