金属陶瓷材料粉末冶金技术主要包括金属陶瓷材料粉末冶金技术的超细硬质合金、特殊硬质相硬质合金、梯度功能硬质合金、硬质合金热处理、涂层硬质合金、新技术和新工艺及新装备，以及Ti（C，N）基金属陶瓷等内容。 1 金属陶瓷材料粉末冶金技术的超细硬质合金 为使整体硬质合金材料同时具有良好的韧性与耐磨性，目前主要进行超细直至纳米晶粒硬质合金材料的研究。细化晶粒的主要方法是添加限制晶粒长大的抑制剂，特别是控制小部分WC晶粒的疯长，它是裂纹源之一。 2 金属陶瓷材料粉末冶金技术的特殊硬质相硬质合金 金属陶瓷材料粉末冶金技术的特殊硬质相硬质合金主要包括盘状硬质相强化硬质合金与双峰结构硬质合金。盘状硬质相强化硬质合金是指将普通硬质合金中呈三棱柱体或多棱柱体的WC晶粒的底面（0001）择优长大，从而转变为三角板状。 3 金属陶瓷材料粉末冶金技术的梯度功能硬质合金 为改善工具的切削性能，将梯度功能材料的功能设计概念引入硬质合金工具材料领域，以实现材料表面区域具有良好的耐磨性，内部具有良好的断裂韧性，梯度组成层内获得压缩残余应力。尽管涂层硬质合金作为兼具两种特性的材料，但因需要进行陶瓷涂层的特别工艺，存在着成本居高不下的问题。研究表面，这种新的材料具有比均匀组成的普通金属涂层高的耐磨性、断裂韧性和抗热裂纹性。 4 金属陶瓷材料粉末冶金技术的硬质合金热处理 硬质合金热处理由于使硬质合金制品整个体积内部发生结构与性能的变化，从而可提高合金的整体性能。研究表明，由于热处理明显改善了力学性能、耐磨性能和疲劳强度，从而使硬质合金的使用寿命大幅度提高。 5 金属陶瓷材料粉末冶金技术的涂层硬质合金 金属陶瓷材料粉末冶金技术的硬质合金制品表面涂覆——涂层技术是近年来发展起来的一项先进技术，是硬质合金领域中具有划时代意义的重要技术突破。硬质合金制品表面涂层技术的出现为解决硬质合金耐磨性与韧性相互矛盾的问题提供了一条较为有效的途径。目前，提高涂层效果的研究与研制工作基本上沿着两个方向进行：一是完善制取耐磨涂层的设备与工艺方法；二是研制涂层的新成分，探索耐磨涂层的新材料。 6 金属陶瓷材料粉末冶金技术的新技术、新工艺和新装备 为适应硬质合金提高产品、质量和增加产品品种的需要，在进一步改进与完善硬质合金的生产工艺与装备同时，也开发出新技术和新工艺及新装备。如高温自蔓延合成技术、等离子体制粉技术、流化床制粒技术、注射成形技术及其他新型成形技术、等离子体烧结技术、微波烧结技术、各种新型化学和物理气相沉积技术及各种强化处理技术等。 7 金属陶瓷材料粉末冶金技术的Ti（C，N）基金属陶瓷 金属陶瓷材料粉末冶金技术的Ti（C，N）基金属陶瓷是在TiC基金属陶瓷基础上发展起来的，使得Ti（C，N）基金属陶瓷具有优良高温和耐磨性能、良好的韧性和强度的新型金属陶瓷。奥地利维也纳工业大学Kieffer发现TiN在TiC-Ni系材料中的显著作用后，才出现了TiC基金属陶瓷中引入TiN的报道。

包括电渣重熔、真空冶金、等离子冶金、电子束熔炼、区域熔炼等多种炼钢方法的总称。某些高新技术或特殊用途要求特高纯度钢，若用普通炼钢方法加炉外精炼达不到要求时，则可采用特殊冶金方法炼制。 电渣重熔：将冶炼好的钢铸造或锻压成为电极，通过熔渣电阻热进行二次重熔的精炼工艺，也称ESR。它的热源来自熔渣电阻热，重熔时自耗电极浸入熔渣中，电流通过电离后的熔渣，使熔渣升温达到比被熔自耗电极熔点高得多的温度。插入熔渣中的自耗电极端头熔化后形成熔滴，并靠自重穿越渣池，得到渣洗精炼而后在减少空气污染的情况下进入金属熔池。