Порошкова металургія, як давня та динамічна технологія підготовки та формування матеріалів, виникла внаслідок древньої керамічної технології підготовки та технології виготовлення заліза, до 1909 року, поява порошкової металургійної пластичної вольфраму відзначала появу сучасної епохи порошкової металургії. Більше ста років технологія порошкової металургії енергійно розвивалася, і різноманітні важливі нові матеріали та ключові продукти виникають безперервно, стаючи одним із незамінних важливих інженерних технологій національної економіки та науки та технологій.
Характеристики та переваги порошкової металургії
Порошкова металургія-це технологія, яка використовує металевий порошок (або суміш металевого та неметалевого порошку) для виготовлення металевих матеріалів, композитних матеріалів та різних видів продуктів шляхом ліплення та спікання процесів як сировини.
Порівняно з традиційним процесом виплавки та лиття, порошкова металургія має багато переваг. З одного боку, це може ефективно уникнути можливої сегрегації компонентів у процесі виплавки та забезпечити рівномірний склад матеріалу, щоб отримати більш стабільну та відмінну продуктивність. З іншого боку, порошкова металургія може досягти майже мережі утворення, значно зменшить наступний процес переробки та відходи матеріалу. Відповідно до відповідної статистики даних, рівень використання матеріалів деталей, виготовлених за допомогою порошкової металургії, може досягти понад 90%, тоді як рівень використання матеріалів традиційного методу обробки зазвичай становить лише 30%-50%, що не тільки знижує виробничі витрати, але й підвищує ефективність виробництва, і відповідає концепції розвитку зеленої розвитку сучасної галузі виробництва. Крім того, регулюючи склад порошкового складу, розміру частинок та процесу підготовки, точне регулювання властивостей матеріалу може бути реалізована для задоволення потреб різних полів для спеціальних властивостей матеріалу, таких як висока міцність, висока твердість, висока температура, стійкість до корозії тощо
Основний процес процесу металургії порошку
(I) Підготовка порошку
Метод механічного подрібнення: покладайтеся на механічну силу для блокування металу або сплаву, розбитого на порошок, просте обладнання, низьку вартість, великий вихід, але форма порошку нерегулярна, широкий розподіл розмірів частинок, простий у введенні домішок.
Метод абулізації: рідина розплавленого металу з газом високого тиску (азот, аргон) або високошвидкісним спреєм потоку води в невеликі крапельки, охолоджується та затвердіє в порошок. Порошок газової атомізації має високу сферичну форму, хорошу плинність, придатну для високопродуктивних деталей; Метод атомізації води з низькою вартістю, високою ефективністю, нерегулярною формою порошку, який часто використовується у звичайному сталевому порошку та продуктах з низькими вимогами до продуктивності.
Метод відновлення: Використання водню, оксиду вуглецю та інших відновлюючих агентів для зменшення оксиду металу в порошок, високу чистоту, високу активність, активність високої спікання, ущільнення низької температури, але виробництво потребує високої температури та специфічної атмосфери, обладнання великі інвестиції, висока вартість.
Метод електролізу: розчин солі металу електролізу або розплавлена сіль, так що іони металів у опаді катода в порошок, високу чистоту, тонкі та рівномірні, придатні для поля вимог високої чистоти та розміру частинок, таких як електронні матеріали, але низька ефективність виробництва, висока енергія, висока вартість.
(2) формування
МОЛОСУВАННЯ: Покладіть металевий порошок попередньої обробки у форму, формування ущільнення тиску, кроки, включаючи порошок, натискання, вивільнення, придатність для простої форми, високі точні вимоги до продуктів, таких як передача. Переваги - це просте обладнання, висока ефективність, низька вартість, масове виробництво; Складні продукти важко розробити та виготовити, рівномірність щільності.
Ізстатичне ліплення тиску: Використання рідкої рівномірної передачі тиску, пудру, навантажену порошком, кладуть тиск на посуду з високим тиском. Холодний ізостатичний тиск при кімнатній температурі підходить для продуктів зі складною формою та вимогами до високої щільності; Тепловий ізостатичний тиск діє при високій температурі та високому тиску одночасно для високоефективних аерокосмічних матеріалів. Перевага полягає в тому, що щільність продукту є рівномірною, підходить для великих складних продуктів; Обладнання дорого, довгий цикл і висока вартість.
