粉末冶金技術在新能源材料中應用分析

【摘要】目前，我國科技在不斷的進步，能源需求不斷增加，然而僅僅依靠傳統能源的開發，很難滿足整個社會的需要，同時，也對環境產生威脅，不利于可持續發展。只有積極研發新能源，才能實現對能源危機的有效緩解。粉末冶金應用新型材料，形成合成技術，推動新能源材料的有序發展。文章分析了粉末冶金技術在新能源材料中的應用。

【關鍵詞】粉末冶金技術；新能源材料；應用

引言

粉末冶金成形工藝是一項集材料制備與零件成形于一體，節能、節材、髙效最終成形、少污染的先進制造技術，在材料和零件制造業中具有不可替代的地位和作用，已經進入當代材料科學的發展前沿。粉末冶金是一種先進的金屬成型技術，是金屬及其它粉末通過加工壓制成型、燒結和必要的后續處理制成機械零部件和金屬制品的髙新技術。其中金屬注射成形技術由陶瓷零件的粉末注射成形技術發展而來，也是一種新型的粉末冶金成形新技術。由于其具有節能省材、高效、環保等諸多優點，已受到廣泛采用，并具有很大的市場潛力和發展前景。

1粉末冶金的概念

粉末冶金是一種歷史悠久的冶煉技術。在我國古代，人們就已經掌握了冶煉生鐵的技術。18世紀，歐洲人在制造鉑金的過程中就采用了粉末冶金技術。進入21世紀，粉末冶金技術得到了更快的發展，現代新的粉末冶金材料在不斷涌現，其應用范圍也在不斷擴大，如在國防軍工、汽車、機械制造、家用電器等行業的應用。粉末冶金是利用金屬或合金粉末經成形、燒結工藝而制備出材料或零件。常用的金屬或合金有青銅、不銹鋼、鐵、鎳、鈦、鎢、鉬、難熔金屬化合物粉末冶金材料、磁性粉末冶金材料等。由于制備工藝的特點，零件表面與內部布滿了孔隙，是一種多孔結構材料。而在實際應用這些粉末冶金材料制備的產品零件時，需要在表面進行電鍍、涂裝等處理，通過表面涂鍍層提供有效的防護（防腐蝕），才能保證這類零部件材料的使用壽命和產品質量。而電鍍或涂漆的前處理過程接觸到一些酸（除銹、活化）、鹽等成分，并且會殘留到粉末冶金零件的孔隙內部，當電鍍層或者油漆層覆蓋后，可能過一段時間，這些殘留的成分與鍍層或者涂層的孔隙相互作用，導致零件表面出現銹蝕或者出現鍍層、涂層的局部起泡、剝離等現象。

2粉末冶金技術在新能源材料中的應用

2.1粉末冶金技術在太陽能中的應用

太陽能突出的特點是清潔性，是新型能源的一種，被商界所看好，開發價值巨大。當前，在太陽能領域，主要的發展方向為光電太陽能與熱電太陽能，形成發展趨勢。立足光電太陽能領域。其主導作用的部件為光電池，也就是半導體二極管，依靠光伏效應，促使太陽能有效轉化為電能。目前，太陽能光電轉化效率較低，對航天事業的發展產生阻礙。在粉末冶金技術的使用下，能夠有效進行薄膜太陽能電池的制作，光電轉化率得以顯著提升。同時，粉末冶金技術也研發了多晶硅薄膜，代替了傳統的晶體硅，光電轉化率大幅提升。另外，粉末冶金技術與太陽能熱電技術也實現了融合。當太陽進行地表照射之后，為了達到對光熱技術的有效收集，需要發揮吸收板的功能。而吸收板的制作與粉末冶金技術息息相關，主要應用了其成型技術，發揮粉體在色素和粘結劑方的作用，而后混合，形成涂料，涂于基板之上。這也充分體現了粉末冶金技術在成型技術方面優勢更加突出。

2.2粉末冶金技術在風能材料中的應用

風能同太陽能一致，具有不枯竭且極度清潔的特點，而且不排放污染。而在風能的利用中，有風電機組中的制動片和永磁釹鐵硼材料需要用到粉末冶金技術。這兩項材料與風能發電的安全性能緊密相連，結合了粉末冶金技術進行制作的材料，能夠大大提高風力發電的效率。2.3粉末冶金技術在鋰離子電池材料中的應用在鋰離子電池負極材料方面，人們經過諸多研究，終于發現具有高倍率和高安全性特點的錫基合金材料及納米Sn基合金-碳復合材料等，這些材料的制作都離不開粉末冶金技術。粉末冶金技術通過制粉技術的發展，幫助鋰離子電池的正負極材料實現了廣泛的工業化和規模化發展，同時提高了材料的安全性能。

2.3粉末零件壓制的數值仿真技術

粉末體是由完全致密的粉末顆粒所組成的非連續體。在壓制力作用下，充填在模具內的粉末顆粒發生彈塑性變形、顆粒間發生相對摩擦滑動，粉末體的體積減小而相對密度增大。壓制力對粉末體的做功主要消耗于粉末顆粒的彈塑性變形和包括粉末顆粒之間、粉末顆粒與模具壁面之間的摩擦。利用計算機數值仿真可以得到粉末壓制過程中的所有宏觀力學參數以及壓制坯中的應力應變分布、密度分布、溫度場及粉末顆粒變形等信息。建立準確的描述粉末材料流動行為的數學模型是粉末壓制數值仿真的基礎，該數學模型需要體現以下三個變形特性：壓制變形時體積減小，但質量不變；流動應力隨粉末體的相對密度變化而變化；粉末體屈服行為受靜水壓力的影響。

結語

近10年來，隨著中國制造取得巨大進步，粉末冶金摩擦材料獲得快速發展，在高端制造，如高鐵、重載車輛、風力發電、自動變速箱等行業獲得突破，打破了國外的技術壟斷，節省了大量外匯，但距離實現發達國家高精尖裝備的要求仍存在一定距離，特別是原材料的優化、工藝技術的創新、摩擦磨損機理的研究等關鍵問題仍需進一步探索，還需要與高速壓制技術、復壓復燒等工藝進行交叉復合，以實現更多的技術創新。因此，不僅要從化學、物理與應用材料等一系列方面加大研發力度，以實現能源轉換率的提升與建造成本的降低，還要加大電子、電氣、控制與信息等多個方面的技術攻關力度。

參考文獻：

[1]李玉玲.半導體創新技術在新能源車上的應用“英飛凌”在上海慕尼黑電子展上的諸多產品[J].汽車與配件，2012（14）：44-45.

[2]鄧永華.電力電子技術在新能源和新材料行業中的應用[J].電子元器件應用，2012（08）：12-17.

[3]郭志猛，楊薇薇，曹慧欽.粉末冶金技術在新能源材料中的應用[J].粉末冶金工業，2013（03）：10-20.

[4]秦艷，李紅旭.EDI技術在鋁箔電子材料制造行業含酸廢水中的應用——以新疆某鋁箔電子材料制造企業為例[J].新疆環境保護，2010（02）：11-14.

[5]張挺.電子技術在新能源材料行業的應用探究[J].電子測試，2013，15：100～101.