解决大尺寸部件制造难题！详解金属陶瓷流变制造新技术——专访中南大学熊慧文副教授

2025年7月17日，由中国粉体网主办的2025高端金属粉体制备与应用技术大会暨2025通信电子、3D打印、粉末冶金市场金属粉国产化交流会在湖南长沙隆重召开，会议期间，我们邀请到了业内专家、学者，优秀企业家代表做客对话栏目，进行访谈交流。本期为您分享的是中国粉体网对中南大学熊慧文副教授的专访。

中南大学熊慧文副教授

熊慧文，中南大学粉末冶金研究院副教授。研究方向主要包括新型粉末冶金制品的流变成形制造、金属陶瓷材料设计、制备与性能研究，主持国家自然科学基金、湖南省自然科学基金、重大横向课题等项目，近年在Additive Manufacturing, Journal of American Ceramic Society, Journal of Material Chemistry A等期刊发表SCI论文40余篇，申请国家发明专利24项，PCT美国专利2项，获授权发明专利10余项。团队搭建了粉末冶金流变制造技术、粉末粘结熔融沉积成型3D打印平台，可实现先进陶瓷（高熵陶瓷）、金属陶瓷(NiFe2O4-Cu-Fe等)、金属与合金（不锈钢、钛合金等）、功能梯度等复杂粉末冶金大制品的制备与应用。

中国粉体网：熊教授您好，金属陶瓷复合材料相比单纯金属材料和陶瓷材料有哪些优点？

熊教授：金属陶瓷是由金属和陶瓷组元，通过粉末冶金方法进行烧结而成。相比金属或陶瓷材料，金属陶瓷复合材料结合了金属和陶瓷的优势，其具有下面显著优点：

1）力学性能更优：既保持陶瓷的高硬度、耐高温性，又具备金属的韧性和抗冲击性，克服了陶瓷脆性大和金属高温强度不足的问题。

2）稳定性更强：高温下抗氧化、抗腐蚀性能优于金属，热膨胀系数更适中，减少因温度变化产生的应力开裂。

3）功能多样性：可通过调整成分，兼顾导电、导热等性能，在耐磨件、高温结构件等领域适用性更广，如切削刀具、发动机部件等场景表现突出。

中国粉体网：熊教授，铁酸镍（NiFe2O4）基金属陶瓷制备流程是怎样的？

熊教授：铁酸镍基金属陶瓷是针对无碳铝电解惰性阳极的性能需求，而开发的一类材料。其制备流程主要包含以下4个步骤：

1）金属陶瓷复合粉末的制备，一般可采用球磨与喷雾造粒等方法；

2）金属陶瓷坯件的成形，这里面可以依据产品的结构要求，选择等静压/模压；3D打印（复杂结构）；粉末冶金流变制造等等；

3）脱脂，在300~800℃的区间，将成形坯体中的有机粘接剂去除，同时粉末发生轻微烧结；

4）烧结，在1200℃左右的温度的下，进行高温烧结，一般需要调控烧结氧分压，以保证烧结件的最终物相组成与性能。

中国粉体网：请问熊教授粉末冶金流变制造技术是什么？有哪些创新点？

熊教授：粉末冶金流变制造技术是近两年由中南大学粉末冶金研究院周科朝教授团队自主开发的新技术。该技术是针对大尺寸复杂结构粉末冶金制品的近终形制造而开发，其工作原理是将特种粘结剂与粉末进行混合，然后在一定温度（150~200℃）、一定压力（10~50MPa）下进行快速充模，之后冷却获得复杂坯件；之后进行脱脂与烧结即可获得粉末冶金制品。该技术具有低成本、可批量化制造、成分适用性强等特点，特别是适合大型复杂粉末冶金部件制造的新工艺，有望在金属陶瓷材料、难熔金属、先进陶瓷等领域进行应用。

粉末冶金流变制造技术的创新点主要为以下两点：

1）高均匀、高浸润粉末-粘结剂物料设计，通过有机物与粉体亲和性筛选，开发出适合粉末冶金流变成形的特种物料；

2）有机融合了粉末注射成形与模压成形，避免了粉末注射成形因压力过大（大构件）引起的粉胶分离现象，同时基于物料的流动性，实现复杂模腔的一体化成形。

中国粉体网：熊教授，粉末冶金流变制造技术未来的重点发展方向有哪些？需要哪些学科的关键支持？

熊教授：重点发展方向为难加工、难成形粉末冶金材料，比如硬质合金、新型金属陶瓷惰性阳极、大尺寸异型钨制品、高温陶瓷部件等等；

该技术的发展需要材料学、高分子学、机械制造、烧结数字仿真模拟等学科的支持。

中国粉体网：感谢熊教授接受我们的采访。

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