兵器粉末冶金技術（shù）是指采用（yòng）金屬或（huò）其它粉末材（cái）料，經過混粉、壓坯、燒結、成型和後處理等工藝過（guò）程製造各種多孔、半致密或全（quán）致密兵器零件與製品的技術。兵器粉末冶金（jīn）技術是反坦克動能穿甲彈彈芯、導彈發動機噴管、陶瓷（cí）裝甲元件、坦克動力傳（chuán）動係（xì）統摩擦片等元件的關（guān）鍵製造技（jì）術，包括：兵器特殊零件的熱等靜壓、冷等靜壓技術、燒結工藝、自蔓燃高溫合成技術、粉末（mò）注射成型（xíng）技術、粉末鍛造技術、粉末冶金件性能（néng）測（cè）試（shì）與無損檢（jiǎn）測技術等。由於粉末冶金技（jì）術具有工藝成本（běn）低、材料利用率高、能實現製造零件的淨成型或近成型、特別適用於大批量生產，用於（yú）取（qǔ）代（dài）某些兵器零件的常規製造工（gōng）藝，還能夠（gòu）實現提高產品性能，縮短（duǎn）周期，延長使用壽命，降低生產成本的效果。

   
1、國外兵器粉末冶（yě）金技術研（yán）究和應用（yòng）廣泛

    粉末冶金技術在美軍彈藥引信上的應用（yòng）已超過30年。如M549、M550彈保險及解除保險（xiǎn）裝置的卡銷均為粉末冶（yě）金黃銅件；50mm（毫米）彈的引信保（bǎo）險（xiǎn）器（qì）、Beehive戰鬥（dòu）部的引信定時器（qì）殼和引信底座等均采用了316L不鏽鋼粉末（mò）冶金件；此外，銅斑蛇導彈製導係統中也有形（xíng）狀複雜的粉末冶金鋼質件。

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

    粉末冶金技術在槍械中的應用非常廣闊。如12.7mm口徑M85機槍的快慢機、護筒、閉鎖機、閂鎖等22種零件可用粉末冶金鋼鍛件來代替；12.7mm口徑M2機（jī）槍的計（jì）算尺、托架、槍栓等12種零件可用粉末冶金件代替（tì）；7.62mm M60機槍的撞針杆、送（sòng）彈杆、前後瞄準器等18種零件可由粉末冶金件代替（tì）。如金（jīn）屬粉末注射成型槍械發射阻鐵，為4340鋼粉末冶金（jīn）件，熱處理後硬度達（dá）到38～42HRC（洛氏硬度），氧化發黑後可代替以前的精密鑄件。M16步槍激光瞄準係統的可調旋鈕也采用（yòng）黃銅、鋼（gāng）及不鏽鋼粉末冶金件。

    在坦克裝甲車輛方麵，粉末冶金件的（de）應用也越來越廣泛。美國XM-1坦克發動機（jī）齒輪即采用了粉末冶金件（jiàn），其性能完全（quán）合格，且成本可降低約60%。M15lA2軍用車輛的差速器中，側麵齒輪、軸齒輪、配對齒輪均為粉末冶金（jīn）件，其性能均很好，成本降低約30%。M60坦克驅動係的正齒輪采用了（le）4620鋼粉末冶金件。軍用（yòng）車（chē）輛的（de）製動泵活（huó）塞，燒（shāo）結的（de）鐵質粉末冶金件（jiàn）比以往的鋁質產品在耐磨性、耐燒蝕性方麵均占（zhàn）優勢，顯著提高產品壽命。