Мовдання ін'єкцій: Змішування металевого порошку та клей у матеріал для ін'єкцій та ін'єкційна машина в порожнину цвілі, він підходить для виготовлення комплексу з високою точністю невеликих деталей, таких як електронні компоненти. Переваги - це висока ефективність формування та точність, що підходить для масового виробництва; Вибір та видалення клею складно, а неправильне лікування впливає на продуктивність продуктів.
(3) Рілля
Звичайне спікання: Нагрійте заготовку при відповідній температурі та атмосфері (водень, азот, вакуум тощо), щоб поєднати частинки порошку та покращити щільність і міцність. Атмосфера водню для видалення домішок, окислення азоту, вакуум підходить для високих вимог до вмісту кисню.
Спікання гарячого тиску: тиск на спікання, у спеціальному обладнанні, цвілі з графітом та іншими матеріалами. Продукти, які можуть знизити температуру спікання, скоротити час та отримувати більш високу щільність та продуктивність, часто використовуються для підготовки високоефективної кераміки та інших матеріалів.
Сишування плазми (SPS): генерувати розрядну плазму та джоуле нагрівання швидкого нагрітого спікання за допомогою імпульсного струму. Він може видалити домішки на поверхні частинок, активувати поверхню, швидко нагрівати (100-1000 градусів / хв), короткий час (кілька хвилин до декількох хвилин), може гальмувати ріст зерна і використовується для приготування наноматеріалів.
Поле застосування технології порошкової металургії
(1) Аерокосмічне поле
Aerospace має суворі вимоги до матеріалів, а технологія порошкової металургії просто відповідає вимогам. Порошкова металургія Superalloy використовується для виготовлення ключових компонентів, таких як турбінні диски та лопатки, такі як турбінний диск F119 двигуна Pucompany, а для підвищення продуктивності та надійності двигуна на основі порошкової металургії. З низькою щільністю, високою міцністю та корозійною стійкістю, сплав титану металургії порошкової металургії використовується для виготовлення структурних деталей, таких як графік крила літаків та рама фюзеляжа, щоб зменшити вагу літака та підвищити ефективність палива та продуктивність польоту.
(2) Поле для виробництва автомобілів
Порошкова металургія деталі широко використовуються в автомобільних системах двигуна, трансмісії та гальмування. Кільце клапана, катетер та поршневе кільце в двигуні виготовлено з мідної основи або сплаву залізної основи, що може витримувати високу температуру та високий тиск та покращити продуктивність та термін експлуатації двигуна; Передача та синхронізатор мають високу точність і хорошу міцність, роблять передачу більш плавно зміщуються та покращують ефективність гальм, з хорошим тертям та стійкістю до зносу та безпекою гальм.
(3) поле електронної інформації
Завдяки розробці електронного обладнання до невеликої, легкої та високої продуктивності, технологія порошкової металургії більш широко використовується. Матеріальні матеріали з металургії м'яких магнітів використовуються для виготовлення електронних компонентів, таких як трансформатори та індуктори; Порошкова металургія металевих матричних композитів, таких як мідний вольфрам та мідний молібден, використовуються для підкладки для розсіювання тепла та корпусу упаковки з високою потужністю електронних пристроїв; Контактні матеріали з металургією порошку використовуються для електричних вимикачів та реле, щоб забезпечити безпечне відкриття та розрив.
Fe-Silicon Nickel Magnetic Powder Cere (KNF)
(4) Механічне виробниче поле
Технологія порошкової металургії використовується для виготовлення передач, підшипників та інших механічних деталей. Порошкова металургія передач має високу точність, плавну коробку передач та високу швидкість використання матеріалів; Порошкова металургія підшипника-це самостійне змащування та стійкий до зносу, підходить для низької швидкості, великого навантаження та низького шуму. У спеціальних умовах праці, нафтовий підшипник може підтримувати хороші показники та підвищити надійність та термін експлуатації обладнання.
