Pulvermetalurģija ir svarīga materiālu sagatavošanas tehnoloģija, kas izmanto metāla pulveri (vai metāla pulvera un nemetāla pulvera maisījumu) kā izejvielu metāla materiālu, kompozītmateriālu un dažāda veida izstrādājumu ražošanai, izmantojot tādus procesus kā formēšana un saķepināšana. Tālāk ir sniegts detalizēts ievads pulvermetalurģijā:
I. Definīcija un princips
Pulvermetalurģija ir metāla pulvera vai metāla pulvera kā izejvielu ražošana, izmantojot formēšanu un saķepināšanu, metāla materiālu, kompozītmateriālu un dažāda veida izstrādājumu apstrādes tehnoloģiju ražošanu. Pamatprocess ietver pulvera sagatavošanu, pulvera formēšanu, saķepināšanu un turpmāko apstrādi. Šī tehnoloģija radās senajā metalurģijas tehnoloģijā, bet mūsdienu pulvermetalurģijas tehnoloģiju attīstība sākās 20. gadsimta sākumā un pakāpeniski kļuva par nozīmīgu materiālu zinātnes un inženiertehnoloģiju nozari.
II. Pulvera sagatavošanas tehnoloģija
Pulvera sagatavošana ir pirmais pulvermetalurģijas solis, un ir dažādas metodes, tostarp:
Lodīšu frēzēšanas metode: metāls vai metāla savienojumi iekļūst lodīšu dzirnavās, izmantojot lodītes triecienu un slīpēšanas efektu, lai to sasmalcinātu smalkā pulverī.
Sasmalcināšanas metode: cietos materiālus sasmalcina pulverī ar mehānisku triecienu, bīdi vai berzi, ko izmanto trauslu materiālu pulverēšanai.
Izsmidzināšanas metode: izkausētu metālu izsmidzina ar ātrgaitas gaisa plūsmu vai šķidruma plūsmu, lai tas atdziest un sacietētu smalkā metāla pulverī, kam piemīt smalku daļiņu izmēra un augstas tīrības īpašības.
Reducēšanas metode: ūdeņraža vai oglekļa monoksīda izmantošana metālu oksīdu reducēšanai, lai iegūtu metāla pulveri, piemēram, dzelzs, vara, volframa un citu metālu pulveru sagatavošana.
Ķīmiskās reducēšanas metode: metālu savienojumus ķīmiskās reakcijās reducē līdz metālu pulveriem, ko parasti izmanto īpaši smalku metāla pulveru un augstas tīrības pakāpes pulveru pagatavošanai.
Termiskās sadalīšanās metode: metālu savienojumu vai metālu organisko savienojumu sadalīšanās augstā temperatūrā izmantošana metāla pulveru ražošanai, piemērojama aktīvo metālu pulveru pagatavošanai.
III. pulvera formēšanas tehnoloģija
Pulverformēšana ir process, kurā ar noteiktiem tehnoloģiskiem līdzekļiem no sagatavotā pulvera tiek veidotas vajadzīgās formas sagataves.
Aukstā presēšana: piespiediet pulveri istabas temperatūrā, lai izveidotu sagatavi ar noteiktu stiprību un blīvumu. Aukstās presēšanas process ir vienkāršs, zemas izmaksas, piemērots masveida ražošanai.
Karstā presēšana: uzkarsētā stāvoklī piespiediet pulveri, lai tas veidotos un daļēji saķepinātu. Karstā presēšana var uzlabot sagataves blīvumu un izturību, kas piemērota augstas veiktspējas materiālu sagatavošanai.
Iesmidzināšanas formēšana: pulveri sajauc ar saistvielu, lai izveidotu šķidru vircu, ko pēc tam ievada veidnē formēšanai. Iesmidzināšana ir piemērota sarežģītu formu un smalku struktūru detaļu ražošanai.
Izostatiskā presēšana: pulveris tiek ievietots elastīgā veidnē, un šķidrums vai gāze tiek izmantota, lai veidnei pieliktu izostatisku spiedienu, lai pulveris veidotu vienmērīgu un blīvu. Izostatiskā presēšana ir piemērota liela izmēra detaļu sagatavošanai ar augstu viendabīgumu.
3D drukāšana: 3D drukāšanas tehnoloģijas izmantošana, lai izveidotu pulvera slāni pa slānim un savienojuma veidošanai, kas piemērota sarežģītu konstrukciju un personalizētu dizaina detaļu ražošanai.
IV. Saķepināšanas tehnoloģija
Saķepināšana ir viens no galvenajiem pulvermetalurģijas posmiem, veicot apstrādi augstā temperatūrā, lai pulvera daļiņas tiktu apvienotas difūzijas, pārkristalizācijas un ķīmisko reakciju rezultātā, veidojot blīvu materiālu. Saķepināšanas procesa laikā saķepināšanas temperatūra, laiks un atmosfēra būtiski ietekmē materiāla galīgās īpašības. Atbilstoša saķepināšanas temperatūra un laiks var uzlabot materiāla blīvumu un izturību, bet pārāk augsta temperatūra un pārāk ilgs laiks var izraisīt graudu augšanu, materiāla trauslumu un citas problēmas.
