Co to jest metalurgia proszków?

Co to jest metalurgia proszków?

Metalurgia proszków to technologia procesowa wytwarzania materiałów metalowych, kompozytów i różnego rodzaju produktów poprzez wytwarzanie proszków metali lub stosowanie proszków metali (lub mieszanin proszków metali i proszków niemetalicznych) jako surowców, formowania i spiekania. Metoda metalurgii proszków jest podobna do produkcji ceramiki, która należy do technologii spiekania proszków. W związku z tym szereg nowych technologii metalurgii proszków może być również wykorzystany do przygotowania materiałów ceramicznych. Ze względu na zalety technologii metalurgii proszków stała się kluczem do rozwiązania problemu nowych materiałów i odgrywa decydującą rolę w rozwoju nowych materiałów.

Metalurgia proszków obejmuje produkcję proszków i produkty. Wśród nich proszkowanie jest głównie procesem metalurgicznym, co jest zgodne z tym słowem. Produkty metalurgii proszków są często daleko poza zakresem materiałów i metalurgii i często są technologiami interdyscyplinarnymi (materiały i metalurgia, maszyny i mechanika itp.). W szczególności nowoczesny druk 3D proszków metali łączy inżynierię mechaniczną, CAD, technologię inżynierii odwrotnej, technologię produkcji warstwowej, technologię sterowania numerycznego, materiałoznawstwo i technologię laserową, dzięki czemu technologia produktów metalurgii proszków jest nowoczesną, kompleksową technologią w wielu dyscyplinach.

Zhongwei Precyzyjna produkcja części do formowania wtryskowego metalurgii proszków

Zdefiniuj ogłoszenia

Metalurgia proszków to przemysłowa technologia wytwarzania materiałów metalowych, materiałów kompozytowych i różnego rodzaju produktów poprzez wytwarzanie proszków metali lub przy użyciu proszków metali (lub mieszanin proszków metali i proszków niemetalicznych) jako surowców, formowania i spiekania. Technologia metalurgii proszków znalazła szerokie zastosowanie w transporcie, maszynach, elektronice, lotnictwie, broni, biologii, nowej energetyce, informatyce i przemyśle jądrowym i stała się jedną z najbardziej dynamicznych gałęzi nauki o nowych materiałach. Technologia metalurgii proszków ma szereg zalet, takich jak znaczna oszczędność energii, oszczędność materiału, doskonała wydajność, wysoka dokładność produktu i dobra stabilność, i jest bardzo odpowiednia do masowej produkcji. Ponadto niektóre materiały i złożone części, których nie można wytworzyć tradycyjnymi metodami odlewania i metodami obróbki skrawaniem, mogą być również wytwarzane w technologii metalurgii proszków, która cieszy się dużym zainteresowaniem w branży.

SzerokieMetalurgia proszkówPrzemysł produktów obejmuje narzędzia z kamienia żelaznego, stopy twarde, materiały magnetyczne i produkty metalurgii proszków. Wąskie pojęcie przemysłu produktów metalurgii proszków odnosi się tylko do produktów metalurgii proszków, w tym części do metalurgii proszków (stanowiących zdecydowaną większość), łożysk olejowych i produktów do formowania wtryskowego metali.

Transmisja fabularna

Metalurgia proszków posiada unikalny skład chemiczny oraz właściwości mechaniczne i fizyczne, których nie można uzyskać tradycyjnymi metodami topienia i odlewania. Technologia metalurgii proszków może być wykorzystywana do bezpośredniego wytwarzania porowatych, półgęstych lub całkowicie gęstych materiałów i produktów, takich jak łożyska olejowe, koła zębate, krzywki, drążki prowadzące, narzędzia itp. Jest to rodzaj mniej lub żadnej technologii cięcia.

(1) Technologia metalurgii proszków może zminimalizować segregację składu stopu i wyeliminować grubą i nierówną strukturę odlewu. Odgrywa ważną rolę w przygotowywaniu wysokowydajnych trwałych materiałów magnetycznych ziem rzadkich, materiałów do przechowywania wodoru ziem rzadkich, materiałów luminescencyjnych ziem rzadkich, katalizatorów ziem rzadkich, materiałów nadprzewodzących wysokotemperaturowych, nowych materiałów metalowych (takich jak stopy Al Li, żaroodporne Al stopy, nadstopy, stale nierdzewne odporne na korozję proszkową, stale szybkotnące proszkowe, związki międzymetaliczne wysokotemperaturowe materiały konstrukcyjne itp.).

