Pulvermetallurgi, som en forntida och dynamisk avancerad materialberedning och bildningsteknologi, härstammar från den antika keramiska beredningstekniken och järnframställningstekniken, fram till 1909, tillkomsten av pulvermetallurgi -duktil volfram markerade tillkomsten av den moderna pulvermetallurgi -eran. I mer än hundra år har pulvermetallurgitekniken utvecklats kraftfullt, och en mängd viktiga nya material och nyckelprodukter har dykt upp kontinuerligt och blivit en av de oumbärliga viktiga tekniska teknologierna inom den nationella ekonomin och vetenskapen och tekniken.
Egenskaper och fördelar med pulvermetallurgi
Pulvermetallurgi är en teknik som använder metallpulver (eller en blandning av metall och icke-metallpulver) för att tillverka metallmaterial, kompositmaterial och olika typer av produkter genom formning och sintringsprocesser som råmaterial.
Jämfört med den traditionella smält- och gjutningsprocessen har pulvermetallurgi många fördelar. Å ena sidan kan det effektivt undvika den möjliga komponentsegregationen i smältprocessen och säkerställa den enhetliga materialkompositionen för att få mer stabil och utmärkt prestanda. Å andra sidan kan pulvermetallurgi uppnå nästan nätformning, minska den efterföljande bearbetningsprocessen kraftigt. Enligt relevant datastatistik kan materialanvändningshastigheten för de delar som tillverkas genom pulvermetallurgiprocess nå mer än 90%, medan materialanvändningsgraden för den traditionella bearbetningsmetoden vanligtvis endast är 30%-50%, vilket inte bara minskar produktionskostnaden, utan också förbättrar produktionseffektiviteten och passar den gröna utvecklingskonceptet för modern tillverkningsindustri. Genom att justera pulverkompositionen, partikelstorleken och beredningsprocessen kan den exakta regleringen av materialegenskaperna dessutom realiseras för att tillgodose behoven hos olika fält för materialets speciella egenskaper, såsom hög hållfasthet, hög hårdhet, hög temperaturbeständighet, korrosionsbeständighet, etc.
Huvudprocessen för pulvermetallurgiprocess
(I) Pulverberedning
Mekanisk krossningsmetod: Lita på mekanisk kraft för att blockera metall eller legering uppdelad i pulver, enkel utrustning, låg kostnad, stort utbyte, men pulverformen är oregelbunden, bred partikelstorleksfördelning, lätt att införa föroreningar.
Abuliseringsmetod: Den smälta metallvätskan med högtrycksgas (kväve, argon) eller höghastighetsvattenflödesspray i små droppar, kylda och stelnade i pulver. Gasatomiseringspulver har hög sfärisk form, god flytande, lämplig för högpresterande delar; Vattenförstärkningsmetod med låg kostnad, hög effektivitet, oregelbunden pulverform, som ofta används i vanligt stålpulver och produkter med låga prestandakrav.
Reduktionsmetod: Använd väte, kolmonoxid och andra reducerande medel för att minska metalloxid till pulver, hög renhet, hög aktivitet, hög sintringsaktivitet, låg temperaturkomprimering, men produktionen behöver hög temperatur och specifik atmosfär, utrustning stora investeringar, hög kostnad.
Elektrolysmetod: Elektrolysmetallsaltlösning eller smält salt, så att metalljoner i katodutfällningen i pulver, hög renhet, fin och enhetlig, lämplig för området med hög renhet och partikelstorlekskrav, såsom elektroniska material, men låg produktionseffektivitet, hög energiförbrukning, hög kostnad.
(2) Formning
Gjutning: Lägg förbehandlingsmetallpulvret i formen, tryckkomprimeringsgjutning, steg inklusive pulver, pressning, frisättning, lämplig för enkel form, höga precisionskrav på produkter, såsom växel. Fördelarna är enkel utrustning, hög effektivitet, låg kostnad, massproduktion; Komplexa produkter är svåra att designa och tillverka, täthet enhetlighet.
