Порошечная металлургия, как древняя и динамичная передовая технология подготовки и формования материалов, возникла из древней технологии подготовки керамики и технологии производства железа, до 1909 года.Появление порошковой металлургии упругого вольфрама ознаменовало наступление современной эры порошковой металлургииНа протяжении более ста лет технология порошковой металлургии стремительно развивалась, и постоянно появлялись различные важные новые материалы и ключевые продукты.превращаясь в одну из незаменимых важных инженерных технологий в национальной экономике и науке и технике.

Характеристики и преимущества порошковой металлургии

Порошечная металлургия - это технология, которая использует металлический порошок (или смесь металлического и неметаллического порошка) для изготовления металлических материалов,композитные материалы и различные виды продукции путем формования и синтерирования в качестве сырья.

По сравнению с традиционным процессом плавки и литья порошковая металлургия имеет много преимуществ.,С другой стороны, порошковая металлургия может достичь почти чистого формирования,значительно уменьшить последующий процесс переработки и отходы материаловСогласно соответствующим статистическим данным, уровень использования материалов деталей, изготовленных методом порошковой металлургии, может достигать более 90%,в то время как уровень использования материалов традиционного метода обработки обычно составляет только 30% -50%, что не только снижает затраты на производство, но и повышает эффективность производства и соответствует концепции зеленого развития современной обрабатывающей промышленности.путем коррекции состава порошка, размер частиц и процесс приготовления, точное регулирование свойств материала может быть реализовано, чтобы удовлетворить потребности различных областей для особых свойств материала,такие как высокая прочность, высокая твердость, высокая температурная стойкость, коррозионная стойкость и т.д.

Основной процесс порошковой металлургии

(I) Приготовление порошка

Механический метод дробления: полагаться на механическую силу, чтобы блокировать металл или сплав, разбитый на порошок, простое оборудование, низкая стоимость, большая производительность, но форма порошка нерегулярная,широкое распределение размеров частиц, легко вводить примеси.

Способ абулизации: расплавленная металлическая жидкость с высоким давлением газа (азот, аргон) или высокоскоростного потока воды распыляют на мелкие капли, охлаждают и затвердевают в порошок.Порошок для атомизации газа имеет высокую сферическую форму, хорошая текучесть, подходящая для высокопроизводительных деталей; метод атомизации воды с низкой стоимостью, высокой эффективностью, нерегулярной формой порошка,который часто используется в обычном стальном порошке и продуктах с низкими требованиями к производительности.

Способ редукции: использование водорода, окиси углерода и других редукторов для превращения оксида металла в порошок, высокая чистота, высокая активность, высокая активность синтерирования, низкотемпературное уплотнение,но для производства требуется высокая температура и специфическая атмосфера, оборудование большие инвестиции, высокая стоимость.

Метод электролиза: электролиз металлического солевого раствора или расплавленной соли, так что ионы металла на катоде осаждаются в порошок, высокой чистоты, тонкой и равномерной,подходящий для области требований высокой чистоты и размера частиц, такие как электронные материалы, но низкая эффективность производства, высокое потребление энергии, высокая стоимость.

2) Формирование

Формирование: помещение металлического порошка предварительной обработки в форму, формование с уплотнением под давлением, этапы, включающие порошок, прессование, высвобождение, подходящие для простой формы, высокие требования к точности продуктов,например, оборудованиеПреимущества: простое оборудование, высокая эффективность, низкая стоимость, массовое производство; сложные продукты трудно проектировать и изготавливать, однородность плотности.

Изостатическая формовка под давлением: использование жидкости равномерной передачи давления, порошкообразная эластичная форма с высоким давлением.Холодное изостатическое давление при комнатной температуре подходит для продуктов со сложной формой и высокой плотностьюТепловое изостатическое давление действует при высокой температуре и высоком давлении одновременно для высокопроизводительных аэрокосмических материалов.подходящий для крупных сложных продуктов; оборудование дорогое, длительный цикл и высокая стоимость.

Инъекционное литье: смешивание металлического порошка и клея в инъекционный материал и инъекционная машина в полость формы,Подходит для производства высокоточных сложных деталей, таких как электронные компоненты.Преимущества - высокая эффективность и точность формования, подходящие для массового производства; выбор и удаление клея сложны,и неправильное обращение влияет на производительность продукции.

(3) Счет

Традиционное спекание: нагрев коробки при соответствующей температуре и атмосфере (водород, азот, вакуум и т.д.) для объединения частиц порошка и улучшения плотности и прочности.Водородная атмосфера для удаления примесей, окисление азота, вакуум подходит для требований высокого содержания кислорода.

Горячее сжигание: сжигание под давлением, в специальном оборудовании, формы с графитом и другими материалами.и получают более высокую плотность и производительность часто используются при подготовке высокопроизводительной керамики и других материалов.

Выброс плазменного спекания (SPS): генерировать выброс плазмы и джоулевой тепла быстрого нагревания спекания импульсным током. Он может удалять примеси на поверхности частиц, активировать поверхность,быстро нагреваться (100-1000°C / мин), короткое время (от нескольких минут до нескольких минут), может ингибировать рост зерна и используется для приготовления наноматериалов.

