Порошковая металлургия


Рассмотрены следующие аспекты:

  • характерные особенности и методы порошковой металлургии
  • производство и смешивание порошков
  • механические и физико-химические способы получения порошков
  • уплотнение и прессование металлических порошков
  • спекание порошковых материалов
  • электротехнические, магнитные материалы, жаропрочные, жаростойкие и композиционные материалы

Технологический процесс производства изделий методом порошковой ме-таллургии состоит из следующих основных операций:

Технологический процесс производства изделий методом порошковой металлургии начинается с получения металлических порошков. Известно большое количество методов получения порошков.

К механическим способам получения порошков относят:

  • дробление и размол;
  • распыление расплавленного металла;
  • грануляция;
  • обработка металлов резанием.

К физико-химическим методам получения порошков относят:

  • восстановление оксидов и солей;
  • электролиз;
  • диссоциация карбонилов;
  • гидрометаллургический способ.

Прессование металлических порошков представляет собой технологическую операцию, в результате которой под действием приложенного усилия из бесформенного сыпучего порошка получается прочное тело – прессовка по форме и размерам близкая форме и размерам готового изделия.

Прессование представляет собой формирование металлического порошка путём приложения давления к порошку, находящемуся в закрытой форме или оболочке. Основные закономерности процесса прессования рассмотрены на примере формования простейшей заготовки в стальной прессформе.

Разработанные способы прессования порошков позволяют получать продукцию, начиная от готовых изделий и кончая заготовками любой формы и размеров.

Спекание порошковых материалов представляет собой тепловую обработку свободно насыпанного порошка или спрессованных заготовок при температуре 0,7 – 0,9 абсолютной температуры плавления металла порошка или температуры плавления основного металла в многокомпонентной системе порошков.

При твердофазном спекании основными процессами являются:

  • поверхностная и объёмная диффузия;
  • усадка;
  • рекристаллизация;
  • перенос атомов через газовую фазу.

Основными технологическими факторами, влияющими на процесс спекания и свойства спеченных материалов являются:

  • свойства исходных порошков;
  • давление прессования;
  • температура спекания;
  • продолжительность спекания;
  • атмосфера спекания.

Горячим прессованием называют одновременное прессование и спекание порошков. Совмещение прессования и спекания в одной операции позволяет реализовать наблюдаемое при повышении температуры увеличение текучести материалов и получать фактически беспористые изделия и изделия из большого класса материалов, для которых применение других методов затруднительно или даже невозможно (например, карбидов, боридов и других сверхтвёрдых материалов).

Разработаны и применяются на практике большое количество спеченных порошковых материалов. Наибольшее применение получили конструкционные спеченные материалы, фрикционные, антифрикционные, пористые, электрохимические и жаропрочные порошковые материалы.

Порошковые электротехнические материалы используются в электромашиностроении, радиотехнике и других отраслях промышленности благодаря своим специальным свойствам. Наиболее широкое использование они нашли для изготовления электрических контактов и магнитных изделий.

Магнитные материалы широко используются в электротехнике, радиоэлектронике, приборостроении. К магнитным материалам относят:

  • магнитно-мягкие материалы;
  • магнитно-твердые материалы;
  • магнитодиэлектрики;
  • ферриты.

Развитие авиационной и ракетной техники, космонавтики и ядерной энергетики предъявляет все наиболее высокие требования к свойствам материалов, способных выдерживать повышенные эксплуатационные нагрузки при высоких температурах ( до 300 °С и выше ).