Čo je prášková metalurgia?

Čo je prášková metalurgia?

Prášková metalurgia je procesná technológia na výrobu kovových materiálov, kompozitov a rôznych druhov výrobkov výrobou kovových práškov alebo použitím kovových práškov (alebo zmesí kovových práškov a nekovových práškov) ako surovín, tvárnenie a spekanie. Metóda práškovej metalurgie je podobná výrobe keramiky, ktorá patrí k technológii práškového spekania. Preto je možné na prípravu keramických materiálov využiť aj rad nových technológií práškovej metalurgie. Vďaka výhodám technológie práškovej metalurgie sa stala kľúčom k riešeniu problému nových materiálov a zohráva rozhodujúcu úlohu pri vývoji nových materiálov.

Prášková metalurgia zahŕňa výrobu prášku a produktov. Medzi nimi je pulverizácia hlavne metalurgický proces, ktorý je v súlade so slovom. Produkty práškovej metalurgie často ďaleko presahujú rámec materiálov a metalurgie a často ide o interdisciplinárne technológie (materiály a metalurgia, stroje a mechanika atď.). Najmä moderná 3D tlač z kovového prášku integruje strojárstvo, CAD, technológiu reverzného inžinierstva, vrstvenú výrobnú technológiu, technológiu numerického riadenia, vedu o materiáloch a laserovú technológiu, vďaka čomu je produktová technológia práškovej metalurgie modernou komplexnou technológiou naprieč viacerými disciplínami.

Zhongwei presná výroba dielov na vstrekovanie práškovej metalurgie

Definujte oznámenia

Prášková metalurgia je priemyselná technológia na výrobu kovových materiálov, kompozitných materiálov a rôznych druhov výrobkov výrobou kovových práškov alebo použitím kovových práškov (alebo zmesí kovových práškov a nekovových práškov) ako surovín, tvárnením a spekaním. Technológia práškovej metalurgie je široko používaná v doprave, strojárstve, elektronike, letectve, zbraniach, biológii, novej energetike, informačnom a jadrovom priemysle a stala sa jedným z najdynamickejších odvetví vedy o nových materiáloch. Technológia práškovej metalurgie má rad výhod, ako je výrazná úspora energie, úspora materiálu, vynikajúci výkon, vysoká presnosť produktu a dobrá stabilita a je veľmi vhodná pre sériovú výrobu. Okrem toho niektoré materiály a zložité diely, ktoré sa nedajú pripraviť tradičnými metódami odlievania a obrábania, môžu byť vyrobené aj technológiou práškovej metalurgie, ktorá pritiahla v priemysle veľkú pozornosť.

Širokýprášková metalurgiapriemysel výrobkov zahŕňa železné kamenné nástroje, tvrdé zliatiny, magnetické materiály a produkty práškovej metalurgie. Užší zmysel pre priemysel produktov práškovej metalurgie sa vzťahuje len na produkty práškovej metalurgie, vrátane dielov práškovej metalurgie (čo predstavuje prevažnú väčšinu), ropných ložísk a produktov na vstrekovanie kovov.

Hlavné vysielanie

Prášková metalurgia má jedinečné chemické zloženie a mechanické a fyzikálne vlastnosti, ktoré nie je možné získať tradičnými metódami tavenia a odlievania. Technológiou práškovej metalurgie je možné priamo vyrábať porézne, polohusté alebo plnohutné materiály a produkty, ako sú ložiská s olejom, ozubené kolesá, vačky, vodiace tyče, nástroje atď. Ide o druh menej alebo žiadnej technológie rezania.

(1) Technológia práškovej metalurgie môže minimalizovať segregáciu zliatinového zloženia a eliminovať hrubú a nerovnomernú štruktúru odlievania. Hrá dôležitú úlohu pri príprave vysokovýkonných permanentných magnetických materiálov vzácnych zemín, materiálov na skladovanie vodíka vzácnych zemín, luminiscenčných materiálov vzácnych zemín, katalyzátorov vzácnych zemín, vysokoteplotných supravodivých materiálov, nových kovových materiálov (ako sú zliatiny Al Li, tepelne odolné Al zliatiny, superzliatiny, práškové nehrdzavejúce ocele odolné voči korózii, práškové rýchlorezné ocele, intermetalické kompozitné vysokoteplotné konštrukčné materiály atď.).

