Cos'è la metallurgia delle polveri?

Cos'è la metallurgia delle polveri?

La metallurgia delle polveri è una tecnologia di processo per la produzione di materiali metallici, compositi e vari tipi di prodotti mediante la produzione di polveri metalliche o utilizzando polveri metalliche (o miscele di polveri metalliche e polveri non metalliche) come materie prime, formatura e sinterizzazione. Il metodo della metallurgia delle polveri è simile alla produzione della ceramica, che appartiene alla tecnologia di sinterizzazione delle polveri. Pertanto, una serie di nuove tecnologie di metallurgia delle polveri possono essere utilizzate anche per la preparazione di materiali ceramici. Grazie ai vantaggi della tecnologia della metallurgia delle polveri, è diventata la chiave per risolvere il problema dei nuovi materiali e svolge un ruolo decisivo nello sviluppo di nuovi materiali.

La metallurgia delle polveri comprende la produzione di polveri e prodotti. Tra questi, la polverizzazione è principalmente un processo metallurgico, che è coerente con la parola. I prodotti della metallurgia delle polveri sono spesso ben oltre l'ambito dei materiali e della metallurgia e sono spesso tecnologie interdisciplinari (materiali e metallurgia, macchinari e meccanica, ecc.). In particolare, la moderna stampa 3D di polvere di metallo integra ingegneria meccanica, CAD, tecnologia di reverse engineering, tecnologia di produzione a strati, tecnologia di controllo numerico, scienza dei materiali e tecnologia laser, rendendo la tecnologia dei prodotti di metallurgia delle polveri una moderna tecnologia completa in più discipline.

Zhongwei Produzione di precisione di parti di stampaggio ad iniezione per la metallurgia delle polveri

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La metallurgia delle polveri è una tecnologia industriale per produrre materiali metallici, materiali compositi e vari tipi di prodotti realizzando polveri metalliche o utilizzando polveri metalliche (o miscele di polveri metalliche e polveri non metalliche) come materie prime, formatura e sinterizzazione. La tecnologia della metallurgia delle polveri è stata ampiamente utilizzata nei trasporti, nei macchinari, nell'elettronica, nell'aerospazio, nelle armi, nella biologia, nelle nuove energie, nell'informazione e nell'industria nucleare ed è diventata uno dei rami più dinamici della scienza dei nuovi materiali. La tecnologia della metallurgia delle polveri presenta una serie di vantaggi, come un notevole risparmio energetico, risparmio di materiale, prestazioni eccellenti, elevata precisione del prodotto e buona stabilità, ed è molto adatta per la produzione di massa. Inoltre, alcuni materiali e parti complesse che non possono essere preparate con i metodi di colata e di lavorazione tradizionali possono anche essere prodotti con la tecnologia della metallurgia delle polveri, che ha attirato molta attenzione nel settore.

L'ampiometallurgia delle polveril'industria dei prodotti comprende utensili in pietra di ferro, leghe dure, materiali magnetici e prodotti di metallurgia delle polveri. Il senso stretto dell'industria dei prodotti di metallurgia delle polveri si riferisce solo ai prodotti di metallurgia delle polveri, comprese le parti di metallurgia delle polveri (che rappresentano la stragrande maggioranza), cuscinetti di petrolio e prodotti di stampaggio a iniezione di metalli.

Trasmissione in primo piano

La metallurgia delle polveri ha una composizione chimica e proprietà meccaniche e fisiche uniche, che non possono essere ottenute con i tradizionali metodi di fusione e colata. La tecnologia della metallurgia delle polveri può essere utilizzata per produrre direttamente materiali e prodotti porosi, semi densi o completamente densi, come cuscinetti oleosi, ingranaggi, camme, barre di guida, strumenti, ecc. È una sorta di tecnologia di taglio inferiore o nulla.

(1) La tecnologia della metallurgia delle polveri può ridurre al minimo la segregazione della composizione della lega ed eliminare la struttura di colata grossolana e irregolare. Svolge un ruolo importante nella preparazione di materiali magnetici permanenti di terre rare ad alte prestazioni, materiali di stoccaggio dell'idrogeno di terre rare, materiali luminescenti di terre rare, catalizzatori di terre rare, materiali superconduttori ad alta temperatura, nuovi materiali metallici (come leghe di Al Li, Al resistente al calore leghe, superleghe, acciai inossidabili resistenti alla corrosione delle polveri, acciai rapidi delle polveri, materiali strutturali per alte temperature composti intermetallici, ecc.).

