怎么将“一盘散沙”固结起来，变成一种制福人类的“气力”？不日，由广州市科学手艺局主办，广东科学核心和羊城晚报社连结承办的珠江科学大教室第128讲，邀请了广东省科学院新质料探求所副所长刘辛走进广州科学城中学，为师生们作《固结粉末的气力》的科普讲座。

　　刘辛先容，从实质上来说，沙子是粉末的一种展现样式，而正在科学上，关于粉末的界说是：尺寸小于1毫米的离散颗粒的聚集体。正在普通存在中，粉末无处不正在，比如面粉、奶粉等。而正在工业范围，金属粉末但是一类极其紧要的工业原质料。依据统计，70%以上的工业制品或者中心品是以颗粒样式存正在的。

　　无论是哪种粉末，正在其聚集的状况时都发现为松散的圆锥体，通过微观参观可能涌现，区别的粉末颗粒有各类各样的形态，有球形、圆柱形、针状等。

　　刘辛先容说，第一种方法简略而“粗暴”——即是用呆滞的方法举办摧残，将一块合座的金属质料形成作恶例的粉末，用如许的方法来制备粉末产量大，本钱也较低，然而题目就正在于制成的粉末形态作恶例。

　　第二种方法则是化学的举措，使用还原剂将金属氧化物和金属盐类还原。这一举措也是目前工业出产中比拟常睹的举措。最终一种方法则采用了物理的举措，如工业上常常行使二流雾化法去制备球形粉末，所谓的“二流”是指用高压水或者气体击碎金属的液流，取得球形的粉末。

　　刘辛指出，目前金属粉末发现了高纯化起色的趋向，关于粉末的纯度恳求越来越高，个中最大的离间即是要职掌个中的氧含量。

　　别的，粉末的尺寸也正在变得超细化（纳米化）。纳米粉末正在另日会有很是普遍的使用场景，比如正在芯片中就会用到纳米镍粉或者纳米银粉。

　　“纳米粉末可能极大擢升质料或者器件的职能。”而且，科学家们也正在一贯寻求将粉末举办复合化。刘辛先容，复合化指的是将两种以上的质料复合正在一齐，带来更众功用化的效力。例如，正在碳化钨粉末的外面包裹上一层镍粉，可能擢升质料的耐磨性，这个举措正在钻甲第耐磨质料范围取得了普遍使用。

　　固然通过各类方法取得了金属粉末，然而究竟是“一盘散沙”，还是无法行使，那么，怎么将粉末形成具有必定强度和职能的工业零部件？刘辛说，这就须要用到粉末冶金手艺。

　　刘辛说，古代的创设工艺往往是以金属锭为原料，通过熔炼、锻制、锻制、呆滞加工等伎俩来创设出所须要的零部件。但这个举措的全盘流程很长，况且会形成很众原质料的浪掷，其浪掷的本钱乃至可能到达总本钱的80%以上。而通过粉末冶金手艺，将动作原料的金属粉末，通过成形和烧结，可能创设出金属零部件。正在粉末冶金流程中，有一个很是紧要的症结叫作“烧结颈”，通过正在微观标准上竣工粉末颗粒之间的互相严紧联贯，将粉末固结成褂讪可用的质料。这种方法大大朴实了原质料，也大大缩短了出产流程，同时还能创设出少许布局万分纷乱的零部件。

　　刘辛说，原本粉末冶金手艺的史册很是悠远，3000年前的古埃及人就一经用碳还原铁的举措制备出了海绵铁。正在20世纪初，发觉家爱迪生采用了粉末冶金手艺创设出了电灯的钨丝，将人类带入了电气照明的期间。

　　刘辛说，粉末冶金手艺最大的使用市集原本是正在汽车范围，超越对折的汽车零部件都是使用粉末冶金手艺创设出来的。罕睹据显示，美邦出产一辆一般的轿车，起码要行使230种、近750个粉末冶金的零件。从20世纪90年代入手，粉末冶金钛合金构件一经展现正在了汽车出产中，比拟起钢质构件，这种钛合金构件的重量可能减轻55%，而强度更大，堪称“超等钢”。别的，假若清晰电动汽车，会传说过“永磁电机”的观点，而个中的“永磁”质料的学名叫铝铁硼，同样是使用粉末冶金手艺出产的。

　　近十年来，3D打印手艺很是热门，并被以为是促进人类第三次工业革命的代外性手艺。刘辛说，3D打印手艺的道理是以数字模子为根底，通过逐层聚集的方法，将二维质料“堆”出三维的质料。而将这一手艺与粉末冶金手艺相纠合，变成金属粉末3D打印手艺，可能正在工业范围大显技能。

　　“正在贸易航天范围，火箭策动机的许众零部件都可能用3D打印手艺来创设。比拟起古代出产流程，其功用能取得惊人的擢升。”刘辛说，正在2023年，美邦的一家公司得胜发射了一艘箭体均由3D打印而成的火箭。依据统计，3D打印手艺可能使零件的质料和本钱低落30%。

　　刘辛还先容说，其所正在单元和病院协作，以钽合金粉为原质料，使用3D打印手艺打印出人体的髋合节，并竣事了邦内首例的置换手术。钽合金比钛合金对人体的生物相容性更好，被以为是最亲和人体的金属。

　　刘辛万分提到，除了3D打印手艺外，尚有一项被称为“粉末打针成形”的手艺，也万分适合制制少许纷乱的零部件。

　　“华为方才推出了三折叠手机，这部折叠手机的转轴，原本即是用了粉末打针成形手艺来竣工的。这一手艺比3D打印手艺的功用更高，产量更大，况且本钱更低。”