-
鄒小姐：13326633089 -
-
cac_sales@sina.com 
摘要：廣義上的陶瓷材料指的是除有機和金屬材料以外的其他所有材料，即無機非金屬材料。
粉末冶金技術是制取金屬粉末或者用金屬粉末作為原料，經過成型和燒結而制作成金屬材料、復合材料以及各種類型制品的工藝技術。相比較于其他傳統技術，粉末冶金能夠極大的提高能源的利用率，因此這種技術已經成為解決新材料問題的新技術手段，在新能源材料的發展中起著舉足輕重的作用。
粉末冶金材料的類別
一、傳統粉末冶金材料
傳統的粉末冶金材料主要有鐵基粉末冶金材料、銅基粉末冶金材料、硬質合金粉末冶金材料等幾種類別，其中鐵基粉末冶金材料是傳統粉末冶金材料中最基本、最普遍、最關鍵的材料，當前被廣泛應用在汽車制造行業當中，隨著技術的進步，其應用范圍將會進一步擴大。銅基粉末冶金材料的耐腐蝕性較強且種類多，被廣泛應用在電器制造行業中。硬質合金粉末冶金材料的熔點較高，其硬度與強度較高，被廣泛應用在核武器制造等高端領域中。
鐵基粉末
二、現代粉末冶金材料
現代粉末冶金材料只要有以下幾種類別：
1. 信息領域中應用的粉末冶金材料，其主要是金屬類及鐵氧體類的材料；
2. 新能源領域中的粉末冶金材料，其主要是新能源材料與儲能材料，粉末冶金技術及材料的應用能夠極大地提高能源的利用率，更好的開發新能源；
3. 生物領域中應用的粉末冶金材料，一般分為冶金材料與醫用材料，對于保障人們的健康有重要意義；
4. 在軍事領域當中粉末冶金材料的應用，如航空航天領域、核軍事領域等，這類領域對于材料有著極高的要求，需要材料具備較強的穩定性與安全性、耐高溫性等性能才能推動科技與軍事的發展與進步，促進其技術水平的提高。
粉末冶金技術在新能源材料中的應用
一、在風能材料中的應用
風能是新能源而且具有充足、清潔等特點，依靠風能發電可以利用粉末冶金技術制造其發電設備。在風能發電設備的制作過程當中需要利用粉末冶金技術的兩種材料，即永磁釹鐵硼材料和制動片材料，這兩種材料的應用能夠直接影響風能發電設備的安全性與穩定性并影響其運行。
目前常用的風電機組的機械制動材料為銅基粉末冶金摩擦材料，采用粉末冶金技術制備的摩擦材料在性能質量上具有突出的優點，在組分的設計，產品的多樣化上也極具靈活性，它可以任意改變材料的組分，因而可以制備出在不同情況下應用的性能優異的摩擦材料。銅基粉末冶金摩擦材料的摩擦系數較小、導熱性好、摩擦系數較穩定、耐磨性較好，應用在風機制動系統上大大提高了風電機組運行的穩定性。
而釹鐵硼稀土永磁體是稀土永磁電機組成中的最重要的零部件，可替代傳統電機，向大容量﹑優良的發電質量、提高材料利用率、降低噪聲、降低成本、提高效率的方向發展。釹鐵硼稀土永磁材料采用粉末冶金技術來制備，基本工藝是熔煉-鑄錠-破碎-微粉碎-磁場中成形-燒結-時效處理-機加工-表面處理-充磁。
釹鐵硼稀土永磁材料
二、在太陽能材料中的應用
太陽能的利用主要包括光伏、光熱、光化學轉化以及光生物轉化等。
（1）太陽能光電材料
目前開發的太陽能電池的種類很多，但其光電轉換效率普遍偏低，特別是對于軍事裝備、航空航天等軍事與空間應用領域，光電轉換效率是太陽能電池最重要的指標。新的高效太陽能電池材料的開發和制備技術改進等有利于提高光電轉化效率。
粉末冶金技術在太陽能光電材料制備中的應用的體現就是制備薄膜太陽能電池。
薄膜太陽能電池
多晶硅薄膜太陽能電池的方法有等離子體增強化學氣相沉積法(PECVD)、低壓化學氣相沉積法(LPCVD )、熱絲化學氣相沉積法（HwCVD)、快速熱化學氣相沉積法(RTCVD)、液相外延法(LPE)、濺射沉積法等。非晶硅薄膜太陽能電池是用非晶硅半導體材料在玻璃、特種塑料、陶瓷、不銹鋼等為襯底制備出來的一種目前公認環保性能最好的太陽能電池，制備方法有反濺射法、低壓化學氣相沉積法(LPCVD)、等離子體增強化學氣相沉積法(PECVD)和熱絲化學氣相沉積法(HwCVD)。這些薄膜制備使用的靶材離不開粉末冶金技術。
（2）太陽能光熱材料
