【关键词】SPS烧结硅元素物理性能
现代的电子产品在使用过程中要求具有良好的散热性能，防止半导体器件的失效。研究表明温度每升高10℃，硅半导体的寿命就减少1/3左右，这就需要高散热性的电子封装材料，其热膨胀系数要与Si和GaAs半导体材料匹配，传统的电子硅元素对Si-Al电子封装材料性能的影响
文/吕荣青1，2金等，已经不能满足高导热低膨胀的综合性能要求。新型的高Si-Al合金复合材料显示出了它的优越性，Al具有低的密度和较高的热导率，Si本身就是半导体材料，两者结合可以获得轻质低热膨胀高导热率优良Si-Al电子封装材料。英国的Osprey金属公司采用喷射沉积+热等静压的方法制备了具有优良性能的电子封装材料，但这种方法制造成本高，对设备要求很高。日本住友电器生产了40Si-Al材料CMSHA-40，但综合性能指标仍不十分理想。
粉末冶金工艺通过改变Si颗粒与Al粉末的粒度组成和质量比，成分和成形都易于控制，可制备高密度的复合材料。本研究采用粉末冶金法开发不同Si含量的Si-Al电子封装材料，并对制备工艺和性能进行探讨。
1试验
实验用的原料为水雾化Al粉和Si粉。Al粉为近球形，Si粉为不规则多边形。将平均直径125ηm的Si粉和平均直径12.5ηm的铝粉按质量比3：7、1：1、6：4、7：3在行星球磨机中混合均匀，转速为260r/min，混合1h。使用上海晨鑫生产的SPS-30放电等离子烧结炉，脉冲持续时间为3ms，电流开关比为11：2，真空度小于1pa，在尺寸为85mm×40mm×75mm的圆柱形石墨模具中烧结，石墨毡用来隔热保温，用铂铑热电偶测试温度变化，升温速率100℃/min，样品在580℃烧结温度下保温5min，压力保持在45MPa。
粉末冶金烧结试样采用线切割加工成Φ10mm×5mm的圆柱，然后用TC-7000激光热常数测量仪测定常温下材料的热导率；采用OLYMPUS-GX51型金相显微镜和HitachiS-4800N型扫描电镜观察材料的微观组织，采用Archimedes排水法测定材料的密度。
2实验结果及分析
2.1颗粒形貌
图1展现的是不同硅含量的Si/Al混合粉的形貌照片，可以看出，铝粉主要为近球形，硅粉为不规则多边形，并且粉末混合均匀，无明显偏聚现象。
2.2复合材料组织性能
图2是不同硅含量Si/Al复合材料的金相组织，可以看出复合材料的组织烧结致密，具有相互连接的网状组织结构。因为铝和硅的熔点分别为660℃和1420℃，因此，不可能用同样的烧结方法使复合材料达到致密化，材料内部产生空隙，影响材料的性能。放电等离子烧结使每一个颗粒表面均匀的产生热量，活化颗粒表面，铝熔化后流入硅颗粒的间隙中，促进了材料的致密化。同时，随着硅含量的增加，复合材料中的空隙增多，铝含量减少致使流入空隙中的铝熔液量降低，空隙变多，密度降低，并且空隙作为裂纹源，降低了材料的机械性能和热性能。所以硅的含量要合理控制来保证复合材料的综合性能。
2.3复合材料物理性能
2.3.1密度
复合材料理论密度ρt用以下公式计算：
ρt=ρSiVSi+ρAlVAl（1）
其中ρi为复合材料的密度，Vi为复合材料组分的体积分数。ρSi为2.34g/cm3，ρAl为2.70g/cm3。
表1列出了不同硅含量的Si/Al复合材料的密度，随着硅含量的增加复合材料的密度逐渐降低，这与金相组织的观察结论是一致的，并且可以看出，Si/Al复合材料的密度相对较低，从而可以应用在电子器件、航空零部件等领域。
2.3.2热膨胀系数
热膨胀性能是电子封装材料非常重要的性能指标，而热膨胀系数（CTE）是评价热膨胀性能的指标之一。热膨胀系数在理论上应用Turner模型和Kerner模型来进行计算，然后比较分析计算所得值与实验值的差异。图3所示为复合材料热膨胀系数理论计算值和实验值随Si含量的变化曲线。由此可以看出，该所述Si/Al复合材料的热膨胀系数随Si含量的增加逐渐降低。
图3中，硅含量为60%的铝硅复合材料的热膨胀系数为10.5×10-6K-1，比Kerner模型数值低，比Terner模型数值高，但差距不大，说明模型的假设条件是有局限性的，但不影响对材料性能的估计。由于SPS工艺制备的材料组织均匀，由热膨胀引起的残余应力大大降低，同时，由于60%的铝硅复合材料具有相对较高的热导率114.8W/（m・K），因此，非常适合用于电子封装材料。
