Pulvermetallurgi är en viktig materialberedningsteknik, som använder metallpulver (eller en blandning av metallpulver och icke-metallpulver) som råmaterial för att tillverka metallmaterial, kompositmaterial och olika typer av produkter genom processer som formning och sintring. Följande är en detaljerad introduktion till pulvermetallurgi:
I. Definition och princip
Pulvermetallurgi är tillverkning av metallpulver eller metallpulver som råmaterial, genom formning och sintring, tillverkning av metallmaterial, kompositmaterial och olika typer av produkter processteknik. Grundprocessen inkluderar pulverberedning, pulverformning, sintring och efterföljande bearbetning. Denna teknik har sitt ursprung i antik metallurgisk teknik, men utvecklingen av modern pulvermetallurgiteknik började i början av 1900-talet och blev gradvis en viktig gren inom materialvetenskap och ingenjörsteknik.
II. Pulverberedningsteknik
Pulverberedning är det första steget i pulvermetallurgi, och det finns olika metoder, inklusive:
Kulmalningsmetod: metallen eller metallföreningarna in i kulkvarnen, genom bollens inverkan och malningseffekt för att göra den krossad till fint pulver.
Krossningsmetod: fasta material krossas till pulver genom mekanisk påverkan, skjuvning eller friktion, tillämplig på pulverisering av spröda material.
Finfördelningsmetod: Smält metall sprutas med höghastighetsluftflöde eller vätskeström för att få den att svalna och stelna till fint metallpulver, som har egenskaperna för fin partikelstorlek och hög renhet.
Reduktionsmetod: användning av väte eller kolmonoxid för att reducera metalloxider för att erhålla metallpulver, såsom framställning av järn, koppar, volfram och andra metallpulver.
Kemisk reduktionsmetod: metallföreningar reduceras till metallpulver genom kemiska reaktioner, som vanligtvis används vid framställning av ultrafina metallpulver och pulver med hög renhet.
Termisk sönderdelningsmetod: användning av högtemperatursönderdelning av metallföreningar eller metallorganiska föreningar för att producera metallpulver, tillämpligt för framställning av aktiva metallpulver.
III. pulverformningsteknik
Pulverformning är processen att forma det beredda pulvret till ämnen med den erforderliga formen genom vissa tekniska medel.
Kallpressning: applicera högt tryck på pulvret vid rumstemperatur för att bilda ett ämne med en viss styrka och densitet. Kallpressningsprocessen är enkel, låg kostnad, lämplig för massproduktion.
Varmpressning: Tryck på pulvret i upphettat tillstånd, så att det formas och delvis sintras. Varmpressning kan förbättra ämnets densitet och styrka, lämplig för beredning av högpresterande material.
Formsprutning: Pulver blandas med ett bindemedel för att göra en flytande slurry, som sedan sprutas in i en form för formning. Formsprutning är lämplig för tillverkning av detaljer med komplexa former och fina strukturer.
Isostatisk pressning: Pulvret placeras i en flexibel form och vätska eller gas används för att applicera isostatiskt tryck på formen för att forma pulvret enhetligt och tätt. Isostatisk pressning är lämplig för beredning av stora delar med hög enhetlighet.
3D-utskrift: användning av 3D-utskriftsteknik för att bygga upp pulverskikt för lager och bindning, lämplig för tillverkning av komplexa strukturer och personliga designdelar.
IV. Sintringsteknik
Sintring är ett av nyckelstegen inom pulvermetallurgin, genom högtemperaturbehandling så att pulverpartiklarna kombineras genom diffusion, omkristallisation och kemiska reaktioner för att bilda ett tätt material. Under sintringsprocessen har sintringstemperaturen, tiden och atmosfären ett viktigt inflytande på materialets slutliga egenskaper. Lämplig sintringstemperatur och tid kan förbättra materialets densitet och styrka, men för hög temperatur och för lång tid kan leda till korntillväxt, materialförsprödning och andra problem.