(5) Поле медичних пристроїв
З точки зору імплантатів сплав титану металургії порошку використовується для виготовлення штучних суглобів тощо, пориста структура яких може сприяти росту кісткових клітин і зменшити ризик розпушування імплантатів. Хірургічні інструменти виготовляються з порошкової металургійної високошвидкісної сталі та нержавіючої сталі, з більшою твердістю, стійкістю до зносу та корозійною стійкістю, а також можуть робити складні пристрої форми. У зубних матеріалах протези мають хорошу силу, міцність та естетику. Стоматологічні імплантати використовують порошкове металургію титановий або титановий сплав, що може покращити рівень успішності імплантату. Ортодонтична кронштейна використовує порошкову металургію нержавіючої сталі або сплав нікель-титанію, який може точно застосувати силу.
(6) Новий енергетичний сектор
З точки зору літій-іонних акумуляторів, катодні матеріали, такі як літієве фосфат заліза та потрійні матеріали, приготовані за допомогою технології металургій порошку, можуть покращити щільність енергії та заряд та розрядок акумуляторів. У галузі паливних елементів металеві біполярні пластини, виготовлені за допомогою порошкової металургії та носіїв каталізаторів з високою питомою площею поверхні, можуть покращити продуктивність паливних елементів та зменшити витрати. У виробництві вітрової електроенергії передачі, підшипники та інші деталі, виготовлені порошковою металургією, можуть підтримувати стабільні показники в суворому середовищі та продовжити термін служби обладнання.
Прогрес у технології металургії порошків
(1) Злиття виробництва металевих добавок (3D -друк) та порошкової металургії
Технологія виробництва металевих добавок швидко розвинулася в останні роки, а її поєднання з порошковою металургією принесло новий прорив для виготовлення складних деталей. За допомогою технології 3D -друку металевий порошок може бути безпосередньо накопичуватися та утворювати шар за шаром для отримання деталей зі складною внутрішньою структурою та персоналізованою конструкцією. Ця технологія не тільки зменшує процеси відходів та переробки матеріалів, але й забезпечує виробництво деталей, які важко виготовити, такі як складні лопаті аеромоторних двигунів.
(2) Технологія металургії нано-пагорбів
З розвитком нанотехнологій з'явилася технологія металургії нано-породи. Нанорозмірний металевий порошок має характеристики великої специфічної площі поверхні, високої активності, великої рушійної сили спікання та може готувати наноструктуровані матеріали з відмінними механічними, електричними та магнітними властивостями. В даний час технологія металургій нано-порода досягла неабиякого прогресу в підготовці високопродуктивних магнітних матеріалів, надпровідних матеріалів та сплавів з високою міцністю.
(3) Інновація композитів порошкової металургії
Додаючи до металевого порошку різні посилені фази (наприклад, керамічні частинки, волокна тощо), готується порошковий металургійний композитний матеріал з відмінною продуктивністю. Ці композитні матеріали поєднують переваги металу та посилену фазу, мають характеристики високої міцності, високої твердості, хорошої стійкості до зносу, високої температури та іншої стійкості та широко використовуються в аерокосмічному, автомобільному виробництві, машинобудуванні та інших полях. Наприклад, композитний матеріал з алюмінієвого матриксу, приготований додаванням частинок карбіду кремнію, до порошку алюмінієвого сплаву, значно покращує міцність і твердість, зберігаючи при цьому характеристики низької щільності алюмінієвого сплаву.
Забігаючи наперед, з постійним прогресом науки та технологій очікується, що технологія порошкової металургії досягне проривів у більш нових галузях, і інтеграція з іншими передовими технологіями буде ще більше поглибитися. У галузі інтелектуального виробництва, квантових матеріалів та біомедичної інженерії технологія порошкової металургії може створити більш високоефективні та багатофункціональні матеріали та компоненти, що забезпечує інноваційні рішення глобальними проблемами, такими як енергетична криза, охорона навколишнього середовища та здоров'я людини. Можна передбачити, що технологія порошкової металургії відіграватиме важливішу роль у майбутньому промисловому розвитку та соціальному прогресі.
