粉末冶金是一项集材料制备与零件成形于一体的制造技术，近年来发展起来的多场作用下的粉末冶金新技术是一种在电、磁、热、力等多场作用下的短流程加工制造方法，其原理是利用强脉冲电流形成的电场活化粉末表面，并在较低机械压力下利用强电流快速加热粉体进行烧结致密化，另外辅以适当的脉冲磁场以进一步提高传质速率，改善烧结材料的组织和力学性能。已有工作表明，这种新技术具有烧结温度低、烧结时间短、节能环保等特点；可通过一次成形烧结得到尺寸精度高、致密、组织细小的高性能材料和零件。据报道，这种新技术在陶瓷、金属间化合物、复合材料、纳米材料以及功能材料制备方面均表现出明显优势，已成功将电、热、力三场耦合的方法引入这些材料的制备，获得了致密、晶粒细小的高性能材料。
研究表明，在电流作用下，电迁移烧结颈的长大速率和金属元素的扩散速率均明显提高，说明除了电流所产生的焦耳热以外，通过电迁移实现传质是电流的另一个重要作用。研究发现，施加电流后，中间层的生长速度明显提高。例如，在650℃时通入强电流，Ni-Ti金属层间的NiTi2的生长速率是无电流作用时的43倍以上。分析认为，这是因为电流还具有降低缺陷移动活化能，增加缺陷浓度的作用。研究还发现，脉冲电流与恒流电流在金属粉末烧结过程中的作用是不同的，恒流电流主要通过产生焦耳热进行整体加热达到烧结的目的，而脉冲电流还具有通过放电等离子清洁粉末表面、降低扩散激活能和烧结温度、细化晶粒的作用。
我国华南理工大学利用自主研制的电、磁、热、力多个场耦合设备对铁基、碳化钨基、钨基、铜基以及钛基合金等粉末成形烧结技术进行了研究，取得了一系列重要成果：
（1）对Fe-2Cu-2Ni-1Mo-0.8C铁基混合粉，经多场耦合成形烧结，使材料密度达到7.74g/cm3、横向断裂强度达到2331MPa，循环次数为107时的对称弯曲疲劳性能σ-1达到506MPa。
（2）采用多场耦合成形烧结方法制备出的WC-Co8-Al2合金，其横向断裂强度和硬度分别达到1758MPa和90.2HRA，制备出无粘结剂WC的横向断裂强度达到1656MPa。
（3）采用多场耦合成形烧结技术制备出钨基高比重合金，在有效抑制钨晶粒长大的同时实现了粉末快速致密和烧结，获得了平均钨晶粒尺寸约200nm的近全致密块体高硬、高强W-4Ni-2Co-1Fe合金和耐烧蚀高导电W-20Cu-0.5Co合金。
（4）研制出强度达到911MPa的高电导率Cu-10%Cr-0.5%Al2O3材料，显著提高了材料的抗高温软化能力。
（5）将多场耦合粉末成形固结法和非晶晶化法相结合，制备出钛基超细晶复合材料和块体非晶复合材料。如抗压强度达到2415MPa、断裂应变达到32.6%的高强韧Ti66Nb13Cu8Ni6.8Al6.2超细晶复合材料；抗压强度高达2450Mpa、压缩比强度高达542MPa·cm3/g的超高压缩比强度Ti89.7O7.4基超细晶复合材料以及由外加WC颗粒和内生延展相共同增强的Ti66Nb13Cu8Ni6.8Al6.2非晶复合材料等。(一员)


备注：数据仅供参考，不作为投资依据。