喷流式搅拌法

喷流式搅拌法(Spray agitation)又称PM法，是日本川崎钢铁公可开发的一种钢包精炼法，其设计思想是把钢水脱气和气体喷吹搅拌结合起来。利用一个插入钢包钢水中的圆筒作处理槽，圆筒有管与真空泵和氢气管道相通。操作时，随着抽气和压入氩气造成处理槽内压力变化而使钢水吸入或流出处理槽。如此反复循环，达到精炼钢水的目的1。

简介喷流式搅拌法(Spray agitation)又称PM法，是日本川崎钢铁公可开发的一种钢包精炼法，其设计思想是把钢水脱气和气体喷吹搅拌结合起来。利用一个插入钢包钢水中的圆筒作处理槽，圆筒有管与真空泵和氢气管道相通。操作时，随着抽气和压入氩气造成处理槽内压力变化而使钢水吸入或流出处理槽。如此反复循环，达到精炼钢水的目的1。

基本工序1、原料粉末的制备。现有的制粉方法大体可分为两类：机械法和物理化学法。而机械法可分为：机械粉碎及雾化法；物理化学法又分为：电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。

2、粉末成型为所需形状的坯块。成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。

3、坯块的烧结。烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。对于单元系和元系的固相烧结，烧结温度比所用的金属及合金的熔点低；对于多元系的液相烧结，烧结温度一般比其中难熔成分的熔点低，而高于易熔成分的熔点。除普通烧结外，还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。

4、产品的后序处理。烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采取多种方式。如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。此外，一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工，取得较理想的效果2。

优点1、绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用喷流式搅拌法来制造。

2、由于喷流式搅拌法能压制成最终尺寸的压坯，而不需要或很少需要随后的机械加工，故能大大节约金属，降低产品成本。用粉末冶金方法制造产品时，金属的损耗只有1-5%，而用一般熔铸方法生产时，金属的损耗可能会达到80%。

3、由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不熔化材料，也就不怕混入由坩埚和脱氧剂等带来的杂质，而烧结一般在真空和还原气氛中进行，不怕氧化，也不会给材料任何污染，故有可能制取高纯度的材料。

4、喷流式搅拌法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。

5、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品，特别是齿轮等加工费用高的产品，用粉末冶金法制造能大大降低生产成本3。

缺点1、在没有批量的情况下要考虑零件的大小；

2、模具费用相对来说要高出铸造模具3。

应用粉末冶金是一种通用性工艺，具有广阔的应用范围。汽车的各种总成，诸如发动机、变 速器及底盘等中都装有许多粉末冶金零件。除此之外，粉末冶金还应用于航天、农业机械 等领域，以及用于制造小型与大型器具、办公机械、电气仪表、草场和庭园设备、锁与小 五金零件、医疗设备、越野机械、电动与手动工具、体育用品及自动记录仪器等。

粉末冶金零件可进行表面涂覆，以使其具有装饰性、耐蚀性或耐磨性。需要尺寸公差 精密或强度较高的零件时，可对其进行整形或复压。零件上不能用压制成形的部分可用切 削加工来完成。

大多数粉末冶金零件的质量不大于2.2kg，但也可制造质量小于1g到16kg的零件1。

发展方向1、有代表性的铁基合金，将向大体积的精密制品，高质量的结构零部件发展；

2、制造具有均匀显微组织结构的、加工困难而完全致密的高性能合金；

3、用增强致密化过程来制造一般含有混合相组成的特殊合金；

4、制造非均匀材料、非晶态、微晶或者亚稳合金；

5、加工独特的和非一般形态或成分的复合零部件2。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所