(1) 信息領域的粉末冶金材料
信息領域的粉末冶金材料主要是指粉末冶金軟磁材料,軟磁材料具體 可以分為金屬類材料和鐵氧體材料2 種。其中,出現(xiàn)時間比較早的是鐵氧體磁性材料,這種材料的制造技術極為有限,現(xiàn)階段只能通過粉末冶金技術進行制造。在金屬中,鐵以及鐵的合金是制作金屬軟磁材料的主要來源,例如硅鋼、磷鐵和鐵鈷合金等。
在20世紀初,人們已經(jīng)開始用磁性材料記錄信息。1941年,人們開始用磁粉用作記錄的媒介材料。20世紀80 年代以來,人們不斷對磁性記錄材料 進行研究,擴充了新型磁記錄材料的種類,也大大促進了磁記錄技術的發(fā)展,滋生了磁性材料市場,市場對磁帶以及計算機的磁性記錄信息存儲器的需求不斷增加。這些磁性材料與傳統(tǒng)的磁性材料有很大的不同,其主要的存在形式是 :以粒子的形式存在于有機介質(zhì)中;將磁粉沉積成為磁膜的狀態(tài)后使用。另外,磁粉還大量用于生產(chǎn)磁頭,磁頭的主要功能是對現(xiàn)有的信息進行加工處理,具體表現(xiàn)為:*,記錄音頻、視頻、文字資料 ;第二,對信息進行重讀,根據(jù)需要進行回放;第三,可以抹除原有的信息,尤其是沒有利用價值的信息。目前,鋁硅鐵合金和鋁鐵合金是制作磁頭材料的主要磁 性合金;另外,鐵的氧化物也可以用目前,在制造高性能稀土永磁材 料過程中,粉末冶金技術占據(jù)著重要 的地位,利用這種技術可以制造出高 性能釹鐵硼,這種化合物在市場上大 受歡迎,不管是軍用還是民用市場都 有極大的需求量。
(2) 能源領域的粉末冶金材料
能源材料是在能源領域具有重大 作用的材料,可以對能源的發(fā)展有促進作用,對建立新能源體系有關鍵作用,能夠滿足節(jié)能新技術所需的一系列材料。這些材料按照一定的標準,可以分為儲能材料、新能源材料2大類。氫能的應用基礎就是氫能的貯存和運輸。在20世紀90年代,很多國家積極對儲氫材料進行研制。如美國儲氫技術的研發(fā)經(jīng)費占全部氫能研究經(jīng)費一半以上,日本一次性的投資了50億美元用于“新陽光計劃”中氫能發(fā)電技術的研發(fā),F(xiàn)階段,儲氫合金材料的種類較多,主要有稀土類、鎂鎳類以及鈦鐵類等。隨著化石燃料開采量的不斷增加,地球能源日益枯竭,這就迫切需要新型的替代能源。其中,核能是比較理想的清潔能源,其發(fā)展?jié)摿薮螅鲊诤四茴I域都不甘落后,紛紛加大研發(fā)力度,都想在世界能源市場上占據(jù)一席之地。據(jù)有關部門統(tǒng)計 :截至目前,核能的發(fā)電量已經(jīng)占世界總發(fā)電量的20%左右,F(xiàn)在,世界核能技術日益成熟,用于發(fā)電的核電堆是熱中子堆,這類反應堆在運轉過程中不會產(chǎn)生二次輻射污染,并且隨著使用量的增加,生產(chǎn)成本大幅度降低,價格也就較為低廉,成為不少具備核能開發(fā)技術的國家競相追捧的清潔能源技術之一。新能源材料對于新能源領域的發(fā)展具有至關重要的作用,新能源材料的開發(fā)和利用能夠促進燃料電池和太陽能電池的研發(fā)及推廣。現(xiàn)階段,新能源材料主要有硅類太陽能電池、核能等清潔能源,粉末冶金技術對于新能源材料的生產(chǎn)具有重要的作用。
(3) 生物領域的粉末冶金材料
生物材料的研究對社會有著巨大的作用,生物技術在高新技術中占有很大比例。我國已將生物材料列入國家戰(zhàn)略計劃,生物材料是未來主要的研究對象。有些生物材料可以修復生物體的功能或者結構,這些材料就是生物醫(yī)用材料。生物醫(yī)用材料對于人類的身心健康有著重要的作用。在生物材料中,有一大批金屬合金或者化合物就是粉末冶金材料。