1. Fastfassintring: sintringstemperaturen är lägre än smältpunkten för komponenterna i pulverkroppen, vanligtvis vid 0.7 till 0.8 gånger den absoluta smältpunkten (Tm, i K). Denna sintringsmetod genom det ömsesidiga flödet mellan pulvret partiklar, diffusion och andra fysikalisk-kemiska processer, så att pulvret kroppen till ytterligare förtätning, eliminera några eller alla porer.
2. Vätskefassintring: Om det finns fler än två komponenter i pulverbriketten kan sintringsprocessen utföras över en komponents smältpunkt, vilket resulterar i en liten mängd flytande fas i pulverbriketten under sintringsprocessen. Utseendet av flytande fas hjälper till att påskynda massöverföringsprocessen mellan pulverpartiklarna och främja förtätningen av den sintrade kroppen.
3. trycksintring (varmpressning): i sintringsprocessen, pulverkroppen att applicera tryck för att främja dess förtätningsprocess. Varmpressning är kombinationen av pulverformning och sintring, processen för att erhålla produkter direkt. Denna metod kan avsevärt förbättra densiteten och styrkan hos den sintrade kroppen.
4. aktiveringssintring: att vid sintringsprocessen vidta vissa fysiska eller kemiska åtgärder, såsom att lägga till aktivatorer, ändra sintringsatmosfären etc., för att minska sintringstemperaturen, förkorta sintringstiden och förbättra prestanda för sintrade kropp.
5. elektrisk gnistsintring: pulver i formnings- och pressprocessen genom DC- och pulselektrisk sintring, så att pulverpartiklarna produceras mellan bågen för sintring. Under sintringsprocessen appliceras gradvis tryck på arbetsstycket, vilket kombinerar de två processerna för formning och sintring. Denna metod är lämplig för framställning av pulvermetallurgiprodukter med hög densitet och hög prestanda.
6. smältpenetrering (infiltration): för att förbättra styrkan och andra egenskaper hos det porösa ämnet, kommer vid höga temperaturer att vara i kontakt med det porösa ämnet och den flytande metallen eller legeringen som kan väta dess fasta yta. På grund av kapillärkrafter fyller den flytande metallen porerna i ämnet. Denna process är lämplig för tillverkning av volfram-silver, volfram-koppar, järn-koppar och andra legeringsmaterial eller produkter.
V. Fördelar och tillämpningar
Pulvermetallurgiteknologi har många fördelar, såsom hög designflexibilitet, högt råmaterialutnyttjande, god mikrostrukturell enhetlighet och förmågan att framställa legeringsmaterial. Den har ett brett utbud av applikationer, inklusive bilindustrin, flygindustrin, medicinsk utrustning, elektroniska komponenter och så vidare. Pulvermetallurgiteknik har betydande fördelar vid tillverkning av komplexa former och högpresterande material. Till exempel har pulvermetallurgiska bildelar blivit en av de största marknaderna för Kinas pulvermetallurgiindustri, med cirka 50 procent av bildelarna som pulvermetallurgidelar. Dessutom används pulvermetallurgisk teknik för att tillverka delar till tunga vapen såsom pansarbrytande kulor och torpeder samt högkvalitativa konstruktionsdelar.
Nackdelar
Även om pulvermetallurgisk teknik har många fördelar finns det också några nackdelar. Till exempel är hållfastheten och segheten hos pulvermetallurgiska produkter relativt dålig, på grund av förekomsten av porer inuti ämnet gjord av pressat pulver; pulvermetallurgi kan inte göras till storskaliga produkter, på grund av dess form och storlek genom flytbarheten av metallpulverrestriktioner; formpressning är dyrare och lämpar sig endast för tillämpning i massproduktion.
Sammanfattningsvis är pulvermetallurgi en viktig materialberedningsteknik med breda tillämpningsmöjligheter och betydande fördelar. Med den kontinuerliga utvecklingen och utvecklingen av vetenskap och teknik kommer pulvermetallurgiteknologin också att fortsätta att förbättra och förnya sig, och ge större bidrag till utvecklingen av området materialvetenskap och ingenjörsteknik.