Область применения технологии порошковой металлургии

(1) Воздушно-космическая область

В аэрокосмической промышленности строгие требования к производительности материалов, и технология порошковой металлургии просто отвечает этим требованиям.Сверхсоединение порошковой металлургии используется для изготовления ключевых компонентов, таких как диски и лопатки турбиныДля повышения производительности и надежности двигателя используется сверхсоединение на основе никеля для порошковой металлургии.высокая прочность и коррозионная устойчивость, powder metallurgy titanium alloy is used to manufacture structural parts such as aircraft wing girder and fuselage frame to reduce the weight of aircraft and improve fuel efficiency and flight performance.

(2) Автомобильное производство

Части порошковой металлургии широко используются в автомобильных двигателях, трансмиссии и тормозных системах.которые могут выдерживать высокую температуру и высокое давление и улучшать производительность и срок службы двигателя; трансмиссия и синхронизатор имеют высокую точность и хорошую прочность, делают переключение передач более плавным и улучшают эффективность торможения, с хорошим трением и износостойкостью,и безопасности тормозов.

3) Сфера электронной информации

С развитием электронного оборудования до небольшого, легкого и высокопроизводительного, технология порошковой металлургии более широко используется.Мягкие магнитные порошковые металлургические материалы используются для производства электронных компонентов, таких как трансформаторы и индукторы; металломатричные композиты порошковой металлургии, такие как медь-вольфрам и медь-молибден, используются в качестве теплораспределяющей подложки и упаковочного корпуса высокопроизводительных электронных устройств;контактные материалы порошковой металлургии используются для электрических переключателей и реле для обеспечения безопасного открытия и разрыва цепи.

Магнитное порошковое ядро Fe-кремний-никель (KNF)

(4) Механическая промышленность

Технология порошковой металлургии используется для изготовления редукторов, подшипников и других механических частей.Подшипник порошковой металлургии самосмазочный и износостойкийПри особых условиях работы масляный подшипник может поддерживать хорошую производительность и улучшать надежность и срок службы оборудования.

(5) Медицинские изделия

Что касается имплантатов, то для изготовления искусственных суставов и т.д. используется порошкообразованный титановый сплав, пористое строение которого может способствовать росту костных клеток и снизить риск ослабления имплантата.Хирургические инструменты изготавливаются из порошковой металлургии высокоскоростной стали и нержавеющей сталиВ стоматологических материалах протезы обладают хорошей прочностью, прочностью и эстетикой.Зубные имплантаты используют порошковую металлургию титана или титановый сплавВ ортодонтическом брекете используется порошкообразная металлургическая нержавеющая сталь или никель-титановый сплав, который может точно накладывать силу.

(6) Новый энергетический сектор

Что касается литий-ионных батарей,Катодные материалы, такие как литий-железофосфат и тернарные материалы, полученные с помощью технологии порошковой металлургии, могут улучшить плотность энергии и эффективность зарядки и разрядки батарей.В области топливных элементов металлические биполярные пластины, изготовленные методом порошковой металлургии, и катализаторы с высокой удельной площадью поверхности могут улучшить производительность топливных элементов и снизить затраты.В производстве ветровой энергии, коробки передач, подшипники и другие части, изготовленные порошковой металлургией, могут поддерживать стабильную производительность в суровой среде и продлевать срок службы оборудования.

Прогресс в технологии порошковой металлургии

(1) Слияние металлического аддитивного производства (3D-печать) и порошковой металлургии

В последние годы технология производства металлических добавок стремительно развивалась, и ее сочетание с порошковой металлургией принесло новый прорыв в производстве сложных деталей.С помощью технологии 3D-печати, металлический порошок может быть напрямую накоплен и сформирован слоем за слоем для производства деталей со сложной внутренней структурой и индивидуальным дизайном.Эта технология не только уменьшает отходы материалов и процессы переработки, но также позволяет изготавливать детали, которые трудно изготавливать, такие как сложные лопатки авиационных двигателей.

(2) Технология металлургии нанопорошков

С развитием нанотехнологий появилась технология металлургии нанопорошками.большая двигательная сила синтерацииВ настоящее время наноструктурные материалы имеют отличные механические, электрические и магнитные свойства.Технология нанопорошковой металлургии достигла значительного прогресса в подготовке высокопроизводительных магнитных материалов, сверхпроводящих материалов и высокопрочных сплавов.

(3) Инновации в области композитных металлургических порошков

При добавлении различных улучшенных фаз (таких как керамические частицы, волокна и т. д.) в металлический порошок получается порошкообразный металлургический композитный материал с отличными характеристиками.Эти композитные материалы сочетают в себе преимущества металла и улучшенной фазы, обладают характеристиками высокой прочности, высокой твердости, хорошей износостойкости, высокой температуры и другой стойкости и широко используются в аэрокосмической, автомобильной промышленности,машиностроение и другие областиНапример, алюминиевый матричный композитный материал, приготовленный путем добавления частиц карбида к порошку алюминиевого сплава, значительно улучшает прочность и твердость.при сохранении характеристик низкой плотности алюминиевого сплава.

Ожидается, что в будущем, с непрерывным прогрессом науки и технологий, технология порошковой металлургии достигнет прорывов в более развивающихся областях,И интеграция с другими передовыми технологиями будет еще более углублена.В области интеллектуального производства, квантовых материалов и биомедицинской инженерии,Технология порошковой металлургии имеет потенциал для создания более высокопроизводительных и многофункциональных материалов и компонентов., предоставляя инновационные решения глобальных проблем, таких как энергетический кризис, охрана окружающей среды и здоровье человека.Можно предсказать, что технология порошковой металлургии будет играть более важную роль в будущем промышленном развитии и социальном прогрессе..