序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的粉末冶金的優(yōu)缺點樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。

第1篇

【關鍵詞】無損檢測；射線檢測；超聲波檢測；滲透檢測；磁粉檢測

0 前言

無損檢測是指在不損傷和破壞材料、機器和結(jié)構物的情況下，對它們的物理性質(zhì)、機械性能以及內(nèi)部結(jié)構等進行檢測的一種方法，是探測其內(nèi)部或外表的缺陷（傷痕）的現(xiàn)代檢驗技術，它是檢驗產(chǎn)品質(zhì)量、保證產(chǎn)品安全、延長產(chǎn)品壽命的必要的技術手段。無損檢測方法很多，據(jù)美國國家宇航局調(diào)研分析，其認為可分為六大類約70余種。

無損檢測是工業(yè)發(fā)展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一個國家的工業(yè)發(fā)展水平，其重要性已得到公認。我國在1978年11月成立了全國性的無損檢測學術組織――中國機械工程學會無損檢測分會。此外，冶金、電力、石油化工、船舶、宇航、核能等行業(yè)還成立了各自的無損檢測學會或協(xié)會；部分省、自治區(qū)、直轄市和地級市成立了?。ㄊ校┘墶⒌厥屑墴o損檢測學會或協(xié)會；東北、華東、西南等區(qū)域還各自成立了區(qū)域性的無損檢測學會或協(xié)會。我國目前開設無損檢測專業(yè)課程的高校有大連理工大學、西安工程大學、南昌航空大學等院校。在無損檢測的基礎理論研究和儀器設備開發(fā)方面，我國與世界先進國家之間仍有較大的差距，特別是在紅外、聲發(fā)射等高新技術檢測設備方面更是如此。常用的無損檢測方法：射線照相檢驗（RT）、超聲檢測（UT）、磁粉檢測（MT）和液體滲透檢測（PT）四種。其他無損檢測方法：渦流檢測（ET）、聲發(fā)射檢測（AT）、熱像/紅外（TIR）、泄漏試驗（LT）、交流場測量技術（ACFMT）、漏磁檢驗（MFL）、遠場測試檢測方法（RFT）等。

1 射線檢測

射線檢測（探傷）有X射線、γ射線和中子射線等檢測方法。它是利用各種射線源對材料的透射性能及不同材料的射線的衰減程度的不同，使底片感光成黑度不同的圖像來觀察的。射線檢測用來檢測產(chǎn)品的氣孔、夾渣、鑄造孔洞等立體缺陷。當裂紋方向與射線平行時就能被檢查出來。

射線照相法是指射線照相法能較直觀地顯示試件內(nèi)部缺陷的大小和形狀，因而易于判定缺陷的性質(zhì)，射線底片可作為檢驗的原始記錄供多方研究并作長期保存。但這種方法耗用的X射線膠片等器材費用較高，檢驗速度較慢，只宜探查氣孔、夾渣、縮孔、疏松等體積性缺陷，而不易發(fā)現(xiàn)間隙很小的裂紋和未熔合等缺陷以及鍛件和管、棒等型材的內(nèi)部分層性缺陷。此外，射線對人體有害，需要采取適當?shù)姆雷o措施。

2 滲透檢測

滲透探傷是利用毛細現(xiàn)象檢查材料表面缺陷的一種無損檢驗方法。20世紀初，最早利用具有滲透能力的煤油檢查機車零件的裂縫。到40年代初期美國斯威策 （R.C.Switzer）發(fā)明了熒光滲透液。

液體滲透檢測是―種檢查工件或材料表面缺陷的―種方法，它不受材料磁性的限制，比磁粉探傷的應用范圍更加廣泛。應用于各種金屬、非金屬、磁性、非磁性材料及零件的表面缺陷的檢查?？梢哉f，除表面多孔性材料以外，幾乎一切材料的表面開口缺陷都可以應用此方法獲得滿意的檢測結(jié)果。

