Wat is poedermetallurgie?

Wat is poedermetallurgie?

Poedermetallurgie is een procestechnologie voor het vervaardigen van metalen materialen, composieten en verschillende soorten producten door metaalpoeders te maken of metaalpoeders (of mengsels van metaalpoeders en niet-metaalpoeders) als grondstof te gebruiken, te vormen en te sinteren. De poedermetallurgiemethode is vergelijkbaar met de productie van keramiek, die behoort tot de poedersintertechnologie. Daarom kan een reeks nieuwe poedermetallurgietechnologieën ook worden gebruikt voor de bereiding van keramische materialen. Vanwege de voordelen van poedermetallurgietechnologie is het de sleutel geworden om het probleem van nieuwe materialen op te lossen en speelt het een beslissende rol bij de ontwikkeling van nieuwe materialen.

Poedermetallurgie omvat het maken van poeder en producten. Onder hen is verpulveren voornamelijk een metallurgisch proces, wat consistent is met het woord. Poedermetallurgieproducten vallen vaak ver buiten het bestek van materialen en metallurgie, en zijn vaak interdisciplinaire (materialen en metallurgie, machines en mechanica, enz.) technologieën. Met name modern 3D-printen met metaalpoeder integreert werktuigbouwkunde, CAD, reverse engineering-technologie, gelaagde productietechnologie, numerieke besturingstechnologie, materiaalwetenschap en lasertechnologie, waardoor poedermetallurgieproducttechnologie een moderne allesomvattende technologie wordt in meer disciplines.

Zhongwei Precision Production van poedermetallurgie spuitgietonderdelen

Aankondigingen definiëren

Poedermetallurgie is een industriële technologie om metalen materialen, composietmaterialen en verschillende soorten producten te produceren door metaalpoeders te maken of metaalpoeders (of mengsels van metaalpoeders en niet-metalen poeders) als grondstoffen te gebruiken, te vormen en te sinteren. Poedermetallurgietechnologie is op grote schaal gebruikt in transport, machines, elektronica, ruimtevaart, wapens, biologie, nieuwe energie, informatie en nucleaire industrie, en is een van de meest dynamische takken van nieuwe materiaalwetenschap geworden. Poedermetallurgietechnologie heeft een reeks voordelen, zoals aanzienlijke energiebesparing, materiaalbesparing, uitstekende prestaties, hoge productnauwkeurigheid en goede stabiliteit, en is zeer geschikt voor massaproductie. Bovendien kunnen sommige materialen en complexe onderdelen die niet kunnen worden vervaardigd met traditionele gietmethoden en bewerkingsmethoden, ook worden vervaardigd met behulp van poedermetallurgietechnologie, die veel aandacht heeft gekregen in de industrie.

de bredepoeder-Metallurgieproducten industrie omvat ijzeren stenen werktuigen, harde legeringen, magnetische materialen en poedermetallurgie producten. De enge betekenis van de industrie voor poedermetallurgieproducten verwijst alleen naar poedermetallurgieproducten, inclusief poedermetallurgieonderdelen (goed voor de overgrote meerderheid), oliehoudende en metalen spuitgietproducten.

Functie-uitzending

Poedermetallurgie heeft een unieke chemische samenstelling en mechanische en fysische eigenschappen, die niet kunnen worden verkregen door traditionele smelt- en gietmethoden. Poedermetallurgietechnologie kan worden gebruikt om direct poreuze, halfdichte of volledig dichte materialen en producten te produceren, zoals oliehoudende lagers, tandwielen, nokken, geleidestangen, gereedschappen, enz. Het is een soort minder of geen snijtechnologie.

(1) Poedermetallurgietechnologie kan de segregatie van de legeringssamenstelling minimaliseren en een grove en ongelijke gietstructuur elimineren. Het speelt een belangrijke rol bij het bereiden van hoogwaardige permanente magnetische materialen van zeldzame aardmetalen, zeldzame aardwaterstofopslagmaterialen, zeldzame aardluminescerende materialen, zeldzame aardkatalysatoren, supergeleidende materialen op hoge temperatuur, nieuwe metalen materialen (zoals Al Li-legeringen, hittebestendig Al legeringen, superlegeringen, roestvast staal dat bestand is tegen poedercorrosie, hogesnelheidsstaalsoorten in poedervorm, constructiematerialen voor hoge temperaturen met intermetallische verbindingen, enz.).

(2) Een reeks hoogwaardige niet-evenwichtsmaterialen, zoals amorfe, microkristallijne, quasikristallijne, nanokristallijne en oververzadigde vaste oplossing, kan worden bereid. Deze materialen hebben uitstekende elektrische, magnetische, optische en mechanische eigenschappen.

(3) Het kan gemakkelijk meerdere soorten composieten realiseren en de respectieve kenmerken van elk componentmateriaal volledig spelen. Het is een goedkope technologie om hoogwaardige metalen matrix en keramische composieten te produceren.