钢锭与结晶器壁之间形成薄的渣皮，既减缓了径向冷却，也改善了成品钢锭表面质量，借助结晶器底部水冷，凝固成轴向结晶倾向和偏析少的重熔钢锭，改善了热加工塑性。 等离子冶金：以等离子流为热源的冶金过程，即利用等离子枪将电能转变为定向等离子射流中的热能。等离子射流具有电弧稳定、热量高度集中、可达到非常高的温度等特点。有的等离子枪的工作温度高达5000～20000℃。等离子枪可用惰性气体（Ar）、还原性气体（H2）等为介质，以达到不同的冶金目的。等离子炉可用于熔炼高熔点金属和活泼金属以及金属或合金的提纯。等离子体技术也已用于钢铁厂废尘处理和铁合金生产工艺。 喷射冶金：为加速液体金属与物料的物理化学反应，用气体喷射的方法把粉末物料送入液体金属，完成冶金反应的工艺，亦称喷粉冶金。该工艺广泛用于铁水予处理和钢包精炼，以达到脱硫、脱氧、成分微调、使夹杂物变性的目的。此工艺的反应速度快，物料利用率高。 区域熔炼：1952年W.G.Pfann提出的一种利用液固相中杂质元素溶解度不同的特点提炼金属的工艺。其操作原理是：设一个均匀的固态金属棒中有一小段金属被熔化成液体，那么，若这一小段液态区域自左向右缓慢移动，则每移动一次，杂质都会重新分布，其效果就相当于把杂质驱赶到右端。经过多次这样的重复，左端金属便可达到很高的纯度。 真空冶金：在低于0.1MPa至超高真空条件下133.3×（＜760～10-12）Pa进行的冶金过程，包括金属及合金的提炼、冶炼、重熔、精炼、成形和热处理。目的主要在于： ① 减少金属受气相的污染； ② 降低溶解于金属中的气体或易挥发的杂质含量； ③ 促进有气态产物的化学反应； ④ 避免由耐火材料容器带来的污染。以适应高性能金属材料及新型金属材料的需要。随着生产电热材料、电工合金、软磁合金以及高温镍基合金等高性能和新型金属材料的需要，发展了各种真空熔炼方法，主要有真空电阻熔炼、真空感应熔炼、真空电弧重熔、电子束熔炼及电渣重熔等。 真空电弧熔炼：在真空（10-2～10-1Pa）下借助电弧供热重熔金属和合金的工艺，也称VAR法。其过程是：以水冷铜坩埚为正极，被熔自耗电极接在经滑动密封进入炉体的假电极上为负极，输入低压直流电流在电极与坩埚底之间引弧，借助电弧供热重熔金属和合金。伴随自耗电极的熔化，通过控制电极的下降速度，将自耗电极重熔为成分均匀、组织致密、纯净度高和偏析少的重熔钢锭。它不仅用于重熔活性金属和耐热难熔金属，而且也用于重熔使用要求较严格的高温合金和特殊钢。 真空电子束熔炼：在较高真空（133.3×10-4～133.3×10-8Pa)下用电子枪发射电子束，轰击被熔炼物料（作为阳极），使之熔化并滴入水冷铜结晶器凝固成锭的熔炼方法。锭由机械装置连续抽出。此法可以调节能量分布，控制熔化速度。电子束重熔材料的纯净度比其他真空熔炼法的更高。它适于熔炼钨、钼等金属及其合金、高级合金钢、高温合金和超纯金属。 真空电阻熔炼：在真空下以电流通过导体所产生的热为热源的熔炼方法。一般采取间接加热，由电热体把热能传给炉中物料。根据需要，电阻炉内的气氛可以是惰性或保护性的。真空电阻炉可设计成熔炼炉或热处理炉。 真空感应熔炼：在真空下利用感应电热效应熔炼金属和合金的工艺。按炉料和容量选择电源频率。它有高频（＞104Hz）和中频（50～104Hz）以及工频（50或60Hz）两类。感应炉又分有芯（闭槽式）和无芯（坩埚式）两大类。前者电热效率高，功率因数高，但要有起熔体，熔炼温度低，适用于单一品种的连续熔炼；后者熔炼温度高，电热效率低，适于特殊钢和镍基合金等的熔炼。