滲透探傷操作簡單，不需要復雜設備，費用低廉，缺陷顯示直觀，具有相當高的靈敏度，能發(fā)現(xiàn)寬度1微米以下的缺陷。這種方法由于檢驗對象不受材料組織結(jié)構和化學成分的限制，滲透探傷因而廣泛應用于黑色和有色金屬鍛件、鑄件、焊接件、機加工件以及陶瓷、玻璃、塑料等表面缺陷的檢查。它能檢查出裂紋、冷隔、夾雜、疏松、折疊、氣孔等缺陷；但對于結(jié)構疏松的粉末冶金零件及其他多孔性材料不適用。

3 磁粉檢測

磁粉探傷的檢測原理是，當材料或工件被磁化后，若在工件表面或近表面存在裂紋、冷隔等缺陷，便會在該處形成一漏磁場。此漏磁場將吸引、聚集檢測過程中施加的磁粉，而形成缺陷顯示。

磁粉探傷用于檢測鐵磁性材料和工件（包括鐵、鎳、鉆等）表面上或近表面的裂紋以及其它缺陷。對表面缺陷最靈敏，對表面以下的缺陷隨埋藏深度的增加檢測靈敏度迅速下降。

采用磁粉檢測方法檢測磁性材料的表面缺陷，比采用超聲波或射線檢測的靈敏度高，而且操作簡便、結(jié)果可靠、價格便宜。因此它被廣泛用于磁性材料表面和近表面缺陷的檢測。對于非磁性材料如有色金屬、奧氏體不銹鋼、非金屬材料等不能采用磁粉檢測方法。但當鐵磁性材料上的非磁性涂層厚度不超過50μm時，對磁粉檢測的靈敏度影響很小。

4 超聲波檢測

超聲波探傷主要是通過測量信號往返于缺陷的渡越時間，來確定缺陷和表面間的距離；測量回波信號的幅度和發(fā)射換能器的位置，來確定缺陷的大小和方位。

超聲波在介質(zhì)中傳播時有多種波型，檢驗中最常用的為縱波、橫波、表面波和板波。用縱波可探測金屬鑄錠、坯料、中厚板、大型鍛件和形狀比較簡單的制件中所存在的夾雜物、裂縫、縮管、白點、分層等缺陷；用橫波可探測管材中的周向和軸向裂縫、劃傷、焊縫中的氣孔、夾渣、裂縫、未焊透等缺陷；用表面波可探測形狀簡單的鑄件上的表面缺陷；用板波可探測薄板中的缺陷。

超聲波探傷的優(yōu)點是檢測厚度大、靈敏度高、速度快、成本低、對人體無害，能對缺陷進行定位和定量。然而，超聲波探傷對缺陷的顯示不直觀，探傷技術難度大，容易受到主、客觀因素的影響，以及探傷結(jié)果不便保存等，使超聲波探傷也有其局限性。

5 結(jié)論

無損檢測的最大特點就是能在不損壞試件材質(zhì)、結(jié)構的前提下進行檢測，所以實施無損檢測后，產(chǎn)品的檢查率可以達到100%。但是，并不是所有需要測試的項目和指標都能進行無損檢測，無損檢測技術也有自身的局限性。因此，任何一種無損檢測方法都不是萬能的，每種方法都有自己的優(yōu)點和缺點。應盡可能多用幾種檢測方法，互相取長補短，以保證檢測結(jié)果的準確性。

【參考文獻】

[1]王曉雷.承壓類特種設備無損檢測相關知識[M].中國特種設備檢驗協(xié)會，2012（1）.

第2篇

我們研制的是添加TiN的Ti(C，N)基金屬陶瓷。由于TiC比WC具有更高的硬度和耐磨性，TiN的加入可起到細化晶粒的作用，故Ti(C，N)基金屬陶瓷可表現(xiàn)出比WC基或TiC基硬質(zhì)合金更為優(yōu)越的綜合性能。這種新型金屬陶瓷刀具材料的廣泛應用是以其成功的連接技術為前提的，國內(nèi)外對陶瓷與金屬的連接開展了不少的研究，但對于金屬陶瓷與金屬連接的技術研究較少，以致于限制了Ti(C，N)基金屬陶瓷材料在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應用。常用的連接陶瓷與金屬的焊接方法有真空電子束焊、激光焊、真空擴散焊和釬焊等。在這些連接方法中，釬焊、擴散焊連接方法比較成熟、應用較廣泛，過渡液相連接等新的連接方法和工藝正在研究開發(fā)中。本文在總結(jié)各種陶瓷與金屬焊接方法的基礎上，對金屬陶瓷與金屬的焊接技術進行初步探討，在介紹各種適用于金屬陶瓷與金屬焊接技術方法的同時，指出其優(yōu)缺點和有待研究解決的問題，以期推動金屬陶瓷與金屬焊接技術的研究，進而推廣這種先進工具材料在工業(yè)領域的應用。