2.3.3热导率
电子封装材料的热导率是判定封装材料能否有效地消散芯片所产生热量的主要指标。图4所示为不同含量硅/铝复合材料的热导率曲线，可以看出，所述Si/Al复合材料的热导率随Si含量增加而逐渐减少，因为单晶Si的热导率为148W/（m・K），单晶Al的热导率为247W/（m・K）。并且随Si含量的增加硅/铝复合材料的密度降低，导致复合材料热导率的降低。
3结论
（1）Si/Al复合材料由SPS技术制备。铝和硅不发生化学反应，在烧结过程中，高温使铝熔化渗入到硅颗粒周边，促进材料的致密化。
（2）密度随着硅含量的增加而降低，当硅含量为50%时，相对密度达到了98.02%。
（3）热膨胀系数、热导率都随着硅含量的增加而减小，性能最优匹配的是硅含量60%的Si/Al复合材料。
参考文献
[1]黄强，顾明元，金燕萍.电子封装材料的研究现状[J].材料导报，2000，14（9）：28-32.
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[4]王铁军，周武平，熊宁等.电子封装用粉末冶金材料[J].粉末冶金技术，2005，23（2）：145-150.
[5]黄强，顾明元，金燕萍.压制压力对Si-Al电子封装材料性能的影响[J].中南大学学报，2005，36（2）：199-203.
作者简介
吕荣青（1972-），男，山东省莱芜市人。现为莱芜职业技术学院讲师。研究方向为物理、电子、粉末冶金新材料等。
作者单位
关键词TiAl基合金；粉末冶金；力学性能
中图分类号TF12文献标识码A文章编号1674-6708（2013）91-0045-02
0引言
作为高温结构材料，TiAl基合金正受到业内界人士的越来越高度关注，良好的抗氧化性能，低密度，耐高温性能等，让其比之镍基合金和钛基合金更具优越性[1]，因此成为航空，国防，军工等高科技领域极具吸引力的材料。然而，室温塑性低，高温屈服应力高和加工成形性差等，使得TiAl合金广泛应用受到严重的制约。因此，研究和开发针对TiAl合金合理高效的制备与成形技术，是科技工作者的一个重要课题。常规制备TiAl基合金的方法主要有粉末冶金，铸造，铸锭冶金等。其中粉末冶金方法有其显著独特优点：克服了铸造缺陷，如疏松缩孔等；加入合金元素来制备复合材料变得容易；材料成分均匀，显微组织细小，力学性能优异；复杂零件易于实现近净成形。
1预合金粉末制备工艺
采用预合金粉末成型工艺制备TiAl基合金首先要制备γ-TiAl预合金粉末，之后经过模压成型与烧结反应而制得所需制件的工艺。此工艺的成本有些昂贵，因为，Ti熔点高且活性比较大，需要在制备过程中严格控制工艺，故难度也较大。现阶段，发展出来很多方法制备γ-TiAl预合金粉，其中主要被采用的有：雾化法、机械合金化法（MA）、自蔓延高温合成法（SHS）等。此工艺所获材料其晶粒大小，相分布以及合金元素分布的均匀性与相应的锻件相比，都得到显著提高。用预合金法，德国姆波公司制造出大型客机连接臂，和直升机叶片连杆接头，产品相比于锻件，材料和成本分别节省40%和34%[2]。随后美国坩埚公司又开发出，可以制备全致密，形状复杂的钛合金近形产品的陶瓷模热等静压技术，使得合金材料的力学性能得到进一步提升。
2元素粉末法
元素粉末法是对Ti、Al和Nb、Cr、Mo等外加元素预压成形，在高温下反应合成之后进行致密化来制备TiAl基合金材料的，制品组织细小、成分均匀。此法优点是成本比较低，工艺设备简单而且容易添加各种高熔点合金元素，通过均匀化混合和高温反应能避免成分偏析。元素粉末法制备TiAl基合金，已经得到了广泛研究，所制备出来的材料性能可与铸造TiAl基合金媲美。元素粉末法制备TiAl合金时Ti，Al元素会发生扩散反应，基本反应过程为[3]：6Ti+6Al4Ti+2TiAl3，4Ti+2TiAl3Ti3Al+TiAl+2TiAl2，Ti3Al+2TiAl2+TiAl6TiAl。
3成型工艺
预合金粉末属硬脆粉末，不便直接模压成形，所以采用挤压方式进行成形。有冷挤压和热挤压两种方式。此工艺让粉末晶粒得到了细化，组织均匀性和粉末间的高温扩散能力得到提高。对于元素粉末挤压可以消除压坯膨胀开裂，而对于预合金粉末，挤压也提高了粉末变形能力。随着科技的进步，出现了很多新技术如：温压技术，流动温压技术，模壁技术，爆炸压制技术，高速压制技术等。这使得粉末冶金成形技术正向高性能化，高致密化方向发展。
