粉末冶金是一項(xiàng)集材料制備與零件成形于一體的制造技術(shù)，近年來發(fā)展起來的多場(chǎng)作用下的粉末冶金新技術(shù)是一種在電、磁、熱、力等多場(chǎng)作用下的短流程加工制造方法，其原理是利用強(qiáng)脈沖電流形成的電場(chǎng)活化粉末表面，并在較低機(jī)械壓力下利用強(qiáng)電流快速加熱粉體進(jìn)行燒結(jié)致密化，另外輔以適當(dāng)?shù)拿}沖磁場(chǎng)以進(jìn)一步提高傳質(zhì)速率，改善燒結(jié)材料的組織和力學(xué)性能。已有工作表明，這種新技術(shù)具有燒結(jié)溫度低、燒結(jié)時(shí)間短、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn);可通過一次成形燒結(jié)得到尺寸精度高、致密、組織細(xì)小的高性能材料和零件。據(jù)報(bào)道，這種新技術(shù)在陶瓷、金屬間化合物、復(fù)合材料、納米材料以及功能材料制備方面均表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，已成功將電、熱、力三場(chǎng)耦合的方法引入這些材料的制備，獲得了致密、晶粒細(xì)小的高性能材料。

　　研究表明，在電流作用下，電遷移燒結(jié)頸的長大速率和金屬元素的擴(kuò)散速率均明顯提高，說明除了電流所產(chǎn)生的焦耳熱以外，通過電遷移實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)是電流的另一個(gè)重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，施加電流后，中間層的生長速度明顯提高。例如，在650℃時(shí)通入強(qiáng)電流，Ni-Ti金屬層間的NiTi2的生長速率是無電流作用時(shí)的43倍以上。分析認(rèn)為，這是因?yàn)殡娏鬟€具有降低缺陷移動(dòng)活化能，增加缺陷濃度的作用。研究還發(fā)現(xiàn)，脈沖電流與恒流電流在金屬粉末燒結(jié)過程中的作用是不同的，恒流電流主要通過產(chǎn)生焦耳熱進(jìn)行整體加熱達(dá)到燒結(jié)的目的，而脈沖電流還具有通過放電等離子清潔粉末表面、降低擴(kuò)散激活能和燒結(jié)溫度、細(xì)化晶粒的作用。

　　我國華南理工大學(xué)利用自主研制的電、磁、熱、力多個(gè)場(chǎng)耦合設(shè)備對(duì)鐵基、碳化鎢基、鎢基、銅基以及鈦基合金等粉末成形燒結(jié)技術(shù)進(jìn)行了研究，取得了一系列重要成果：

　　(1)對(duì)Fe-2Cu-2Ni-1Mo-0.8C鐵基混合粉，經(jīng)多場(chǎng)耦合成形燒結(jié)，使材料密度達(dá)到7.74g/cm3、橫向斷裂強(qiáng)度達(dá)到2331MPa，循環(huán)次數(shù)為107時(shí)的對(duì)稱彎曲疲勞性能σ-1達(dá)到506MPa。

　　(2)采用多場(chǎng)耦合成形燒結(jié)方法制備出的WC-Co8-Al2合金，其橫向斷裂強(qiáng)度和硬度分別達(dá)到1758MPa和90.2HRA，制備出無粘結(jié)劑WC的橫向斷裂強(qiáng)度達(dá)到1656MPa。

　　(3)采用多場(chǎng)耦合成形燒結(jié)技術(shù)制備出鎢基高比重合金，在有效抑制鎢晶粒長大的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了粉末快速致密和燒結(jié)，獲得了平均鎢晶粒尺寸約200nm的近全致密塊體高硬、高強(qiáng)W-4Ni-2Co-1Fe合金和耐燒蝕高導(dǎo)電W-20Cu-0.5Co合金。

　　(4)研制出強(qiáng)度達(dá)到911MPa的高電導(dǎo)率Cu-10%Cr-0.5%Al2O3材料，顯著提高了材料的抗高溫軟化能力。

　　(5)將多場(chǎng)耦合粉末成形固結(jié)法和非晶晶化法相結(jié)合，制備出鈦基超細(xì)晶復(fù)合材料和塊體非晶復(fù)合材料。如抗壓強(qiáng)度達(dá)到2415MPa、斷裂應(yīng)變達(dá)到32.6%的高強(qiáng)韌Ti66Nb13Cu8Ni6.8Al6.2超細(xì)晶復(fù)合材料;抗壓強(qiáng)度高達(dá)2450Mpa、壓縮比強(qiáng)度高達(dá)542MPa·cm3/g的超高壓縮比強(qiáng)度Ti89.7O7.4基超細(xì)晶復(fù)合材料以及由外加WC顆粒和內(nèi)生延展相共同增強(qiáng)的Ti66Nb13Cu8Ni6.8Al6.2非晶復(fù)合材料等。