Ti(C，N)基金屬陶瓷性能特點及應用現(xiàn)狀

Ti(C，N)基金屬陶瓷是在TiC基金屬陶瓷基礎上發(fā)展起來的一類新型工模具材料。按其組成和性能不同可分為：①成分為TiCNiMo的TiC基合金；②添加其它碳化物(如WC、TaC等)和金屬(如Co)的強韌TiC基合金；③添加TiN的TiCTiN(或TiCN)基合金；④以TiN為主要成分的TiN基合金。

Ti(C，N)基金屬陶瓷的性能特點如下：

(1)高硬度，一般可達HRA91～93.5，有些可達HRA94～95，即達到非金屬陶瓷刀具硬度水平。

(2)有很高的耐磨性和理想的抗月牙洼磨損能力，在高速切削鋼料時磨損率極低，其耐磨性可比WC基硬質(zhì)合金高3～4倍。

(3)有較高的抗氧化能力，一般硬質(zhì)合金月牙洼磨損開始產(chǎn)生溫度為850～900℃，而Ti(C，N)基金屬陶瓷為1100～1200℃，高出200～300℃。TiC氧化形成的TiO2有作用，所以氧化程度較WC基合金低約10%。

(4)有較高的耐熱性，Ti(C，N)基金屬陶瓷的高溫硬度、高溫強度與高溫耐磨性都比較好，在1100～1300℃高溫下尚能進行切削。一般切削速度可比WC基硬質(zhì)合金高2～3倍，可達200～400m/min。

(5)化學穩(wěn)定好，Ti(C，N)基金屬陶瓷刀具切削時，在刀具與切屑、工件接觸面上會形成Mo2O3、鎳鉬酸鹽和氧化鈦薄膜，它們都可以作為干劑來減少摩擦。Ti(C，N)基合金與鋼不易產(chǎn)生粘結(jié)，在700～900℃時也未發(fā)現(xiàn)粘結(jié)情況，即不易產(chǎn)生積屑瘤，加工表面粗糙度值較低。

Ti(C，N)基金屬陶瓷在具有良好綜合性能的同時還可以節(jié)約普通硬質(zhì)合金所必需的Co、Ta、W等貴重稀有金屬材料。隨著人類節(jié)約資源推行“綠色工業(yè)”進程的加快，Ti(C，N)基金屬陶瓷必會成為一種大有前途的工具材料。目前，Ti(C，N)基金屬陶瓷材料得到世界各國尤其是日本的廣泛深入研究，一些國家已在積極應用和推廣這種刀具材料，世界各主要硬質(zhì)合金生產(chǎn)廠家都推出了商品牌號的含氮金屬陶瓷。如日本三菱綜合材料公司開發(fā)的NX2525牌號超細微粒金屬陶瓷的硬度達到92.2HRA，抗彎強度達2.0GPa，兼具高硬度和高韌性。我國在“八五”期間也成功研制出多種牌號的Ti(C，N)基金屬陶瓷刀具，并批量上市，現(xiàn)已發(fā)展成為獨立系列的一類刀具材料。

