兵器粉末冶金技術是指采用金屬或其它（tā）粉末材料，經過（guò）混粉、壓坯（pī）、燒結、成型和後處理等工藝過程（chéng）製造（zào）各種多孔（kǒng）、半致密或全致密兵器（qì）零件與製品的技術。兵器粉末冶金技術是反坦克動能（néng）穿甲彈彈芯、導彈發動機噴（pēn）管、陶瓷裝甲元件、坦（tǎn）克動力傳動係統摩擦片等元件（jiàn）的關鍵（jiàn）製造技術（shù），包括：兵器特殊零件（jiàn）的熱等靜壓、冷等（děng）靜壓技術、燒結工藝、自蔓燃（rán）高溫合成（chéng）技術、粉（fěn）末注射成（chéng）型技術、粉末鍛造技術、粉末冶金件（jiàn）性能測試與無損檢測技術等。由於粉末冶金技術具有工藝成本低、材料利（lì）用率高、能實現製造零件的淨（jìng）成（chéng）型（xíng）或近成型、特別適用於大批量生產，用於取代某些兵（bīng）器零（líng）件（jiàn）的常（cháng）規製造工藝，還能夠實（shí）現提高產品性能，縮短周（zhōu）期，延長使用壽命，降低生產成本的效果。  

    相（xiàng）關技（jì）術

    彈藥技術；發動機噴管技術；摩（mó）擦（cā）片技術；裝甲技術

    技術難點

    1、兵（bīng）器特殊零（líng）件的熱等靜壓、冷等靜壓技術；

    2 、預合金（jīn）粉件（jiàn）燒結工藝及控製技術；

    3 、粉末冶金件致密化技術；

    4 、粉末注（zhù）射（shè）成型技術；

    5 、粉末冶金件精密鍛（duàn）造技術；

    6 、自蔓燃高溫合（hé）成技術；

    7 、粉末冶金件性能測試與無損檢測技術。

    國外概況            

    1、國外兵器粉末冶金技術研究（jiū）和應用廣泛

    粉末冶金技術在美軍彈藥引信上的應用已超過（guò）30年。如M549、M550彈保險及解除保險（xiǎn）裝置的卡銷均為粉末冶金黃（huáng）銅件；50mm（毫米）彈的引信保險器、Beehive戰鬥部的引信定（dìng）時器（qì）殼和引信底座等均采用了316L不鏽鋼粉末冶金（jīn）件；此外，銅斑蛇導彈製導（dǎo）係統中也有形狀複雜的粉（fěn）末冶金鋼質件。

     粉末冶金技術（shù）在彈藥中應用廣泛。如20mm、50mm彈的純鐵質粉末冶金旋轉彈帶、鎢重金屬粉末冶（yě）金動能穿甲彈芯、金屬粉末注射成型穿甲彈尾翼、破甲彈藥形罩（zhào）、自動尋的導引（yǐn）頭粉末冶金件等等，其應用量非常大。俄（é）羅斯（sī）大口徑炮彈也采用黃（huáng）銅粉末冶金成型彈帶。

     粉末冶金技術在槍械中的應用（yòng）非常廣闊。如12.7mm口徑M85機槍的快慢機、護筒、閉鎖機、閂鎖（suǒ）等22種零件可用粉末冶金鋼鍛（duàn）件來代替；12.7mm口徑M2機槍的計算尺、托架、槍栓等12種零件可用粉末冶金件代替；7.62mm M60機槍的撞針杆、送彈杆、前後瞄準器等18種零件可由粉末冶金件代替。如金屬粉末注射成型槍械發射阻鐵（tiě），為4340鋼粉末冶金件，熱處理後硬度達到38～42HRC（洛氏硬度（dù）），氧化發黑後可代替以前的精密鑄件。M16 步槍（qiāng）激光（guāng）瞄準係統的可調旋鈕也采用黃銅、鋼及不（bú）鏽鋼粉末冶金件。               

      在坦克裝（zhuāng）甲車輛方麵，粉末冶金件（jiàn）的應用也（yě）越來越廣泛。美國XM-1坦克（kè）發動機齒輪即采用了粉末冶金件，其性能完全合格，且成本可降低約60％。M15lA2軍用（yòng）車輛的差速（sù）器中，側麵齒輪、軸齒輪、配（pèi）對齒輪均為粉末冶金件，其性能均很好，成（chéng）本降低（dī）約30％。M60坦克（kè）驅動係的正齒（chǐ）輪采用了（le）4620鋼粉末冶金件。軍用車輛的製動泵活（huó）塞，燒（shāo）結的鐵質粉末冶金件比以往的鋁質產品在耐磨性、耐燒蝕（shí）性方麵均（jun1）占優勢，顯著提高產品壽（shòu）命。                  