太陽能熱發電相對于光伏發電，具有成本低、適合于大規模發電等優勢，然而由于其到達地球后的能量密度比較低。給大規模的開發利用帶來一定的困難，因此其推廣使用必須提高其能量密度。制備高效的太陽能選擇性吸收涂層是太陽能熱利用中的關鍵技術，對提高集熱器效率至關重要。
光熱發電
粉末冶金技術在太陽能光熱利用材料制備中的應用的體現是制備太陽能選擇性吸收涂層。太陽能選擇性吸收涂層主要制備方法有涂料法、電鍍法、電化學法、氣相沉積法和真空鍍膜法。
涂料法需要將具有光吸收選擇性的粉體作為色素與粘結劑混合制成涂料，然后通過噴涂、浸沾、涂刷等方法將涂料涂在基板上。在基板上。常用的色素材料有Si、Ge、PbS和一些過渡金屬復合氧化物。
電鍍法是利用電鍍的方法將具有光選擇性吸收的金屬鍍在基板上，常用的電鍍涂層主要有黑鎳涂層、黑鉻涂層、黑鈷涂層等。
其他方法也要大量用到薄膜制備，通過改變磁控濺射的靶材料，可制備各種各樣的薄膜。隨著粉末冶金新材料技術的發展，新型選擇性涂料得到了應用，太陽能選擇性吸收涂層的研究和制備技術也必將獲得新的發展。
三、在儲氫材料中的應用
固體儲氫是最為常見的儲存方式,但將粉末冶金技術應用在固體儲氫的容器之中并在一定的溫度和氫氣壓力下能夠使氫氣的儲存更加穩定、安全、有效。
儲氫合金是指在一定溫度和氫氣壓力下能可逆地大量吸收、儲存和釋放氫氣的金屬間化合物，儲氫機理是氫分子首先吸附在金屬表面，再解離成氫原子，然后再進人到金屬的晶格中形成氫化物。儲氫合金儲氫量大、無污染、安全可靠,并且制備技術和工藝相對成熟，是目前應用最為廣泛的儲氫材料。
金屬基儲氫合金一般有鎂基儲氫材料、稀土系儲氫材料及鈦系儲氫材料等，對于先進的儲氫合金，一般采用機械合金化、氫化燃燒合成和還原擴散法等粉末冶金技術來制備。
稀土儲氫材料應用
四、在燃料電池材料中的應用
燃料電池是一種能夠把燃料氣體等物質的能源轉化成電能的裝置，將粉末冶金技術應用在其中主要是用于燃料電池中的電極材料和密封部件等，利用粉末冶金技術的優勢能夠極大的提高材料的性能、安全性、穩定性等，另外，還能夠降低材料價格，這對于燃料電池材料的發展有重要意義。
由于出色的電化學性能,目前Ni/YSZ金屬陶瓷陽極是以氫為燃料的固體氧化物燃料電池（SOFC）的首選。金屬Ni因其便宜的價格及較高的穩定性，常與電解質氧化釔穩定的氧化鋯( YSZ)混合制成多孔金屬陶瓷 Ni/YSZ，Ni/YSZ是目前應用最廣泛的SOFC陽極材料。
燃料電池陰極材料為多孔的鍶摻雜的錳酸鑭(LSM)，多孔材料的制備只能采用粉末冶金技術。
固體氧化物燃料電池
五、在其他新能源中的應用
粉末冶金技術除了可以應用于風能與太陽能方向之外，它在核能開發、鋰電池制造等方面同樣有著不可忽視的應用效果。
以鋰電池與粉末冶金技術結合為例，鋰電池中的新型電解質、能量密度等都和粉末冶金技術有著緊密關系。利用超微粉末制造納米晶體材料和納米管，就能夠提升鋰電池的充電速度、延長鋰電池的使用時間。
納米晶體擴大鋰離子存儲空間
在核能開發方面，粉末冶金技術的應用同樣十分廣泛，在鈹的制備方面，粉末冶金技術可以提升真空熱壓和半成品加工的質量，有著不可替代的積極作用。粉末冶金技術涉及由鑄錠生產粉末的工藝（機械磨碎或者濺射熔化的鍍）和壓制工藝如真空熱壓(VHP)和熱等靜壓(HIP)等。
總結
在新能源的發展過程中，新能源材料起到了不可替代的重要作用，引導和支撐了新能源的發展。粉末冶金技術作為具有眾多優點的新技術能夠極大的提高能源的利用率，提高能源利用的安全、穩定性等，對于我國的工業發展以及新能源的應用有重要意義。隨著粉末冶金技術的進步，將會有越來越多的先進粉末冶金新材料出現并應用到能源材料中，促進新能源的開發和使用，解決能源問題。
參考來源：
1. 粉末冶金技術在新能源材料中的應用，郭志猛、楊薇薇、曹慧欽（北京科技大學新材料技術研究院）；
2. 分析粉末冶金技術在新能源材料中的應用，高宇龍；
粉體圈 小吉
版權說明：本文為粉體圈原創作品，未經許可，不得轉載，也不得歪曲、篡改或復制本文內容，否則本公司將依法追究法律責任。