金屬陶瓷與金屬焊接的技術方法

在工業(yè)加工生產(chǎn)中，切削加工刀具的刀片與刀桿的連接方式有兩種：焊接式和機夾式。刀具的刀片和刀桿連接的好壞直接影響刀具的使用壽命。宋立秋等通過實驗研究表明：選用焊接式連接刀片和刀桿時，刀具耐用度高；選用機夾式時，刀具耐用度低。由于Ti(C，N)基金屬陶瓷屬于脆性材料，熔點比金屬高，其線膨脹系數(shù)與金屬相差較大，使得Ti(C，N)基金屬陶瓷刀片與刀桿焊后接頭中的殘余應力很高，加之與金屬的相容性較差，使得金屬陶瓷與金屬的焊接性較差，一般焊接方法和工藝很難獲得滿意的焊接接頭，目前，采用釬焊和擴散焊對金屬陶瓷與金屬進行連接已獲得成功。隨著研究的不斷深入，又出現(xiàn)了許多新方法及工藝，以下在介紹各種適用于金屬陶瓷與金屬焊接技術方法的同時，指出其優(yōu)缺點和研究方向。

1熔化焊

熔化焊是應用最廣泛的焊接方法，該方法利用一定的熱源，使連接部位局部熔化成液體，然后再冷卻結(jié)晶成一體。焊接熱源有電弧、激光束和電子束等。目前Ti(C，N)基金屬陶瓷熔化焊主要存在以下兩個問題有待解決：一是隨著熔化溫度的升高，流動性降低，有可能促進基體和增強相之間化學反應(界面反應)的發(fā)生，降低了焊接接頭的強度；另一問題是缺乏專門研制的金屬陶瓷熔化焊填充材料。

1)電弧焊

電弧焊是熔化焊中目前應用最廣泛的一種焊接方法。其優(yōu)點是應用靈活、方便、適用性強，而且設備簡單。但該方法對陶瓷與金屬進行焊接時極易引起基體和增強相之間的化學反應(界面反應)。由于Ti(C，N)基金屬陶瓷具有導電性，可以直接焊接，對Ti(C，N)基金屬陶瓷與金屬電弧焊的試驗研究表明是可行的，但需要解決諸如界面反應、焊接缺陷(裂紋等)和焊接接頭強度低等問題。

2)激光焊

激光焊是特殊及難焊材料焊接的一種重要焊接方法。由于激光束的能量密度大，因此激光焊具有熔深大、熔寬小、焊接熱影響區(qū)小、降低焊件焊接后的殘余應力和變形小的特點，能夠制造高溫下穩(wěn)定的連接接頭，可以對產(chǎn)品的焊接質(zhì)量進行精確控制。激光焊接技術已經(jīng)成功應用于真空中燒結(jié)的粉末冶金材料。據(jù)報道，Mittweida激光應用中心開發(fā)了一種雙激光束焊接方法。它用兩束激光工作，一束激光承擔工件的預熱，另一束激光用于焊接。用這種雙激光束焊接方法可以實現(xiàn)各種幾何體的連接，并且不會降低原材料的強度和高溫性能，焊接時間僅需數(shù)分鐘。該方法可有效防止焊接過程中熱影響區(qū)裂紋的產(chǎn)生，適用于Ti(C，N)基金屬陶瓷與金屬的焊接，但對工裝夾具、配合精度及焊前準備工作要求較高，設備投資昂貴，運行成本較高，需要進一步提高其工藝重復性和可靠性。

3)電子束焊

電子束焊是一種利用高能密度的電子束轟擊焊件使其局部加熱和熔化而焊接起來的方法。真空電子束焊是金屬陶瓷與金屬焊接的有效焊接方法，它具有許多優(yōu)點，由于是在真空條件下，能防止空氣中的氧、氮等的污染；電子束經(jīng)聚焦能形成很細小的直徑，可小到Φ0.1～1.0mm的范圍，其功率密度可提高到107～109W/cm2。因此電子束焊具有加熱面積小、焊縫熔寬小、熔深大、焊接熱影響區(qū)小等優(yōu)點。但這種方法的缺點是設備復雜，對焊接工藝要求較嚴，生產(chǎn)成本較高。目前針對Ti(C，N)基金屬陶瓷與金屬的電子束焊接技術還處于實驗階段。