4烧结反应工艺
以下是对目前出现的几种TiAl合金粉末冶金烧结工艺简单介绍。
4.1热压和热等静压
热压和热等静压是目前两种很可行的制备钛铝基合金的工艺。在压制的过程粉末的受力比较均匀，所得制件的致密度很高，力学性能很优异。经文献和实践所知，在1100℃～1300℃，压力大于100MPa时，将雾化TiAl预合金粉末，直接进行热等静压效果为最好。刘咏等人用此热等静压的工艺方法所制得的钛铝基合金制件，致密度高，显微组织细小，结果很是成功[4]。
4.2自蔓延高温合成工艺
自蔓延高温合成（也被称为燃烧合成方法），是利用化学反应过程所生成的热量和产生的高温，而使自身反应持续下去，进而获得所需材料或制品的方法。该工艺简单，高效节能，成本低且制品质量高，自问世后在世界范围内得到了广泛的研发与应用。其中开发出来的SHS制备粉体，烧结，致密化技术，能够制备出常规方法难以制备出的TiAl化合物，且产物形状复杂，致密度高，目前SHS粉末技术已成功应用与工业生产且技术越发成熟。
4.3放电等离子烧结
放电等离子体烧结亦叫作等离子体活化烧结，最早源于20世纪30年代年美国人的脉冲电流烧结原理，但此快速烧结工艺真正发展成熟是90年代从日本开始的，此后才得到广泛的关注与研发。在装有粉末的模具上联通瞬间，断续，高能脉冲电流，粉末颗粒间就能产生等离子放电现象，产生的高活性离子化的电导气体，迅速消除粉末粒表面的杂质和气体，并加快粉末的净、活、均化等效应[5]。SPS艺有其独特优势：加热均匀，烧结温度低且升温速度快，产品组织细小均匀且致密度高。研究表明，用MA技术与SPS技术结合制备出的TiAl合金，组织均匀，性能优良。
4.4粉末注射成形工艺
此技术是把塑料注射成形工艺和传统粉末冶金技术相互结合，而发展成为一种新型的近净成形的工艺。主要步骤为：混合粉末与粘结剂，注射成形，脱模，烧结。此工艺制备的制件致密度高，组织均匀，性能优越，能够制备质量要求高且精密复杂的制品，而且成本低，自动化程度高，材料利用率几近百分百。因此该工艺在国际上很热门，很受欢迎。采用PIM工艺制备出的TiAl合金组织细小均匀，相对密度高，性能优良，而且成本与传统工艺比大大降低，当然此方面的研究还有广阔空间。
5粉末冶金TiAl基合金的力学性能
作为高温结构材料，TiAl合金因为低的密度，高强度系数，良好的抗氧化性能和抗蠕变性能等，而备受关注与欢迎。然而因低室温延展性，难加工性，使其被广泛应用受到制约[6]。如何使其强度和延展性相平衡是一个很大挑战，有关此方面的研究工作一直在进行。研究表明，TiAl合金中增加Nb能改善TiAl合金高温抗氧化性能，适量Cr可以提高延性，B可以细化晶粒，提高抗蠕变性能。经过不断地改进和完善，粉末冶金TiAl合金的一些力学性能已得到了显著的提高。近期研究发现，合金添加Mo，V和Ag能改善显微组织，在1350度烧结能提高其致密度能达到96%，而抗压缩强度可达到1782MPa。然而，孔隙的难以彻底消除，间隙元素难于控制等问题，还需要不断地克服。
6结论
TiAl合金因其独特的性能在军工，航空等高技术产业占有重要地位，采用粉末冶金工艺制备TiAl基合金，优势明显，能够制备得精密度很高的制件。在TiAl合金制备技术中，极富吸引力，进而脱颖而出。然而，粉末冶金法制备TiAl基合金技术并不是完美至极的，还有一些工作需要进一步研究和拓展：控制间隙元素和杂质的污染；合金元素的合理选择与添加，改善TiAl合金的性能；进一步完善致密化技术，让显微组织更加均匀细化，消除孔隙缺陷等；进一步研发让生产低成本，高效率，规模化，不但为军用而且为民所用，促进经济的发展。粉末冶金钛铝合金技术有其独特的优势和地位，若得到进一步改进和完善，对我国的经济发展，国力的提升，具有重大意义。
参考文献
[1]Q.Liu，P.Nash.TheeffectofRutheniumadditiononthemicrostructureandmechanicalpropertiesofTiAlalloys[J].Intermetallics2011（19）：1282-1290.
