Характеристика технологии производства и области применения металлических порошков

Методом диссоциации карбонильных соединений получают высококачественные дисперсные порошки железа, никеля, кобальта и других металлов со сферической формой частиц. Способ основан на способности металла при определенных условиях (высокое давление, повышенная температура) образовывать с оксидом углерода специфические химические соединения, называемые кар-бонилами: Fe(CO)5, Ni(CO)4 и др. Карбонилы неустойчивы при обычных условиях и легко разлагаются при нагревании до 200...300 °С с образованием тонкого порошка металла и оксида углерода. Недостатком процесса является чрезвычайно высокая стоимость получения порошка.

Метод гидрогенизации основан на свойстве металлов резко повышать свою абсорбционную активность при нагреве до высоких температур. Измельчаемый губчатый металл загружают в реактор, через который пропускают водород. При нагреве до определенной температуры (300...800 °С) происходит активное поглощение металлом водорода, в результате чего он становится хрупким и растрескивается. Порошок получают путем размола губки одним из механических способов и подвергают дегидрогенизации в вакууме при температуре около 800 °С. Данным методом получают порошки редких металлов: титана, урана, циркония и др. Недостаток способа — высокая хрупкость и низкая пластичность частиц порошков.

 

3. Преимущества и недостатки порошковых материалов

 

Преимущества порошковых материалов:

1.Возможность получения материалов  с резко отличающимися свойствами их составляющих: композиций из металлических и неметаллических композитов, из компонентов, не смешивающихся в расплавленном виде (Fe-Pb, W-Cu другие).

2.Получение материалов с особыми  физическими характеристиками и структурой (пористые материалы).

3.Порошковые изделия получают  в виде готовых изделий, не  требующих дальнейшей механической  обработки.

4.В ряде случаев спечённые  материалы имеют боле высокие свойства, чем литые (например, быстро режущиеся стали, жаропрочные сплавы, Be-изделия и другие).

5.Возможность использования отходов  производства.

Недостатки порошковых материалов:

1.Изготовление деталей массового  использования методом порошковой  металлургии целесообразно лишь  при больших масштабах производства (дорогое оборудование для получения  и консолидации порошков).

2.Метод порошковой металлургии  рекомендуется для изготовления  изделий простой формы и не  содержащих отверстий под углом  к оси заготовок, внутренних полостей, выступов и т.д.

Различают пористые и компактные порошковые материалы. Пористыми называют материалы, в которых после окончательной обработки сохраняется 10-30% остаточной пористости.  Эти сплавы используют главным образом для изготовления антифрикционных деталей (подшипников, втулок).  Эти сплавы имеют низкий коэффициент трения (μ), легко прирабатываются, обладают значительной износостойкостью, выдерживают значительные нагрузки.  Подшипники из порошковых материалов могут работать без принудительного смазывания за счет “выпотевания “масла, находящегося в порах.

 

4. Применение металлических порошков

 

Методом порошковой металлургии можно получить такие электротехнические материалы и сплавы, которые трудно или совершенно невозможно получить другими известными способами. Например, различные сплавы из металлов, не сплавляющихся между собой: вольфрам-медь, вольфрам-серебро и т.п., а также из металлов и неметаллов: медь-графит, серебро-окись кадмия и т.д., которые находят широкое распространение в электро- и радиотехнике.

Методом порошковой металлургии можно также получить сплавы с точно заданным составом, обладающие очень низким и очень высоким электросопротивлением.

Металлокерамические материалы применяют в электро- и радиовакуумной промышленности при изготовлении ламп накаливания, в рентгеновских трубках, катодных лампах, выпрямителях и усилителях, генераторных лампах, кенотронах, газотронах и т.д. Так, например, для изготовления нитей накаливания обычных осветительных электроламп применяется вольфрам, получаемый методами порошковой металлургии.

Широкое внедрение в промышленность электронагрева различных материалов внесло значительное изменение в технологию производства. В развитии электронагревательных элементов большая роль принадлежит металлокерамическим материалам.