(2) È possibile preparare una serie di materiali di non equilibrio ad alte prestazioni, come soluzioni solide amorfe, microcristalline, quasicristalline, nanocristalline e supersature. Questi materiali hanno eccellenti proprietà elettriche, magnetiche, ottiche e meccaniche.

(3) Può realizzare facilmente più tipi di compositi e dare pieno gioco alle rispettive caratteristiche di ciascun materiale componente. È una tecnologia a basso costo per produrre matrici metalliche e compositi ceramici ad alte prestazioni.

(4) Può produrre materiali e prodotti con strutture e proprietà speciali che non possono essere prodotte con i normali metodi di fusione, come nuovi materiali biologici porosi, materiali per membrane di separazione porose, abrasivi ceramici strutturali ad alte prestazioni e materiali ceramici funzionali.

(5) Può realizzare una formazione quasi netta e una produzione batch automatica, riducendo così efficacemente il consumo di risorse e di energia della produzione.

(6) Può sfruttare appieno minerali, sterili, fanghi di produzione dell'acciaio, scaglie di laminazione dell'acciaio e riciclaggio di rifiuti metallici come materie prime. È una nuova tecnologia in grado di rigenerare efficacemente e utilizzare in modo completo i materiali.

Molti dei nostri comuni utensili per la lavorazione e abrasivi hardware sono realizzati con la tecnologia della metallurgia delle polveri.

Trasmissione metodo di preparazione

(1) Produrre polvere. Il processo di produzione della polvere comprende le fasi di preparazione della polvere, miscelazione della polvere, ecc. Per migliorare la formabilità e la plasticità della polvere, vengono solitamente aggiunti plastificanti come olio motore, gomma o paraffina.

(2) Pressatura. La polvere viene pressata alla forma richiesta sotto la pressione di 15-600MPa.

(3) Sinterizzazione. Deve essere condotto in un forno ad alta temperatura o in un forno a vuoto con atmosfera protettiva. La sinterizzazione è diversa dalla fusione dei metalli. Almeno un elemento è ancora allo stato solido durante la sinterizzazione. Durante la sinterizzazione, le particelle di polvere diventano prodotti metallurgici con una certa porosità attraverso una serie di processi fisici e chimici come diffusione, ricristallizzazione, saldatura per fusione, combinazione, dissoluzione, ecc.

(4) Post-elaborazione. Generalmente, le parti sinterizzate possono essere utilizzate direttamente. Ma per alcune parti con elevata precisione dimensionale, elevata durezza e resistenza all'usura, è richiesto anche un trattamento post sinterizzazione. Il post-trattamento comprende la pressatura fine, la laminazione, l'estrusione, la tempra, la tempra superficiale, l'immersione in olio e l'infiltrazione.

Metodo di preparazione della polvere

La preparazione delle polveri è il primo passo della metallurgia delle polveri. Con il continuo aumento di materiali e prodotti per la metallurgia delle polveri e il continuo miglioramento della loro qualità, è necessario fornire sempre più tipi di polveri. Ad esempio, dalla gamma di materiali, vengono utilizzate non solo polvere di metallo, ma anche polvere di lega e polvere di composto metallico; Dal punto di vista della forma della polvere, è necessario utilizzare polveri di varie forme. Ad esempio, quando viene generato un filtro, è necessario formare una polvere; Dal punto di vista della dimensione delle particelle della polvere, è necessario che la polvere con diverse dimensioni delle particelle abbia una dimensione delle particelle grossolane di 500~1000 micron e una dimensione delle particelle ultrafini inferiore a 0,5 micron.

Al fine di soddisfare i vari requisiti per la polvere, esistono anche vari metodi per la produzione di polvere. Questi metodi non sono altro che trasformare un metallo, una lega o un composto metallico in uno stato di polvere allo stato solido, liquido o gassoso. Vari metodi per la preparazione di polveri e polveri preparate con vari metodi.

I metodi per convertire metalli e leghe o composti metallici in polveri allo stato solido includono:

(1) Il metodo di frantumazione meccanica e il metodo di corrosione elettrochimica vengono utilizzati per preparare polvere di metallo e lega da metallo solido e lega:

(2) Metodo di riduzione per la preparazione di polveri di metalli e leghe da ossidi e sali di metalli solidi Metodo chimico di riduzione per la preparazione di polveri di composti metallici da polveri di metalli e leghe, ossidi di metalli e polveri non metalliche

Il metodo per convertire metallo e lega o composto metallico in polvere allo stato liquido include:

(1) Preparazione di polvere di lega da metallo liquido e lega mediante atomizzazione

(2) Esistono metodi di spostamento e metodi di riduzione dell'idrogeno in soluzione per preparare la lega metallica e la polvere rivestita dalla sostituzione e riduzione della soluzione di sale metallico; Il metodo per preparare la polvere di metallo mediante precipitazione dal sale di metallo fuso include il metodo di invecchiamento con sale fuso; Il metodo del bagno di metallo viene utilizzato per separare la polvere di composto metallico dal bagno di metallo ausiliario.

