Pulvera metalurģija kā sena un dinamiska progresējoša materiāla sagatavošana un veidošanas tehnoloģija, kas radusies no senās keramikas sagatavošanas tehnoloģijas un dzelzs ražošanas tehnoloģijas, līdz 1909. gadam, pulvera metalurģijas kaļamā tintes parādīšanās iezīmēja mūsdienu pulvera metalurģijas laikmeta parādīšanos. Vairāk nekā simts gadu laikā pulvera metalurģijas tehnoloģija ir enerģiski attīstījusies, un nepārtraukti parādījās dažādi svarīgi jauni materiāli un galvenie produkti, kļūstot par vienu no neaizstājamām svarīgām inženiertehnoloģijām valsts ekonomikā un zinātnē un tehnoloģijās.
Pulvera metalurģijas raksturojums un priekšrocības
Pulverveida metalurģija ir tehnoloģija, kas izmanto metāla pulveri (vai metāla un nemetāla pulvera maisījumu), lai ražotu metāla materiālus, kompozītmateriālus un dažāda veida produktus, veidojot un sautējot procesus kā izejvielu.
Salīdzinot ar tradicionālo kausēšanas un liešanas procesu, pulvera metalurģijai ir daudz priekšrocību. No vienas puses, tas var efektīvi izvairīties no iespējamās komponentu segregācijas kausēšanas procesā un nodrošināt vienmērīgu materiāla sastāvu, lai iegūtu stabilāku un lielisku veiktspēju. No otras puses, pulvera metalurģija var sasniegt gandrīz tīkla veidošanos, ievērojami samazinot turpmāko apstrādes procesu un materiālus atkritumus. Saskaņā ar attiecīgo datu statistiku, pulvera metalurģijas procesa ražoto detaļu materiālu izmantošanas ātrums var sasniegt vairāk nekā 90%, savukārt tradicionālās apstrādes metodes materiālu izmantošanas ātrums parasti ir tikai 30%-50%, kas ne tikai samazina ražošanas izmaksas, bet arī uzlabo ražošanas efektivitāti un atbilst modernās ražošanas nozares zaļās attīstības koncepcijai. Turklāt, pielāgojot pulvera sastāvu, daļiņu lielumu un sagatavošanas procesu, precīzu materiāla īpašību regulēšanu var realizēt, lai tā atbilstu dažādu lauku vajadzībām materiāla īpašajām īpašībām, piemēram, augsta stiprība, augsta cietība, izturība pret augstu temperatūru, izturību pret koroziju utt.
Galvenais pulvera metalurģijas procesa process
I) pulvera sagatavošana
Mehāniskā sasmalcināšanas metode: paļaujieties uz mehānisku spēku, lai bloķētu metālu vai sakausējumu, kas sadalīts pulverī, vienkāršās iekārtās, zemās izmaksās, lielā raža, bet pulvera forma ir neregulāra, plaša daļiņu izmēra sadalījums, viegli ieviešamie piemaisījumi.
Abulācijas metode: Izkausēts metāla šķidrums ar augsta spiediena gāzi (slāpekli, argonu) vai ātrgaitas ūdens plūsmas izsmidzināšanu mazos pilienos, atdzesēts un sacietējis pulverī. Gāzes atomizācijas pulverim ir augsta sfēriska forma, laba plūstamība, piemērota augstas veiktspējas daļām; Ūdens atomizācijas metode ar zemām izmaksām, augstu efektivitāti, neregulāru pulvera formu, ko bieži izmanto parastā tērauda pulverī un produktos ar zemas veiktspējas prasībām.
Samazināšanas metode: ūdeņraža, oglekļa monoksīda un citu reducējošo līdzekļu izmantošana, lai samazinātu metāla oksīdu pulverī, augstu tīrību, augstu aktivitāti, augstu saķepināšanas aktivitāti, zemas temperatūras sablīvēšanu, bet ražošanai ir nepieciešama augsta temperatūra un specifiska atmosfēra, aprīkojums lielas investīcijas, augstas izmaksas.