1. Cietā fāzes saķepināšana: saķepināšanas temperatūra ir zemāka par pulvera korpusa sastāvdaļu kušanas temperatūru, parasti 0,7 līdz 0,8 reizes pārsniedz absolūto kušanas temperatūru (Tm, in K). Šī saķepināšanas metode, izmantojot savstarpēju plūsmu starp pulvera daļiņām, difūziju un citiem fizikāli ķīmiskiem procesiem, lai pulvera ķermenis turpinātu blīvēšanu, likvidējot dažas vai visas poras.
2. Šķidrās fāzes saķepināšana: ja pulvera briketē ir vairāk nekā divas sastāvdaļas, saķepināšanas procesu var veikt virs komponenta kušanas temperatūras, kā rezultātā pulvera briketē saķepināšanas procesā ir neliels šķidrās fāzes daudzums. Šķidrās fāzes izskats palīdz paātrināt masas pārneses procesu starp pulvera daļiņām un veicināt saķepinātā ķermeņa blīvēšanu.
3. spiediena saķepināšana (karstā presēšana): saķepināšanas procesā pulvera korpuss pieliek spiedienu, lai veicinātu tā blīvēšanas procesu. Karstā presēšana ir pulvera formēšanas un saķepināšanas kombinācija, produktu tiešas iegūšanas process. Šī metode var ievērojami uzlabot saķepinātā ķermeņa blīvumu un izturību.
4. aktivācijas saķepināšana: saķepināšanas procesā veikt noteiktus fizikālus vai ķīmiskus pasākumus, piemēram, pievienot aktivatorus, mainīt saķepināšanas atmosfēru utt., lai samazinātu saķepināšanas temperatūru, saīsinātu saķepināšanas laiku un uzlabotu agregāta veiktspēju. saķepināts korpuss.
5. elektriskās dzirksteles saķepināšana: pulveris formēšanas un presēšanas procesā ar līdzstrāvas un impulsa elektrisko saķepināšanu, lai pulvera daļiņas tiktu ražotas starp loka saķepināšanu. Saķepināšanas procesā uz apstrādājamo priekšmetu pakāpeniski tiek pielikts spiediens, apvienojot divus formēšanas un saķepināšanas procesus. Šī metode ir piemērota augsta blīvuma, augstas veiktspējas pulvermetalurģijas produktu sagatavošanai.
6. saplūšanas iespiešanās (infiltrācija): lai uzlabotu porainās sagataves stiprību un citas īpašības, augstā temperatūrā tas saskarsies ar poraino sagatavi un šķidro metālu vai sakausējumu, kas var samitrināt tā cieto virsmu. Kapilāro spēku ietekmē šķidrais metāls aizpilda sagataves poras. Šis process ir piemērots volframa-sudraba, volframa-vara, dzelzs-vara un citu sakausējumu materiālu vai izstrādājumu ražošanai.
V. Priekšrocības un pielietojums
Pulvermetalurģijas tehnoloģijai ir daudz priekšrocību, piemēram, augsta dizaina elastība, augsta izejvielu izmantošana, laba mikrostrukturālā viendabība un spēja sagatavot sakausējumu materiālus. Tam ir plašs lietojumu klāsts, tostarp automobiļu rūpniecība, kosmosa rūpniecība, medicīnas ierīces, elektroniskie komponenti un tā tālāk. Pulvermetalurģijas tehnoloģijai ir ievērojamas priekšrocības sarežģītu formu un augstas veiktspējas materiālu ražošanā. Piemēram, pulvermetalurģijas automobiļu daļas ir kļuvušas par vienu no lielākajiem Ķīnas pulvermetalurģijas nozares tirgiem, kur aptuveni 50% automobiļu detaļu ir pulvermetalurģijas daļas. Turklāt pulvermetalurģijas tehnoloģija tiek izmantota arī smago ieroču detaļu, piemēram, bruņu caurduršanas ložu un torpēdu, kā arī augstas kvalitātes konstrukciju daļu ražošanā.
Trūkumi
Lai gan pulvermetalurģijas tehnoloģijai ir daudz priekšrocību, ir arī daži trūkumi. Piemēram, pulvermetalurģijas izstrādājumu izturība un stingrība ir salīdzinoši slikta, jo presēta pulvera sagataves iekšpusē ir poras; pulvermetalurģiju nevar padarīt par lielizmēra izstrādājumiem tās formas un izmēra dēļ metāla pulvera ierobežojumu plūstamības dēļ; kompresijas formēšana ir dārgāka un piemērota lietošanai tikai masveida ražošanā.
Rezumējot, pulvermetalurģija ir svarīga materiālu sagatavošanas tehnoloģija ar plašām pielietojuma perspektīvām un ievērojamām priekšrocībām. Nepārtraukti progresējot un attīstoties zinātnei un tehnoloģijai, arī pulvermetalurģijas tehnoloģija turpinās pilnveidoties un ieviest jauninājumus, kā arī sniegs lielāku ieguldījumu materiālu zinātnes un inženiertehnoloģiju jomas attīstībā.
