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鄒小姐：13326633089 -
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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(shù)是制取金屬粉末或者用金屬粉末作為原料，經(jīng)過成型和燒結(jié)而制作成金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工藝技術(shù)。相比較于其他傳統(tǒng)技術(shù)，粉末冶金能夠極大的提高能源的利用率，因此這種技術(shù)已經(jīng)成為解決新材料問題的新技術(shù)手段，在新能源材料的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。
粉末冶金材料的類別
一、傳統(tǒng)粉末冶金材料
傳統(tǒng)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(zhì)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(tǒng)粉末冶金材料中最基本、最普遍、最關(guān)鍵的材料，當(dāng)前被廣泛應(yīng)用在汽車制造行業(yè)當(dāng)中，隨著技術(shù)的進步，其應(yīng)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(yīng)用在電器制造行業(yè)中。硬質(zhì)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(yīng)用在核武器制造等高端領(lǐng)域中。
鐵基粉末
二、現(xiàn)代粉末冶金材料
現(xiàn)代粉末冶金材料只要有以下幾種類別：
1. 信息領(lǐng)域中應(yīng)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(lǐng)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(shù)及材料的應(yīng)用能夠極大地提高能源的利用率，更好的開發(fā)新能源；
3. 生物領(lǐng)域中應(yīng)用的粉末冶金材料，一般分為冶金材料與醫(yī)用材料，對于保障人們的健康有重要意義；
4. 在軍事領(lǐng)域當(dāng)中粉末冶金材料的應(yīng)用，如航空航天領(lǐng)域、核軍事領(lǐng)域等，這類領(lǐng)域?qū)τ诓牧嫌兄鴺O高的要求，需要材料具備較強的穩(wěn)定性與安全性、耐高溫性等性能才能推動科技與軍事的發(fā)展與進步，促進其技術(shù)水平的提高。
粉末冶金技術(shù)在新能源材料中的應(yīng)用
一、在風(fēng)能材料中的應(yīng)用
風(fēng)能是新能源而且具有充足、清潔等特點，依靠風(fēng)能發(fā)電可以利用粉末冶金技術(shù)制造其發(fā)電設(shè)備。在風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的制作過程當(dāng)中需要利用粉末冶金技術(shù)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(yīng)用能夠直接影響風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的安全性與穩(wěn)定性并影響其運行。
目前常用的風(fēng)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(shù)制備的摩擦材料在性能質(zhì)量上具有突出的優(yōu)點，在組分的設(shè)計，產(chǎn)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(yīng)用的性能優(yōu)異的摩擦材料。銅基粉末冶金摩擦材料的摩擦系數(shù)較小、導(dǎo)熱性好、摩擦系數(shù)較穩(wěn)定、耐磨性較好，應(yīng)用在風(fēng)機制動系統(tǒng)上大大提高了風(fēng)電機組運行的穩(wěn)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(tǒng)電機，向大容量﹑優(yōu)良的發(fā)電質(zhì)量、提高材料利用率、降低噪聲、降低成本、提高效率的方向發(fā)展。釹鐵硼稀土永磁材料采用粉末冶金技術(shù)來制備，基本工藝是熔煉-鑄錠-破碎-微粉碎-磁場中成形-燒結(jié)-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(yīng)用
太陽能的利用主要包括光伏、光熱、光化學(xué)轉(zhuǎn)化以及光生物轉(zhuǎn)化等。
（1）太陽能光電材料
目前開發(fā)的太陽能電池的種類很多，但其光電轉(zhuǎn)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(yīng)用領(lǐng)域，光電轉(zhuǎn)換效率是太陽能電池最重要的指標(biāo)。新的高效太陽能電池材料的開發(fā)和制備技術(shù)改進等有利于提高光電轉(zhuǎn)化效率。
粉末冶金技術(shù)在太陽能光電材料制備中的應(yīng)用的體現(xiàn)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(xué)氣相沉積法(PECVD)、低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD )、熱絲化學(xué)氣相沉積法（HwCVD)、快速熱化學(xué)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(dǎo)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(huán)保性能最好的太陽能電池，制備方法有反濺射法、低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)、等離子體增強化學(xué)氣相沉積法(PECVD)和熱絲化學(xué)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(shù)。
（2）太陽能光熱材料
太陽能熱發(fā)電相對于光伏發(fā)電，具有成本低、適合于大規(guī)模發(fā)電等優(yōu)勢，然而由于其到達地球后的能量密度比較低。給大規(guī)模的開發(fā)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(guān)鍵技術(shù)，對提高集熱器效率至關(guān)重要。
光熱發(fā)電
粉末冶金技術(shù)在太陽能光熱利用材料制備中的應(yīng)用的體現(xiàn)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(xué)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(jié)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(fù)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(shù)的發(fā)展，新型選擇性涂料得到了應(yīng)用，太陽能選擇性吸收涂層的研究和制備技術(shù)也必將獲得新的發(fā)展。
三、在儲氫材料中的應(yīng)用
固體儲氫是最為常見的儲存方式,但將粉末冶金技術(shù)應(yīng)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(wěn)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(shù)和工藝相對成熟，是目前應(yīng)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(shù)來制備。
稀土儲氫材料應(yīng)用
四、在燃料電池材料中的應(yīng)用
燃料電池是一種能夠把燃料氣體等物質(zhì)的能源轉(zhuǎn)化成電能的裝置，將粉末冶金技術(shù)應(yīng)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(shù)的優(yōu)勢能夠極大的提高材料的性能、安全性、穩(wěn)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(fā)展有重要意義。
由于出色的電化學(xué)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(wěn)定性，常與電解質(zhì)氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯( YSZ)混合制成多孔金屬陶瓷 Ni/YSZ，Ni/YSZ是目前應(yīng)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(shù)。
固體氧化物燃料電池
五、在其他新能源中的應(yīng)用
粉末冶金技術(shù)除了可以應(yīng)用于風(fēng)能與太陽能方向之外，它在核能開發(fā)、鋰電池制造等方面同樣有著不可忽視的應(yīng)用效果。
以鋰電池與粉末冶金技術(shù)結(jié)合為例，鋰電池中的新型電解質(zhì)、能量密度等都和粉末冶金技術(shù)有著緊密關(guān)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(fā)方面，粉末冶金技術(shù)的應(yīng)用同樣十分廣泛，在鈹的制備方面，粉末冶金技術(shù)可以提升真空熱壓和半成品加工的質(zhì)量，有著不可替代的積極作用。粉末冶金技術(shù)涉及由鑄錠生產(chǎn)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(jié)
在新能源的發(fā)展過程中，新能源材料起到了不可替代的重要作用，引導(dǎo)和支撐了新能源的發(fā)展。粉末冶金技術(shù)作為具有眾多優(yōu)點的新技術(shù)能夠極大的提高能源的利用率，提高能源利用的安全、穩(wěn)定性等，對于我國的工業(yè)發(fā)展以及新能源的應(yīng)用有重要意義。隨著粉末冶金技術(shù)的進步，將會有越來越多的先進粉末冶金新材料出現(xiàn)并應(yīng)用到能源材料中，促進新能源的開發(fā)和使用，解決能源問題。
參考來源：
1. 粉末冶金技術(shù)在新能源材料中的應(yīng)用，郭志猛、楊薇薇、曹慧欽（北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院）；
2. 分析粉末冶金技術(shù)在新能源材料中的應(yīng)用，高宇龍；
粉體圈 小吉
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