Промышленное использование высоких потенциалов выдвигает необходимость в разработке контактных устройств из тугоплавких материалов, которые должны обладать высокой теплопроводностью и электропроводностью, иметь высокую степень прочности в условиях ударных нагрузок при высоких температурах, незначительную склонность к свариванию и прилипанию. Изготовление контактных материалов, обладающих таким сочетанием свойств, возможно только методами порошковой металлургии.

Современные резцы из твердых сплавов, полученные методом порошковой металлургии, вызвали подлинную революцию в обработке металлов резанием и в горном деле. Скорость обработки металлов увеличилась в десятки раз.

Успешно применяются в промышленности различные металлокерамические антифрикционные материалы, а также пористые подшипники, фильтры и многие другие изделия

Таким образом, методами порошковой металлургии получают:

• Твердые сплавы для изготовления режущего, бурового, волочильного инструмента, а также деталей, подвергающихся интенсивному изнашиванию;

• Высокопористые материалы для изготовления фильтров, используемых для очистки жидкостей от твердых включений, воздуха и газа, от пыли и т. д.;

• Антифрикционные материалы для производства подшипников скольжения, втулок, вкладышей и других деталей, работающих в тяжелых условиях эксплуатации;

• Фрикционные материалы для получения деталей узлов трения, сцепления и тормозных систем машин;

• Жаропрочные и жаростойкие материалы для производства изделий, работающих в условиях высоких температур и в сильно агрессивных газовых средах;

• Материалы сложных составов (псевдо сплавы) для изготовления электрических контактов, которые получить другими способами невозможно;

• Магнитные материалы для изготовления постоянных магнитов, магнитоэлектриков, ферритов и т. д.

 

Заключение

 

Порошковая металлургия занимается изготовлением металлических порошков и разнообразных изделий из них. Основными элементами технологии порошковой металлургии являются получение и подготовка порошков исходных материалов, которые могут представлять собой чистые металлы или сплавы, соединения металлов с неметаллами и различные другие химические соединения, прессование из подготовленной шихты изделий необходимой формы в специальных пресс-формах, т.е. формование будущего изделия, термическая обработка или спекание спрессованных изделий, придающее им окончательные физико-механические и другие.

Метод порошковой металлургии обладает рядом преимуществ, таких как возможность изготовления материалов, содержащих наряду с металлическими составляющими и неметаллические, а также материалов и изделий, состоящих из двух (биметаллы) или нескольких слоев различных металлов и возможность получения пористых материалов с контролируемой пористостью, чего нельзя достигнуть плавлением и литьем.

Порошковая металлургия развивалась и позволила получить новые материалы — псевдосплавы из несплавляемых литьём компонентов с управляемыми характеристиками: механическими, магнитными, и др.

Изделия порошковой металлургии сегодня используются в широком спектре отраслей, от автомобильной и аэрокосмической промышленности до электроинструментов и бытовой техники. Технология продолжает развиваться.

 

Список использованных источников

 

1. Золоторевский В.С. Механические свойства металлов. Учебник. 1983

2. Андреевский Р. А. Порошковое материаловедение.–  М.: Металлургия, 1991

3. В. Юм-Розери. Введение в физическое металловедение. 20044. Кнорозов Б.В., Усова Л.Ф., Третьяков А.В. и др. Технология металлов и материаловедение. 1987

5. Лахтин Ю.М. Основы металловедения. Учебник для техникумов. 1988

6. Кипарисов С. С., Либенсон Г. А. Порошковая металлургия. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1991

7. Методические указания

8. Ермаков С. С., Вязников Н. Ф. Порошковые  стали и изделия. – 4-е изд. перераб. и доп. – Л.: Машиностроение. Ленинград. отд., 1990

9. Вязников Н.Ф., Ермаков С.С. Применение  порошковой металлургии в промышленности. – М.: Гос. научно-технич. издат. машиностроит. литературы, 1960

10. Порошковая металлургия [Электронный ресурс]: ru./wiki/

11. Конструкционные порошковые материалы [Электронный ресурс] http://eugene980.narod.ru

12. Спецметаллсервис [Электронный ресурс] http://s-metall.com.ua

13. Материаловедение и металловедение [Электронный ресурс] http://expertmeet.org