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[3]WangGX，DahmsM.PMI，1992，24（4）：219-225.
【关键词】型钢喷涂金属表面
超音速喷涂强化方法主要应用纳米级碳化物合金粉末，其中主要的材料有四种：即5-10%镍铝粉末、50-60%钴碳化钨合金粉末、5-10%铬钼锰复合粉末和10-20%硼钨复合粉末。
1传统的轧辊孔型表面强化方法及其特点
轧辊是轧机的重要部件，也是轧制生产中的主要消耗备件之一，对型钢的质量起着关键性作用。轧辊的工作条件十分恶劣，且由于轧辊孔型径向方向上线速度不相同，型钢与轧辊之间产生相对滑动，出现搓钢现象，加剧轧辊磨损，加之成品辊孔型过渡圆弧处容易出现应力集中，轧辊局部造成破损，型钢在轧制生产过程中会出现表面划伤、积瘤、边厚差等问题，造成型钢表面质量差，难以交付使用，轧辊在线使用时间短、寿命短，因此需要提高轧辊孔型表面的硬度和减少局部应力破损，从而延长轧辊的使用寿命。[1]目前轧辊孔型表面强化方法有激光表面淬火、表面电火花强化、表面中频淬火、激光熔覆合金层和等离子熔覆合金层等。
1.1金属轧辊表面电火花强化方法
以铸钢轧辊为沉积对象，选用陶瓷硬质合金WC-Co电极在氩气保护气氛下进行沉积处理，其工艺参数为：输出功率为500-4000W，输出电压为60-180V，放电频率为1000-2000HZ，沉积速率为1-5min/cm，保护气体氩气流量设定在5-15L/min。存在的主要问题是：（1）电火花设备投资大，维护费用高；（2）对设备的精度要求高且合金层厚薄不一，合金层的耐磨性能差，效果并不理想，且无法用在孔型过渡圆弧处，进而无法消除圆弧处的应力，加快轧辊孔型磨损，使用寿命短。
1.2型材轧制轧辊激光表面强化工艺
该工艺的步骤顺序：轧辊车削加工，探伤检验，表面预处理，激光强化处理；用车削加工清除轧辊表面疲劳层后，将探伤检验合格的轧辊装入激光加工机床，用喷枪将吸光材料均匀地喷涂在轧辊辊身需处理部位，以致将待处理部位完全致密覆盖，待吸光材料干燥后选择激光强化参数进行强化处理。存在的主要问题是：1）所需的大型激光设备投资大，维护费用高；轧辊预处理要求较为严格，操作过程繁琐，劳动强度大；2）吸光材料的耐磨性能差，使用寿命短，且无法用在孔型过渡圆弧处，进而无法消除圆弧处的应力。[2]
2型钢精轧辊孔型表面合金超音速喷涂强化工艺特点
为了克服现有技术的缺陷，研究人员提供一种型钢精轧辊孔型表面合金超音速喷涂强化方法，采用常规喷涂设备，生产投资少，消除孔型圆弧处的应力集中，提高轧辊的表面耐磨性，提高轧辊的过钢吨位，延长轧辊的有效使用寿命。型钢精轧辊孔型表面合金超音速喷涂强化方法，选用纳米级碳化物合金粉末。与传统的技术相比，优点是步骤衔接有序，简便易于操作；该方法采用合金超音速喷涂强化，使得轧辊孔型表面耐高温、耐磨性提高，轧辊在线时间显著延长，过钢量提高1倍以上，轧辊磨损小，重复使用次数较之前提高2倍以上，轧辊寿命延长2倍以上，型钢质量大大提高，合格率提高10%以上。
3型钢精轧辊孔型表面合金超音速喷涂强化方法的工序流程
3.1表面预处理
型钢精轧辊孔型的表面要保持干净平整，这样可以有效地提高喷涂效果。预处理的主要步骤有：（1）对于表面存在疲劳层型钢精轧辊孔型，以及局部存在严重拉伤沟痕的型钢精轧辊孔型，必要时候需要进行车削处理，这是为后期的热喷涂提供足够的空间；（2）需要清除金属物品表面的油污和油漆等附着物，保持需要喷涂金属的洁净性，通常情况下，可以用溶剂清洗剂除去油污，在油污渗入金属体之后，可以用火焰加热的方法加以去除，另外，若是金属表面存在铁锈，需要利用酸浸、机械打磨的方法进行去除；（3）采用车削、磨削或配合方法去除轧辊表面磨损层，使轧辊基体表面的粗糙度控制在RA0.3至RA3.0之间，然后喷砂处理。