    在火（huǒ）炮的應用上，奧地利（lì）用粉末冶金技（jì）術製造了耐燒燒蝕鎳基或（huò）鈷基（jī）合金內襯置（zhì）於炮管內膛（táng）提高性能，具有耐燒蝕、耐磨損、耐磨蝕等特性，且製造技術比較成熟。美國用熱等（děng）靜壓技術製造形狀（zhuàng）複雜的M113型175mm炮斷（duàn）隔螺紋炮閂，每件可節省材料（liào）34kg（公（gōng）斤），工時15個（gè），質量（liàng）減輕近25%。另外，美國還利用釩改性4600鋼粉（fěn）和天然石墨混合料，通過粉末鍛（duàn）造方法製造近成形的環形（xíng）件，用於大口徑火（huǒ）炮炮（pào）尾組合件中的閉氣環。

    2、取代傳統工藝和材料的研究應用（yòng）證實了其可（kě）行性（xìng）

    粉末冶金技術除了用於製造一些特殊的兵器產（chǎn）品零（líng）件（如動（dòng）能（néng）穿甲彈芯、火炮（pào）、彈箭（jiàn）防燒（shāo）蝕內襯等）之外，還可以取（qǔ）代（dài）傳統材料和工藝，用於製造（zào）裝甲車輛（liàng）、槍械、火炮或彈箭零件，進一步改進性能和降低（dī）成本。國外許多研究或應用實例已證實了在性能、使用壽命、成本方麵的可行（háng）性（xìng），例如：

     （1）105mm榴（liú）彈炮凸輪

    該零件件尺寸約241mm ×152mm ，厚約（yuē）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（yǒu）複雜構形，允許誤差±50μm（微（wēi）米）。美國陸軍研究證實了粉末冶金蠕變鍛造技術的應用（yòng）可行性。他們采用100目7075鋁粉，於276MPa（兆帕）壓力下（xià）冷等靜壓製坯，在550℃氮氣中燒結2小時後，將預型坯和鍛模預熱到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490MPa，屈服強度超過（guò）434MPa，延伸率高於3%。工藝成本對比分析表明，可節（jiē）約開支30%。

     （2）151A2軍車（chē）差速器齒（chǐ）輪和製動泵活（huó）塞

    美國陸軍采用4620鋼粉，通過粉末冶（yě）金等溫鍛造技術製造差速側齒輪和傘齒（chǐ）輪，最終材料密度（dù）可達（dá）到99.5%理論密度，抗拉（lā）強度（dù）876MPa，屈服（fú）強度630MPa，延伸（shēn）率11.6%，斷麵收縮率54.4%，衝擊值與4600鍛鋼性能相當。將（jiāng）這些齒輪裝在（zài）7部M15lA2車上進行35000km（公裏）公路和越（yuè）野跑（pǎo）車考核，結果證明是合格的（de）。但（dàn）是用這（zhè）種粉末冶金等溫鍛造技術製造的齒（chǐ）輪，成本降低了25%。製動（dòng）泵活塞采用燒結鐵是為了取（qǔ）代鋁（lǚ）活塞，解決腐蝕問題。燒結鐵粉中有少量錫銻銅合金（jīn）粉，經製坯（pī）壓實、燒結，硬度（dù）達到85-95HB，與標準鋁活塞接（jiē）近。氣孔率為2%，浸漬（zì）聚氧乙二醇類合成防腐潤滑劑後，他（tā）們將該燒結（jié）鐵活塞裝車（chē），進行20000km考核試驗，對比結果表明，鋁（lǚ）活塞出現嚴重腐蝕、粘合，但燒結鐵活（huó）塞無任何過度磨損或腐蝕（shí），性能優於鋁活塞。

