Как изготавливается порошковый металл

В этой статье мы подробно рассмотрим порошковую металлургию.
Вы узнаете о следующих 5 темах
1. Что такое порошковая металлургия?
2. Процесс порошковой металлургии
3. Детали и изделия аэрокосмической техники, изготовленные методом порошковой металлургии
4. Металлические материалы, используемые в порошковой металлургии
5. Подробнее...

Что такое порошковая металлургия?

Порошковая металлургия — отрасль промышленности, производящая металлические порошки. Она использует металлические порошки (включая небольшое количество неметаллических порошков, смешанных с ними) в качестве сырья для производства материалов и изделий методом формования-спекания. С развитием современных технологий производства порошковой металлургии изделия порошковой металлургии заменили обычные литейные, ковочные, режущие и механические детали со сложными конструкциями и трудной резкой, а области их вспомогательного применения постоянно расширяются.

От общего машиностроения до точных приборов, от аппаратных средств до крупногабаритного оборудования, от электронной промышленности до производства двигателей, от гражданской промышленности до военной промышленности, от общих технологий до передовых высоких технологий можно увидеть технологию порошковой металлургии. В области гражданской промышленности продукты порошковой металлургии стали незаменимыми вспомогательными базовыми деталями для таких отраслей, как автомобилестроение, мотоциклостроение, бытовая техника, электроинструменты, сельскохозяйственная техника и офисная техника.

Огромный рыночный потенциал также стимулирует развитие технологий. С непрерывным расширением сферы применения продуктов порошковой металлургии требования к размеру, форме и эксплуатационным характеристикам частиц металлического порошка становятся все выше и выше, а эксплуатационные характеристики, размер и форма металлических порошков во многом зависят от способа производства и процесса приготовления порошков. Поэтому технология приготовления порошков также постоянно развивается и обновляется.

Этапы традиционного процесса порошковой металлургии

Подготовка порошка → Смешивание → Прессование → Спекание → Последующая обработка → Проверка и упаковка

1. Приготовление порошка

Назначение: производство порошков металлов или сплавов, отвечающих определенным требованиям к размеру частиц, форме и чистоте.
Методы:
- Физические методы: распыление (газовое распыление, водяное распыление), механическое измельчение.
- Химические методы: восстановление, электролиз.
- Механическое легирование: смешивание металлических или неметаллических порошков посредством шаровой мельницы.
Ключевые контрольные точки: чистота порошка, распределение размеров частиц и уровень окисления.

2. Смешивание

Назначение: однородное смешивание металлических порошков со смазочными материалами, связующими или легирующими компонентами.
Методы:
- Сухое смешивание: для простых композиций.
- Мокрое смешивание: добавление жидких добавок для улучшения однородности.
Ключевые контрольные точки: обеспечение однородности и предотвращение расслоения компонентов.

3. Прессование и формование

Назначение: Уплотните порошок в желаемую форму, образовав зеленую деталь.
Методы:
- Одноосное прессование: обычно применяется для простых форм.
- Изостатическое прессование: используется для сложных форм или там, где требуется высокая плотность.
Ключевые контрольные точки: Контролируйте давление прессования и плотность сырца, чтобы избежать таких дефектов, как трещины или расслоение.

4. Спекание

Цель: Нагреть сырую деталь для создания металлургической связи между частицами порошка, повышая прочность и плотность.
Процессы:
- Твердотельное спекание: при нагревании ниже точки плавления частицы связываются посредством диффузии.
- Жидкофазное спекание: некоторые компоненты плавятся, образуя жидкую фазу, что способствует сцеплению частиц.
Ключевые контрольные точки: температура спекания, продолжительность и атмосфера (например, вакуум, инертный газ).

5. Постобработка (необязательно)

В зависимости от требований к продукту дополнительные шаги могут включать:

Механическая обработка: токарная обработка, фрезерование или шлифование для получения точных размеров и качества поверхности.
Термическая обработка: улучшение механических свойств.
Обработка поверхности: гальванопокрытие, оксидирование или покрытие для защиты от коррозии или придания эстетического вида.
Пропитка: заполнение пор маслом или полимерами для улучшения герметичности или смазки.

6. Проверка и упаковка

Цель: обеспечить соответствие готовой продукции стандартам качества и спецификациям заказчика.
Пункты проверки:
- Точность размеров.
- Плотность и пористость.
- Механические свойства, такие как твердость и прочность.
- Проверка качества поверхности.
Упаковка: Не допускайте окисления или повреждения во время транспортировки и хранения.

Металлические материалы, используемые в аэрокосмической порошковой металлургии

1. Титан и титановые сплавы

Характеристики:
- Высокая удельная прочность (отличное соотношение прочности и веса).
- Исключительная коррозионная стойкость и усталостные характеристики.
- Хорошая устойчивость к высоким температурам.
Распространенные сплавы: Ti-6Al-4V, Ti-48Al-2Cr-2Nb (γ-TiAl).
Приложения:
- Лопатки турбинных двигателей, соединители и конструктивные элементы фюзеляжа.