     在火炮的應用上，奧地利用粉末冶金技術製（zhì）造了耐燒燒蝕鎳基或鈷基合金內襯置於炮管內膛提高性能，具有耐燒蝕、耐磨損、耐磨蝕等（děng）特性（xìng），且製造技術比較成熟。美國用熱等靜壓技術製造形狀複雜的M113型175mm炮斷隔螺紋炮閂，每件（jiàn）可節省材料34kg（公（gōng）斤），工時15個，質量減輕近25％。另外，美國還利用釩改性（xìng）4600鋼粉和天然石墨混合料，通過粉末鍛（duàn）造方法製造（zào）近（jìn）成形的環形件，用於大口徑火炮炮尾組合件（jiàn）中的閉氣環。  

    2、取代傳統工藝和材料（liào）的研究應用證實（shí）了其可行性

    粉末冶金（jīn）技術除了用於製造一些特殊的兵器產品（pǐn）零件（如動（dòng）能（néng）穿甲彈芯、火炮、彈（dàn）箭防燒蝕內（nèi）襯等（děng））之（zhī）外，還可以取（qǔ）代傳（chuán）統材料和工藝，用於製造裝（zhuāng）甲車輛、槍械、火炮或彈箭零件，進一（yī）步改進性能和降（jiàng）低（dī）成本（běn）。國（guó）外許多研究或應用實例已證實了在性能、使用壽命、成本方麵的可（kě）行性，例如（rú）：

    （1）105mm榴彈炮凸輪

    該零（líng）件件尺寸約（yuē）241mm ×152mm ，厚約12.7mm，加強肋高度/厚度比大於10，加（jiā）強肋厚度約5mm.該凸輪槽具有複雜構形，允許（xǔ）誤差±50μm（微米）。美國（guó）陸軍研究證實了粉末冶金蠕變鍛造（zào）技術的應用可行性。他們采用100目7075鋁（lǚ）粉，於276MPa（兆帕）壓力下冷等靜（jìng）壓製坯，在550 ℃氮氣中燒結（jié）2 小時（shí）後，將預型坯（pī）和鍛模預熱到530℃，進行等溫蠕變鍛（duàn）造。結果表明，最終機械性能滿足（zú）QQ－A－367H技術規範，抗拉強度大於490MPa，屈（qū）服強度超過434MPa，延伸率高於3 ％。工（gōng）藝成本對比（bǐ）分析表明，可節約開支30%。

    （2）151A2軍車差速（sù）器齒輪和製動泵活（huó）塞

    美國陸軍（jun1）采用4620鋼粉，通（tōng）過粉末冶金等溫鍛造技術製造差（chà）速側齒輪和傘齒輪，最（zuì）終材料密度可達到99.5％理論密（mì）度，抗拉強度876MPa，屈服強度630MPa，延伸（shēn）率11.6％，斷麵（miàn）收縮率54.4％，衝擊值與4600鍛鋼性能相當。將這些齒輪裝在7部M15lA2車（chē）上進行35000km（公裏）公路和越野跑車考核，結果證明（míng）是合格的。但是用這種粉末冶金等溫鍛（duàn）造技術製造的齒輪，成本降低（dī）了25％。製（zhì）動泵活塞采用燒結鐵是為了取代鋁活塞，解決（jué）腐蝕問（wèn）題。燒結鐵粉中有少量（liàng）錫銻銅合金粉，經製坯壓實（shí）、燒結，硬度達到85－95HB，與標準（zhǔn）鋁活（huó）塞接近。氣孔（kǒng）率為2％，浸漬聚氧乙二醇類合成防腐潤滑劑後，他們將該燒結鐵活塞裝（zhuāng）車，進行20000km考核試驗，對比結果表明，鋁活塞出現嚴重腐蝕、粘合，但燒結鐵活（huó）塞無（wú）任何（hé）過度磨損或腐蝕，性能優於鋁活塞。

    （3）M60坦克正齒輪

    這種（zhǒng）正齒輪用（yòng）於M60坦克驅動鏈，與主驅動齒輪相匹配（pèi）。美國TRW公司在（zài）陸軍支持下研究（jiū）認（rèn）為，用粉末冶金（jīn）技術製造這種高性能齒輪替代鍛鋼件是可行（háng）的。采用工（gōng）業水霧化4620鋼粉，在414MPa壓力下冷等靜壓製成預型坯，然後在1200℃氫氣中燒結（jié）1小時，再於900℃，10t（噸）／平方英寸下進行精（jīng）密等溫鍛造。最終材料密度可達99.5％理論密度（dù），機械性能與鍛鋼件（jiàn）性能（néng）相當，抗拉強度約758MPa，屈服強度約580MPa，延伸率15％，麵縮率40％。

    （4）海軍（jun1）127mm製導炮彈尾翼

    這種尾翼有極嚴格的幾何形（xíng）狀要求（qiú），總長198mm，翼型寬58mm，厚約9mm.原設計采用17－4PH鋼鑄件，最低強度為（wéi）1172MPa.美國海軍海麵武器中（zhōng）心（xīn）認（rèn）為，可以用粉末冶金鍛造技術（shù）製造這種高強度精密尾翼。他們采用4640鋼粉340g（克），與0.48％石墨和0.75％硬脂（zhī）酸鋅混合壓坯，燒結後達到80％－85％理論密度，然後於1200℃預（yù）熱後立即（jí）進行精密等溫模鍛，鍛後密度可達99.5％～100％理論（lùn）密度，尺寸精度可達±2.5 μm.機械性能均可滿（mǎn）足設計要求，抗拉強度可達1207MPa，屈（qū）服強度達1193MPa ，延伸率5.3％，斷麵收縮率25.0％，材料利用（yòng）率達（dá）83％。