(4) Het kan materialen en producten produceren met speciale structuren en eigenschappen die niet kunnen worden geproduceerd met gewone smeltmethoden, zoals nieuwe poreuze biologische materialen, poreuze scheidingsmembraanmaterialen, krachtige structurele keramische schuurmiddelen en functionele keramische materialen.

(5) Het kan bijna netto-vorming en automatische batchproductie realiseren, waardoor het hulpbronnen- en energieverbruik van de productie effectief wordt verminderd.

(6) Het kan volledig gebruik maken van erts, residuen, staalproductieslib, stalen walsschaal en recycling van afvalmetaal als grondstoffen. Het is een nieuwe technologie die materialen effectief kan regenereren en volledig kan benutten.

Veel van onze gebruikelijke bewerkingsgereedschappen en hardware-schuurmiddelen zijn gemaakt met behulp van poedermetallurgietechnologie.

Voorbereidingsmethode uitzending

(1) Produceer poeder. Het productieproces van poeder omvat de stappen van poederbereiding, poedermenging, enz. Om de vormbaarheid en plasticiteit van het poeder te verbeteren, worden gewoonlijk weekmakers zoals motorolie, rubber of paraffine toegevoegd.

(2) Persvormen. Het poeder wordt onder een druk van 15-600MPa in de gewenste vorm geperst.

(3) Sinteren. Het moet worden uitgevoerd in een oven op hoge temperatuur of in een vacuümoven met beschermende atmosfeer. Sinteren is iets anders dan metaal smelten. Tijdens het sinteren is ten minste één element nog in vaste toestand. Tijdens het sinteren worden de poederdeeltjes metallurgische producten met een bepaalde porositeit door een reeks fysische en chemische processen zoals diffusie, herkristallisatie, smeltlassen, combinatie, oplossen, enz.

(4) Nabewerking. Over het algemeen kunnen gesinterde onderdelen direct worden gebruikt. Maar voor sommige onderdelen met een hoge maatnauwkeurigheid, hoge hardheid en slijtvastheid is ook een nasinterbehandeling vereist. Nabehandeling omvat fijnpersen, walsen, extrusie, afschrikken, afschrikken aan het oppervlak, onderdompeling in olie en infiltratie.

Bereidingswijze van poeder

Poedervoorbereiding is de eerste stap van poedermetallurgie. Met de voortdurende toename van poedermetallurgiematerialen en -producten en de voortdurende verbetering van hun kwaliteit, moeten steeds meer soorten poeders worden geleverd. Zo wordt uit het materiaalassortiment niet alleen metaalpoeder gebruikt, maar ook legeringspoeder en metaalverbindingspoeder; Vanuit het perspectief van poedervorm is het vereist om poeders van verschillende vormen te gebruiken. Wanneer bijvoorbeeld een filter wordt gegenereerd, is het nodig om een ​​poeder te vormen; Vanuit het perspectief van poederdeeltjesgrootte is het vereist dat het poeder met verschillende deeltjesgroottes een grove deeltjesgrootte van 500~1000 micron en een ultrafijne deeltjesgrootte van minder dan 0,5 micron moet hebben.

Om aan de verschillende eisen aan poeder te voldoen, zijn er ook verschillende methoden om poeder te produceren. Deze methoden zijn niets meer dan het omzetten van metaal, legering of metaalverbinding in poedervorm in vaste, vloeibare of gasvormige toestand. Verschillende methoden voor het bereiden van poeders en poeders bereid met verschillende methoden.

Methoden voor het omzetten van metalen en legeringen of metaalverbindingen in poeders in vaste toestand zijn onder meer:

(1) Mechanische breekmethode en elektrochemische corrosiemethode worden gebruikt om metaal- en legeringspoeder te bereiden van massief metaal en legering:

(2) Reductiemethode voor het bereiden van metaal- en legeringspoeders uit vaste metaaloxiden en zouten Reductiemethode voor het bereiden van metaalverbindingspoeders uit metaal- en legeringspoeders, metaaloxiden en niet-metaalpoeders

De methode voor het omzetten van metaal en legering of metaalverbinding in poeder in vloeibare toestand omvat:

(1) Bereiding van legeringspoeder uit vloeibaar metaal en legering door verstuiving;

(2) Er zijn verdringingsmethoden en waterstofreductiemethoden in oplossing om metaallegeringen en gecoat poeder te bereiden uit vervanging en reductie van metaalzoutoplossing; De methode voor het bereiden van metaalpoeder door precipitatie uit gesmolten metaalzout omvat de verouderingsmethode met gesmolten zout; De metaalbadmethode wordt gebruikt om metaalverbindingspoeder te scheiden van het hulpmetaalbad.

(3) Een elektrolysemethode in een waterige oplossing voor het bereiden van metaal- en legeringspoeder door elektrolyse uit een metaalzoutoplossing; De elektrolysemethode met gesmolten zout wordt gebruikt om metaal en metaalverbindingspoeder te bereiden uit elektrolyse van gesmolten metaalzout.

