俄罗斯粉末冶金潮流：纳米粉末研制生产应用及相关工艺亮点

开发、制造及运用纳米级粉末已成为俄罗斯粉末冶金领域的一种趋势，同时也是该领域的一个显著特色。

在俄罗斯，雾化技术被普遍应用于多种粉末的制造，包括但不限于铁粉、钢粉以及各种铁基合金粉末，同时亦涵盖铝粉、铜粉、铅粉、锌粉，以及钛、钨等难熔金属粉末，还有以这些有色金属为基础的合金粉末。在合成含有多种成分的合金粉末过程中，雾化技术尤为显著，它能够确保粉末的化学成分均匀一致，并形成超细的晶体结构。

俄罗斯正在积极推进熔体雾化技术的应用，通过快速冷却（每秒高达107至108摄氏度）来制造雾化快速淬火粉末以及非晶态粉末。此外，俄罗斯还成功研发了高速电脉冲等离子烧结技术。这种烧结技术因其快速加热过程显著限制了晶粒的扩展，进而使得材料形成了均匀且高密度的纳米级结构。利用高速电脉冲等离子烧结技术生产的纳米级碳化钨基硬质合金，成功实现了强度、硬度、抗裂性以及耐磨性的完美融合，其材料性能已超越国际一流企业生产的同类产品。

俄罗斯科研工作者运用了高速电脉冲等离子烧结技术，对生产高密度高温超导陶瓷YBaCuO的可行性进行了探索，并取得了显著的研究成果。

俄罗斯主要粉末冶金企业

1．1北方钢铁股份公司

北方钢铁股份公司，即俄罗斯北部的Северсталь公司，坐落于沃洛果达州，它不仅是俄罗斯规模庞大的钢铁制造商，还荣膺该国最大的高品质铁粉生产商称号，年产量高达7000吨。该公司的空气雾化铁粉以其出色的压实性能著称，密度可达7.15克每立方厘米，且其压缩强度远超水雾化铁粉，最高可达28兆帕。铁粉具备的特殊性质，常被应用于生产形状复杂的制品、结构部件、电工产品以及摩擦和抗摩擦材料。其主要消费者为汽车制造企业。该公司研发的加铜、加镍、加钼和加钴的合金铁粉，已经完成了工业测试，并在部分工厂得到了实际应用。

1．2苏林冶金厂

苏林冶金厂坐落在俄罗斯南部的罗斯托夫州，这家企业不仅是俄罗斯规模庞大的冶金企业之一，而且还是该国最大的以高压水雾化和氧化物还原技术生产铁粉及合金粉末的综合性企业。该厂每年可生产雾化粉和合金粉共计8万吨。企业已经掌握了扩散合金粉末的工业化生产技术，并且能够生产出性质均匀的合金粉末。

1． 3高细散金属粉末科研生产企业

高细散金属粉末科研生产企业，即俄罗斯科学院乌拉尔分院冶金研究所的前身，于1991年正式成立。这家企业不仅是俄罗斯创新领域的先驱之一，而且还是全球为数不多，能够掌握金属纳米粉末及其独特产品工业生产技术的企业之一。在开发与生产基于纳米金属及合金粉末的耐腐蚀和耐磨损材料领域，占据着关键位置；已形成涵盖材料研发、制造及应用的完整产业链；产品品质卓越。

该企业推出的第一个工业级产品为高细散锌粉，这一产品的问世使得该企业在20世纪末开始涉足生产含锌粉的油漆颜料领域。在那个时期，俄罗斯尚无任何企业能够生产此类材料，因此，这家高细散粉末科研生产企业迅速崛起，成为了俄罗斯油漆颜料行业的领军企业。该企业不仅从事锌粉的生产，而且精通多种有色金属粉末的生产技术，这一优势吸引了电气、电子、化学工业以及粉末冶金领域的专家们的高度关注。以建造无人驾驶宇宙飞船“布兰”(Буран)为例，其中就应用了该企业所产的超细散铜粉。基于铜合金粉末及润滑材料，该企业于俄罗斯成功研发出一种新型制剂PHMET，该制剂能有效减少电动机、变速箱及传动装置中摩擦部件的磨损。

该企业运用雾化技术及气相合成技术，在工业生产规模上制造出纳米锌粉、纳米铜粉以及青铜粉，这些产品主要应用于：制造油漆颜料；实施热扩散镀锌工艺；进行气热喷涂作业；作为化学工业中的催化剂及试剂；构成电子与电气工业中的焊剂和膏剂成分；以及作为耐磨和耐磨损制剂的组成部分。