Elektrolīzes metode: Elektrolīzes metāla sāls šķīdums vai izkausēta sāls, lai metāla joni katoda nokrišņu daudzums pulverī, augsta tīrība, smalka un vienveidīga, piemēroti augstas tīrības un daļiņu lieluma prasību laukam, piemēram, elektroniskie materiāli, bet zema ražošanas efektivitāte, augsta enerģijas patēriņš, augstas izmaksas.
(2) Veidošana
Veidošana: Ievietojiet metāla pulveri pirms apstrādes veidnē, spiediena sablīvēšanās veidne, pakāpieni, ieskaitot pulveri, presēšanu, izdalīšanos, piemērota vienkāršai formai, produktu, piemēram, pārnesumu, augstas precizitātes prasības. Priekšrocības ir vienkāršs aprīkojums, augsta efektivitāte, zemas izmaksas, masveida ražošana; Sarežģītus produktus ir grūti noformēt un ražot, blīvuma vienveidību.
Izostatiska spiediena formēšana: šķidruma vienmērīgas spiediena transmisijas izmantošana, elastīgā pulvera pelējums ir augsta spiediena spiediena veidne. Aukstais izostatiskais spiediens istabas temperatūrā ir piemērots produktiem ar sarežģītu formu un augsta blīvuma prasībām; Termiskais izostatiskais spiediens darbojas augstā temperatūrā un augstā spiedienā vienlaikus augstas veiktspējas aviācijas un kosmosa materiāliem. Priekšrocība ir tā, ka produkta blīvums ir vienāds, piemērots lieliem sarežģītiem produktiem; Iekārtas ir dārga, ilga cikla un augstas izmaksas.
Injekcijas formēšana: Metāla pulvera un līmes sajaukšana iesmidzināšanas materiālā un injicēšanas mašīna pelējuma dobumā, tas ir piemērots, lai ražotu augstas precizitātes sarežģītas mazas detaļas, piemēram, elektroniskās sastāvdaļas. Priekšrocības ir augsta formēšanas efektivitāte un precizitāte, kas piemērota masveida ražošanai; Līmes izvēle un noņemšana ir sarežģīta, un nepareiza ārstēšana ietekmē produktu veiktspēju.
(3) Norēķini
Parastā saķepināšana: karsē sagatavi attiecīgajā temperatūrā un atmosfērā (ūdeņradis, slāpeklis, vakuums utt.), Lai apvienotu pulvera daļiņas un uzlabotu blīvumu un izturību. Ūdeņraža atmosfēra, lai noņemtu piemaisījumus, slāpekļa oksidāciju, vakuumu ir piemērota augstām skābekļa satura prasībām.
Karstā spiediena saķepināšana: saķepināšanas spiediens, speciālajā aprīkojumā, pelējums ar grafītu un citiem materiāliem. Produkti, kas var samazināt saķepināšanas temperatūru, saīsināt laiku un iegūt lielāku blīvumu un veiktspēju, bieži izmanto augstas veiktspējas keramikas un citu materiālu sagatavošanā.
Izdalīšanās plazmas saķepināšana (SPS): ģenerējiet izplūdes plazmu un džoule karstumu Ātri apsildāmā saķepināšana ar pulsa strāvu. Tas var noņemt piemaisījumus uz daļiņu virsmas, aktivizēt virsmu, ātri uzkarsēt (100–1000 grādi / min), īsu laiku (dažas minūtes līdz dažām minūtēm), var kavēt graudu augšanu un tiek izmantots nanomateriālu sagatavošanai.
