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 ).