该企业年产量达到粉末和油漆颜料一万吨，服务对象逾两千家，分布广泛，覆盖了俄罗斯各州以及多个其他国家。

该企业科研活动聚焦于以下几大领域：首先，致力于合成纳米级别的有色金属粉末；其次，致力于研发用于防腐、防火以及装饰目的的油漆颜料；再者，致力于探索油漆颜料涂层在防护性能和使用性能方面的试验研究；最后，致力于开发金属、混凝土和木材等材料的全新保护涂层。

1．4乌拉尔电解铜股份公司

乌拉尔电解铜股份公司，即ОАО Уралэлектромедь，始建于70年前，坐落于斯维德洛夫州，堪称全球电解铜粉领域的领军企业，年产量高达8000吨。在1991年至1993年间，该公司在意大利Pometon公司的协助下，成功实施了技术革新，从而为产品的出口拓展奠定了基础。目前，铜粉出口至欧洲的比例高达70%，使我国成为欧洲电解铜粉的主要供应商；而剩余的30%铜粉中，有25%在国内俄罗斯市场被消耗，5%则被用于公司自产粉末制品的生产，公司也因此成为了俄罗斯粉末制品行业的重要制造商之一。将铜粉的生产与铜粉制品的生产整合在同一企业中，便于根据不同制品的制备工艺和性能需求，对粉末的性能进行有效调整。

公司的主要粉末制品有:

这类零件具有高精度特点，且无需经过机械加工，其形状复杂，包括轴承、电触头、电触头夹头以及集成装置的坯料等，具体可参考图1。

图1高精度烧结零件

焊接技术所涉及的零件包括：用于焊接的导电部件、点接触焊接的电极、气体喷枪的喷射口以及烙铁的尖端部分。

公司的铜粉品质卓越，这得益于其对生产流程的持续深入研究和优化。生产车间频繁实施技术革新，包括更新离心设备、改进铜粉干燥设备等。

1．5投资技术股份公司

投资技术股份公司（ЗАО Инвест-технологии）坐落于莫斯科。该公司基于特定的金属氢化物还原反应，成功研发了粒径小于1微米的超细镍粉、铁粉、铜粉、钴粉、钨粉以及钼粉的制备工艺。采用这些极细的粉末，可以有效提升金属与合金的物理力学特性，增强工具材料的切削效率；同时，能将烧结所需的温度降低至250至400摄氏度之间；还能显著改善润滑剂的耐磨性能，提升幅度在20%至30%之间；并且能够获得成本较低的催化剂。

1．6基洛夫城硬质合金厂

基洛夫城的硬质合金厂，即ОАО Кировградск ийзавод т вёрдыхсплавов，始建于1942年，是在莫斯科硬质合金厂迁建的基础上成立的。该厂坐落于斯维德洛夫州，目前拥有员工大约2000名，在俄罗斯硬质合金产业中占据领先地位。除了生产钨粉、碳化钨、碳化钛、氧化钨以及仲钨酸铵，我们特别注重制造6000余种硬质合金产品，这些产品几乎囊括了硬质合金在各个应用领域的需求，诸如：金属和非金属的切削加工、难加工合金的加工、岩石钻探作业、金属的拉拔工艺、压力加工、冲压成型以及金刚石合成等。

该厂所产硬质合金不仅硬度极高，抗磨损性能卓越，而且强度也相当显著。

该厂近年来特别强调生产可替换、多功能、几何形状经过优化的刀具，并注重采用多层耐磨涂层技术。其品牌在俄罗斯各地享有盛誉，同时在独联体国家、欧洲、北美洲、南美洲以及非洲等地也享有较高的知名度。

1． 7珀立玛股份公司

珀立玛股份公司，即ОАО ПОЛЕМА，坐落于图拉城，在俄罗斯工具钢及耐腐蚀钢均质合金粉末的生产领域占据领先地位。该公司配备了先进的气雾化和水雾化设备，其年生产规模能够达到4500吨。这家企业同样在全球范围内处于铬粉、钼粉、钨粉及复合材料产品制造的前列，其镍粉、钴粉、钼粉、铬粉、钛粉、铜粉、锌粉、锡粉、合金钢粉以及粉末焊料等产品的年产量高达3000吨。该公司在快淬镍-锰合金粉、铬-铜合金粉、钨-铜触头以及各类金属粉末等方面拥有显著优势，以下将逐一介绍这些产品。

