|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Порошковая металлургия | Порошковая металлургия (далее П) область техники, охватывающая совокупность методов изготовления порошков металлов и металлоподобных соединений, полуфабрикатов и изделий из них (или их смесей с неметаллическими порошками) без расплавления основного компонента. Технология П включает следующие операции: получение исходных металлических порошков и приготовление из них шихты (смеси) с заданными составом и технологическими характеристиками; формование порошков или их смесей в заготовки с заданными формой и размерами (главным образом прессованием); спекание, т. е. термическую обработку заготовок при температуре ниже точки плавления всего металла или основной его части. После спекания изделия обычно имеют некоторую пористость (от нескольких процентов до 30—40%, а в отдельных случаях до 60%). С целью уменьшения пористости (или даже полного устранения ее), повышения механических свойств и доводки до точных размеров применяется дополнительная обработка давлением (холодная или горячая) спеченных изделий; иногда применяют также дополнительную термическую, термохимическую или термомеханическую обработку. В некоторых вариантах технологии отпадает операция формования: спекают порошки, засыпанные в соответствующие формы. В ряде случаев прессование и спекание объединяют в одну операцию т. н. горячего прессования — обжатия порошков при нагреве.
Получение порошков. Механическое измельчение металлов производят в вихревых, вибрационных и шаровых мельницах. Другой, более совершенный метод получения порошков — распыление жидких металлов: его достоинства — возможность эффективной очистки расплава от многих примесей, высокая производительность и экономичность процесса. Распространено получение порошков меди, высокотемпературным восстановлением металла (обычно из окислов) или Находят применение гидрометаллургические методы восстановления растворов соединений этих металлов Для получения порошков наиболее часто используют электролиз водных растворов. Имеются и другие, менее распространенные методы приготовления порошков различных металлов, например электролиз расплавов и термическая диссоциация летучих соединений (карбонильный метод).
Формование порошков. Основной метод формования металлических порошков — прессование в пресс-формах из закаленной стали под давлением 200—1000 Мн/м2 (20—100 кгс/мм2) на быстроходных автоматических прессах (до 20 прессовок в 1 мин). Прессовки имеют форму, размеры и плотность, заданные с учетом изменения этих характеристик при спекании и последующих операциях. Возрастает значение таких новых методов холодного формования, как изостатическое прессование порошков под всесторонним давлением, прокатка и экструзия порошков.
Спекание проводят в защитной среде ( атмосфера, содержащая соединения вакуум; защитные засыпки) при температуре около 70—85% от абсолютной точки плавления, а для многокомпонентных сплавов — несколько выше температуры плавления наиболее легкоплавкого компонента. Защитная среда должна обеспечивать восстановление окислов, не допускать образования нежелательных загрязнений продукции (копоти, карбидов, нитридов и т.д.), предотвращать выгорание отдельных компонентов (например, в твердых сплавах), обеспечивать безопасность процесса спекания. Конструкция печей для спекания должна предусматривать проведение не только нагрева, но и охлаждения продукции в защитной среде. Цель спекания — получение готовых изделий с заданными плотностью, размерами и свойствами или полупродуктов с характеристиками, необходимыми для последующей обработки. Расширяется применение горячего прессования (спекания под давлением), в частности изостатического.
П имеет следующие достоинства, обусловившие ее развитие. 1) Возможность получения таких материалов, которые трудно или невозможно получать др. методами. К ним относятся: некоторые тугоплавкие металлы ( сплавы и композиции на основе тугоплавких соединений (твердые сплавы на основе карбидов и др.): композиции и т. н. псевдосплавы металлов, не смешивающихся в расплавленном виде, в особенности при значительной разнице в температурах плавления (например, — композиции из металлов и неметаллов ( — графит, — пластмасса, — окись и т.д.); пористые материалы (для подшипников, фильтров, уплотнений, теплообменников) и др. 2) Возможность получения некоторых материалов и изделий с более высокими технико-экономическими показателями. П позволяет экономить металл и значительно снижать себестоимость продукции (например, при изготовлении деталей литьем и обработкой резанием иногда до 60—80% металла теряется в литники, идет в стружку и т.п.). 3) При использовании чистых исходных порошков можно получить спеченные материалы с меньшим содержанием примесей и с более точным соответствием заданному составу, чем у обычных литых сплавов. 4) При одинаковом составе и плотности у спеченных материалов в связи с особенностью их структуры в ряде случаев свойства выше, чем у плавленых, в частности меньше сказывается неблагоприятное влияние предпочтительной ориентировки (текстуры), которая встречается у ряда литых металлов (например, бериллия) вследствие специфических условий затвердевания расплава. Большой недостаток некоторых литых сплавов (например, быстрорежущих сталей и некоторых жаропрочных сталей) — резкая неоднородность локального состава, вызванная ликвацией при затвердевании. Размеры и форму структурных элементов спеченных материалов легче регулировать, и главное, можно получать такие типы взаимного расположения и формы зерен, которые недостижимы для плавленого металла. Благодаря этим структурным особенностям спеченные металлы более термостойки, лучше переносят воздействие циклических колебаний температуры и напряжений, а также ядерного облучения, что очень важно для материалов новой техники.
П имеет и недостатки, тормозящие ее развитие: сравнительно высокая стоимость металлических порошков; необходимость спекания в защитной атмосфере, что также увеличивает себестоимость изделий П; трудность изготовления в некоторых случаях изделий и заготовок больших размеров; сложность получения металлов и сплавов в компактном беспористом состоянии; необходимость применения чистых исходных порошков для получения чистых металлов.
Недостатки П и некоторые ее достоинства нельзя рассматривать как постоянно действующие факторы: в значительной степени они зависят от состояния и развития как самой П, так и др. отраслей промышленности. По мере развития техники П может вытесняться из одних областей и, наоборот, завоевывать другие. Впервые методы П разработали в 1826 П. Г. Соболевский и В. В. Любарский для изготовления монет. Необходимость использования для этой цели П была обусловлена невозможностью достижения в то время температуры плавления (1769 °С). В середине 19 в. в связи с развитием техники получения высоких температур промышленное использование методов П прекратилось. П возродилась на рубеже 20 в. как способ производства из тугоплавких металлов нитей накала для электрических ламп. Однако развивавшиеся в дальнейшем методы дугового, электроннолучевого, плазменного плавления и электроимпульсного нагрева позволили получать не достижимые ранее температуры, вследствие чего удельный вес П в производстве этих металлов несколько снизился. Вместе с тем прогресс техники высоких температур ликвидировал такие недостатки П, ограничивавшие ее развитие, как, например, трудность приготовления порошков чистых металлов и сплавов: метод распыления дает возможность с достаточной полнотой и эффективностью удалить в шлак примеси и загрязнения, содержавшиеся в металле до расплавления. Благодаря созданию методов всестороннего обжатия порошков при высоких температурах в основном преодолены и трудности изготовления беспористых заготовок крупных размеров.
В то же время ряд основных достоинств П — постоянно действующий фактор, который, вероятно, сохранит свое значение и при дальнейшем развитии техники.
О свойствах и применении продукции П см. в ст. Спеченные материалы.
Лит.: Федорченко И. М., Андриевский Р. А., Основы порошковой металлургии, К., 1961; Бальшин М. Ю.. Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна, М., 1972; Кипарисов С. С., Либенсон Г. А., П, М., 1972.
М. Ю. Бальшин.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
|
|
Новости 05.11.2024 19:30:56
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