從20世紀初,人們就開始用金屬及合金作為醫(yī)用生物材料,其中應用比較廣泛的是利用生物材料代替人類骨骼。如人工關節(jié)和人造牙齒等,在外科手術中具有特殊的作用。不銹鋼、鈦和鈦合金是在醫(yī)學中應用比較多的金屬材料,其中鈦合金與人類骨骼具有生物相似性,具有相似的彈性,耐磨損以及耐腐蝕,是應用*多的1種金屬材料。
生物陶瓷具有某些與人體相似的生理特征,因此,這種材料常被用來制成人造骨骼和牙齒,用這種材料部分或者整體代替人體的某些器官,增強身體的機能。生物陶瓷所具有的特殊生理行為就是其具有以下的特性:*,與原有的生物機體具有相似性,因此可以相融合,對生物體不會產(chǎn)生損害和刺激,其基本性能和被替換的組織相匹配,具有較好的組織親和性;第二,生物陶瓷不會引起機體的病變;第三,生物陶瓷有良好的化學性能,有一定的強度和硬度,還要有較好的柔韌性和彈性,可以起到原有生物體的作用。根據(jù)生物陶瓷所發(fā)生的化學反應不同,其具體可以分為3類, *類是具有生物惰性的生物陶瓷,這類主要有氧化鋁和氧化鋯等氧化物陶瓷,主要可以作為人造關節(jié)和負重骨骼使用;第二類是表面具有活性的生物陶瓷,這一類主要如生物活性微晶玻璃;第三類是可降解的生物陶瓷,這一類有石膏陶瓷和鋁酸鈣陶瓷等,在失效后不會對環(huán)境產(chǎn)生影響。
軍事領域用粉末冶金材料在軍事工業(yè)中粉末冶金材料也具有重要的作用,能夠大幅度提高武器裝備的性能,因此,其在航空航天、兵器制造等軍事領域被廣泛應用。首先,航空航天工業(yè)對材料性能有著非常嚴格的要求,不僅要求材料具有相應的強度和硬度,還要求材料具有較高的穩(wěn)定性,甚至對其耐高溫、耐腐蝕性能也有嚴格要求,這就要求材料必須要有較高的綜合性能。在航空工業(yè)中,使用了大量的粉末冶金材料。這些粉末冶金材料主要有2種。*種是以減磨材料、防輻射材料等為代表的特殊功能材料,這類材料主要用在飛機及其他航天器的儀表和機載設備上;另一種材料是高溫、高強度材料,這種材料主要用在發(fā)動機上,可以提高發(fā)動機的壽命和性能。
20世紀70年代,美國利用粉末冶金技術制造的發(fā)動機零件,制造技術比較成熟。1973年,美國在其F-104戰(zhàn)斗機發(fā)動機上使用了粉末渦輪盤等13個零件,對于飛機尤其是戰(zhàn)斗機發(fā)動機來說,應用粉末冶金渦輪盤和凝固渦輪葉片無疑是一種巨大的技術突破,使得F-104戰(zhàn)斗機達到了世界*的水平。20世紀末,美國普惠公司采用粉末冶金技術制造出了雙性能粉末,并將其在美國的第5代戰(zhàn)斗機F22的發(fā)動機上使用,大大提高了戰(zhàn)斗機的機動性和靈活性。其次,核軍工業(yè)本身的特性就導致了對核材料有著特殊的要求,有些金屬特性只有粉末冶金技術才能實現(xiàn),或者在采用粉末冶金技術后,材料的性能進一步提高。所以說,粉末冶金材料在核軍工業(yè)中是1種不可或缺的材料。
對于新型的核反應堆,更需要加強其和安全,從源頭上防止核輻射和核泄漏,這對核能的儲能裝置提出了更高的要求,采用粉末冶金技術制造儲能裝置,可以增強核反應堆的安全性,可以在事故發(fā)生后,在不需要任何動力的支撐下對反應堆冷卻循環(huán)約5min,可以為處理事故提供寶貴的時間,甚至還可以有效地降低核輻射的嚴重程度。