真空感应熔炼在高温合金、高强度钢和超高强度钢等生产中得到广泛应用。 碳纤维增强塑料与不锈钢激光焊接解决方案 由于碳纤维增强塑料（CFRP）具有很高的强度对重量比（strength-to-weight ratio）、出色的抗腐蚀性能和优良的疲劳性能，因而受到了极大的关注，上述特点让这种材料适合用在飞机、汽车和其他产品中。汽车工业对热塑性碳纤维增强塑料尤其感兴趣，因为它有望缩短生产时间。 将塑料或碳纤维增强塑料与金属接合在一起，通常需要使用胶粘剂或螺栓、铆钉等机械工具。然而， 这些接合工艺有几种不足之处，如挥发性有机化合物（VOC）排放的环境限制、粘合时间较长，螺钉或铆钉也会增加重量。因此，Seiji Katayama教授带领团队开发出激光辅助直接焊接金属和塑料（LAMP）的技术。通过使用连续波（CW）Nd：YAG激光器、半导体激光器、光纤激光器或碟片激光器等，该技术能迅速而牢固地将诸如钢、不锈钢、铝合金在内的金属与工程热塑性塑料（例如聚酰胺PA、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET和聚碳酸酯PC）接合起来。 LAMP焊接技术可以牢固地将碳纤维增强塑料片材和304不锈钢板焊接在一起，其中使用CW碟片激光器在金属上生成不焊透焊缝。图1显示了聚丙烯腈（PAN）型PA基材碳纤维增强塑料片材与304不锈钢板之间的激光搭接接头在做拉伸剪切试验前、后的情况。其中，碳纤维增强塑料片材厚度为3mm、宽度为20mm， 具有较长的碳纤维，不锈钢板厚度为3mm、宽度为30mm。横截面的照片（见图1中的插图）显示了不锈钢中浅层小孔形成的激光焊道。此外，熔化区广泛分布在碳纤维增强塑料片材中靠近接合面的区域。在图1b中，我们可以观察到黑色的碳纤维增强塑料片材粘结在304不锈钢板的底表面。特别是，粘结的碳纤维增强塑料部分主要根据激光焊道下的不锈钢板而识别出来。在碳纤维增强塑料片材的接合面中也能看到不锈钢的部分。上述事实表明形成牢固的焊接接头是可行的。

　　在60年代，日本就已经使用SKD11。从1975年左右开始，随着电火花加工技术的普及，日本开始采用高温回火处理技术，但对于SKD11来说，存在着高温回火硬度比低温回火硬度低的缺点。而且，随着TRD和CVD处理技术应用的扩大，对提高高温回火硬度的要求越来越高，因此在80年代前期日本山阳特殊钢公司开发了QCM8、大同特殊钢公司开发了DC53等8%Cr钢。8%Cr钢的碳和Cr含量只有SKD11的2/3，因此可以减少Cr钢的一次碳化物量，且由于一次碳化物的粒度也减小了，因此可以提高钢的韧性和切削性。另外，虽然SKD11的高温回火硬度不到60HRC，但Mo含量是SKD11两倍的8%Cr钢的高温回火硬度可达60～62HRC，已被广泛采用。 　　在90年代，随着切削机械和切削工具的改进，汽车制造厂家对降低模具费用的要求越来越高。为此，日本高频钢业公司开发了重视切削性的冷作模具钢----KD11S，该钢添加S等有助于改善切削性的元素。重视切削性的冷作模具钢是一种添加了有助于改善钢的切削性的化学元素，可减少碳化物的材料。还开发了与SKS相同的切削性非常好的材料。 　　到2000年左右，随着高强度钢板应用的扩大，8%Cr钢和重视切削性的冷作模具钢出现了模具粘模和模具磨损的问题。为了既能确保切削性，又能提高耐磨性，减少热处理变形和表面处理后的精整工时，在2004年日立金属公司开发了SLD-MAGIC。 　　