Isostatisk tryckformning: Användning av flytande enhetlig trycköverföring, den pulverbelastade elastiska mögel satte högt tryckkärlsformning. Kall isostatisk tryck vid rumstemperatur är lämpligt för produkter med komplexa form och krav med hög densitet; Termiskt isostatiskt tryck verkar vid hög temperatur och högt tryck samtidigt för högpresterande flyg- och rymdmaterial. Fördelen är att produktdensiteten är enhetlig, lämplig för stora komplexa produkter; Utrustningen är dyr, lång cykel och hög kostnad.
Injektionsgjutning: Blandning av metallpulver och lim i injektionsmaterial och injiceringsmaskin i mögelhålan, den är lämplig för tillverkning av hög precisionskomplex små delar såsom elektroniska komponenter. Fördelarna är hög formningseffektivitet och precision, lämplig för massproduktion; Valet och borttagningen av lim är svårt, och felaktig behandling påverkar produkternas prestanda.
(3) fakturering
Konventionell sintring: Värm upp billet vid lämplig temperatur och atmosfär (väte, kväve, vakuum, etc.) för att kombinera pulverpartiklarna och förbättra densiteten och styrkan. Väteatmosfär För att avlägsna föroreningar, kväveoxidation är vakuum lämpligt för krav på höga syreinnehåll.
Sintring av varmtryck: Sintringstryck, i specialutrustningen, mögel med grafit och andra material. Produkter som kan minska sintringstemperaturen, förkorta tiden och erhålla högre densitet och prestanda används ofta vid beredningen av högpresterande keramik och andra material.
Urladdning av plasma sintering (SPS): generera urladdningsplasma och joule värme snabbt uppvärmd sintring av pulström. Det kan ta bort föroreningar på ytan på partiklar, aktivera ytan, värm upp snabbt (100-1000 grad / min), kort tid (några minuter till några minuter), kan hämma korntillväxt och används för att förbereda nanomaterial.
Applikationsfält för pulvermetallurgteknik
(1) Aerospace Field
Aerospace har strikta krav på materialprestanda, och pulvermetallurgteknik uppfyller bara kraven. Pulvermetallurgy Superalloy används för att tillverka nyckelkomponenter såsom turbinskivor och blad, såsom turbinskivan för F119 -motorn för Pucompany, och pulvermetallurgi -nickelbaserad superlegering används för att förbättra motorprestanda och tillförlitlighet. Med låg densitet, hög hållfasthet och korrosionsbeständighet används pulvermetallurgi -legering för att tillverka strukturella delar såsom flygplan vingbrunk och flygkroppsram för att minska vikten av flygplan och förbättra bränsleeffektiviteten och flygprestanda.
(2) Bilstillverkningsfält
Pulvermetallurgivelar används i stor utsträckning i fordons-, växellådor och bromssystem. Ventilringen, katetern och kolvringen i motorn är tillverkad av kopparbas eller järnbaslegering, som tål hög temperatur och högt tryck och förbättra motorns prestanda och livslängd; Överföringsutrustningen och synkronisatorn har hög precision och god styrka, gör växelskiftet smidigare och förbättrar bromseffektiviteten, med god friktion och slitstyrka och bromsäkerhet.
(3) området för elektronisk information
Med utvecklingen av elektronisk utrustning till liten, lätt och hög prestanda används pulvermetallurgteknologi mer allmänt. Metallurgimaterial för mjuka magnetiska pulver används för att tillverka elektroniska komponenter såsom transformatorer och induktorer; Pulvermetallurgimatriskompositer såsom koppar-volfram och kopparmolybden används för värmespridningssubstrat och förpackningshus med högeffektiska elektroniska anordningar; Kontaktmaterial för pulvermetallurgi används för elektriska switchar och reläer för att säkerställa att säker krets öppnas och bryts.
Fe-Silicon-Nickel Magnetic Powder Core (KNF)
(4) Mekanisk tillverkningsfält
Pulvermetallurgteknologi används för att tillverka växlar, lager och andra mekaniska delar. Pulvermetallurgi har hög noggrannhet, smidig överföring och hög materialanvändningsgrad; Pulvermetallurgi är självsmörjning och slitstöd, lämplig för låg hastighet, tung belastning och lågt brus. Under speciella arbetsförhållanden kan oljelager upprätthålla god prestanda och förbättra utrustningen och livslängden för utrustning.