（1）快淬镍-锰合金粉

快淬镍锰合金粉末在催化合成不同规格的金刚石方面应用广泛。具体而言，该合金粉末的粒度分布和化学成分分别详细列于表1和表2中。

表1镍-锰合金粉的粒度分类

表2镍-锰合金粉的化学组成

(2)铬-铜、钨-铜触头

铬铜触头应用于确保高可靠性和快速断开的真空开关的真空灭弧室中，它能够有效切断6至5千伏电压等级高压电网中的大电流。图2展示了铬铜和钨铜触头的原料形态。

表3中列出了钨-铜触头坯料的型号、其形状构造以及化学成分，而物理和力学特性则详见表4。

图2铬-铜、钨-铜触头坯料

表3展示了圆盘形触头坯料В70Д30-МП（由W30Cu70与Cu合金组成）的具体结构和其化学成分。

表4钨-铜触头坯料的综合性能

圆盘状的铬铜触头坯料的型号、构造及其化学成分详见表5，而其物理和力学特性则可从表6中查得。

钨铜(W-Cu)触头适用于额定电压为1.14 kV及以上电传动远距离控制系统的真空开关，其真空灭弧箱正是利用了这种触头。

（3）金属粉末

公司运用气雾化技术、高压水雾化工艺、氧化物还原处理以及机械破碎手段，生产各类合金粉末和纯净金属粉末。

雾化粉末主要分为两大类：一类是适用于喷涂与堆焊工艺的粉末，另一类则是用于构建结构的粉末。在第一类粉末中，包含了超过200种不同的牌号，例如自熔性镍、铁、铜合金粉末，工具钢粉末，以及高碳钢和低碳钢粉末，还有耐腐蚀合金粉末、耐热合金粉末、锡基合金粉末和锌基合金粉末等。第二类粉末包括纯金属粉末，如铬粉、钼粉、钨粉、镍粉和钛粉；铜合金粉末，具体有青铜粉和黄铜粉；不锈钢粉末；以及具有高导磁率的合金粉末，即坡莫合金粉末。

表5铬-铜触头坯料的牌号和化学成分

表6铬-铜触头坯料的性能

1． 8电触头股份公司

电触头股份公司，即ЗАО Электроконтакт，坐落于依万诺夫州，其历史可追溯至1878年。该公司不仅是俄罗斯最早，也是当时唯一一家电镀碳的生产商。自1956年起，公司着手粉末冶金制品的研发与制造，现已成为俄罗斯在金属粉末制品及电碳制品领域内的领军企业。我们的主要产品包括电刷、各类结构零件、具备抗摩擦性能的部件、以铜为基材的制品，以及以银和钨为原料的各类制品。

该公司的产品广泛应用于城市公共交通、铁路交通、农业机械、矿业开发、电力、冶金、石油天然气开采等领域，同时还涵盖了电机、高低压电气设备、测量仪器以及家用电器等多个方面。图3展示了部分电刷和粉末冶金产品。

图3电触头股份公司部分产品

1． 9“维里阿尔”公司(ООО Вириал)

“维里阿尔”公司，成立于1991年，其总部设在圣彼得堡。到了2008年，该公司的交易额已经达到了3亿卢布。随后在2009年，俄罗斯国家纳米集团公司正式批准了一项投资计划，该计划的总金额高达17亿卢布，旨在依托“维里阿尔”公司的基础，开展纳米陶瓷材料的生产工作。

这家公司是滑动轴承及摩擦部件的研发与制造领域的领军企业。其生产的滑动轴承，采用反应烧结或液相烧结的碳化硅、钨合金（含钨与不含钨）以及以二氧化锆和氧化铝为基的复合材料。滑动轴承的具体结构可参考图4。

图4滑动轴承

体会

众所周知，俄罗斯在空间技术、航空航天技术以及军事装备技术等领域拥有较为先进的尖端技术，同时民用技术也颇负盛名。这些成就与俄罗斯材料工业，尤其是粉末冶金材料的发达程度，有着紧密的联系。在考察了相关俄罗斯粉末冶金企业的生产技术、产品类别及生产规模之后，我们可以明显发现，这些企业在制造高品质的纯金属粉末和合金粉末方面，综合运用了气雾化、高压水雾化、气相合成、氧化物还原以及机械破碎等多种技术手段，并持续进行技术升级。他们在粉末及粉末冶金产品的种类上，致力于满足多样化的使用需求；在生产规模上，已形成了相当程度的工业化水平；在粉末冶金产品的应用领域上，持续拓展新的空间。特别是，通过优化原料粉末的特性及改进制备工艺，这些企业致力于实现高质量粉末和粉末冶金产品的稳定生产，并积极研发及运用纳米粉末、熔体雾化技术以及高速电脉冲等离子烧结工艺。这些都很值得借鉴。

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