La pulvimetal·lúrgia és una important tecnologia de preparació de materials, que utilitza pols metàl·lica (o una barreja de pols metàl·lica i pols no metàl·lica) com a matèria primera per fabricar materials metàl·lics, materials compostos i diversos tipus de productes mitjançant processos com la conformació i la sinterització. La següent és una introducció detallada a la metal·lúrgia de pols:
I. Definició i principi
La pulvimetal·lúrgia és la producció de pols metàl·lica o pols metàl·lica com a matèries primeres, mitjançant la conformació i la sinterització, la fabricació de materials metàl·lics, materials compostos i diversos tipus de tecnologia de procés de productes. El procés bàsic inclou la preparació de pols, la formació de pols, la sinterització i el processament posterior. Aquesta tecnologia es va originar en la tecnologia metal·lúrgica antiga, però el desenvolupament de la tecnologia moderna de la metal·lúrgia de pols va començar a principis del segle XX i es va convertir gradualment en una branca important de la ciència dels materials i la tecnologia de l'enginyeria.
II. Tecnologia de preparació de pols
La preparació de pols és el primer pas de la metal·lúrgia de pols, i hi ha diversos mètodes, com ara:
Mètode de fresat de boles: el metall o els compostos metàl·lics al molí de boles, mitjançant l'impacte de la bola i l'efecte de mòlta per convertir-lo en pols fina.
Mètode de trituració: els materials sòlids es trituren en pols per impacte mecànic, cisalla o fricció, aplicables a la pols de materials trencadissos.
Mètode d'atomització: el metall fos es polvoritza mitjançant un flux d'aire d'alta velocitat o un corrent líquid per refredar-lo i solidificar-lo en pols de metall fi, que té les característiques de mida de partícula fines i alta puresa.
Mètode de reducció: utilitzant hidrogen o monòxid de carboni per reduir els òxids metàl·lics per obtenir pols metàl·liques, com ara la preparació de ferro, coure, tungstè i altres pols metàl·liques.
Mètode de reducció química: els compostos metàl·lics es redueixen a pols metàl·liques mitjançant reaccions químiques, que s'utilitzen habitualment en la preparació de pols metàl·liques ultrafines i pols d'alta puresa.
Mètode de descomposició tèrmica: ús de la descomposició a alta temperatura de compostos metàl·lics o compostos orgànics metàl·lics per produir pols metàl·liques, aplicables a la preparació de pols metàl·liques actives.
III. tecnologia de formació de pols
La formació de pols és el procés de formar la pols preparada en blancs de la forma requerida mitjançant determinats mitjans tecnològics.
Premsat en fred: apliqueu alta pressió a la pols a temperatura ambient per formar un blanc amb una certa força i densitat. El procés de premsat en fred és senzill, de baix cost, adequat per a la producció en massa.
Premsat en calent: apliqueu pressió a la pols en estat escalfat, de manera que quedi conformat i parcialment sinteritzat. El premsat en calent pot millorar la densitat i la resistència del blanc, adequat per a la preparació de materials d'alt rendiment.
Emmotllament per injecció: la pols es barreja amb un aglutinant per fer un purí fluid, que després s'injecta en un motlle per formar-lo. L'emmotllament per injecció és adequat per a la fabricació de peces amb formes complexes i estructures fines.
Premsat isostàtic: la pols es col·loca en un motlle flexible i s'utilitza líquid o gas per aplicar pressió isostàtica al motlle per formar la pols de manera uniforme i densa. El premsat isostàtic és adequat per a la preparació de peces de grans dimensions amb alta uniformitat.
Impressió 3D: l'ús de la tecnologia d'impressió 3D per construir la pols capa per capa i la formació d'unió, adequada per a la fabricació d'estructures complexes i peces de disseny personalitzats.
IV. Tecnologia de sinterització
La sinterització és un dels passos clau de la metal·lúrgia de pols, mitjançant un tractament a alta temperatura perquè les partícules de pols es combinen mitjançant la difusió, la recristal·lització i les reaccions químiques per formar un material dens. Durant el procés de sinterització, la temperatura, el temps i l'atmosfera de sinterització tenen una influència important en les propietats finals del material. La temperatura i el temps de sinterització adequats poden millorar la densitat i la resistència del material, però una temperatura massa alta i un temps massa llarg poden provocar el creixement del gra, la fragilitat del material i altres problemes.
