Aliaj de pulbere Se referă la un material metalic compus din două sau mai multe elemente care sunt amestecate împreună sub formă de pulbere. Spre deosebire de aliajele tradiționale care se formează prin topire și turnare, se creează aliaje de pulbere prin Metalurgie cu pulbere (PM) , un proces de fabricație care implică compactarea și sinterizarea pulberilor metalice fine. Această abordare distinctă oferă avantaje unice în ceea ce privește proprietățile materialelor, flexibilitatea proiectării și eficiența producției.
Cum se fac aliajele de pulbere? Procesul de metalurgie cu pulbere
Crearea aliajelor de pulbere implică mai mulți pași cheie:
-
Producție de pulbere: Etapa principală este producerea pulberilor metalice constitutive. Sunt utilizate diverse metode, inclusiv:
-
Atomizare: Metalul topit este rupt în picături fine de un jet de gaz sau lichid, care apoi se solidifică în particule de pulbere. Aceasta este o metodă comună pentru producerea de pulberi sferice sau neregulate.
-
Reducerea chimică: Oxizii metalici sunt reduse chimic la forma lor de pulbere metalică.
-
Electroliză: Pulberile metalice sunt depuse dintr -o soluție electrolitică.
-
Aliere mecanică: Frezarea cu bilă cu energie mare este utilizată pentru a fractura în mod repetat și a particulelor de pulbere de sudură la rece, ceea ce duce la o distribuție omogenă a elementelor, chiar dacă sunt imiscibile în stare lichidă.
-
-
Amestecare de pulbere: Diferitele pulberi elementare sunt amestecate cu atenție în proporții precise pentru a obține compoziția dorită a aliajului. Liantarii, lubrifianții sau alți aditivi pot fi încorporați în această etapă pentru a îmbunătăți compactibilitatea și a facilita prelucrarea ulterioară.
-
Compactare: Pulberea amestecată este apoi presată într -o formă dorită, cunoscută sub numele de „compact verde”, folosind presiune ridicată într -o matriță. Acest pas oferă compactului cu o putere suficientă pentru manipulare. Tehnicile includ:
-
Compactarea morții: Cea mai frecventă metodă, în care pulberea este presată într -o matriță rigidă.
-
Presare izostatică (CIP/HIP): Pulberea este supusă presiunii din toate direcțiile, fie la temperatura camerei (presare izostatică rece), fie la temperaturi ridicate (presare izostatică fierbinte). Șoldul este deosebit de eficient pentru realizarea componentelor de înaltă densitate, aproape net, cu proprietăți superioare.
-
-
Sintering: Compactul verde este încălzit într -o atmosferă controlată (adesea inertă sau reduce) la o temperatură sub punctul de topire al componentului primar. În timpul sinterizării, particulele se leagă prin difuzie atomică, ceea ce duce la creșterea rezistenței, a densității și a unei reduceri a porozității. Atmosfera controlată cu atenție previne oxidarea și decarburizarea.
-
Operații secundare (opțional): În funcție de proprietățile și aplicația dorite, pot fi angajați etape de procesare suplimentare:
-
Dimensionare/montare: Pentru o precizie dimensională îmbunătățită.
-
Infiltrare: Introducerea unui metal mai mic de topire în porii părții sinterizate pentru proprietăți îmbunătățite.
-
Tratament termic: Pentru modificarea proprietăților mecanice (de exemplu, întărirea, temperarea).
-
Prelucrare: Pentru obținerea dimensiunilor sau caracteristicilor finale, deși unul dintre beneficiile PM este adesea fabricarea aproape netă, minimizând prelucrarea.
-
Avantaje cheie și caracteristici ale aliajelor de pulbere
Aliajele de pulbere și procesul PM oferă un set convingător de beneficii:
-
Proprietăți personalizate: PM permite un control precis asupra compoziției și microstructurii din aliaj, permițând crearea de materiale cu combinații unice de proprietăți dificil sau imposibil de realizat prin topirea și turnarea convențională. Aceasta include caracteristici specifice magnetice, electrice, termice sau rezistente la uzură.
-
Fabricarea în formă netă sau aproape net: Geometriile complexe pot fi produse cu o precizie dimensională înaltă, reducând semnificativ sau eliminând necesitatea operațiunilor de prelucrare costisitoare. Acest lucru duce la economii de materiale și la timpul redus de fabricație.
-
Utilizarea materialelor: Procesul PM este extrem de eficient, cu foarte puține deșeuri de materiale în comparație cu metodele de fabricație subtractive.
-
Materiale poroase: PM poate crea în mod deliberat componente cu porozitate controlată, ceea ce este crucial pentru aplicații precum filtrele, rulmenții auto-lubrifianți și implanturile biomedicale.
-
Combinație de materiale imiscibile: Alierea mecanică, o tehnică PM, poate combina elemente care nu sunt miscibile în starea lor lichidă, deschizând posibilități pentru compoziții materiale noi.
-
Materiale de înaltă performanță: Aliajele de pulbere sunt adesea utilizate pentru aplicații de înaltă performanță, unde aliajele tradiționale ar putea scădea, cum ar fi în industriile aerospațiale, auto și medicale.
Aplicații de aliaje de pulbere
Versatilitatea aliajelor de pulbere a dus la utilizarea lor pe scară largă în numeroase industrii:
-
Automotivă: Angrenajele, tijele de conectare, ghidurile de supape, lobii CAM și diverse componente structurale beneficiază de rentabilitatea și performanța pieselor PM.
-
Aerospațial: Componentele cu rezistență ridicată, ușoară pentru motoarele aeronavelor și piesele structurale sunt din ce în ce mai mult din aliaje de pulbere, în special superalloys și aliaje de titan.
-
Medical: Implanturi precum înlocuirile șoldului și genunchiului, instrumente chirurgicale și materiale poroase pentru ingrowth osoase sunt fabricate folosind PM datorită biocompatibilității și capacității sale de a crea structuri poroase specifice.
-
Electric și electronic: Materiale magnetice moi pentru motoare și transformatoare, contacte electrice și chiuvete de căldură.
-
Instrumente și moare: Instrumente de oțel de mare viteză, carburi cimentate și componente rezistente la uzură.
-
Bunuri de consum: Componente în aparate, unelte electrice și echipamente sportive.