2釬焊

釬焊是把材料加熱到適當?shù)臏囟?，同時應用釬料而使材料產(chǎn)生結(jié)合的一種焊接方法。釬焊方法通常按熱源或加熱方法來分類。目前具有工業(yè)應用價值的釬焊方法有：(1)火焰釬焊；(2)爐中釬焊；(3)感應釬焊；(4)電阻釬焊；(5)浸漬釬焊；(6)紅外線釬焊。釬焊是Ti(C，N)基金屬陶瓷與金屬連接的一種主要焊接方法，釬焊接頭的質(zhì)量主要取決于選用合適的釬料和釬焊工藝。李先芬等對Ti(C，N)基金屬陶瓷與45號鋼采用銅基、銀基釬料分別進行了火焰釬焊試驗和在氬氣保護爐中釬焊試驗?；鹧驸F焊條件下，以H62為釬料的接頭的平均剪切強度為37MPa，以BAg10CuZn為釬料的接頭的剪切強度達114MPa，以BCuZnMn為釬料的接頭的平均剪切強度49MPa；在氬氣保護爐焊條件下，以H62為釬料的接頭的平均剪切強度為37MPa，以Ag72Cu28為釬料的接頭的平均剪切強度為51MPa。通過觀察和分析釬焊接頭的結(jié)合情況及剪切試驗，表明Ti(C，N)基金屬陶瓷具有較好的釬焊性。但由于接頭界面處金屬陶瓷中存在殘余應力，導致剪切試驗時均斷在金屬陶瓷上，且釬焊接頭的剪切強度不高。張麗霞等采用AgCuZn釬料實現(xiàn)了TiC基金屬陶瓷與鑄鐵的釬焊連接。近年來還利用非晶技術研制成功了新的含鈦合金系，如CuTi、NiTi合金，可以直接用來釬焊陶瓷與金屬，其接頭的工作溫度比用銀銅釬料釬焊的要高得多。目前，金屬陶瓷釬焊需要解決如何降低或消除界面處金屬陶瓷中的殘余應力和提高接頭強度的問題。

3壓焊

壓焊時基體金屬通常并不熔化，焊接溫度低于金屬的熔點，有的也加熱至熔化狀態(tài)，仍以固相結(jié)合而形成接頭，所以可以減少高溫對母材的有害影響，提高金屬陶瓷與金屬的焊接質(zhì)量。

1)擴散焊

擴散焊是壓焊的一種，它是指在相互接觸的表面，在高溫壓力的作用下，被連接表面相互靠近，局部發(fā)生塑性變形，經(jīng)一定時間后結(jié)合層原子間相互擴散而形成整體的可靠連接過程。擴散焊包括沒有中間層的擴散焊和有中間層的擴散焊，有中間層的擴散焊是普遍采用的方法。使用中間層合金可以降低焊接溫度和壓力，降低焊接接頭中的總應力水平，從而改善接頭的強度性能。另外，為降低接頭應力，除采用多層中間層外，還可使用低模數(shù)的補償中間層，這種中間層是由纖維金屬所組成，實際上是一塊燒結(jié)的纖維金屬墊片，孔隙度最高可達90%，可有效降低金屬與陶瓷焊接時產(chǎn)生的應力。擴散焊的主要優(yōu)點是連接強度高，尺寸容易控制，適合于連接異種材料。關德慧等對金屬陶瓷刀刃與40Cr刀體的高溫真空擴散焊接實驗表明，金屬陶瓷與40Cr焊接后，兩種材料焊合相當好，再對40Cr進行調(diào)質(zhì)處理，界面具有相當高的強度，焊接界面的抗拉強度達650MPa，剪切強度達到550MPa。擴散焊主要的不足是擴散溫度高、時間長且在真空下連接、設備昂貴、成本高。近年來不斷開發(fā)出了一些新的擴散焊接方法，如高壓電場下的擴散焊，該方法借助于高壓電場(1000V以上)及溫度的共同作用，使陶瓷內(nèi)電介質(zhì)電離，在與金屬鄰近的陶瓷材料內(nèi)形成了一薄層充滿負離子的極化區(qū)。此外，由于材料表面的顯微不平度，陶瓷與金屬間只有個別小點相接觸，大部分地區(qū)形成微米級的間隙。集結(jié)在微小間隙兩側(cè)的離子使這些地區(qū)的電場急劇升高，此外加電場可增加3～4個數(shù)量級。由于異性電荷相吸，使被連接的兩種材料相鄰界面達到緊密接觸(其間距小于原子間距)，隨后借助于擴散作用，使金屬與陶瓷得以連接。