(2) Można przygotować szereg wysokowydajnych materiałów nierównowagowych, takich jak amorficzny, mikrokrystaliczny, quasikrystaliczny, nanokrystaliczny i przesycony roztwór stały. Materiały te mają doskonałe właściwości elektryczne, magnetyczne, optyczne i mechaniczne.

(3) Może z łatwością realizować wiele rodzajów kompozytów i zapewniać pełną grę odpowiednim właściwościom każdego materiału składowego. Jest to niedroga technologia wytwarzania wysokowydajnych kompozytów metalowych i ceramicznych.

(4) Może wytwarzać materiały i produkty o specjalnych strukturach i właściwościach, których nie można wytworzyć zwykłymi metodami wytapiania, takie jak nowe porowate materiały biologiczne, porowate materiały membran rozdzielających, wysokowydajne strukturalne materiały ścierne ceramiczne i funkcjonalne materiały ceramiczne.

(5) Może realizować prawie tworzenie netto i automatyczną produkcję wsadową, skutecznie zmniejszając w ten sposób zużycie zasobów i energii w produkcji.

(6) Może w pełni wykorzystać rudę, odpady przeróbcze, szlam stalowniczy, zgorzelinę stalową i recykling metali odpadowych jako surowców. Jest to nowa technologia, która potrafi skutecznie regenerować i kompleksowo wykorzystywać materiały.

Wiele z naszych popularnych narzędzi do obróbki skrawaniem i sprzętowych materiałów ściernych jest wytwarzanych w technologii metalurgii proszków.

Metoda przygotowania emisji

(1) Wyprodukuj proszek. Proces produkcji proszku obejmuje etapy przygotowania proszku, mieszania proszku itp. W celu poprawy odkształcalności i plastyczności proszku zwykle dodaje się plastyfikatory, takie jak olej silnikowy, guma lub parafina.

(2) Formowanie w prasie. Proszek jest prasowany do żądanego kształtu pod ciśnieniem 15-600MPa.

(3) Spiekanie. Przeprowadza się w piecu wysokotemperaturowym lub piecu próżniowym z atmosferą ochronną. Spiekanie różni się od topienia metalu. Co najmniej jeden element pozostaje w stanie stałym podczas spiekania. Podczas spiekania cząstki proszku stają się produktami metalurgicznymi o określonej porowatości w wyniku szeregu procesów fizycznych i chemicznych, takich jak dyfuzja, rekrystalizacja, zgrzewanie, łączenie, rozpuszczanie itp.

(4) Przetwarzanie końcowe. Ogólnie rzecz biorąc, części spiekane można stosować bezpośrednio. Jednak w przypadku niektórych części o wysokiej dokładności wymiarowej, wysokiej twardości i odporności na zużycie wymagana jest również obróbka po spiekaniu. Obróbka końcowa obejmuje precyzyjne prasowanie, walcowanie, wytłaczanie, hartowanie, hartowanie powierzchni, zanurzanie w oleju i infiltrację.

Sposób przygotowania proszku

Przygotowanie proszku to pierwszy etap metalurgii proszków. Wraz z ciągłym wzrostem ilości materiałów i wyrobów metalurgii proszków oraz ciągłej poprawy ich jakości, wymagane jest dostarczanie coraz większej liczby rodzajów proszków. Na przykład z zakresu materiałów stosuje się nie tylko proszek metaliczny, ale także proszek stopowy i proszek związku metalu; Z punktu widzenia kształtu pudru wymagane jest stosowanie proszków o różnych kształtach. Na przykład, gdy generowany jest filtr, wymagane jest uformowanie proszku; Z punktu widzenia wielkości cząstek proszku, wymagane jest, aby proszek o różnych wielkościach cząstek miał gruboziarnistą wielkość cząstek 500~1000 mikronów i ultradrobną wielkość cząstek mniejszą niż 0,5 mikrona.

Aby sprostać różnym wymaganiom dotyczącym proszku, istnieją również różne metody wytwarzania proszku. Metody te to nic innego jak przekształcenie metalu, stopu lub związku metalu w stan proszkowy w stanie stałym, ciekłym lub gazowym. Różne metody przygotowania proszków i proszków przygotowanych różnymi metodami.