可应用于金属薄板冲压模具的表面处理技术以TRD法和CVD法为主，再处理时不会产生变形的PVD法可以改善表面特性并降低成本，其应用不断扩大。随着PVD法应用的不断扩大，应用TRD法和CVD法制作的模具存在着皮膜的密封性不好的问题，使得原本应用受限的原模制作材料的应用也增加了。日本高频钢业和大同特殊钢公司分别开发了NOGA和DCMX，这些钢的组织非常适合PVD法的表面处理，自2008年以来开始销售。 　　虽然开发了许多新材质，但推测冷作金属模材料的使用量有一半是SKD11。关于SKD11的机械特性的时间序列数据，日立金属公司在1984年发表的有关大幅度提高工具钢质量的报告中只有抗折吸收能提高20%的数据等。这是因为SKD11是高C高Cr系钢，容易产生巨大的碳化物、韧性值低，而且因产品尺寸的不同，韧性等也有很大的变化影响所致。另外，SKD11因成分值和制造方法等的不同，特性也会产生很大的变化。对某新兴国生产的SKD11和相当于日立金属公司生产的SKD11材料的SLD的冲击值进行了比较。比较结果可知，某新兴国生产的SKD11的硬度偏差大，冲击值低。硬度偏差受成分偏差大小的影响。换言之，受制造工艺的影响大，但日本生产的SKD11可以用于制作高端要求的金属模。

　1、 板坯加热及冷却 　　由于加热时间不足，或是轧制过程中除磷水、冷却水的不均匀分布，造成钢坯的表面与中心、边部与中部的温度分布不均匀，在板坯长度方向，断面宽向及厚向的温差直接影响轧制力和内应力的分布，造成轧制过程中带钢延伸不均，板形不良。 　　2、轧辊 　　1）轧辊热凸度。轧辊沿长度方向加热和冷却不均，轧辊的热膨胀也不一样，一般工作辊中部比边部的热膨胀大，使工作辊产生一定的热凸度，直接影响最终板形。 　　2）轧辊磨损。轧件与工作辊之间以及工作辊与支撑辊之间的摩擦会造成轧辊的不均匀磨损。 　　3、AGC大幅动作 　　AGC过大幅度下压或上抬容易加剧带钢跑偏程度，造成板形的剧烈变化。 　　4、轧机间隙 　　轧机间隙增大，会引起轧辊的横向及轴向窜动，会影响设备精度，最终影响板形控制精度。 　　5、轧件跑偏 　　如果开始咬入时，轧件存在跑偏量，如未能及时消除，轧制后便会产生整体板形不良的现象。 　　6、轧机刚度 　　轧机两侧刚度的差异，造成轧机实际弹跳值与模型设定值存在较大差异，在轧钢过程中带钢两侧存在一定厚度偏差，影响轧制稳定性。 　　改进措施： 　　1、严格加热及冷却 　　生产中要保证坯料在炉加热时间，根据轧制节奏合理控制各段炉温，严格控制板坯水印在15℃以内，保证各温度监测点的实测温度准确。 　　生产中要定期对轧辊冷却系统进行检查维护，保证轧辊冷却系统沿辊身长度方向冷却的均匀性。 　　2、轧辊 　　及时更换轧辊是避免轧辊过度磨损，改善带钢板形的有效手段，同时，应合理选择轧辊材质，减少轧辊表面磨损，尽可能减少有害变形区的不利影响。 　　3、AGC 　　在保证成品厚度满足要求前提下适当降低AGC调整限幅。 　　4、减小轧机间隙 　　定期检查牌坊滑板、轴承座衬板、轧辊挡板、支承辊垫板等的磨损情况，对磨损严重的及时进行修补更换，并保证轧辊装配到位，使轧制过程中轧辊不出现横向、轴向窜动。 　　5、轧件对中 　　对于轧件跑偏问题，通过提高加热炉出钢精度，更换磨损严重的辊道，减小轧件初始跑偏量，同时根据现场来料跑偏情况配合动态调整粗轧机前立辊中心线，提高轧件对中程度，避免跑偏造成的板形较大变化。 　　6、轧机刚度 　　轧机两侧刚度不一致时，将硬度高的垫板安装在刚度小的一侧，使轧机两侧刚度保持平衡。开发轧机刚度自动测试功能，定期对轧机进行刚度测试，保证轧机刚度符合要求。