2)摩擦焊

摩擦焊是在軸向壓力與扭矩作用下，利用焊接接觸端面之間的相對運動及塑性流動所產(chǎn)生的摩擦熱及塑性變形熱，使接觸面及其近區(qū)達到粘塑性狀態(tài)并產(chǎn)生適當?shù)暮暧^塑性變形，然后迅速頂鍛而完成焊接的一種壓焊方法。摩擦焊廣泛用于同類和異種金屬的連接，對于不同類材料陶瓷與金屬連接的摩擦焊尚屬起步階段。

3)超聲波焊

超聲波焊是通過超聲波振動和加壓實現(xiàn)常溫下金屬與陶瓷接合的一種有效方法。用此方法焊接鋁與各類陶瓷均獲得成功，而且接合時間僅需幾秒鐘。由于此方法的接合能是利用超聲波振動，結(jié)合面不需要進行表面處理，設備較簡單，縮短了焊接時間，其成本比釬焊法大幅度降低。該方法應用于金屬陶瓷與金屬的焊接還有待于進一步研究。

4中性原子束照射法

中性原子束照射法利用中性原子束照射金屬與陶瓷的接合面，使接合面的原子“活化”。物質(zhì)清潔的表面具有極佳的活性，然而物質(zhì)表面往往沾有污物或覆蓋著一層極薄的氧化膜，使其活性降低。該方法主要是對接合面照射氬等惰性氣體的1000～1800eV的低能原子束，從表面除去20nm左右的薄層，使表面活化，然后加壓，利用表面優(yōu)異的反應度進行常溫狀態(tài)下接合，此方法可用于氮化硅等高強度陶瓷與金屬的接合。

5自蔓延高溫合成焊接法

自蔓延高溫合成(SelfpropagatingHightemperatureSynthesis，縮寫SHS)技術也稱為燃燒合成(CombustionSynthesis，縮寫CS)技術，是由制造難熔化合物(碳化物、氮化物和硅化物)的方法發(fā)展而來的。在這種方法中，首先在陶瓷與金屬之間放置能夠燃燒并放出大量生成熱的固體粉末，然后用電弧或輻射將粉末局部點燃而開始反應，并由反應所放出的熱量自發(fā)地推動反應繼續(xù)向前發(fā)展，最終由反應所生成的產(chǎn)物將陶瓷與金屬牢固地連接在一起。該方法的顯著特點是能耗低，生產(chǎn)效率高，對母材的熱影響作用小，通過設計成分梯度變化的焊縫來連接異種材料，可以克服由于熱膨脹系數(shù)差異而造成的焊接殘余應力。但燃燒時可能產(chǎn)生氣相反應和有害雜質(zhì)的侵入，從而使接頭產(chǎn)生氣孔和接頭強度降低。因此，連接最好在保護氣氛中進行，并對陶瓷與金屬的兩端加壓。日本的Miyamoto等首次利用SHS焊接技術，研究了金屬Mo與TiB2和TiC陶瓷的焊接，試驗利用Ti+B或Ti+C粉末作為反應原料，預壓成坯后加在兩個Mo片之間，利用石墨套通電發(fā)熱來引發(fā)反應，成功地獲得了界面結(jié)合完整的焊接接頭。何代華等采用燃燒合成技術成功地制取了TiB2陶瓷/金屬Fe試樣，且焊接界面結(jié)合良好，中間焊料層Fe的質(zhì)量百分含量較高時，界面結(jié)合優(yōu)于Fe質(zhì)量百分含量低的界面結(jié)合情況。孫德超等以FGM焊料(功能梯度材料)成功實現(xiàn)了SiC陶瓷與GH4146合金的SHS焊接。目前SHS機理研究尚未成熟，設備開發(fā)和應用投資頗大，所以SHS焊接尚未工程化。

6液相過渡焊接法