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雾化气体压强对金属粉末制备的影响研究

期刊:粉末冶金工业

本篇文档主要介绍了粉末冶金工业领域内关于金属粉末制备技术、雾化制粉技术、金属注射成形(MIM)产业发展状况以及趋势的相关内容。文章围绕气体雾化、金属增材制造(AM)与MIM技术的结合等方面进行了详细分析,并对2020年及未来的技术发展趋势做出了预测。以下为文档内容的详细总结。

一、粉末冶金和金属粉末制备技术概述

粉末冶金(Powder Metallurgy, PM)是一种将金属粉末为原料,经过压制、烧结等工艺制成各种金属材料和零件的技术。文中首先介绍了雾化技术在粉末冶金中的重要作用,特别是气雾化制粉技术在金属粉末生产中的应用。气雾化技术通过高压气体流动与金属液体的接触,使金属液体迅速冷却并形成粉末。该过程是制造金属粉末的主要方法之一,广泛应用于不锈钢、钨基合金、钛合金等金属粉末的制备。

二、气雾化制粉的关键技术与影响因素

气雾化制粉过程受多种因素的影响,其中最重要的因素包括雾化气体的温度、压力、流速等参数。文中详细讨论了这些因素对金属粉末质量和收得率的影响。具体来说:

  1. 气流速度的影响:随着气流速度的增加,金属液的破碎和雾化过程更加剧烈,有助于细粉的制备。然而,气流速度过高也可能导致粉末粒度分布的过宽,因此需要合理控制气流速度。

  2. 气体压力的影响:随着气体压力的增加,雾化区域的平均温度降低,这不利于细粉的制备。然而,气体压力的增大也会增加气流速度,这对于细粉的制备则有一定的促进作用。因此,雾化气体压力对细粉收得率的提高起着决定性作用。

  3. 温度与收得率的关系:温度的升高有助于细粉的收得率,但随着雾化气体压强的增加,温度升高对细粉收得率的影响逐渐减弱,甚至可能导致高压条件下温度升高反而降低细粉的收得率。

通过实验结果的综合分析,文中指出雾化气体压力对细粉收得率的提高起到了关键作用,而合理的工艺参数(如温度和压力的配合)是保证细粉收得率的关键。

三、金属增材制造(AM)与粉末冶金技术的结合

随着金属增材制造(AM)技术的飞速发展,金属粉末的质量和制备方法逐渐受到关注。增材制造特别是3D打印技术在航空航天、医疗和汽车行业的应用,推动了对高性能金属粉末的需求。文中提到,增材制造技术的应用已经逐步从传统的铝、钢等材料扩展至钛合金、钴基合金等更为特殊的材料,而这些材料的粉末通常需要通过气雾化技术来制备。

此外,随着5G、智能穿戴设备以及汽车行业对高性能粉末需求的不断增加,粉末冶金技术的应用领域正在不断拓展。文中特别提到,未来几年,随着折叠屏手机的普及,MIM技术将在手机领域迎来新的发展机会。

四、金属注射成形(MIM)产业发展现状

金属注射成形(MIM)技术作为一种粉末冶金成形技术,近年来在我国保持了较快的发展速度。根据2020年的统计报告,尽管新冠疫情带来了冲击,但我国MIM产业依然保持了增长。2020年,全国MIM制品的销售额约为73亿元人民币,同比增长9%。增长的主要驱动力仍然来自消费类电子产品,尤其是苹果、三星等国际品牌的智能手机及穿戴设备。这些领域对MIM制品的需求量大,带动了相关材料(如钨基合金、钴基合金等)的增长。

从应用领域来看,MIM技术在手机、智能穿戴、医疗器械、汽车零部件等方面的应用都有显著增长。特别是手机领域,尽管市场份额有所下降,但MIM产品的应用仍然占据了最大的比例。此外,随着钨基合金的应用逐步增加,MIM产业在军工、航天等高端制造领域的需求也开始显现。

五、MIM产业的挑战与未来发展趋势

尽管MIM产业在国内外呈现出增长趋势,但也面临着一些挑战,特别是在成本控制和材料技术方面。随着大型企业的加入,产业集中度不断提高,优势企业通过并购整合、延伸产业链等方式,逐步占据市场份额。然而,中小型企业在细分市场中仍然保持一定的竞争力,这为MIM产业的持续发展提供了动力。

展望未来,随着5G技术的发展,折叠屏手机的普及,以及钛合金在消费电子产品中的应用,MIM技术将迎来更多的市场机遇。此外,随着MIM技术在大制品(如水龙头等)中的应用逐步突破,MIM产业的市场容量也将大幅扩大。

六、结论与展望

综合来看,本文总结了粉末冶金技术在金属粉末制备、增材制造以及金属注射成形领域的最新发展动态,并对未来的技术进步和市场趋势进行了预测。随着气雾化制粉技术的不断优化和金属粉末需求的增加,MIM技术的应用领域将不断拓展,尤其是在5G、智能穿戴设备和钛合金等新材料的推广应用中,粉末冶金技术的前景十分广阔。

同时,随着MIM产业集中度的提高和材料技术的不断突破,未来MIM制品将逐步走向低成本、大规模生产,并迎来更多的市场机会。无论是在消费电子产品、汽车、医疗器械等行业,还是在军工、航空航天等高端制造领域,粉末冶金技术的创新和应用都将发挥越来越重要的作用。

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