　  电火花线切割加工中常见的问题及解决措施是： 　　1、断丝 　　在加工过程中出现的断丝现象，既降低产品质量又影响生产效率。造成断丝的因素很多，具体有： 　　1）电极丝质量差或损耗造成断丝。为了避免断丝，也为了保证加工质量，应选择质量好的电极丝，并及时更换电极丝。 　　2）装丝质量差引起断丝现象。装丝时出现隔断导电块、丝不在导轮中、换向时撞块调节不及时等现象，均会导致断丝。应正确安装。 　　3）参数不合理引起断丝。一般情况下，加工电流、脉冲宽度、变频跟踪调节不当都是断丝的重要原因。应兼顾加工速度、表面粗糙度及稳定性，正确选择脉冲电源加工参数，防止或减少断丝故障。 　　2、短路 　　短路就是电极丝与工件接触面不放电切削的现象。排屑不良是引起短路的主要原因之一。导轮和导电块上的电蚀物堆积严重，不能及时清理；工作液浓度太高；加工参数选择不当都可能导致排屑不畅。另外，切割时产生大量不导电物质也可引起短路导致无法继续加工。 　　因此，制定加工工艺时，需设置合理的放电间隙、运丝速度、进给速度、切削液流量等参数。若加工时出现短路现象，可使用设备短路回退的功能，将电极丝脱离短路状态，停车及时清洗出工件中的电蚀物。 　　3、工件质量差 　　线切割制件质量的好坏直接关系到后续使用情况。零件质量除了表面质量和加工精度，还要考虑到加工速度和电极损耗情况。 　　因此切割路线应向远离工件夹具的方向进行，即先加工非固定边，后加工固定边，尽量保持材料对工件的支持刚度，防止因工件强度下降或材料内应力的释放而产生过量变形。另外，工艺程序设计时应根据工件的尺寸要求和电极丝的实际直径对工件理论尺寸进行补偿。尺寸补偿应包括尺寸大小和方向的补偿。

    在整个锻造生产中，锻造润滑剂成本仅2%左右，但是对整个锻造起着决定性作用。适量适宜的润滑剂，可以提高产品质量、延长模具寿命、节约能源，产生良好的经济、社会效益。锻造模具润滑剂的种类及发展是： 　　1、水基石墨润滑剂 　　水基石墨润滑剂是目前世界上应用较为广泛的锻造润滑剂。水基石墨润滑剂由粘合剂、润湿剂、粘附剂、摩擦调整剂、表面活性剂组成。 　　水基石墨润滑剂的石墨有天然石墨、非晶质石墨、合成石墨、胶状体石墨等。天然石墨最好、合成石墨次之，非晶质石墨常被用于加工低成本的润滑剂，胶状体石墨广泛使用于有自动循环系统的锻造车间，并且最近成本不断降低，为众多锻造企业提供了更多有吸引力的选择。 　　2、水基合成润滑剂 　　水基合成润滑剂使用非石墨产品替代了石墨产品，是对操作现场环境要求较高的锻造企业的推荐产品。 　　水基合成润滑剂又分为含油和水及仅含油两类。含油的溶液/各种化合物均匀分布在水中；而含水和油的则是乳化油、蜡水。 　　3、油基润滑剂 　　油基润滑产品在某些特定领域也有一定的使用需求，如复杂的钢质发动机气门、航空有色金属及汽车轮毂等锻件。 　　随着油基产品的不断发展，新型油基锻造润滑剂技术大量使用了过去不曾使用的添加剂。现如今对先进材料添加抗磨损添加剂、摩擦修复剂、研磨石墨以及含有高分子聚合物的添加剂等，大大提升了油基锻造润滑剂产品的性能。这种润滑剂可以在工艺过程中使用更少的润滑剂达到相同的效果。并且使锻造现场的环境与安全问题也得到大幅度改善。 　　在不降低模具寿命的同时最大限度提高润滑剂的经济性，各锻造企业应尝试使用不同类型的水基石墨及新型油基润滑剂产品。