(3) Un metodo di elettrolisi in soluzione acquosa per preparare polvere di metallo e lega mediante elettrolisi da una soluzione di sale metallico; Il metodo dell'elettrolisi del sale fuso viene utilizzato per preparare la polvere di metallo e composto metallico dall'elettrolisi del sale di metallo fuso.

Metodo per convertire metallo o composto metallico in polvere allo stato gassoso:

(1) Il metodo di condensazione del vapore viene utilizzato per produrre polvere metallica dalla condensazione del vapore metallico;

(2) Dissociazione termica di materiali a base di carbonio da materiali a base di carbonio di metalli gassosi per produrre metalli, leghe e polveri rivestite

(3) Il metodo di riduzione dell'idrogeno gassoso per la preparazione di metallo, polvere di lega e metallo, rivestimento di lega da alogenuri metallici gassosi; Il metodo di deposizione chimica da vapore viene utilizzato per preparare la polvere e il rivestimento di composti metallici dalla deposizione di alogenuri metallici gassosi.

Tuttavia, dall'essenza del processo, i metodi di polverizzazione esistenti possono essere generalmente riassunti in due categorie, vale a dire metodo meccanico e metodo chimico fisico. Il metodo meccanico è un processo tecnologico di frantumazione meccanica delle materie prime, mentre la composizione chimica è sostanzialmente invariata; Il metodo fisico-chimico è un processo per ottenere la polvere modificando la composizione chimica o lo stato di aggregazione delle materie prime con l'aiuto di effetti chimici o fisici. Molti metodi di produzione di polvere sono su scala industriale e alcuni dei metodi più utilizzati, come il metodo di riduzione Hans, il metodo di atomizzazione e il metodo di elettrolisi, come il metodo di deposizione da vapore e il metodo di deposizione liquida, sono importanti anche in applicazioni speciali. [1]

I processi di base del processo di metallurgia delle polveri sono:

1. Preparazione della materia prima in polvere. I metodi di polverizzazione esistenti possono essere sostanzialmente suddivisi in due categorie: metodo meccanico e metodo chimico fisico. Il metodo meccanico può essere suddiviso in: polverizzazione meccanica e atomizzazione; Il metodo fisico-chimico può essere suddiviso in metodo di corrosione elettrochimica, metodo di riduzione, metodo chimico, metodo chimico di riduzione, metodo di deposizione di vapore, metodo di deposizione liquida e metodo di elettrolisi. Tra questi, il metodo di riduzione, il metodo di atomizzazione e il metodo di elettrolisi sono i più utilizzati.

2. La polvere viene formata in una billetta della forma desiderata. Lo scopo della formazione è quello di dare una certa forma e dimensione al compatto e fargli avere una certa densità e forza. I metodi di formatura sono fondamentalmente divisi in formatura a pressione e non formatura a pressione. Lo stampaggio a compressione è il più utilizzato nello stampaggio a pressione. Inoltre, la tecnologia di stampa 3D può essere utilizzata per creare il blocco dell'embrione.

3. Sinterizzazione di billette. La sinterizzazione è un processo chiave nella metallurgia delle polveri. I compatti formati possono ottenere le proprietà fisiche e meccaniche finali richieste attraverso la sinterizzazione. La sinterizzazione può essere suddivisa in sinterizzazione del sistema unitario e sinterizzazione del sistema multi-elemento. Per la sinterizzazione allo stato solido di sistemi monocomponenti e multicomponenti, la temperatura di sinterizzazione è inferiore al punto di fusione dei metalli e delle leghe utilizzati; Per la sinterizzazione in fase liquida di sistemi multicomponenti, la temperatura di sinterizzazione è generalmente inferiore al punto di fusione dei componenti refrattari, ma superiore al punto di fusione dei componenti fusibili. Oltre alla sinterizzazione ordinaria, ci sono anche processi di sinterizzazione speciali come la sinterizzazione sfusa, la lisciviazione per fusione, la pressatura a caldo, ecc.

