Pulvermetallurgi, som et gammelt og dynamisk avanceret materialepræparat og dannelsesteknologi, stammer fra den gamle keramiske forberedelsesteknologi og jernfremstillingsteknologi, indtil 1909, fremkomsten af pulvermetallurgi -duktil wolfram, markerede fremkomsten af den moderne pulvermetallurgi -æra. I mere end hundrede år har pulvermetallurgiteknologi udviklet sig kraftigt, og en række vigtige nye materialer og nøgleprodukter er opstået kontinuerligt, og er blevet en af de uundværlige vigtige tekniske teknologier i den nationale økonomi og videnskab og teknologi.
Karakteristika og fordele ved pulvermetallurgi
Pulvermetallurgi er en teknologi, der bruger metalpulver (eller en blanding af metal- og ikke-metalpulver) til fremstilling af metalmaterialer, sammensatte materialer og forskellige typer produkter ved støbning og sintringsprocesser som råmateriale.
Sammenlignet med den traditionelle smelte- og støbningsproces har pulvermetallurgi mange fordele. På den ene side kan det effektivt undgå den mulige komponentsegregation i smelteprocessen og sikre den ensartede materialesammensætning for at opnå mere stabil og fremragende ydelse. På den anden side kan pulvermetallurgi opnå dannelse af næsten net, reducere den efterfølgende behandlingsproces og materialeaffald i høj grad. I henhold til relevante datastatistik kan materialets anvendelsesgrad for de dele, der er fremstillet ved pulvermetallurgi -proces, nå mere end 90%, mens materialets anvendelsesgrad for den traditionelle bearbejdningsmetode normalt kun er 30%-50%, hvilket ikke kun reducerer produktionsomkostningerne, men også forbedrer produktionseffektiviteten og passer til det grønne udviklingsbegreb for moderne fremstillingsindustri. Ved at justere pulverkompositionen, partikelstørrelsen og fremstillingsprocessen kan den nøjagtige regulering af materialegenskaberne desuden realiseres for at imødekomme behovene i forskellige felter til materialets specielle egenskaber, såsom høj styrke, høj hårdhed, høj temperaturresistens, korrosionsbestandighed osv.
Hovedprocessen med pulvermetallurgi -proces
(I) Pulverforberedelse
Mekanisk knusningsmetode: Stol på mekanisk kraft til at blokere metal eller legering opdelt i pulver, simpelt udstyr, lave omkostninger, stort udbytte, men pulverformen er uregelmæssig, bred partikelstørrelsesfordeling, let at indføre urenheder.
Abuliseringsmetode: Den smeltede metalvæske med højtryksgas (nitrogen, argon) eller højhastighedsvandstrømningsspray i små dråber, afkølet og størknet til pulver. Gasforstærkningspulver har høj sfærisk form, god fluiditet, der er egnet til højtydende dele; Metode til vandforstøvning med lave omkostninger, høj effektivitet, uregelmæssig pulverform, som ofte bruges i almindeligt stålpulver og produkter med lave ydelseskrav.
Reduktionsmetode: Brug af brint, kulilte og andre reduktionsmidler til at reducere metaloxid til pulver, høj renhed, høj aktivitet, høj sintringaktivitet, komprimering med lav temperatur, men produktionen har brug for høj temperatur og specifik atmosfære, udstyr store investeringer, høje omkostninger.
Elektrolysemetode: Elektrolyse metal saltopløsning eller smeltet salt, så metalioner i katodeudfældning i pulver, høj renhed, fin og ensartet, egnet til området med høj renhed og partikelstørrelseskrav, såsom elektroniske materialer, men lav produktionseffektivitet, højt energiforbrug, høje omkostninger.
(2) dannelse
Støbning: Sæt forbehandling af metalpulver i formen, trykkomprimeringsstøbning, trin inklusive pulver, presning, frigivelse, egnet til enkel form, høje præcisionskrav til produkter, såsom gear. Fordelene er simpelt udstyr, høj effektivitet, lave omkostninger, masseproduktion; Komplekse produkter er vanskelige at designe og fremstille, densitetsuniformitet.
