粉末冶金鋁合金：製程、緻密化與熱處理

我們嘗試以鋁合金粉末來生產零件，相關文獻指出其優勢在於能製作出傳統鑄造或鍛造難以達到的精細組織與形狀。首先在零件設計製作上，粉末冶金淨成形(Net shape)的特性將零件以模具直接成形，避免大量切削加工，對於形狀複雜的零件來說，粉末冶金能降低成本並確保尺寸精度；而在燒結爐方面，鋁合金粉末因表面易形成氧化膜，透過壓制能夠破壞氧化層，且在鋁鎂合金中常見液相燒結機制能夠促進燒結的進行，必須使用惰性氣氛（如氮氣、氬氣）或真空燒結爐，以避免氧化並促進金屬間良好結合，有時還需在燒結前進行脫氣或添加少量鎂來破壞氧化膜，提升緻密度。此外，鋁合金粉末冶金材料的特性主要包括低密度、高比強度與良好的熱導性，同時可藉由合金元素控制耐磨性與高溫性能，相較於傳統鑄造材，粉末冶金鋁合金具有更細緻的晶粒與均勻的元素分布，因此展現出更好的機械性能與尺寸穩定性，適合應用在航太、汽車及電子領域中需要輕量化與高強度的零件。

粉末冶金鋁合金的壓制過程伴隨許多孔洞存在，燒結後若直接使用，密度往往不足以滿足高強度應用的需求，因此常採用二次加壓、再壓製或冷鍛工藝來進一步提高緻密度，這一過程能有效壓縮殘留孔隙，使組織更加均勻，改善材料的力學性能與尺寸穩定性，特別是提升抗拉強度與疲勞壽命，文獻指出再加壓後的密度可以提高至99%以上，對於航太及汽車零件而言，二次加壓後的粉末冶金鋁合金能更接近鍛造材的性能，配合後續熱處理，展現更高的工程應用價值。

鋁合金常見以固溶與時效處理來發揮最佳性能，固溶處理時將合金加熱至高溫，使合金元素充分溶入基材中，隨後淬火以保持過飽和固溶體，接著進行人工時效處理，透過在中溫條件下長時間加熱，使細小的析出相均勻分布於基體中，藉此大幅提升強度與硬度，並兼顧一定的延展性，這也是鋁合金在航太與汽車工業被廣泛採用的原因。