Что такое порошковый сплав?

Порошковый сплав Относится к металлическому материалу, состоящему из двух или более элементов, которые смешиваются вместе в виде порошка. В отличие от традиционных сплавов, которые образуются путем таяния и литья, порошковые сплавы создаются через Порошковая металлургия (PM) Процесс, который включает в себя уплотнение и спекание мелких металлических порошков. Этот отдельный подход предлагает уникальные преимущества с точки зрения свойств материала, гибкости проектирования и эффективности производства.

Как делаются порошковые сплавы? Процесс порошковой металлургии

Создание порошковых сплавов включает в себя несколько ключевых шагов:

1. Производство порошка: Основным шагом является производство составляющих металлических порошков. Используются различные методы, в том числе:

   • Атомизация: Расплавленный металл разбивается на мелкие капли с помощью газовой или жидкой струи, которая затем затвердевает в частицы порошка. Это общий метод для производства сферических или нерегулярных порошков.

   • Химическое сокращение: Оксиды металлов химически сводятся к форме металлического порошка.

   • Электролиз: Металлические порошки откладываются из электролитического раствора.

   • Механическое легирование: Высокоэнергетическое фрезерование шариков используется для многократного перелома и частиц порошка холодного прохождения, что приводит к однородному распределению элементов, даже если они несмешиваются в жидком состоянии.

2. Смешивание порошка: Различные элементарные порошки тщательно смешаны в точных пропорциях, чтобы достичь желаемой состав сплава. Связывание, смазочные материалы или другие добавки могут быть включены на этом этапе, чтобы улучшить компактность и облегчить последующую обработку.

3. Уплотнение: Смешанный порошок затем прижимается в желаемую форму, известную как «зеленый компакт», используя высокое давление в матрице. Этот шаг обеспечивает компакт с достаточной прочностью для обработки. Методы включают:

   • Уплотнение: Наиболее распространенный метод, где порошок прижимается в жесткой матрице.

   • Изостатическое прессование (CIP/HIP): Порошок подвергается давлению всех направлений, либо при комнатной температуре (холодная изостатическая нажатия), либо повышенной температуры (горячая изостатическая нажатия). Бедниковочное обслуживание особенно эффективно для достижения компонентов высокой плотности, ближней формы с превосходными свойствами.

4. Спекание: Зеленый компакт нагревается в контролируемой атмосфере (часто инертной или снижает) до температуры ниже температуры плавления первичной компоненты. Во время спекания частицы связываются вместе посредством атомной диффузии, что приводит к увеличению прочности, плотности и снижению пористости. Тщательно контролируемая атмосфера предотвращает окисление и декарбур.

5. Вторичные операции (необязательно): В зависимости от желаемых свойств и применения, могут использоваться дальнейшие шаги обработки:

   • Размеры/Принуждение: Для улучшенной точности размерных.

   • Проникновение: Внедрение металла с более низкой точкой плавления в поры спеченной части для повышенных свойств.

   • Термическая обработка: Для модификации механических свойств (например, упрочнение, отпуск).

   • Обработка: Для достижения окончательных размеров или функций, хотя одним из преимуществ PM часто является производство вблизи сети, минимизируя обработку.

Ключевые преимущества и характеристики порошковых сплавов

Порошковые сплавы и процесс PM предлагают убедительный набор преимуществ:

• Адаптированные свойства: PM позволяет точно контролировать состав сплава и микроструктуру, что позволяет создавать материалы с уникальными комбинациями свойств, которые трудно или невозможно достичь посредством обычного плавления и литья. Это включает в себя специфические магнитные, электрические, тепловые или устойчивые к износу.

• Производство с чистой формой или в ближней форме: Сложные геометрии могут быть получены с высокой точностью, значительно снижая или устраняя необходимость в дорогостоящих операциях обработки. Это приводит к экономии материала и сокращению времени производства.

• Использование материалов: Процесс PM очень эффективен, с очень небольшим количеством материала по сравнению с вычищенными методами производства.

• Пористые материалы: PM может намеренно создавать компоненты с контролируемой пористостью, что имеет решающее значение для таких приложений, как фильтры, самосмазывающиеся подшипники и биомедицинские имплантаты.

• Комбинация несмешивающихся материалов: Механическое легирование, метод PM, может объединить элементы, которые не являются недоступными в их жидком состоянии, открывая возможности для новых материалов.

• Высокопроизводительные материалы: Порошковые сплавы часто используются для высокопроизводительных применений, где традиционные сплавы могут терпеть неудачу, например, в аэрокосмической, автомобильной и медицинской промышленности.

Применение порошковых сплавов

Универсальность порошковых сплавов привела к их широкому использованию в многочисленных отраслях:

• Автомобиль: Передачи, соединительные шатуны, направляющие клапаны, доли кулачков и различные конструктивные компоненты получают выгоду от экономической эффективности и производительности деталей PM.

• Аэрокосмическая промышленность: Высокопрочные, легкие компоненты для авиационных двигателей и конструктивных деталей все чаще изготавливаются из порошковых сплавов, особенно суперсплавы и титановых сплавов.

• Медицинский: Имплантаты, такие как замены тазобедренного и коленного колена, хирургические инструменты и пористые материалы для костей, изготавливаются с использованием PM из -за его биосовместимости и способности создавать определенные пористые структуры.

• Электрика и электронная: Мягкие магнитные материалы для двигателей и трансформаторов, электрических контактов и радиаторов.

• Инструменты и умирают: Высокоскоростные стальные инструменты, цементированные карбиды и износостойкие компоненты.

• Потребительские товары: Компоненты в приборах, электроинструментах и ​​спортивном оборудовании.