4. Post lavorazione dei prodotti. Il trattamento dopo la sinterizzazione può adottare diverse modalità a seconda delle diverse esigenze del prodotto. Come finitura, immersione in olio, lavorazione a macchina, trattamento termico e galvanica. Inoltre, negli ultimi anni, alcune nuove lavorazioni, come la laminazione e la forgiatura, sono state applicate anche alla lavorazione dei materiali P/M sinterizzati ottenendo risultati soddisfacenti.

Proprietà della polvere

Un termine generico per tutte le proprietà di una polvere. Comprende: proprietà geometriche della polvere (dimensione delle particelle, area superficiale specifica, dimensione e forma dei pori, ecc.); Proprietà chimiche della polvere (composizione chimica, purezza, contenuto di ossigeno, sostanze insolubili in acidi, ecc.); Proprietà meccaniche della polvere (densità libera, fluidità, formabilità, comprimibilità, angolo di impilamento, angolo di taglio, ecc.); Proprietà fisiche e caratteristiche superficiali della polvere (densità reale, lucentezza, assorbimento delle onde, attività superficiale, ze percento 26mdash; ta ( percento 26ccedil;) Potenziale, magnetismo, ecc.). Le proprietà delle polveri spesso determinano in larga misura le proprietà dei prodotti di metallurgia delle polveri.

Le proprietà geometriche più basilari sono la dimensione delle particelle e la forma della polvere.

(1) Granulometria. Influisce sulla lavorazione e formatura della polvere, sul ritiro durante la sinterizzazione e sulla resa finale del prodotto. Le prestazioni di alcuni prodotti della metallurgia delle polveri sono quasi direttamente correlate alla dimensione delle particelle. Ad esempio, la precisione di filtraggio dei materiali filtranti può essere ottenuta empiricamente dividendo la dimensione media delle particelle delle particelle di polvere originali per 10; Le proprietà dei prodotti in carburo cementato sono strettamente correlate alla granulometria della fase wc. La dimensione delle particelle della polvere utilizzata nella pratica di produzione varia da centinaia di nanometri a centinaia di micron. Più piccola è la dimensione delle particelle, maggiore è l'attività e più facile è la superficie da ossidare e assorbire l'acqua. Quando è piccolo come centinaia di nanometri, lo stoccaggio e il trasporto della polvere non è facile. E quando è piccolo in una certa misura, l'effetto quantistico inizia a funzionare e le sue proprietà fisiche cambieranno notevolmente. Ad esempio, la polvere ferromagnetica diventerà polvere superparamagnetica e anche il punto di fusione diminuirà con la diminuzione della dimensione delle particelle.

(2) La forma delle particelle della polvere. Dipende dal metodo di polverizzazione, come la polvere ottenuta per elettrolisi, e le particelle sono dendritiche; Le particelle di polvere di ferro ottenute con il metodo di riduzione sono scaglie di spugna; La polvere sferica è fondamentalmente ottenuta mediante atomizzazione del gas. Inoltre, alcune polveri sono a forma di uovo, a forma di disco, a forma di ago, a forma di cipolla, ecc. La forma delle particelle di polvere influenzerà la fluidità e la densità della polvere. A causa dell'impegno meccanico tra le particelle, anche i compatti di polvere irregolare sono forti, in particolare la polvere dendritica, che ha la più alta resistenza dei compatti. Ma per i materiali porosi, la polvere sferica è la migliore.

Proprietà meccaniche Le proprietà meccaniche delle polveri sono le proprietà tecnologiche delle polveri, che sono parametri tecnologici importanti nel processo di formatura della metallurgia delle polveri. La densità di imballaggio sciolto della polvere è la base per il metodo di pesatura in base al volume durante la compattazione; La fluidità della polvere determina la velocità di riempimento della polvere allo stampo e la capacità produttiva della pressa; La comprimibilità della polvere determina la difficoltà del processo di pressatura e la pressione applicata; La formabilità della polvere determina la resistenza della billetta.

Le proprietà chimiche dipendono principalmente dalla purezza chimica delle materie prime e dal metodo di polverizzazione. Un contenuto di ossigeno più elevato ridurrà la compattabilità, la resistenza compatta e le proprietà meccaniche dei prodotti sinterizzati. Pertanto, la maggior parte delle condizioni tecniche della metallurgia delle polveri ha determinate disposizioni al riguardo. Ad esempio, il contenuto di ossigeno consentito della polvere è 0,2 percento ~ 1,5 percento, che equivale al contenuto di ossido dell'1 percento ~ 10 percento.