粉末冶金法(Powder Metallurgy)是最早開發(fā)用于制備金屬基復(fù)合材料的工藝方法。該技術(shù)主要用于制備非連續(xù)增強(qiáng)體增強(qiáng)的金屬基環(huán)氧板材料，包括制備各種顆粒晶須、短切纖維、碳納米管以及石墨烯等增強(qiáng)的鋁、銅、銀、鈦、高溫合金等金屬基或金屬間化合物基復(fù)合材料，也可用于制備連續(xù)纖維增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料。粉末冶金法的主要工藝步驟(見圖12-1)包括金屬(合金)粉末篩分，粉末與增強(qiáng)體均勻混合制得混合粉體，經(jīng)過壓制成型、熱壓或熱等靜壓致密化等工藝制備錠塊胚體,通過二次加工(擠壓、鍛造、軋制、超塑性成型等)制備零部件，或在致密化過程中凈成型直接制備最終產(chǎn)品。


環(huán)氧板金屬基體粉末與增強(qiáng)材料的均勻混合及防止金屬粉末氧化是粉末冶金法的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)。金屬粉體與陶瓷增強(qiáng)體在粒度、密度和形狀方面存在明顯差異，在粉末混合的過程中陶瓷粉末容易產(chǎn)生偏聚,混合工藝較難控制，造成陶瓷增強(qiáng)體順粒分布不均勻。采用納米粉體為原料制備金屬基復(fù)合材料時(shí),不均勻情況尤為明顯。為改善粉末的混合情況,尤其是采用納米粉體為原料時(shí)，宜常采用高能球磨方法混合粉體。具體工藝過程如下:①按比例選取初始粉末;②選擇球磨裝置、球磨罐和磨球材料;③將初始粉末和磨球按-定球料比放人球磨罐;④選擇保護(hù)性氣氛防止金屬粉末發(fā)生氧化;⑤球磨中磨球與球磨罐壁對粉末的高能碰撞使其經(jīng)過反復(fù)產(chǎn)生冷焊-斷裂冷焊過程,經(jīng)過足夠時(shí)間形成均勻混合的復(fù)合粉末。

環(huán)氧板粉末冶金法具有以下優(yōu)點(diǎn):①由于制備溫度低于同類金屬材料的鑄造法,大大減輕金屬與陶瓷的界面反應(yīng);②可大范圍內(nèi)精確調(diào)整增強(qiáng)體體積分?jǐn)?shù)，且增強(qiáng)體的選擇余地較大，可設(shè)計(jì)性強(qiáng);③利于增強(qiáng)相與金屬基體的均勻混合(對增強(qiáng)相與金屬基體的密度和潤濕性要求不高);④組織致密、細(xì)化、均勻,內(nèi)部缺陷明顯改善;⑤產(chǎn)品尺寸精度較好，易于實(shí)現(xiàn)少切削、無切削。粉末冶金法也存在以下缺點(diǎn):①制品往往致密度較差;②高純金屬粉末制備復(fù)雜;③成本較高,工藝過程復(fù)雜。

近年來,超微粉制備技術(shù)、快速冷凝、機(jī)械合金化、快速全向壓制、高速壓制、電磁成形、選擇性激光燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)、微波燒結(jié)、電場活化燒結(jié)、自蔓延燒結(jié)和粉末注射成形技術(shù)等新技術(shù)快速發(fā)展,促進(jìn)了粉末冶金法制備的材料向全致密、高性能方向發(fā)展。該方法已成為制備非連續(xù)增強(qiáng)金屬基環(huán)氧板材料的成熟技術(shù)。

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