兵（bīng）器（qì）粉末冶金技術是指采用金（jīn）屬或其它粉末材料，經過混粉、壓坯、燒結、成型和後處（chù）理等工藝過程製造各種多孔、半致密或全致密兵器（qì）零件（jiàn）與製品的技術。兵（bīng）器粉末冶金技術是反坦克動能穿（chuān）甲彈彈芯（xīn）、導彈（dàn）發動機噴管、陶瓷裝甲（jiǎ）元件、坦克動力（lì）傳（chuán）動係統摩擦片等元件的關鍵製造（zào）技術，包括：兵器特殊零件的熱等靜（jìng）壓、冷等靜壓（yā）技術、燒結工藝、自蔓燃高（gāo）溫合成技術、粉末注射（shè）成型技術、粉末鍛（duàn）造技（jì）術、粉末冶金（jīn）件性能測試與無損（sǔn）檢測技術等。由於（yú）粉（fěn）末（mò）冶金技術具有工藝成本低、材料利（lì）用率高（gāo）、能實（shí）現製造零件的（de）淨成型或近成型、特別適用於大批（pī）量生產，用於取代某些兵器零件的常規製造工藝，還能夠實（shí）現提高（gāo）產品性能，縮（suō）短周期，延（yán）長（zhǎng）使用壽命，降低生產成本的效果。

   
1、國外兵器粉末冶金技術研究和應（yīng）用廣泛

    粉末（mò）冶（yě）金技術在美軍彈藥引信上的應用已超過30年。如M549、M550彈保險及（jí）解（jiě）除保險裝置的卡（kǎ）銷均為粉末冶金（jīn）黃銅（tóng）件；50mm（毫米）彈的引信保險（xiǎn）器、Beehive戰鬥部的引信定時器殼和引（yǐn）信底座等均采用了316L不鏽鋼粉末冶金件；此外，銅斑蛇導彈製導（dǎo）係統中也有形狀複雜的粉末冶金鋼質件。

    粉末冶金技術在彈（dàn）藥中應（yīng）用廣泛。如20mm、50mm彈的純（chún）鐵質粉末冶金旋轉（zhuǎn）彈帶、鎢重金屬粉末冶金動能穿（chuān）甲彈芯、金屬粉末（mò）注射成型穿（chuān）甲彈尾翼、破甲彈藥形罩、自動尋的導引頭粉末冶金件等等，其應（yīng）用量非常大（dà）。俄羅斯大口徑炮彈也采用黃（huáng）銅粉末冶金成型彈帶（dài）。

    粉末冶金技（jì）術在槍械中的應用非常（cháng）廣闊。如12.7mm口徑M85機槍（qiāng）的快慢機、護筒、閉鎖（suǒ）機、閂鎖等22種零件可用粉末冶金鋼鍛件來（lái）代替；12.7mm口徑M2機槍（qiāng）的計算尺、托架、槍栓等（děng）12種零件可用粉末（mò）冶（yě）金件代（dài）替；7.62mm M60機槍的撞針杆、送彈杆、前後瞄準器等18種（zhǒng）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，為4340鋼粉末冶金件，熱（rè）處理後硬度（dù）達到38～42HRC（洛氏硬度），氧化發黑後可代替以前的精（jīng）密鑄件。M16步槍激（jī）光瞄準係統的可調旋鈕（niǔ）也采用黃銅、鋼及不鏽鋼粉末冶金件（jiàn）。

    在坦克裝（zhuāng）甲車輛方麵，粉末冶金件的應用（yòng）也越來越廣泛。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（kě）降低約60%。M15lA2軍用車輛的差速器中，側麵齒輪、軸齒輪、配對齒（chǐ）輪均為粉末冶金件，其性（xìng）能均很好，成（chéng）本降低約30%。M60坦克驅動（dòng）係的正齒（chǐ）輪采用了（le）4620鋼粉末冶金（jīn）件。軍用車輛的製動泵活塞，燒結的鐵質粉末冶金件比以往的鋁質產品在耐磨性、耐燒蝕性方麵均（jun1）占優勢，顯（xiǎn）著提高產品壽命。