(2) Možno pripraviť sériu vysokovýkonných nerovnovážnych materiálov, ako sú amorfné, mikrokryštalické, kvázikryštalické, nanokryštalické a presýtené tuhé roztoky. Tieto materiály majú vynikajúce elektrické, magnetické, optické a mechanické vlastnosti.

(3) Môže ľahko realizovať viacero typov kompozitov a dať plnú hru príslušným charakteristikám každého komponentného materiálu. Ide o nízkonákladovú technológiu na výrobu vysokovýkonných kovových matricových a keramických kompozitov.

(4) Môže vyrábať materiály a výrobky so špeciálnymi štruktúrami a vlastnosťami, ktoré sa nedajú vyrobiť bežnými metódami tavenia, ako sú nové porézne biologické materiály, porézne separačné membránové materiály, vysokovýkonné konštrukčné keramické brusivá a funkčné keramické materiály.

(5) Môže realizovať takmer čistú tvorbu a automatickú dávkovú výrobu, čím efektívne znižuje spotrebu zdrojov a energie pri výrobe.

(6) Ako suroviny môže plne využívať rudu, hlušinu, kal z výroby ocele, okuje na valcovanie ocele a recykláciu odpadového kovu. Ide o novú technológiu, ktorá dokáže efektívne regenerovať a komplexne využiť materiály.

Mnohé z našich bežných obrábacích nástrojov a hardvérových brusív sú vyrobené technológiou práškovej metalurgie.

Vysielanie spôsobu prípravy

(1) Vyrobte prášok. Proces výroby prášku zahŕňa kroky prípravy prášku, miešania prášku atď. Na zlepšenie tvarovateľnosti a plasticity prášku sa zvyčajne pridávajú zmäkčovadlá, ako je motorový olej, guma alebo parafín.

(2) Lisovanie. Prášok sa lisuje do požadovaného tvaru pod tlakom 15-600MPa.

(3) Spekanie. Vykonáva sa vo vysokoteplotnej peci alebo vákuovej peci s ochrannou atmosférou. Spekanie sa líši od tavenia kovu. Aspoň jeden prvok je počas spekania stále v pevnom stave. Počas spekania sa častice prášku stávajú metalurgickými produktmi s určitou pórovitosťou prostredníctvom série fyzikálnych a chemických procesov, ako je difúzia, rekryštalizácia, tavné zváranie, kombinácia, rozpúšťanie atď.

(4) Následné spracovanie. Vo všeobecnosti možno spekané diely použiť priamo. Ale pre niektoré časti s vysokou rozmerovou presnosťou, vysokou tvrdosťou a odolnosťou proti opotrebeniu je potrebná aj úprava po spekaní. Dodatočná úprava zahŕňa jemné lisovanie, valcovanie, extrúziu, kalenie, povrchové kalenie, olejovú imerziu a infiltráciu.

Spôsob prípravy prášku

Príprava prášku je prvým krokom práškovej metalurgie. S neustálym nárastom materiálov a produktov práškovej metalurgie a neustálym zlepšovaním ich kvality je potrebné zabezpečiť stále viac druhov práškov. Napríklad z materiálového radu sa používa nielen kovový prášok, ale aj prášok zliatiny a prášok kovových zlúčenín; Z hľadiska tvaru prášku je potrebné použiť prášky rôznych tvarov. Napríklad, keď sa vytvorí filter, je potrebné vytvoriť prášok; Z hľadiska veľkosti častíc prášku sa vyžaduje, aby prášok s rôznymi veľkosťami častíc mal hrubú veľkosť častíc 500~1000 mikrónov a ultrajemnú veľkosť častíc menšiu ako 0,5 mikrónu.

Aby sa splnili rôzne požiadavky na prášok, existujú aj rôzne spôsoby výroby prášku. Tieto metódy nie sú ničím iným ako transformáciou kovu, zliatiny alebo kovovej zlúčeniny do práškového stavu v pevnom, kvapalnom alebo plynnom stave. Rôzne spôsoby prípravy práškov a práškov pripravených rôznymi spôsobmi.