Pulvera metalurģijas tehnoloģijas uzklāšanas lauks
(1) Aviācijas un kosmosa lauks
Aerospace ir stingras prasības attiecībā uz materiāla veiktspēju, un pulvera metalurģijas tehnoloģija tikai atbilst prasībām. Pulvera metalurģijas superaloy tiek izmantots, lai ražotu galvenos komponentus, piemēram, turbīnu diskus un asmeņus, piemēram, f119 turbīnu disku pucompany, un pulvera metalurģijas niķeļa superaloy tiek izmantots, lai uzlabotu motora veiktspēju un uzticamību. Ar zemu blīvumu, augstu izturību un izturību pret koroziju, pulvera metalurģijas titāna sakausējums tiek izmantots, lai ražotu tādas konstrukcijas detaļas kā gaisa kuģa spārna sija un fizelāžas rāmis, lai samazinātu gaisa kuģa svaru un uzlabotu degvielas patēriņa efektivitāti un lidojuma veiktspēju.
(2) Automobiļu ražošanas lauks
Pulvera metalurģijas daļas plaši izmanto automobiļu motorā, transmisijas un bremzēšanas sistēmās. Vārsta gredzens, katetra un virzuļa gredzens motorā ir izgatavots no vara pamatnes vai dzelzs pamatnes sakausējuma, kas var izturēt augstu temperatūru un augstu spiedienu un uzlabot motora veiktspēju un dzīvi; Pārraides rīkam un sinhronizatoram ir liela precizitāte un laba izturība, tas padara pārnesumu gludāk un uzlabot bremžu efektivitāti ar labu berzi un nodiluma izturību un bremžu drošību.
(3) elektroniskās informācijas lauks
Izstrādājot elektronisko aprīkojumu līdz mazai, vieglai un augstai veiktspējai, plašāk tiek izmantota pulvera metalurģijas tehnoloģija. Mīksto magnētisko pulvera metalurģijas materiālus izmanto, lai ražotu elektroniskus komponentus, piemēram, transformatorus un induktorus; Pulverveida metalurģijas metāla matricas kompozītus, piemēram, vara-volframa un vara-molibdēna, izmanto siltuma izkliedes substrātam un lieljaudas elektronisko ierīču iepakojuma korpusam; Elektriskajiem slēdžiem un relejiem izmanto pulvera metalurģijas kontakta materiālus, lai nodrošinātu drošu ķēdes atveri un sadalīšanu.
Fe-silicon-nickel magnētiskā pulvera serde (KNF)
(4) Mehāniskās ražošanas lauks
Pārnesumu, gultņu un citu mehānisko detaļu ražošanai izmanto pulvera metalurģijas tehnoloģiju. Pulvera metalurģijas pārnesumam ir augsta precizitāte, vienmērīga transmisija un augsta materiāla izmantošanas ātrums; Pulvera metalurģijas gultnis ir pašapkļause un izturīga pret nodilumu, piemērota mazam ātrumam, smagai slodzei un zemam troksnim. Īpašos darba apstākļos naftas gultnis var saglabāt labu sniegumu un uzlabot aprīkojuma uzticamību un kalpošanas laiku.
(5) Medicīnisko ierīču lauks
Runājot par implantiem, pulvera metalurģijas titāna sakausējums tiek izmantots mākslīgu locītavu utt., Kas poraina struktūra var veicināt kaulu šūnu augšanu un samazināt implantāta atslābināšanas risku. Ķirurģiskie instrumenti ir izgatavoti no pulvera metalurģijas ātrgaitas tērauda un nerūsējošā tērauda ar augstāku cietību, nodiluma izturību un izturību pret koroziju, kā arī var radīt sarežģītas formas ierīces. Zobārstniecības materiālos protēzes ir labs spēks, izturība un estētika. Zobu implanti izmanto pulvera metalurģijas titānu vai titāna sakausējumu, kas var uzlabot implanta panākumu līmeni. Ortodontiskajā kronšteinā tiek izmantots pulvera metalurģijas nerūsējošais tērauds vai niķeļa-titāna sakausējums, kas var precīzi pielietot spēku.