    在火炮的應用上，奧地利用粉末（mò）冶金技（jì）術（shù）製造（zào）了耐燒燒蝕鎳基或鈷基合（hé）金內襯（chèn）置於炮管內膛提（tí）高性能，具有耐燒蝕（shí）、耐磨損、耐（nài）磨蝕（shí）等特（tè）性，且製造技術比較（jiào）成（chéng）熟。美國用熱等靜壓技術製造形狀（zhuàng）複雜的M113型（xíng）175mm炮斷隔螺（luó）紋炮（pào）閂（shuān），每件可節（jiē）省材料34kg（公斤），工時15個，質量減（jiǎn）輕近25%。另（lìng）外，美（měi）國還利用釩改性（xìng）4600鋼（gāng）粉和天然石墨混合料，通過粉末鍛造方法製造近成形的環形件，用於大口（kǒu）徑火炮炮尾組合件中的閉（bì）氣環。

    2、取代（dài）傳統工藝和材料（liào）的研究應用證實了其可（kě）行性

    粉末冶（yě）金技術除了用於製造一（yī）些特殊的兵器產品零件（如動能穿甲彈芯、火炮（pào）、彈箭防燒蝕內襯等）之外，還可（kě）以取代傳統材料和工藝，用於製造裝甲車輛、槍械、火炮或（huò）彈（dàn）箭零件，進一步改進性能和降低成本。國外（wài）許多研究或應用實例已證實了在性能、使用壽命、成本方麵（miàn）的可行性，例（lì）如：

     （1）105mm榴彈炮（pào）凸輪

    該零件件尺寸（cùn）約241mm ×152mm ，厚約12.7mm，加強肋高度/厚度比大於10，加強肋厚度約5mm.該凸輪槽具有複雜構形，允許誤差±50μm（微（wēi）米）。美國陸軍研究證實了粉末冶（yě）金蠕變鍛造技術的應用可（kě）行性。他們（men）采用100目7075鋁粉，於276MPa（兆帕）壓力下冷等靜壓製坯，在（zài）550℃氮氣中燒（shāo）結2小（xiǎo）時後，將預型（xíng）坯和鍛模（mó）預熱（rè）到（dào）530℃，進行等溫蠕變鍛造。結果表明，最終機械性能滿足QQ-A-367H技術規範，抗拉強度大於（yú）490MPa，屈服強度（dù）超過434MPa，延伸率高於3%。工藝成本對（duì）比分析表明，可節約開支30%。

     （2）151A2軍車差速器齒輪和製動泵活塞

    美國陸軍采用4620鋼（gāng）粉，通過粉末冶金等溫鍛造技術製造差速側齒輪和傘齒輪，最終材料密度（dù）可（kě）達到99.5%理（lǐ）論（lùn）密度，抗拉強度876MPa，屈服強度630MPa，延伸率11.6%，斷麵收縮率54.4%，衝（chōng）擊值與4600鍛鋼性能相當。將這些齒輪裝在7部M15lA2車上進行35000km（公裏）公路和越野跑車考核，結（jié）果證明是合（hé）格的。但是用這（zhè）種粉末冶（yě）金等溫鍛造技術製造的齒輪（lún），成本降低了25%。製動（dòng）泵活塞（sāi）采用燒結鐵是為了取（qǔ）代鋁活塞，解決腐蝕（shí）問題。燒結鐵粉中有少（shǎo）量錫銻銅合金粉，經製坯壓實、燒結，硬度達到85-95HB，與標準鋁活塞接近。氣孔率為2%，浸漬聚氧乙二醇類合（hé）成防腐潤滑劑後，他（tā）們將該燒結鐵活塞（sāi）裝車，進行20000km考核試驗，對比結果表明，鋁（lǚ）活（huó）塞出現嚴（yán）重腐蝕、粘合，但（dàn）燒結鐵活塞無任何過度磨損或腐蝕，性能（néng）優於鋁活塞。

     （3）M60坦克正齒輪

    這（zhè）種正齒（chǐ）輪用於M60坦（tǎn）克（kè）驅動鏈，與主驅動齒輪相匹配。美國TRW公司在陸軍支持下研究（jiū）認為，用粉末冶金技術製造這種高性能齒輪替代鍛鋼（gāng）件是可行的。采用工業水霧化4620鋼粉，在414MPa壓力下冷等靜（jìng）壓製成預型坯，然後在1200℃氫氣中（zhōng）燒結1小時，再於900℃，10t（噸）/平方英寸下進行精密等溫鍛造。最終材料密度可達99.5%理論密度，機械性能與鍛鋼件性能（néng）相當，抗拉強度約758MPa，屈服強度約580MPa，延伸率（lǜ）15%，麵縮率40%。