3.2金属表面喷涂
（1）在一般情况下，基于成本的考虑采用常规的喷涂设备，选用经过合理数量配置的纳米级碳化物合金粉末，这类粉末中大多有镍铝粉末、铬钼锰复合粉末和硼钨复合粉末，根据需求和金属属性的不同进行配置，在喷涂的过程中，第一步是在型钢精轧辊上打底，大约需要铺镍铝0.03毫米的粉末，粉末分布均匀无死角；第二步将其他的几种粉末按照一定比例融合后，用工具均匀的喷涂到轧辊表面，其厚度约为0.1-0.2毫米，对于喷枪的高度也有一定的限制，通常情况下喷枪与轧辊的距离为10-15厘米，喷枪与喷涂表面的夹角不能过大，一般要小于89度。[3]喷涂后，轧辊孔型表面得到强化，这主要是合金粉末的原因，使得金属件更加耐磨、耐高温，另外，还起到了一定的效果，极大地提高了型钢的质量；（2）在喷涂这一环节结束后，需要置放在在空气中进行冷却，直至与室温平衡，才能进行下一个环节。
3.3喷涂后处理
（1）为了使得轧辊处理更加完善，需要用封孔剂热喷涂涂层表面，填补其表面存在的空隙和凹处；（2）将热喷涂后的轧辊要在阴凉处凉置2小时左右，待其冷却后，在将其放入加热炉内进行固化加热，其炉中温度需要保持在130度左右，随后在进行常温冷却。
4结语
经过实验发现：型钢精轧辊表面合金超音速喷涂强化方法处理过的型钢精轧辊与未经此方法处理的型钢精轧辊进行对比，改进后的轧辊轧制钢吨位平均提高了1.8倍，轧辊的使用寿命得到大大的延长，轧辊使用寿命提高1倍以上。
参考文献：
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[2]柳祖林.为冶金零部件穿上延寿“防护服”[N].中国冶金报，2014-12-11007.
1998年初，在綦江县城边一间旧厂房里，诞生了一个小作坊式的企业，名叫重庆扬子粉末冶金有限公司。公司刚成立时，只有5个人，专门生产金属粉末，年产量只有二三十吨。
1999年末，在一次销售洽谈会上，一家中日合资企业的销售代表与杨发荣“摆龙门阵”时说，他们非常想要一种含铜量在10％－20％的铁铜粉，但找遍市场，一直没有发现理想的产品。这位代表还透露，早在10年前，他们就向綦江一家国有冶炼厂提出过需求意向，建议该厂研制这种产品，但一直杳无音讯。
说者无意，听者有心。这名销售代表的几句话，让刚刚出道的杨发荣心动了。
从2000年年初开始，杨发荣带着两名技术骨干，组建了产品研发小组，开始了自主创新之路。
技术人员一扎进资料堆，顿时傻眼了。他们要研究的技术，可不是什么小儿科，而是长期困扰微电机企业的一个老大难问题。原来，现代微型电机、电器，包括手机等高科技产品，都离不开一个名叫含油轴承的部件。传统的含油轴承都是用铜粉作为原料制造的，成本很高，正如那家合资企业的销售代表所言，世界上有很多企业，一直在寻找替代品，最理想的产品，莫过于将铜粉和铁粉结合起来，这样既具备铜不易氧化的特点，又具备铁的硬度。
这种两全其美的想法很好，但要变成技术和产品，可就难了。经过多方考察，技术人员发现，虽然国内已有企业生产出了铜铁混合粉，但由于工艺仅停留在物理混合的层面，产品虽然能降低成本，却存在偏析缺陷。而在国外，当时已有企业尝试在铁质的外表粘接铜质，但却不能完全将铁包裹，效果也不理想。
怎样才能将铜和铁紧密地结合在一起呢？既然物理混合这条路是死胡同，就必须转变思路。研发小组想到了置换反应。置换反应是化学反应的一种基本类型。在多方请教冶炼专家后，研发小组先是在烧杯中进行试验，后来发明了一种自制的置换器进行不断的实验，并于2000年底研制出铜包铁粉末的初级样品。但这种产品投入生产后，始终存在着质量问题，报废产品多达几十吨，其中有一家客户就退了9吨多。