    （5）M567引信定位栓

    美國陸軍證實了可以（yǐ）用粉末冶金（jīn）技（jì）術製造炮彈引信中的鋁件。其中（zhōng），60和81mm迫彈引信定位栓原設計采用2014－T6鋁棒坯，切（qiē）削加工，材料抗拉強度為400MPa，根據該件（jiàn）功能，實際並不需要達到這一強度（dù）等級。采用粉末冶金技術製造這種零件，材料是工業201AB鋁粉，成（chéng）分與2014鋁相似，經多模壓機製成坯（pī）件後，於593℃氮氣氛中（zhōng）燒結30分鍾，再進行T4或T6狀態（tài）固溶、時效熱處（chù）理，機加（jiā）為成品件。機械性能試驗表（biǎo）明，T4熱處理條（tiáo）件下，抗拉強度超過290MPa，屈服（fú）強度240MPa，延伸率（lǜ）5％-6 ％，T6條件下抗拉強度達350 MPa ，延伸率1 ％－2 ％。尺寸（cùn）分析和密（mì）度測量（liàng）結果（guǒ）表（biǎo）明，最終尺寸變（biàn）化小於0.3％，材料密度達到99％理論（lùn）密度。為證實其使用性能。進行了空（kōng）氣炮發射試驗，將定位栓裝在M567引信件中，評價其發射後（hòu）的結構完整性，試驗結果表明，未出現任何破壞（huài）或尺寸變化。成本分析表明，傳統（tǒng）切（qiē）削工藝中，有60%材料成為切削廢料，而粉末冶金件中的切削材（cái）料損失不超過5 ％。分析表（biǎo）明（míng）總成本可降（jiàng）低25%。

    （6）粉末冶（yě）金彈帶

    美國陸軍為改進（jìn）鐵粉末冶（yě）金彈帶性能，研究了銅熔滲鐵粉（fěn）末燒結彈帶材料性能，結（jié）果表明銅熔滲可提高鐵粉末冶金（jīn）彈帶強度。例如，鐵粉壓坯經1120℃燒結8分鍾後，抗拉強度為365MPa，屈（qū）服強度為172MPa，延（yán）伸率21％，尺寸變化0.006，經銅熔滲1分鍾後，抗拉強度提高到372MPa，屈服強度（dù）提高到220MPa，延伸率下降到19％，尺寸變化為0.008。

    （7 ）粉末冶金槍械（xiè）零件

    美國陸軍0.50口徑M85機槍快慢機是一個複（fù）雜結構件。原采用4640鋼錘鍛、切（qiē）削工（gōng）藝製造。為降低成（chéng）本，TRW公司用4640預合金（jīn）鋼粉通過粉末冶金鍛造（zào）技術製造了400個粉末冶金鍛造快慢機（jī）交給陸軍進行考核（hé）。經過（guò）大量性（xìng）能（néng）試驗和室溫與（yǔ）低溫（wēn）射擊考核，結果非常令人滿意。因此陸軍製定了M-85機（jī）槍（qiāng）26種零件粉末（mò）冶金鍛造的軍用技術（shù）標準（zhǔn）（MIL-F-45961）。 對比分析結果表明，4640鋼粉末冶金件的強度、韌性與鍛鋼件相當（dāng），硬度為30～33HRC ，疲勞強度414MPa，室溫夏氏V型缺口衝擊值6.9kgf.m（公斤.力米），纖維組織為細回火馬氏體。但是與傳統（tǒng）工藝相比，成本降（jiàng）低50% ，製造工序從27道（dào）減至（zhì）7道，材料利用率從17％提高到90%。

    影響 

    未（wèi）來武器裝備和技術的發展對武器零部（bù）件製造質量、經濟可承受性、研製和製造生產周期、應急生產能（néng）力等都提出了一係列新挑（tiāo）戰，新一代武器裝備需（xū）要更先進的製造技術來滿足（zú）這些要求（qiú）。兵器粉末冶金技術不但（dàn）是反坦克動能穿甲彈彈芯（xīn）、導彈發（fā）動機噴管、陶瓷裝甲（jiǎ）元件、坦克動力傳動（dòng）係統摩擦片等元件的關鍵（jiàn）製造技術，而且由於（yú）它具有工藝成本低、材料利用率高、能實現淨成型或近（jìn）成（chéng）型、適用於批量生產，用（yòng）於取代（dài）某些兵器零件的常規製造工藝，能夠（gòu）實現提高產品性能，縮短周期，延長使用壽命，降低生產（chǎn）成本的效果，所以（yǐ）它（tā）將成為新一代武器裝備發展的支撐性關鍵製造技（jì）術之（zhī）一。