Metody przetwarzania metali i stopów lub związków metali na proszki w stanie stałym obejmują:

(1) Do przygotowania proszku metalu i stopu z metalu stałego i stopu stosuje się metodę kruszenia mechanicznego i metodę korozji elektrochemicznej:

(2) Redukcyjna metoda otrzymywania proszków metali i stopów ze stałych tlenków metali i soli Redukcyjna chemiczna metoda otrzymywania proszków związków metali z proszków metali i stopów, tlenków metali i proszków niemetali

Metoda przetwarzania metalu i stopu lub związku metalu na proszek w stanie ciekłym obejmuje:

(1) Przygotowanie proszku stopowego z ciekłego metalu i stopu przez atomizację

(2) Istnieją metody wypierania i metody redukcji wodoru w roztworze w celu przygotowania stopu metalu i powlekanego proszku z wymiany i redukcji roztworu soli metalu; Sposób wytwarzania proszku metalu przez wytrącanie ze stopionej soli metalu obejmuje metodę starzenia stopionej soli; Metoda kąpieli metalowej służy do oddzielania proszku związku metalicznego od pomocniczej kąpieli metalowej.

(3) Metoda elektrolizy w roztworze wodnym do wytwarzania proszku metalu i stopu przez elektrolizę z roztworu soli metalu; Metoda elektrolizy stopionych soli służy do przygotowania proszku metalu i związku metalu z elektrolizy stopionej soli metalu.

Metoda przekształcania metalu lub związku metalu w proszek w stanie gazowym:

(1) Metoda kondensacji pary służy do wytwarzania proszku metalu z kondensacji pary metalu;

(2) Dysocjacja termiczna materiałów na bazie węgla od gazowych materiałów na bazie węgla w celu wytworzenia metali, stopów i powlekanych proszków

(3) Metoda redukcji gazowego wodoru do przygotowania metalu, proszku stopowego i metalu, powłoki stopowej z gazowego halogenku metalu; Metoda chemicznego osadzania z fazy gazowej służy do przygotowania proszku i powłoki związków metali z gazowego osadzania halogenków metali.

Jednak z istoty procesu, istniejące metody proszkowania można ogólnie podzielić na dwie kategorie, a mianowicie metodę mechaniczną i metodę fizykochemiczną. Metoda mechaniczna to proces technologiczny mechanicznego kruszenia surowców, przy czym skład chemiczny jest w zasadzie niezmieniony; Metoda fizykochemiczna to proces otrzymywania proszku poprzez zmianę składu chemicznego lub stanu skupienia surowców za pomocą efektów chemicznych lub fizycznych. Wiele metod produkcji proszku ma skalę przemysłową, a niektóre z najczęściej stosowanych metod, takie jak metoda redukcji Hansa, metoda atomizacji i metoda elektrolizy, takie jak metoda osadzania z fazy gazowej i metoda osadzania cieczy, są również ważne w zastosowaniach specjalnych. [1]

Podstawowymi procesami procesu metalurgii proszków są:

1. Przygotowanie proszku surowcowego. Istniejące metody proszkowania można ogólnie podzielić na dwie kategorie: metodę mechaniczną i metodę fizykochemiczną. Metodę mechaniczną można podzielić na: sproszkowanie mechaniczne i atomizację; Metodę fizykochemiczną można podzielić na metodę korozji elektrochemicznej, metodę redukcji, metodę chemiczną, metodę chemiczną redukcji, metodę osadzania par, metodę osadzania cieczy i metodę elektrolizy. Wśród nich najczęściej stosuje się metodę redukcji, metodę atomizacji i metodę elektrolizy.

2. Z proszku formuje się kęs o pożądanym kształcie. Celem formowania jest nadanie wypraski określonego kształtu i wielkości oraz nadanie jej określonej gęstości i wytrzymałości. Metody formowania dzielą się zasadniczo na formowanie ciśnieniowe i formowanie bezciśnieniowe. Formowanie tłoczne jest najczęściej stosowane w formowaniu ciśnieniowym. Ponadto do wykonania bloku zarodków można wykorzystać technologię druku 3D.

3. Spiekanie kęsów. Spiekanie to kluczowy proces w metalurgii proszków. Uformowane kompakty mogą uzyskać wymagane końcowe właściwości fizyczne i mechaniczne poprzez spiekanie. Spiekanie można podzielić na spiekanie w systemie jednostkowym i spiekanie w systemie wieloelementowym. W przypadku spiekania w stanie stałym pojedynczego systemu i systemu wieloskładnikowego temperatura spiekania jest niższa niż temperatura topnienia stosowanych metali i stopów; W przypadku spiekania w fazie ciekłej układów wieloskładnikowych, temperatura spiekania jest na ogół niższa niż temperatura topnienia elementów ogniotrwałych, ale wyższa niż temperatura topnienia składników topliwych. Oprócz zwykłego spiekania istnieją również specjalne procesy spiekania, takie jak spiekanie luzem, ługowanie stopu, prasowanie na gorąco itp.