Metódy na premenu kovov a zliatin alebo kovových zlúčenín na prášky v pevnom stave zahŕňajú:

(1) Metóda mechanického drvenia a metóda elektrochemickej korózie sa používajú na prípravu kovového a zliatinového prášku z pevného kovu a zliatiny:

(2) Redukčná metóda na prípravu kovových a zliatinových práškov z pevných oxidov kovov a solí Redukčná chemická metóda na prípravu práškových zlúčenín kovov z kovových a zliatinových práškov, oxidov kovov a nekovových práškov

Spôsob premeny kovu a zliatiny alebo kovovej zlúčeniny na prášok v kvapalnom stave zahŕňa:

(1) Príprava zliatinového prášku z tekutého kovu a zliatiny atomizáciou

(2) Existujú metódy vytesňovania a metódy redukcie roztokového vodíka na prípravu kovovej zliatiny a potiahnutého prášku z náhrady a redukcie roztoku kovovej soli; Spôsob prípravy kovového prášku zrážaním z roztavenej kovovej soli zahŕňa metódu starnutia roztavenej soli; Metóda kovového kúpeľa sa používa na oddelenie prášku kovovej zlúčeniny z pomocného kovového kúpeľa.

(3) Spôsob elektrolýzy vodného roztoku na prípravu kovového a zliatinového prášku elektrolýzou z roztoku kovovej soli; Metóda elektrolýzy roztavenej soli sa používa na prípravu prášku kovu a kovových zlúčenín z elektrolýzy roztavenej soli kovu.

Spôsob premeny kovu alebo kovovej zlúčeniny na prášok v plynnom stave:

(1) Metóda kondenzácie pary sa používa na výrobu kovového prášku z kondenzácie kovovej pary;

(2) Tepelná disociácia materiálov na báze uhlíka z materiálov na báze plynného kovu na báze uhlíka na výrobu kovov, zliatin a poťahovaných práškov

(3) Spôsob redukcie plynného vodíka na prípravu kovu, práškovej zliatiny a kovového, zliatinového povlaku z plynného halogenidu kovu; Metóda chemického nanášania pár sa používa na prípravu prášku a povlaku kovových zlúčenín z plynného nanášania halogenidov kovov.

Z podstaty procesu však možno existujúce metódy rozdrvenia vo všeobecnosti zhrnúť do dvoch kategórií, a to mechanickú metódu a fyzikálno-chemickú metódu. Mechanická metóda je technologický proces mechanického drvenia surovín, pričom chemické zloženie je v podstate nezmenené; Fyzikálno-chemická metóda je proces získavania prášku zmenou chemického zloženia alebo stavu agregácie surovín pomocou chemických alebo fyzikálnych účinkov. Mnohé metódy výroby prášku sú v priemyselnom meradle a niektoré z najpoužívanejších metód, ako je Hansova redukčná metóda, atomizačná metóda a metóda elektrolýzy, ako je metóda nanášania pár a metóda nanášania kvapaliny, sú tiež dôležité v špeciálnych aplikáciách. [1]

Základné procesy procesu práškovej metalurgie sú:

1. Príprava práškovej suroviny. Existujúce metódy rozdrvenia možno vo všeobecnosti rozdeliť do dvoch kategórií: mechanická metóda a fyzikálno-chemická metóda. Mechanickú metódu možno rozdeliť na: mechanickú pulverizáciu a atomizáciu; Fyzikálno-chemickú metódu možno rozdeliť na elektrochemickú koróznu metódu, redukčnú metódu, chemickú metódu, redukčnú chemickú metódu, metódu nanášania pár, metódu nanášania kvapaliny a metódu elektrolýzy. Medzi nimi sa najčastejšie používa metóda redukcie, metóda atomizácie a metóda elektrolýzy.

2. Prášok sa vytvaruje do bloku požadovaného tvaru. Účelom tvarovania je vytvoriť určitý tvar a veľkosť výlisku a zabezpečiť mu určitú hustotu a pevnosť. Spôsoby tvárnenia sa v zásade delia na tvárnenie tlakom a tvárnenie bez tlaku. Pri tlakovom lisovaní sa najčastejšie používa lisovanie. Okrem toho je možné na výrobu embryobloku použiť technológiu 3D tlače.

3. Spekanie predvalkov. Spekanie je kľúčový proces v práškovej metalurgii. Vytvarované výlisky môžu získať požadované konečné fyzikálne a mechanické vlastnosti spekaním. Spekanie možno rozdeliť na jednotkové systémové spekanie a viacprvkové systémové spekanie. Pre spekanie v tuhom stave jednosystémového a viaczložkového systému je teplota spekania nižšia ako teplota topenia použitých kovov a zliatin; Pre spekanie viaczložkových systémov v kvapalnej fáze je teplota spekania vo všeobecnosti nižšia ako teplota topenia žiaruvzdorných komponentov, ale vyššia ako teplota topenia taviteľných komponentov. Okrem bežného spekania existujú aj špeciálne spekacie procesy ako sypké spekanie, lúhovanie taveniny, lisovanie za tepla atď.