(5) Fält med medicinsk utrustning
När det gäller implantat används pulvermetallurgi -titanlegering för att tillverka konstgjorda leder etc. vars porösa struktur kan främja tillväxten av benceller och minska risken för att lossna implantat. Kirurgiska instrument är gjorda av pulvermetallurgi höghastighetsstål och rostfritt stål, med högre hårdhet, slitmotstånd och korrosionsmotstånd, och kan också göra komplexa formanordningar. I tandmaterial har proteser god styrka, seghet och estetik. Dentalimplantat använder pulvermetallurgi titan eller titanlegering, vilket kan förbättra implantatets framgångsgrad. Den ortodontiska konsolen använder pulvermetallurgi rostfritt stål eller nickel-titanlegering, som exakt kan applicera kraft.
(6) Ny energisektor
När det gäller litiumjonbatterier kan katodmaterial såsom litiumjärnfosfat och ternära material framställda av pulvermetallurgteknologi förbättra energitätheten och laddning och urladdningseffektivitet för batterier. Inom bränslecellerna kan metallbipolära plattor tillverkade av pulvermetallurgiprocess och katalysatorbärare med hög specifik ytarea förbättra bränslecellens prestanda och minska kostnaderna. I vindkraftproduktionen kan växelboxarna, lagren och andra delar tillverkade av pulvermetallurgi upprätthålla den stabila prestandan i den hårda miljön och förlänga utrustningens livslängd.
Framsteg inom pulvermetallurgteknik
(1) Fusion av metalltillskottstillverkning (3D -tryck) och pulvermetallurgi
Teknik för tillverkning av metalltillägg har utvecklats snabbt under de senaste åren, och dess kombination med pulvermetallurgi har gett ett nytt genombrott för tillverkning av komplexa delar. Genom 3D -tryckteknik kan metallpulvret samlas direkt och bildas skikt för lager för att producera delar med komplex inre struktur och personlig design. Denna teknik minskar inte bara materialavfalls- och bearbetningsprocesser, utan möjliggör också tillverkning av delar som är svåra att tillverka, till exempel komplexa blad av aero -motorer.
(2) Nano-Powder Metallurgy Technology
Med utvecklingen av nanoteknologi har nano-pulder metallurgiteknologi dykt upp. Nanoskala metallpulver har egenskaperna hos stor specifik ytarea, hög aktivitet, stor sintringskraft och kan framställa nanostrukturerade material med utmärkta mekaniska, elektriska och magnetiska egenskaper. För närvarande har Nano-powder metallurgiteknologi gjort anmärkningsvärda framsteg vid beredningen av högpresterande magnetiska material, superledande material och legeringar med hög styrka.
(3) Innovation av pulvermetallurgikompositer
Genom att tillsätta olika förbättrade faser (såsom keramiska partiklar, fibrer etc.) till metallpulvret framställs det metallurgiska kompositmaterialet med utmärkt prestanda. Dessa sammansatta material kombinerar fördelarna med metall och förbättrad fas, har egenskaperna för hög styrka, hög hårdhet, god slitmotstånd, hög temperatur och annan motstånd och används ofta inom flyg-, biltillverkning, maskinteknik och andra fält. Exempelvis förbättrar aluminiummatriskompositmaterialet framställt genom tillsats av kiselkarbidpartiklar till aluminiumlegeringspulvret avsevärt styrkan och hårdheten, samtidigt som aluminiumlegeringens låga densitetsegenskaper.
När man ser fram, med den kontinuerliga framstegen inom vetenskap och teknik, förväntas pulvermetallurgtekniken uppnå genombrott inom mer nya områden, och integrationen med andra banbrytande tekniker kommer att fördjupas ytterligare. Inom områdena intelligent tillverkning, kvantmaterial och biomedicinsk teknik har pulvermetallurgteknologi potentialen att skapa mer högpresterande och multifunktionella material och komponenter, vilket ger innovativa lösningar på globala utmaningar, såsom energikris, miljöskydd och människors hälsa. Det kan förutsägas att pulvermetallurgteknik kommer att spela en viktigare roll i den framtida industriella utvecklingen och sociala framsteg.