2. Суперсплавы

Характеристики:
- Отличная прочность при высоких температурах и сопротивление ползучести.
- Превосходная стойкость к окислению и коррозии.
Распространенные типы:
- Сплавы на основе никеля (например, Inconel 718, Rene 95).
- Сплавы на основе кобальта (например, Haynes 188).
- Сплавы на основе железа.
Приложения:
- Лопатки турбин, детали камеры сгорания, сопла ракетных двигателей.

3. Алюминий и алюминиевые сплавы

Характеристики:
- Низкая плотность и малый вес.
- Хорошая обрабатываемость и коррозионная стойкость.
Распространенные сплавы: алюминиевый сплав 7075, сплав Al-Si.
Приложения:
- Аэрокосмические конструктивные элементы, опорные рамы.

4. Молибден и молибденовые сплавы

Характеристики:
- Высокая температура плавления и превосходные высокотемпературные характеристики.
- Хорошая теплопроводность и стойкость к тепловым ударам.
Приложения:
- Теплоизоляционные материалы космических аппаратов, сопла ракет, электронные компоненты.

5. Вольфрам и вольфрамовые сплавы.

Характеристики:
- Чрезвычайно высокая температура плавления и плотность.
- Превосходная стойкость к высоким температурам и свойства защиты от радиации.
Приложения:
- Сопла ракет, элементы радиационной защиты, противовесы.

6. Материалы порошковой металлургии на основе железа

Характеристики:
- Хорошие механические свойства и экономическая эффективность.
- Прочность и износостойкость можно повысить путем легирования.
Приложения:
- Шестерни, подшипники и вспомогательные компоненты.

Металлические материалы, используемые в порошковой металлургии

Хотя ограничений на металлы, используемые в порошковой металлургии, практически нет, некоторые металлы являются предпочтительными из-за их особых свойств и характеристик. Производители оценивают различные факторы при выборе металлов для удовлетворения своих потребностей.

Ключевые факторы при выборе металлов для порошковой металлургии включают коррозионную стойкость, твердость, прочность на разрыв, ударную вязкость и усталостную прочность. Каждый металл обладает некоторыми или всеми этими свойствами, и выбор зависит от конкретных требований производимых компонентов.

1. Титан

Характеристики:
- Высокая удельная прочность (отличное соотношение прочности и веса).
- Исключительная коррозионная стойкость и усталостные характеристики.
- Хорошая устойчивость к высоким температурам.
Распространенные сплавы: Ti-6Al-4V, Ti-48Al-2Cr-2Nb (γ-TiAl).
Приложения:
- Лопатки турбинных двигателей, соединители и конструктивные элементы фюзеляжа.

2. Нержавеющая сталь

Характеристики:
- Превосходная стойкость к коррозии и ржавчине.
- Исключительная универсальность и адаптируемость к различным сферам применения.
Обычная серия: нержавеющая сталь 300 и 400.
Известный сплав:
- Нержавеющая сталь 316L: известна своей превосходной коррозионной стойкостью, прочностью, пластичностью и кислотостойкостью.
Приложения:
- Компоненты для аэрокосмической техники, автомобильные детали, медицинские инструменты и морская промышленность.

3. Медь и медные сплавы

Характеристики:
- Отличная стойкость к коррозии и ржавчине, особенно во влажной среде.
- Могут использоваться в виде предварительно легированных порошков или элементарных смесей.
Распространенный сплав:
- Бронза: сплав меди и олова, обычно используемый для самосмазывающихся подшипников.
Приложения:
- Электрические компоненты, подшипники и декоративные детали.

4. Алюминий и алюминиевые сплавы

Характеристики:
- Низкая плотность и малый вес.
- Отличная обрабатываемость и коррозионная стойкость.
Распространенные сплавы: алюминиевый сплав 7075, сплав Al-Si.
Приложения:
- Аэрокосмические структурные элементы и опорные рамы.

5. Материалы на основе железа для порошковой металлургии

Характеристики:
- Железо — серо-черное кристаллическое вещество с плотностью 7,694 г/см³ и температурой плавления 1837°C.
- Обычно его обрабатывают методом распыления воды под высоким давлением и спекают при температуре 1121°C.
- Из-за своей мягкости железо часто легируют углеродом для получения стали.
Приложения:
- Автомобильные компоненты, такие как шестерни, подшипники и опорные конструкции.

Как поставщик металлических деталей премиум-класса, специализирующийся на металлургии порошковых металлов, мы приглашаем вас посетить наш веб-сайт, чтобы узнать больше о наших услугах. Мы стремимся предоставлять индивидуальные решения для деталей аэрокосмической отрасли, чтобы продвигать инновационное производство высокоточного авиационного оборудования и запасных частей. Мы с нетерпением ждем сотрудничества с вами.