Isostatisk trykstøbning: Brugen af flydende ensartet trykoverførsel, det pulverbelastede elastiske form lægger højtryksfartøjstrykstøbning. Koldt isostatisk tryk ved stuetemperatur er velegnet til produkter med kompleks form og krav med høj densitet; Termisk isostatisk tryk virker ved høj temperatur og højt tryk samtidig for højtydende luftfartsmaterialer. Fordelen er, at produkttætheden er ensartet, velegnet til store komplekse produkter; Udstyret er dyrt, lang cyklus og høje omkostninger.
Injektionsstøbning: Blanding af metalpulver og klæbemiddel til injektionsmateriale og injektionsmaskine i skimmelhulrummet er det velegnet til fremstilling af små præcisionskompleks små dele, såsom elektroniske komponenter. Fordelene er høj støbningseffektivitet og præcision, der er egnet til masseproduktion; Udvælgelse og fjernelse af klæbemiddel er vanskelig, og forkert behandling påvirker produkternes ydelse.
(3) Fakturering
Konventionel sintring: Varm billeten ved den passende temperatur og atmosfære (brint, nitrogen, vakuum osv.) For at kombinere pulverpartiklerne og forbedre densiteten og styrken. Hydrogenatmosfære til fjernelse af urenheder, nitrogenoxidation, vakuum er velegnet til krav med højt iltindhold.
Sintring af varmt tryk: Sintringstryk, i det specielle udstyr, skimmel med grafit og andre materialer. Produkter, der kan reducere sintringstemperaturen, forkorte tiden og opnå højere densitet og ydeevne bruges ofte til fremstilling af højpræstation keramik og andre materialer.
Udladningsplasmasintering (SPS): Generer udladningsplasma og joule varme hurtig opvarmet sintring med pulsstrøm. Det kan fjerne urenheder på overfladen af partikler, aktivere overfladen, opvarme hurtigt (100-1000 grader / min), kort tid (et par minutter til et par minutter), kan hæmme kornvækst og bruges til at fremstille nanomaterialer.
Anvendelsesfelt inden for pulvermetallurgisk teknologi
(1) Aerospace -felt
Aerospace har strenge krav til materiel ydeevne, og pulvermetallurgisk teknologi opfylder bare kravene. Pulvermetallurgi -superlegering bruges til at fremstille nøglekomponenter såsom turbinedisker og klinger, såsom turbinedisken fra F119 -motoren i Pucompany, og pulvermetallurgi -nikkelbaseret superlegering bruges til at forbedre motorens ydelse og pålidelighed. Med lav densitet, høj styrke og korrosionsbestandighed bruges pulvermetallurgi titaniumlegering til fremstilling af strukturelle dele, såsom flyvingbjælke og flykropramme for at reducere vægten af flyet og forbedre brændstofeffektiviteten og flyvepræstation.
(2) Felt i bilproduktion
Pulvermetallurgi -dele er vidt brugt i bilmotor-, transmissions- og bremsesystemer. Ventilringen, kateteret og stempelringen i motoren er lavet af kobberbase eller jernbase -legering, som kan modstå høj temperatur og højt tryk og forbedre motorens ydelse og levetid; Transmissionsudstyret og synkronisatoren har høj præcision og god styrke, gør gearskiftet mere glat og forbedrer bremseeffektiviteten med god friktion og slidstyrke og bremsesikkerhed.
(3) Feltet med elektronisk information
Med udviklingen af elektronisk udstyr til lille, let og høj ydeevne er pulvermetallurgisk teknologi mere udbredt. Bløde magnetiske pulvermetallurgi -materialer bruges til at fremstille elektroniske komponenter, såsom transformere og induktorer; Pulvermetallurgi metalmatrixkompositter, såsom kobber-tungsten og kobbermolybdæn, bruges til varmeafledningssubstrat og emballagehus med elektroniske enheder med høj effekt; Pulvermetallurgi Kontaktmaterialer bruges til elektriske afbrydere og relæer for at sikre sikkert kredsløb åbning og brud.
Fe-silicon-nikkel Magnetic Powder Core (KNF)
(4) Mekanisk fremstillingsfelt
Pulvermetallurgisk teknologi bruges til at fremstille gear, lejer og andre mekaniske dele. Pulver Metallurgy Gear har høj nøjagtighed, glat transmission og høj materialeudnyttelseshastighed; Pulvermetallurgi-leje er selvsmørt og slidbestandigt, velegnet til lav hastighed, tung belastning og lav støj. Under særlige arbejdsvilkår kan olieleje opretholde god ydelse og forbedre pålideligheden og levetiden for udstyr.