经过仔细分析，他们找到了原因：原来对铜和铁进行置换反应并不难，难就难在发生化学反应的新产品，铜铁必须“均匀搅拌”，否则同样会脱落。
针对这一问题，他们想到一个点子：让铁粉和铜粉在运动中，通过搅拌程序，进行包裹。然而用什么设备来搅拌呢？这又是一道难题。
有一天，杨发荣在家用洗衣机洗衣服，当他看见洗衣机通过高速旋转很快就把湿衣服的水脱干时，一个灵感产生了：洗衣机能脱水，也肯定能搅拌。于是，他买来双缸洗衣机，将硫酸铜溶液和铁粉放在洗衣机里进行搅拌。经过一定时间搅拌、脱水后，对试验品进行检验、分析，然后再搅拌、脱水，又检验、分析……
在将近一年的时间里，杨发荣等人天天重复着这样的试验，眼睛盯痛了，腰、背累酸了，没有一个人喊苦叫累。单是这一道工序的试验，他们就耗费了数十吨原料，用坏了40多台洗衣机。其中有一次实验，就消耗了10多吨粉末，让20多万元的“产品”报废。
功夫没有白费。经过一年多的摸索，技术人员主要依靠洗衣机这种家庭妇女的常规武器，攻克了“均匀搅拌”的难题。在此基础上，研发小组又通过抗氧化等后续处理工序，最终攻克了技术难关，于2003年初形成了成熟的工艺技术。
这种从洗衣机里“洗”出来的新产品，铜在外，铁在内，铜不易氧化，铁异常坚硬，两者的完美结合，真正实现了两全其美。公司将新产品命名为“铜包铁复合粉”。
这种新产品一上市，就一炮走红，销路异常红火。仅国内生产含油轴承这一种部件，每年就需10万吨铜粉，每吨铜粉的市场均价为4．5万元左右，而扬子粉末公司生产的铜包铁复合粉每吨均价在2万元上下。
有了拳头产品，从一个小作坊起步的扬子粉末公司，踏上了一条康庄大道。
【关键词】激光焊接技术，粉末冶金材料，应用
1前言
由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造优点，在某些领域如汽车、飞机、工具刃具制造业中正在取代传统的冶铸材料，随着粉末冶金材料的日益发展，它与其它零件的连接问题显得日益突出，钎焊和凸焊一直是粉末冶金材料连接最常用的方法，但由于结合强度低，热影响区宽，特别不能适合高温及强度要求高的场合，使粉末冶金材料的应用受到限制。近年来，我国从事这方面的研究工作的单位逐渐增多，改变了传统的烧结和钎焊工艺，使连接部位的强度和高温强度大大提高。
2激光焊接工艺特点
2.1影响焊接质量的主要因素
2.1.1材料成份合金元素的含量、种类对焊缝强度、韧性、硬度等力学性能影响很大。烧结低碳钢、烧结Ni和Cu合金、Co合金在一定条件下，均能成功地进行激光焊接。烧结中碳钢采取焊前预热和焊后缓冷的措施也可保证焊接质量，降低裂纹敏感性，图1表示了中碳钢预热和不预热条件下焊缝区的显微硬度分布，预热时硬度降低，接头韧性增加，因为组织由贝氏体和少量的珠光体代替了针状马氏体。
2.1.2烧结条件在氢气、分解氨和真空中烧结的材料均能成功的进行激光焊接，在干净的还原性气氛中烧结的材料焊后出现的气孔、孔洞、夹杂和氧化物较小；此外，合适的烧结温度、保温时间、压力及温度-压力曲线也是焊接成功的重要保证。
2.1.3孔隙孔隙的数量、形态和分布影响材料的物理性能如热传导率、热膨胀率和淬硬性等，这些物理性能直接影响材料可焊性[1]，使焊接较同成份的冶铸材料相比难度加大。对于激光焊接零件来讲，大量的孔隙会使焊接强度降低甚至焊接过程无法进行。
2.1.4密度致密而力学性能好的试样较疏松而力学性能差的试样在相同的条件下有更好的焊接性。低于一定的密度（
2.1.5焊前准备工作由于激光光斑很小，所以对间隙配合精度要求较高，对接时一般要求间隙在0.1mm以下，此外为减少气孔等焊接缺陷，焊接部位必须去除氧化皮、油污并进行干燥。