(6) Jauns enerģijas nozare
Runājot par litija jonu baterijām, katoda materiāli, piemēram, litija dzelzs fosfāts un trīskāršie materiāli, kas sagatavoti, izmantojot pulvera metalurģijas tehnoloģiju, var uzlabot enerģijas blīvumu un bateriju lādiņu un izlādes efektivitāti. Degvielas elementu laukā metāla bipolāras plāksnes, kas ražotas pēc pulvera metalurģijas procesa, un katalizatora nesēji ar augstu specifisku virsmas laukumu var uzlabot degvielas elementu veiktspēju un samazināt izmaksas. Vēja enerģijas ražošanā pārnesumkārbas, gultņi un citas daļas, ko ražo pulvera metalurģija, var saglabāt stabilu sniegumu skarbajā vidē un pagarināt aprīkojuma kalpošanas laiku.
Progress pulvera metalurģijas tehnoloģijā
(1) Metāla piedevu ražošanas (3D drukas) un pulvera metalurģijas saplūšana
Metāla piedevu ražošanas tehnoloģija pēdējos gados ir strauji attīstījusies, un tās kombinācija ar pulvera metalurģiju ir radījusi jaunu izrāvienu sarežģītu detaļu ražošanai. Izmantojot 3D drukāšanas tehnoloģiju, metāla pulveri var tieši uzkrāt un veidot slāni pa slāni, lai iegūtu detaļas ar sarežģītu iekšējo struktūru un personalizētu dizainu. Šī tehnoloģija ne tikai samazina materiālo atkritumu un apstrādes procesus, bet arī ļauj ražot detaļas, kuras ir grūti ražot, piemēram, sarežģītas aero dzinēju asmeņi.
(2) Nano-Powder metalurģijas tehnoloģija
Izstrādājot nanotehnoloģiju, ir parādījusies nano-powder metalurģijas tehnoloģija. Nanomēroga metāla pulverim ir liela specifiska virsmas laukuma, liela aktivitātes, liela saķepināšanas spēka raksturlielumi, un tas var sagatavot nanostrukturētus materiālus ar izcilām mehāniskām, elektriskām un magnētiskām īpašībām. Pašlaik nano-powder metalurģijas tehnoloģija ir guvusi ievērojamu progresu augstas veiktspējas magnētisko materiālu, supravadošu materiālu un augstas stiprības sakausējumu sagatavošanā.
(3) Pulvera metalurģijas kompozītu inovācija
Pievienojot dažādas pastiprinātas fāzes (piemēram, keramikas daļiņas, šķiedras utt.), Metāla pulverim tiek sagatavots pulvera metalurģiskais kompozītmateriāla ar izcilu veiktspēju. Šie kompozītmateriāli apvieno metāla un pastiprinātas fāzes priekšrocības, tām ir augstas izturības, augstas cietības, labas nodiluma izturības, augstas temperatūras un citas pretestības īpašības, un tos plaši izmanto kosmosā, automobiļu ražošanā, mašīnbūvē un citās jomās. Piemēram, alumīnija matricas kompozītmateriālu, kas sagatavots, pievienojot silīcija karbīda daļiņas alumīnija sakausējuma pulverim, ievērojami uzlabo izturību un cietību, vienlaikus saglabājot alumīnija sakausējuma zemā blīvuma īpašības.
Raugoties nākotnē, gaidāms, ka nepārtraukti progresē zinātnes un tehnoloģijas progress, pulvera metalurģijas tehnoloģija sasniegs sasniegumus vairāk attīstītajās jomās, un integrācija ar citām progresīvām tehnoloģijām tiks vēl vairāk padziļināta. Inteliģentās ražošanas, kvantu materiālu un biomedicīnas inženierijas jomās pulvera metalurģijas tehnoloģijai ir potenciāls radīt vairāk augstas veiktspējas un daudzfunkcionālus materiālus un komponentus, nodrošinot novatoriskus risinājumus globālām problēmām, piemēram, enerģijas krīzei, vides aizsardzībai un cilvēku veselībai. Var paredzēt, ka pulvera metalurģijas tehnoloģijai būs nozīmīgāka loma turpmākajā rūpniecības attīstībā un sociālajā progresā.