(5) Feltet medicinsk udstyr
Med hensyn til implantater bruges pulvermetallurgi -titanlegering til at fremstille kunstige led osv., Hvis porøse struktur kan fremme væksten af knoglerceller og reducere risikoen for implantat -løsning. Kirurgiske instrumenter er fremstillet af pulvermetallurgi højhastighedsstål og rustfrit stål med højere hårdhed, slidstyrke og korrosionsbestandighed og kan også fremstille komplekse formenheder. I tandmaterialer har proteser god styrke, sejhed og æstetik. Tandimplantater bruger pulvermetallurgi titanium eller titaniumlegering, hvilket kan forbedre implantatets succesrate. Den ortodontiske beslag bruger pulvermetallurgi rustfrit stål eller nikkel-titanlegering, som nøjagtigt kan anvende kraft.
(6) Ny energisektor
Med hensyn til lithium-ion-batterier kan katodematerialer såsom lithiumjernphosphat og ternære materialer fremstillet af pulvermetallurgisk teknologi forbedre energitætheden og ladning og udladningseffektivitet af batterier. Inden for brændselsceller kan metalbipolære plader fremstillet ved pulvermetallurgi -proces og katalysatorbærere med højt specifikt overfladeareal forbedre brændselscellens ydeevne og reducere omkostningerne. I vindkraftproduktionen kan gearkasser, lejer og andre dele fremstillet af pulvermetallurgi opretholde den stabile ydelse i det hårde miljø og forlænge udstyrets levetid.
Fremskridt inden for pulvermetallurgisk teknologi
(1) Fusion af metaladditivfremstilling (3D -udskrivning) og pulvermetallurgi
Metal Additive Manufacturing Technology har udviklet sig hurtigt i de senere år, og dens kombination med pulvermetallurgi har bragt et nyt gennembrud til fremstilling af komplekse dele. Gennem 3D -udskrivningsteknologi kan metalpulveret akkumuleres direkte og dannes lag for lag for at producere dele med kompleks intern struktur og personlig design. Denne teknologi reducerer ikke kun materiale affalds- og behandlingsprocesser, men muliggør også fremstilling af dele, der er vanskelige at fremstille, såsom komplekse klinger af aero -motorer.
(2) Nano-Powder Metallurgyteknologi
Med udviklingen af nanoteknologi er Nano-Powder Metallurgyteknologi dukket op. Nanoskala metalpulver har egenskaberne ved stort specifikt overfladeareal, høj aktivitet, stor sintring drivkraft og kan fremstille nanostrukturerede materialer med fremragende mekaniske, elektriske og magnetiske egenskaber. På nuværende tidspunkt har Nano-Powder Metallurgy Technology gjort bemærkelsesværdige fremskridt med fremstillingen af magnetiske materialer med høj ydeevne, superledende materialer og legeringer med høj styrke.
(3) Innovation af pulvermetallurgi -kompositter
Ved at tilsætte forskellige forbedrede faser (såsom keramiske partikler, fibre osv.) Til metalpulveret fremstilles det pulvermetallurgiske sammensatte materiale med fremragende ydelse. Disse sammensatte materialer kombinerer fordelene ved metal og forbedret fase, har egenskaberne ved høj styrke, høj hårdhed, god slidbestandighed, høj temperatur og anden modstand og er vidt brugt i rumfart, bilproduktion, maskinteknik og andre felter. F.eks. Forbedrer aluminiumsmatrixkompositmaterialet, der er fremstillet ved tilsætning af siliciumcarbidpartikler til aluminiumslegeringspulverets aluminiumslegering, og samtidig opretholder de lave densitetsegenskaber for aluminiumslegeringen.
Når man ser fremad, med den kontinuerlige fremgang inden for videnskab og teknologi, forventes pulvermetallurgisk teknologi at opnå gennembrud inden for flere nye områder, og integrationen med andre avancerede teknologier vil blive uddybet yderligere. Inden for intelligente fremstilling, kvantematerialer og biomedicinsk teknik har Powder Metallurgyteknologi potentialet til at skabe mere højtydende og multifunktionelt materiale og komponenter, hvilket giver innovative løsninger til globale udfordringer, såsom energikrise, miljøbeskyttelse og menneskers sundhed. Det kan forudsiges, at pulvermetallurgisk teknologi vil spille en vigtigere rolle i den fremtidige industrielle udvikling og sociale fremskridt.