4. Dodatočné spracovanie produktov. Spracovanie po spekaní môže prijať rôzne metódy podľa rôznych požiadaviek na produkt. Ako je konečná úprava, ponorenie do oleja, obrábanie, tepelné spracovanie a galvanické pokovovanie. Okrem toho sa v posledných rokoch niektoré nové procesy, ako je valcovanie a kovanie, aplikovali aj na spracovanie spekaných P/M materiálov a dosiahli uspokojivé výsledky.

Vlastnosť prášku

Všeobecný termín pre všetky vlastnosti prášku. Zahŕňa: geometrické vlastnosti prášku (veľkosť častíc, špecifický povrch, veľkosť a tvar pórov atď.); Chemické vlastnosti prášku (chemické zloženie, čistota, obsah kyslíka, látky nerozpustné v kyseline atď.); Mechanické vlastnosti prášku (sypká hustota, tekutosť, tvárnosť, stlačiteľnosť, uhol stohovania, uhol šmyku atď.); Fyzikálne vlastnosti a povrchové charakteristiky prášku (skutočná hustota, lesk, absorpcia vĺn, povrchová aktivita, z percent 26 mdash; ta ( percent 26 ccedil;) potenciál, magnetizmus atď.). Vlastnosti prášku často do značnej miery určujú vlastnosti produktov práškovej metalurgie.

Najzákladnejšie geometrické vlastnosti sú veľkosť častíc a tvar prášku.

(1) Veľkosť zrna. Ovplyvňuje spracovanie a formovanie prášku, zmršťovanie pri spekaní a konečný výkon produktu. Výkon niektorých produktov práškovej metalurgie takmer priamo súvisí s veľkosťou častíc. Napríklad presnosť filtrovania filtračných materiálov možno získať empiricky vydelením priemernej veľkosti častíc pôvodného prášku číslom 10; Vlastnosti produktov zo slinutého karbidu úzko súvisia so zrnitosťou wc fázy. Veľkosť častíc prášku používaného vo výrobnej praxi sa pohybuje od stoviek nanometrov po stovky mikrónov. Čím menšia je veľkosť častíc, tým väčšia je aktivita a tým ľahšie povrch oxiduje a absorbuje vodu. Keď je taký malý ako stovky nanometrov, skladovanie a preprava prášku nie je jednoduchá. A keď je do určitej miery malý, začne fungovať kvantový efekt a jeho fyzikálne vlastnosti sa výrazne zmenia. Napríklad feromagnetický prášok sa stane superparamagnetickým práškom a teplota topenia sa tiež zníži so znížením veľkosti častíc.

(2) Tvar častíc prášku. Závisí to od spôsobu rozdrvenia, ako je prášok získaný elektrolýzou, a častice sú dendritické; Častice železného prášku získané redukčnou metódou sú špongiové vločky; Sférický prášok sa v podstate získava rozprašovaním plynu. Okrem toho sú niektoré prášky v tvare vajca, disku, ihly, cibule atď. Tvar častíc prášku ovplyvní tekutosť a sypkú hustotu prášku. Vďaka mechanickému záberu medzi časticami sú výlisky nepravidelného prášku tiež pevné, najmä dendritický prášok, ktorý má najvyššiu pevnosť výliskov. Ale pre porézne materiály je najlepší sférický prášok.

Mechanické vlastnosti Mechanické vlastnosti práškov sú technologické vlastnosti práškov, ktoré sú dôležitými technologickými parametrami v procese tvarovania práškovej metalurgie. Hustota voľného balenia prášku je základom pre váženie objemovou metódou počas zhutňovania; Tekutosť prášku určuje rýchlosť plnenia prášku do formy a výrobnú kapacitu lisu; Stlačiteľnosť prášku určuje náročnosť lisovacieho procesu a aplikovaný tlak; Tvarovateľnosť prášku určuje pevnosť predliatku.

Chemické vlastnosti závisia najmä od chemickej čistoty surovín a spôsobu rozdrvenia. Vyšší obsah kyslíka zníži lisovateľnosť, kompaktnú pevnosť a mechanické vlastnosti spekaných výrobkov. Preto väčšina technických podmienok práškovej metalurgie má na to určité ustanovenia. Napríklad povolený obsah kyslíka v prášku je 0,2 % ~ 1,5 percenta , čo zodpovedá obsahu oxidu 1 % ~ 10 percent .