     （3）M60坦克正齒輪

    這（zhè）種（zhǒng）正齒輪用於M60坦克驅（qū）動（dòng）鏈（liàn），與主驅動齒輪相匹配。美國（guó）TRW公司在陸軍支持下研究認為，用粉末冶金技術製造這（zhè）種高性（xìng）能齒輪替代（dài）鍛鋼件（jiàn）是可行的。采（cǎi）用工業水霧化4620鋼粉（fěn），在414MPa壓力下冷等靜壓製成預型坯（pī），然後在1200℃氫氣中燒結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（yǔ）鍛鋼件性能相（xiàng）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（zhè）種尾翼有極嚴格的幾何形狀要求（qiú），總長198mm，翼型寬58mm，厚（hòu）約9mm.原設計采用17-4PH鋼鑄件，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造這種高強度（dù）精密尾翼。他們采用4640鋼粉340g（克），與0.48%石墨和（hé）0.75%硬脂（zhī）酸（suān）鋅混合壓坯，燒結後達到80%-85%理論密度，然後於1200℃預熱後立即進行精密等溫模鍛，鍛後密度可達99.5%～100%理（lǐ）論密度（dù），尺寸精度可達±2.5μm.機械性能均可滿足設（shè）計（jì）要（yào）求，抗拉強度可達1207MPa，屈服強度達1193MPa ，延伸率5.3%，斷麵收縮率25.0%，材料利用（yòng）率達83%。

     （5）M567引信定位栓

    美國陸（lù）軍證（zhèng）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迫彈引信定位栓原設計采用2014-T6鋁棒坯，切削（xuē）加工，材（cái）料（liào）抗拉強度為400MPa，根據該件功能（néng），實際並不需要達到這一強度等級。采用粉末冶金技術製造這種零件，材料是工業201AB鋁粉，成分與2014鋁相似，經多模壓機（jī）製（zhì）成坯件（jiàn）後，於593℃氮氣氛（fēn）中燒結30分鍾，再進行T4或T6狀態固溶、時效熱處理，機加為成（chéng）品件。機（jī）械性能試驗表明，T4熱處（chù）理條件下，抗拉強度超過290MPa，屈服強度240MPa，延伸率5%-6%，T6條件下抗拉強（qiáng）度達350 MPa ，延伸率1%-2%。尺寸（cùn）分析和密度測量結（jié）果表明，最終尺寸變化小（xiǎo）於0.3%，材料密度達到99%理（lǐ）論密度。為證實其（qí）使用性能。進行（háng）了空氣炮（pào）發射試（shì）驗，將定位栓（shuān）裝在（zài）M567引信件中，評價其發射後的結構完整性，試驗結果表明，未出現任何破壞或尺寸變（biàn）化。成（chéng）本分（fèn）析表明，傳統切削工藝中，有60%材料成為切削廢料，而粉末（mò）冶金（jīn）件中的切削材料損失不超過5%。分析表明總成本可（kě）降低25%。

     （6）粉末冶金彈帶

    美國陸軍為改（gǎi）進鐵粉末冶金彈帶（dài）性能，研究了銅熔滲鐵粉末燒結彈帶材料性能，結果表明銅熔滲可提高鐵粉末冶金彈帶（dài）強度。例如，鐵粉壓坯經1120℃燒結8分鍾（zhōng）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（róng）滲1分鍾後，抗拉強度提高到372MPa，屈服強度提高到220MPa，延伸率（lǜ）下降到19%，尺寸變化為0.008。

     （7）粉末冶金槍（qiāng）械零件（jiàn）

    美國陸軍0.50口徑M85機槍快慢機是一（yī）個複雜結構件。原（yuán）采用4640鋼錘鍛（duàn）、切削工藝製造（zào）。為降低成本，TRW公司（sī）用4640預合金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（kuài）慢機（jī）交給陸軍進（jìn）行考核（hé）。經過大量性能試驗和室溫與低溫射擊考核，結果非常令人滿意。因此陸軍製定了M-85機槍26種零件粉末冶金鍛造的軍用技術標準（MIL-F-45961）。對比分析結果表明，4640鋼粉末冶金件（jiàn）的強度、韌性（xìng）與鍛鋼件相當，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（zǔ）織（zhī）為細（xì）回火馬氏體。但（dàn）是（shì）與傳統工（gōng）藝相比，成本降（jiàng）低50%，製造工（gōng）序從27道減至7道，材料利用率從17%提高到90%