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鐵基粉末冶金
粉末冶金包括制粉和制品。其中制粉主要是冶金過程,和字面吻合。試驗表明,采用SPS制備的成分梯度的βFeSix(Si含量可變),比βFeSi2的熱電性能大為提高[25]。而粉末冶金制品則常遠遠超出材料和冶金的范疇,往往是跨多學科(材料和冶金,機械和力學等)的技術。尤其現(xiàn)代金屬粉末3D打印[1-2] ,集機械工程、CAD、逆向工程技術、分層制造技術、數(shù)控技術、材料科學、激光技術于一身,使得粉末冶金制品技術成為跨更多學科的現(xiàn)代綜合技術。
鐵基粉末冶金主要應用在哪些領域
目前,粉末冶金技術已被廣泛應用于交通、機械、電子、航空航天、bing器、生物、新能源、信息和核工業(yè)等領域,成為新材料科學中具發(fā)展活力的分支之一。根據(jù)中國機協(xié)粉末冶金專業(yè)協(xié)會對53家企業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,2010年中國粉末冶金零件行業(yè)實現(xiàn)主營業(yè)務收入48。粉末冶金技術具備顯著節(jié)能、省材、性能優(yōu)異、產(chǎn)品精度高且穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點,非常適合于大批量生產(chǎn)。另外,部分用傳統(tǒng)鑄造方法和機械加工方法無法制備的材料和復雜零件也可用粉末冶金技術制造,因而備受工業(yè)界的重視。
熱電材料
βFeSi2沒有毒性,在空氣中有很好的抗yang化性,并且有較高的電導率和熱電功率。熱點材料的品質(zhì)因數(shù)越高(Z=α2/kρ,其中Z是品質(zhì)因數(shù),α為Seebeck系數(shù),k為熱導系數(shù),ρ為材料的電阻率),其熱電轉(zhuǎn)換效率也越高。而粉末冶金制品則常遠遠超出材料和冶金的范疇,往往是跨多學科(材料和冶金,機械和力學等)的技術。試驗表明,采用SPS制備的成分梯度的βFeSix(Si含量可變),比βFeSi2的熱電性能大為提高[25]。這方面的例子還有Cu/Al2O3/Cu[26],MgFeSi2[27], βZn4Sb3[28],鎢硅化物[]29]等。
用于熱電制冷的傳統(tǒng)半導體材料不僅強度和耐久性差,
SPS制備半導體熱電材料的優(yōu)點是,可直接加工成圓片,不需要單向生長法那樣的切割加工,節(jié)約了材料,提高了生產(chǎn)效率。
熱壓和冷壓-燒結的半導體性能低于晶體生長法制備的性能。中國粉末冶金零件及含油軸承總產(chǎn)值超過55億元,占全球市場比重較小,發(fā)展空間也較為廣闊?,F(xiàn)用于熱電致冷的半導體材料的主要成分是Bi,Sb,Te和Se,目前的Z值為3.0×10/K,而用SPS制備的熱電半導體的Z值已達到2.9~3.0×10/K,幾乎等于單晶半導體的性能[30]。表2是SPS和其他方法生產(chǎn)BiTe材料的比較。