粉末冶金 (PM) 是一個術語，涵蓋了用金屬粉末制成材料或部件的各種方式。 PM 工藝可以減少或消除制造過程中對減材工藝的需求，從而降低材料損失并降低最終產品的成本。

粉末冶金還用于制造無法通過其他方式熔化或成型的獨特材料。 這種類型的一個非常重要的產品是碳化鎢 (WC)。 WC 用于切割和成型其他金屬，由與鈷結合的 WC 顆粒制成。 它在工業中廣泛用于多種類型的工具，全球約有 50,000 噸/年 (t/y) 由 PM 制造。 其他產品包括燒結過濾器、多孔含油軸承、電觸點和金剛石工具。

自 2010 年代工業生產規模的基于金屬粉末的增材制造 (AM) 出現以來，選擇性激光燒結和其他金屬 AM 工藝是具有商業重要性的粉末冶金應用的新類別。

粉末冶金壓制和燒結工藝通常包括三個基本步驟：粉末混合（粉碎）、壓模和燒結。 壓實通常在室溫下進行，而高溫燒結過程通常在大氣壓和仔細控制氣氛成分的情況下進行。 可選的二次加工，如壓印或熱處理，通常用于獲得特殊性能或提高精度。

一種較早的方法，仍然用于制造約 1 Mt/y 的鐵基合金結構部件，是將精細（<180 微米）金屬（通常為鐵）粉末與添加劑混合的過程，例如 潤滑蠟、碳、銅和/或鎳，將它們壓入所需形狀的模具中，然后在受控氣氛中加熱壓縮材料（生坯）以通過燒結結合材料。 這會生產出精密零件，通常非常接近模具尺寸，但具有 5-15% 的孔隙率，因此具有低于鍛鋼的性能。 在過去的五十年里，已經開發了其他幾種 PM 工藝。 這些包括：

• 粉末鍛造：將通過傳統壓制和燒結方法制成的預制件加熱，然后熱鍛至全密度，從而產生實際的鍛造性能。
• 熱等靜壓 (HIP)：將粉末（通常是氣霧化的球形）填充到模具中，模具通常由合適形狀的金屬罐組成。 振動罐，然后抽真空并密封。 然后將其放置在熱等靜壓機中，加熱至約 0.7 的同系溫度，并承受約 100 MPa（1000 巴，15,000 psi）的外部氣壓數小時。 這導致具有鍛造或更好性能的全密度成型部件。 HIP于1950-60年代發明，并于1970-80年代進入噸位生產。 2015 年，它用于生產約 25,000 噸/年的不銹鋼和工具鋼，以及用于噴氣發動機的高溫合金的重要部件。
• 金屬注射成型 (MIM)：在這里，通常非常細（<25 微米）和球形的粉末與塑料或蠟粘合劑混合以接近xxx固體含量，通常約為 65vol%，然后注射成型以形成 復雜幾何體的綠色部分。 然后將該部件加熱或以其他方式處理以去除粘合劑（脫脂），得到棕色部件。 然后將該部件燒結并收縮約 18%，得到復雜且致密度為 95-99% 的成品部件（表面粗糙度約 3 微米）。 發明于 1970 年代，產量自 2000 年以來有所增加，2014 年全球產量估計為 12,000 噸，價值 12.65 億歐元。

• 電流輔助燒結 (ECAS) 技術依靠電流來致密化粉末，其優點是可以顯著縮短生產時間（從最慢的 ECAS 的 15 分鐘到最快的幾微秒），并且不需要長時間的爐熱 并允許接近理論密度，但具有簡單形狀的缺點。 由于直接燒結的可能性，ECAS 中使用的粉末可以避免粘合劑，無需預壓和壓坯。 模具是為最終零件形狀設計的，因為粉末在施加壓力下填充型腔時會致密化，從而避免了非各向同性燒結引起的形狀變化問題和高溫下重力引起的變形。 這些技術中最常見的是熱壓，它已被用于生產建筑行業使用的金剛石工具。 放電等離子燒結和電燒結鍛造是兩種現代工業商業 ECAS 技術。
• 增材制造 (AM) 是一種相對新穎的技術系列，它使用金屬粉末（以及塑料等其他材料）通過激光燒結或熔化來制造零件。