4. Przetwarzanie końcowe produktów. Obróbka po spiekaniu może przyjmować różne metody w zależności od różnych wymagań produktu. Takich jak wykończenie, zanurzenie w oleju, obróbka skrawaniem, obróbka cieplna i galwanizacja. Ponadto w ostatnich latach do przetwarzania materiałów spiekanych P/M zastosowano również nowe procesy, takie jak walcowanie i kucie, które osiągnęły zadowalające wyniki.

Właściwość proszku

Ogólne określenie wszystkich właściwości proszku. Obejmuje: właściwości geometryczne proszku (wielkość cząstek, powierzchnia właściwa, wielkość i kształt porów itp.); Właściwości chemiczne proszku (skład chemiczny, czystość, zawartość tlenu, substancje nierozpuszczalne w kwasach itp.); Właściwości mechaniczne proszku (gęstość luźna, płynność, odkształcalność, ściśliwość, kąt ułożenia, kąt ścinania itp.); Właściwości fizyczne i charakterystyka powierzchni proszku (rzeczywista gęstość, połysk, pochłanianie fal, aktywność powierzchniowa, procent zeru 26mdash; ta (procent 26ccedil;) Potencjał, magnetyzm itp.). Właściwości proszków często w dużym stopniu decydują o właściwościach wyrobów metalurgii proszków.

Najbardziej podstawowe właściwości geometryczne to wielkość cząstek i kształt proszku.

(1) Wielkość ziarna. Wpływa na przetwarzanie i formowanie proszku, skurcz podczas spiekania oraz końcową wydajność produktu. Wydajność niektórych produktów metalurgii proszków jest prawie bezpośrednio związana z wielkością cząstek. Na przykład dokładność filtrowania materiałów filtracyjnych można uzyskać empirycznie, dzieląc średni rozmiar cząstek oryginalnych cząstek proszku przez 10; Właściwości produktów z węglików spiekanych są ściśle związane z wielkością ziarna fazy wc. Wielkość cząstek proszku stosowanego w praktyce produkcyjnej waha się od setek nanometrów do setek mikronów. Im mniejszy rozmiar cząstek, tym większa aktywność i łatwiejsza powierzchnia utleniania i wchłaniania wody. Gdy jest on tak mały, jak setki nanometrów, przechowywanie i transport proszku nie jest łatwe. A gdy jest do pewnego stopnia mały, efekt kwantowy zaczyna działać, a jego właściwości fizyczne bardzo się zmienią. Na przykład proszek ferromagnetyczny stanie się proszkiem superparamagnetycznym, a temperatura topnienia również zmniejszy się wraz ze spadkiem wielkości cząstek.

(2) Kształt cząstek proszku. Zależy to od metody proszkowania, takiej jak proszek otrzymany przez elektrolizę, a cząstki są dendrytyczne; Otrzymane metodą redukcji cząstki proszku żelaza to płatki gąbczaste; Proszek sferyczny jest zasadniczo otrzymywany przez atomizację gazową. Ponadto niektóre proszki mają kształt jajka, krążka, igły, cebuli itp. Kształt cząstek proszku wpływa na płynność i luźną gęstość proszku. Ze względu na mechaniczne sprzężenie między cząstkami, wypraski proszku nieregularnego są również mocne, zwłaszcza proszek dendrytyczny, który ma najwyższą wytrzymałość wypraski. Ale w przypadku materiałów porowatych najlepszy jest proszek sferyczny.

Właściwości mechaniczne Właściwości mechaniczne proszków to właściwości technologiczne proszków, które są ważnymi parametrami technologicznymi w procesie formowania metalurgii proszków. Gęstość sypkiego upakowania proszku jest podstawą do ważenia metodą objętościową podczas zagęszczania; Płynność proszku determinuje prędkość napełniania matrycy proszkiem i wydajność produkcyjną prasy; Ściśliwość proszku determinuje trudność procesu prasowania i zastosowane ciśnienie; Odkształcalność proszku decyduje o wytrzymałości kęsa.

Właściwości chemiczne zależą głównie od czystości chemicznej surowców i metody proszkowania. Wyższa zawartość tlenu zmniejszy zagęszczalność, wytrzymałość na zwartość i właściwości mechaniczne wyrobów spiekanych. Dlatego większość warunków technicznych metalurgii proszków zawiera pewne postanowienia w tym zakresie. Na przykład dopuszczalna zawartość tlenu w proszku wynosi 0,2 procent ~1,5 procent, co odpowiada zawartości tlenku 1 procent ~10 procent .