2.2主要焊接工艺参数影响
焊接质量的主要工艺参数有：激光功率、焊接速度、透镜焦距、聚焦位置、保护气体等。激光功率和焊接速度是影响焊接质量的最主要参数，焊接厚度取决于激光功率，约为功率（kW）的0.7次方，通常功率增大，焊接深度增加；速度增加，熔深变浅，焊缝和热影响区变窄，生产率增高。过大的焊接速度与焊接功率将增大气孔和孔洞倾向。透镜焦距由输出激光的光斑直径决定，两者之间存在一最佳匹配值。一般说来，所须焊接的深度越深，透镜焦距越长，短焦距透镜对聚焦的要求较高，而且粉末冶金材料焊接时飞溅较大，透镜污染严重；太长焦距的透镜由于衍射使焦点变大，焦点处的能量密度不能达到最大值。国内一般采用透镜聚焦光学系统，该系统只能用于激光功率较小的场合，较高的激光功率将引起透镜焦点漂移，使焊缝的成形和质量较差。国外较高功率场合大都采用反射镜聚焦光学系统，由于冷却条件好，热稳定性好，焊缝成形均匀美观，焊接质量可靠。
3焊接质量检测及分析
3.1焊接质量检测
3.1.1外观检测观察焊缝表面是否有孔洞、裂纹、咬边、未焊透等明显缺陷。
3.1.2无损检测无损检测的方法有：渗透探伤法；磁粉探伤法；射线探伤法；超声波探伤法等，应根据需要进行选择。
3.1.3力学性能检测根据零件的工作状态分别进行拉伸、弯曲、硬度、冲击等试验，如果断裂在焊缝，说明焊接强度低于母材。
3.1.4微观检测采取金相分析焊缝的成形、微观组织、焊缝缺陷，测试焊接区的显微硬度分布，用扫描电镜分析焊接区成份的变化等。
3.1.5特殊性能检测对工作于特殊工作环境下的零件，还需进行耐腐蚀、疲劳等特殊性能测试。以上5种方法中，前两种主要用于焊接生产线上，后三种主要用于试验研究及抽样调查中。
3.2缺陷分析
3.2.1气孔和孔洞与冶铸材料相比，粉末冶金材料的激光焊接中。最明显的缺陷是气孔和孔洞。气孔和孔洞不仅影响外观质量，更严重地削弱了焊缝有效承载面积，产生应力集中，降低了接头强度。常见的气孔形状有线形、圆形、蜂窝形、条虫形等。烧结材料内部的孔隙吸附了大量的气体，在快速焊接中，来不及逸出而留在焊缝中。
3.2.2裂纹主要有冷裂纹、热裂纹，金刚石工具中还易产生层间裂纹。冷裂纹主要产生于含碳量较高和合金成份较多的材料中，这类材料焊后产生脆性马氏体，产生高的内应力从而引起裂纹。解决这类裂纹的办法是焊前预热、焊后缓冷，或者采用小规范的焊接参数。
3.2.3强度过低成份、烧结条件和后热处理都能影响接头强度。除去材料因素外，过多的气孔和孔洞是造成接头强度低的重要原因，其次材料的密度太低也使焊缝疏松，强度较低。
我国稀有金属资源丰富，随着近年来新技术的发展，需求量的增大，稀有金属研究和应用迅速发展，冶金新工艺不断出现，在电气工业、化学工业、原子能工业及火箭技术等方面得到广泛应用；并且，稀有金属作为战略储备资源在我国正在逐步建立全备的工业体系。
北京有色金属研究总院矿物资源与冶金材料研究所作为国内最早从事稀有金属冶金技术开发的单位，在所长车小奎的带领下，在选矿技术、冶金工艺流程研究和冶金材料制备技术及产品开发中积极创新进取，在技术中领前沿，在产业上谋发展，为我国重有色金属工业体系的技术进步贡献了举足轻重的力量。
物华天宝为我用
利用现有的矿物加工技术和选冶工程经验进行金属的分离提取及优化工艺技术，以实现清洁生产并开发与环境友好的选冶技术，是车小奎所在的矿冶所主要研究工作，此外他们还将成熟的选冶技术用于环保领域，如回收固体废弃物的有用元素和废水处理。在矿物加工及矿物材料制备等领域，矿冶所凭借自身优势多年来为企业解决了大量复杂难题。近几年主要开展了传统资源、二次资源开发利用和环境治理（如废纸脱墨）研究，完成了加拿大稀土矿、巴新红土镍矿和国内钨矿、铁矿、金矿等多种类型的工艺开发研究。
