隨著全球工業化的蓬勃發展,粉末冶金技術已被廣泛應用於交通、機械、電子、航空等領域,尤其在汽車製造領域。汽車工業的快速發展極大地推動了粉末冶金在汽車零部件製備中的應用,使汽車行業成為粉末冶金零部件的最大應用領域之一。
粉末冶金為金屬粉末或其混合物為原料,經過成形和燒結,製造各種類型製品的工藝。由於粉末冶金技術的優點,它已成為解決新材料問題的鑰匙,在新材料的發展中起著舉足輕重的作用。以鐵基粉末冶金件和傳統鋼鐵冶金為例,其生產流程有諸多區別。
近幾年,中國汽車業一直保持高速發展。據中國汽車工業協會的統計數據,2007年上半年,中國汽車累計產銷量分別為445.67萬輛和437.38萬輛,同比增長22.36%和23.3%。中國已經成為世界第二大汽車消費國,第三大汽車生產國,第一大汽車潛在市場。伴隨著中國汽車工業的蓬勃發展,帶動了零部件市場的快速發展。2006年,中國汽車零部件企業銷售收入達4035億元。據預計,到2010年中國汽車零部件國內產值將達到7000億元左右。
與此同時,我國粉末冶金工業由於長期缺乏數量較大和附加值較高的零件需求,沒有機會讓粉末冶金行業發揮它特有的優勢提供了良好的機遇。因此在20世紀90年代中期,用於汽車和摩托車工業的粉末冶金零件按質量計算在10年間幾乎翻了一番。而用於附加值較低的農機工業粉末冶金零件則幾乎減少一半。可見,高附加值的粉末冶金零件正逐步向汽車領域轉移。據中國通用機械零部件協會粉末冶金分會報告,2006年中國粉末冶金零件及製品的產量增加了17.5%,達到約88000t。統計的產品類別包括鐵銅基粉末冶金零件、含油軸承以及摩擦材料。其中汽車市場粉末冶金零件用量約為32000t,占37%,增長了28%;電動工具市場增長29%。
未來我國汽車粉末冶金零件產品市場潛力將呈井噴增長。據2016-2021年中國粉末冶金行業市場需求與投資諮詢報告顯示,已開發國家汽車製造業粉末冶金製品的用量占其粉末冶金製品總產量的絕大多數,如美國占90%,歐洲為80%,而我國目前尚不足40%。歐洲平均每輛汽車的粉末冶金製品使用量是14kg,日本為16kg,美國已達到19.5kg以上,預計未來幾年可能達到22kg,而我國目前平均每輛汽車粉末冶金製品的用量卻只有5kg左右。如果按年產500萬輛車計算,我國全年汽車零件用鋼鐵粉末約2.5萬噸左右,如果我國每輛汽車粉末冶金製品的用量達到歐洲水平,加上保有量汽車粉末冶金零件的更換,那麼僅此一項的鋼鐵粉末就需要近10萬噸,是當前粉末冶金總需求量的1.25倍。
提高鐵基粉末冶金的密度,提高粉末冶金件對傳統鍛件的替代範圍。當前,主流基粉末冶金的密度為7.2-7.4g/cm3,而我國技術最先進的東睦已經把其密度提高至7.6g/cm3,在此密度下,鐵基粉末冶金已經替代汽車、機械等絕大多數連接件和部分功能件。在考慮在粉末冶金本身對材料的節省和本身的環保特徵,理論上此類鐵基粉末冶金件的下游空間可達至千億元級別。
進一步提高粉末冶金的一致性高、精度高、形狀複雜等特點,為機械、汽車、家電等行業的產業結構升級服務。此類方向主要以減少機械重量、節約能源消耗、減少排放及將設備小型化、民用化為導向。如東睦股份研發的VVT 用粉末冶金件,在提高油燃燒的同時,更有效了降低汽車的尾氣排放。
進一步合金化,目標為輕量化和功能化。在鐵基粉末中,混入鋁、鎂及稀土元素等合金粉末,可實現其超薄、輕量化等性能,可廣泛地應用電子設備及可穿戴設備等與生活密切相關的領域中。
提高粉末冶金件的電磁性,目標為對矽鋼和鐵氧體等材料的取代。以取向矽鋼為例,矽鋼的導電原理為加入矽等元素後,通過減少晶界等方式以降低鐵損——特別是取向矽鋼,在導向方向即為一個單一粗大的晶粒。相對於取向矽鋼的一維導電方向,粉末冶金件可以實現任何方向的多維導電,即形成一件產品即為單一晶粒。當前此類技術已經在少數企業實現突破,若完全達到工業要求,其將廣泛應用在變壓器、電機、新能源汽車及包含機器人在內智能控制系統上;我們認為此四類方向基本代表了鐵基粉末件的發展方向。