1. sinterització en fase sòlida: la temperatura de sinterització és inferior al punt de fusió dels components del cos de pols, normalment entre 0,7 i 0,8 vegades el punt de fusió absolut (Tm, en K). Aquest mètode de sinterització a través del flux mutu entre les partícules de pols, la difusió i altres processos fisicoquímics, de manera que el cos de pols es densifica encara més, eliminant alguns o tots els porus.
2. Sinterització en fase líquida: si hi ha més de dos components a la briqueta en pols, el procés de sinterització es pot dur a terme per sobre del punt de fusió d'un component, donant lloc a una petita quantitat de fase líquida a la briqueta en pols durant el procés de sinterització. L'aparició de la fase líquida ajuda a accelerar el procés de transferència de massa entre les partícules de pols i afavoreix la densificació del cos sinteritzat.
3. sinterització a pressió (premsament en calent): en el procés de sinterització, el cos de pols aplica pressió per promoure el seu procés de densificació. El premsat en calent és la combinació d'emmotllament en pols i sinterització, el procés d'obtenció de productes directament. Aquest mètode pot millorar significativament la densitat i la força del cos sinteritzat.
4. sinterització d'activació: en el procés de sinterització, prendre determinades mesures físiques o químiques, com ara afegir activadors, canviar l'atmosfera de sinterització, etc., per reduir la temperatura de sinterització, escurçar el temps de sinterització i millorar el rendiment de la sinterització. cos sinteritzat.
5. sinterització elèctrica d'espurna: pols en el procés d'emmotllament i premsat mitjançant sinterització elèctrica de corrent continu i pols, de manera que les partícules de pols produïdes entre l'arc per a la sinterització. Durant el procés de sinterització, la pressió s'aplica gradualment a la peça de treball, combinant els dos processos de conformació i sinterització. Aquest mètode és adequat per a la preparació de productes de metal·lúrgia en pols d'alta densitat i alt rendiment.
6. penetració de fusió (infiltració): per tal de millorar la resistència i altres propietats del blanc porós, a altes temperatures estarà en contacte amb el blanc porós i el metall líquid o aliatge que pugui mullar la seva superfície sòlida. A causa de les forces capil·lars, el metall líquid omple els porus del blanc. Aquest procés és adequat per a la fabricació de tungstè-plata, tungstè-coure, ferro-coure i altres materials o productes d'aliatge.
V. Avantatges i Aplicacions
La tecnologia de la metal·lúrgia en pols té molts avantatges, com ara una gran flexibilitat de disseny, una gran utilització de matèries primeres, una bona uniformitat microestructural i la capacitat de preparar materials d'aliatge. Té una àmplia gamma d'aplicacions, incloent la indústria de l'automòbil, aeroespacial, dispositius mèdics, components electrònics, etc. La tecnologia de la metal·lúrgia de pols té avantatges significatius en la fabricació de formes complexes i materials d'alt rendiment. Per exemple, les peces d'automoció de la pulvimetal·lúrgia s'han convertit en un dels mercats més grans per a la indústria de la pulvimetal·lúrgia de la Xina, amb al voltant del 50% de les peces d'automoció que són peces de pulvimetal·lúrgia. A més, la tecnologia de la metal·lúrgia de pols també s'utilitza per fabricar peces per a armament pesat, com ara bales perforants i torpedes, així com peces estructurals d'alta qualitat.
Inconvenients
Tot i que la tecnologia de la metal·lúrgia en pols té molts avantatges, també hi ha alguns desavantatges. Per exemple, la resistència i la tenacitat dels productes de metal·lúrgia en pols són relativament pobres, a causa de l'existència de porus a l'interior del billet fet de pols premsada; la metal·lúrgia en pols no es pot convertir en productes a gran escala, a causa de la seva forma i mida per la fluïdesa de les restriccions de pols metàl·liques; L'emmotllament per compressió és més costós i només és adequat per a l'aplicació en la producció en massa.
En resum, la pulvimetal·lúrgia és una tecnologia important de preparació de materials amb àmplies perspectives d'aplicació i avantatges significatius. Amb el progrés i el desenvolupament continus de la ciència i la tecnologia, la tecnologia de la metal·lúrgia de pols també continuarà millorant i innovant, i fer més contribucions al desenvolupament del camp de la ciència dels materials i la tecnologia de l'enginyeria.