车小奎所长主持及参加完成了多项选矿工艺研究试验工作及现场工业试验，研究项目包括国家科技攻关项目、部委研究项目及企业委托研究项目，主持的闪速浮选机技术引进及工业试验在我国黄金矿山工业试验首次取得成功，技术指标达到国际先进水平。研究成果“鸡笼山金矿提高金回收率生产与实践”、“黄金洞金矿浮选工艺优化研究与应用”、“锂离子电池及其电极材料的研究及产业化”均获得部级科技进步一等奖；“选一冶联合稀盐酸加压浸出攀枝花钛精矿制取人造金红石半工业试验”、“新型光学镀膜材料的制备技术及产业化”、“高品质海锦钛制备新工艺应用研究”分获部级二等奖；“月山铜矿提高铜钼回收率工业试验”、“鸡笼山金矿闪速浮选工业试验”、“山东荣成银矿选矿工艺研究”，“连续卷式泡沫镍的研制开发”分获部级科技进步三等奖。
人杰地灵产业新
科学研究不能只停留在实验室，更需发展产业、服务社会，科研成果与产业完美融合才是科学研究的终极目标，车小奎所长带领矿冶所始终探寻着科学研究与产业发展这二者之间的最佳契合点，把自身的发展与国家与社会的需要紧密联系在一起，使得矿冶所在产业化领域上也取得赫赫成就。
矿冶所现有光学镀膜材料、陶瓷靶材、钛锰电极、金属粉未、贵金属化合物、贵金属加工贸易等生产线，生产产品涉及的行业比较多，销售的产品以光学镀膜材料（包括靶材）、钛锰电极金属粉末和贵金属类产品为主，高纯金属材料作为矿冶所的另一个产业重点在十二五期间也将得到较快的发展。
其中，靶材在传统应用光学、微电子、磁记录、光盘、半导体、表面修饰、太阳能光伏和光热、硬盘等方面应用分布非常广泛，未来随着国内在溅射薄膜领域的快速发展，将迎来对于靶材的需求稳步快速增长。矿冶所立足这样的实际需求，不断地探索着最新的科研成果，以为相关的产业发展提供支撑。其次，钛锰电极主要用于电解二氧化锰（EMD）用钛阳极，近年来矿冶所所产出的钛锰合金涂层阳极已成功大型化，与纯钛阳极相比可节约电耗20％，或在电耗相当的情况下提高产能20％，并且成本与纯钛阳极相当。在金属粉领域，矿冶所主要生产钛、锆、镍、钴粉；贵金属化合物主要生产氯铱酸、氯铂酸及钌系化合物，用于电极防腐。另外，在“镍钴湿法高效分离”的技术领域，矿冶所处于国内领先地位，拥有专利技术，在国内多个企业进行了技术转让，该技术目前仍可以提供服务。
创新技术及成果的不断涌现，使得矿冶所成为了我国在该领域有着重要影响力的科技创新团队。在车小奎的带领下，矿冶所整个科研团队始终着眼于产业应用，将他们的科研智慧充分释放在这个充满活力的平台上，也体现了团队上下一致的社会责任感和历史使命感。
钟灵毓秀团队优
依托北京有色金属研究总院，矿冶所于1998年由原稀冶所、选冶所、能源中心合并成立，后冶金物理化学中心也并入矿冶所。以矿产资源开发、冶金过程及冶金材料研究开发为主要研究方向，承担原有研究领域包括矿物加工、冶金工艺过程、锂离子电池及材料，稀有金属提取技术、稀有金属材料制备等，有钛锰电极、光学镀膜材料、锂带、钽材加工、钛粉、镍钴粉、贵金属化合物、贵金属加工等生产线。2006年生物冶金国家工程实验室成立，矿冶所选矿组大部分人员进入国家工程实验室，同年锂离子电池研究组也从矿冶所分离进入新成立的能源材料研究所。
时代责任感使车小奎所长立志在领域内建立起一个创新团队，为此他广纳人才，吸收了大量具有交叉学科性质的的团队成员。矿冶所有从业人员108人，其中正式职工44人（其中教授16人，高工10人），返聘8人，下设矿物加工技术、有色金属冶金、新型冶金材料、高纯金属制备四个研究室。目前主要以稀有金属冶金工艺研究为主要方向之一，同时开展重有色金属、贵金属冶金工艺研究。