     （4）海（hǎi）軍127mm製導炮彈尾翼

    這種尾翼有極嚴（yán）格的幾何形（xíng）狀要求，總長198mm，翼型寬58mm，厚約9mm.原設計采用17-4PH鋼鑄件（jiàn），最（zuì）低強度為1172MPa.美國海軍海麵武器中心認為，可以用粉末冶金鍛造技術製（zhì）造這種（zhǒng）高強度精密尾翼。他們采用（yòng）4640鋼粉340g（克），與0.48%石墨和0.75%硬脂酸鋅（xīn）混合壓坯，燒結後（hòu）達到80%-85%理論密度（dù），然後於1200℃預（yù）熱後立即進行（háng）精密等溫模鍛，鍛後密（mì）度（dù）可達（dá）99.5%～100%理論密（mì）度，尺寸精度可（kě）達±2.5μm.機械性能均可滿（mǎn）足設計要求，抗拉強（qiáng）度可（kě）達1207MPa，屈服強度達1193MPa ，延伸率5.3%，斷麵收縮率25.0%，材料（liào）利用率達83%。

     （5）M567引信定位栓

    美國陸軍證實了可以用粉末冶金技術製造炮彈引信中的鋁件。其中，60和81mm迫彈（dàn）引信（xìn）定位栓原設計采用2014-T6鋁棒坯，切削加工，材（cái）料抗拉強度（dù）為400MPa，根（gēn）據該件功能，實際並不需要達到（dào）這一強度等級。采（cǎi）用粉末冶金技術製造這種零件，材料是（shì）工業201AB鋁粉，成分與2014鋁相似，經多（duō）模壓機製成坯件後，於593℃氮氣氛（fēn）中燒結30分鍾，再進行T4或T6狀態（tài）固溶、時效熱處理（lǐ），機加為（wéi）成品（pǐn）件。機械性能試驗表明，T4熱處理條件下，抗拉強度超過290MPa，屈服強度240MPa，延伸率5%-6%，T6條件下（xià）抗拉強度達350 MPa ，延伸率1%-2%。尺寸分析和密度測（cè）量（liàng）結果表明（míng），最終尺寸變化小於0.3%，材料密度達（dá）到（dào）99%理論密度。為證實其使用性能。進行了空氣炮發射試驗，將定位栓裝在M567引信件中，評價其發射後的結構（gòu）完整性，試驗結果表明，未出現任何破壞或尺寸變化。成本（běn）分析表明，傳統切削工藝中，有60%材（cái）料成為切削（xuē）廢料，而粉末冶金件中的切削材料損（sǔn）失不超過5%。分析表明（míng）總成本可降低25%。

     （6）粉末冶金彈帶

    美國陸軍為改進鐵（tiě）粉末冶金彈帶性能，研究了銅熔滲鐵粉末燒結彈帶材料（liào）性能，結果表明銅熔（róng）滲可提高鐵粉末冶金彈帶強度。例如，鐵粉壓（yā）坯經1120℃燒結8分鍾後，抗拉強度為365MPa，屈服強度為172MPa，延伸率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（biàn）化為0.008。

     （7）粉（fěn）末冶金槍械零件

    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、切削工藝製造。為降低成本，TRW公司用4640預合金鋼粉通（tōng）過粉末冶金鍛造技術製造了400個粉（fěn）末冶金鍛造快慢機交（jiāo）給（gěi）陸軍進行考核。經（jīng）過大（dà）量性能試驗和室溫與低溫射擊考（kǎo）核，結果非常令人滿意。因此陸軍製（zhì）定了M-85機槍26種（zhǒng）零件粉（fěn）末冶金鍛造的（de）軍用技術標準（MIL-F-45961）。對比分析結果表明，4640鋼粉末冶金件的強度（dù）、韌性與（yǔ）鍛鋼件相當（dāng），硬度為30～33HRC ，疲勞強度414MPa，室溫（wēn）夏氏V型缺（quē）口衝擊值6.9kgf.m（公（gōng）斤.力米），纖維組織為細回火馬氏體。但是與傳統工藝相比，成本降低50%，製造工序從27道減至7道，材料利用率從17%提高到90%