Methode voor het omzetten van metaal of metaalverbinding in poeder in gasvormige toestand:

(1) Stoomcondensatiemethode wordt gebruikt om metaalpoeder te produceren uit metaalstoomcondensatie;

(2) Thermische dissociatie van op koolstof gebaseerde materialen van gasvormige metalen op koolstof gebaseerde materialen om metalen, legeringen en gecoate poeders te produceren

(3) De methode van gasvormige waterstofreductie voor het bereiden van metaal, legeringspoeder en metaallegeringsbekleding uit gasvormig metaalhalogenide; De chemische dampafzettingsmethode wordt gebruikt om metaalverbindingpoeder en coating te bereiden uit gasvormige metaalhalogenideafzetting.

Echter, vanuit de essentie van het proces kunnen de bestaande verpulveringsmethoden in het algemeen worden samengevat in twee categorieën, namelijk de mechanische methode en de fysisch-chemische methode. Mechanische methode is een technologisch proces van mechanisch breken van grondstoffen, terwijl de chemische samenstelling in principe ongewijzigd is; Fysisch-chemische methode is een proces om poeder te verkrijgen door de chemische samenstelling of aggregatietoestand van grondstoffen te veranderen met behulp van chemische of fysieke effecten. Veel productiemethoden van poeder zijn op industriële schaal en enkele van de meest gebruikte methoden, zoals de Hans-reductiemethode, vernevelingsmethode en elektrolysemethode, zoals dampafzettingsmethode en vloeistofafzettingsmethode, zijn ook belangrijk in speciale toepassingen. [1]

De basisprocessen van het poedermetallurgieproces zijn:

1. Bereiding van grondstofpoeder. De bestaande verpulveringsmethoden kunnen grofweg worden onderverdeeld in twee categorieën: mechanische methode en fysisch-chemische methode. De mechanische methode kan worden onderverdeeld in: mechanische verpulvering en verneveling; Fysisch-chemische methode kan worden onderverdeeld in elektrochemische corrosiemethode, reductiemethode, chemische methode, reductiechemische methode, dampafzettingsmethode, vloeibare depositiemethode en elektrolysemethode. Onder hen worden de reductiemethode, de verstuivingsmethode en de elektrolysemethode het meest gebruikt.

2. Het poeder wordt gevormd tot een knuppel met de gewenste vorm. Het doel van het vormen is om een ​​bepaalde vorm en grootte van het compact te maken en het een bepaalde dichtheid en sterkte te geven. De vormmethoden zijn in principe onderverdeeld in drukvormend en niet-drukvormend. Compressievormen wordt het meest gebruikt bij drukvormen. Daarnaast kan 3D-printtechnologie worden gebruikt om het embryoblok te maken.

3. Sinteren van knuppels. Sinteren is een belangrijk proces in de poedermetallurgie. De gevormde compacts kunnen door sinteren de vereiste uiteindelijke fysieke en mechanische eigenschappen verkrijgen. Sinteren kan worden onderverdeeld in sinteren per eenheidssysteem en sinteren met meerdere elementen. Voor het sinteren in vaste toestand van een enkel systeem en een systeem met meerdere componenten, is de sintertemperatuur lager dan het smeltpunt van de gebruikte metalen en legeringen; Voor het sinteren in de vloeibare fase van systemen met meerdere componenten is de sintertemperatuur in het algemeen lager dan het smeltpunt van de vuurvaste componenten, maar hoger dan het smeltpunt van de smeltbare componenten. Naast gewoon sinteren zijn er ook speciale sinterprocessen zoals los sinteren, smeltuitloging, heetpersen, etc.

4. Nabewerking van producten. De behandeling na het sinteren kan verschillende methoden aannemen volgens verschillende productvereisten. Zoals afwerking, olie-immersie, machinale bewerking, warmtebehandeling en galvaniseren. Bovendien zijn de afgelopen jaren enkele nieuwe processen, zoals walsen en smeden, ook toegepast op de verwerking van gesinterde P/M-materialen en hebben bevredigende resultaten opgeleverd.

Bezit van poeder

Een algemene term voor alle eigenschappen van een poeder. Het omvat: geometrische eigenschappen van poeder (deeltjesgrootte, specifiek oppervlak, poriegrootte en vorm, enz.); Chemische eigenschappen van het poeder (chemische samenstelling, zuiverheid, zuurstofgehalte, in zuur onoplosbare stoffen, enz.); Mechanische eigenschappen van poeder (losse dichtheid, vloeibaarheid, vormbaarheid, samendrukbaarheid, stapelhoek, afschuifhoek, enz.); Fysische eigenschappen en oppervlaktekenmerken van het poeder (ware dichtheid, glans, golfabsorptie, oppervlakteactiviteit, ze procent 26mdash; ta (procent 26ccedil;) Potentieel, magnetisme, enz.). Poedereigenschappen bepalen vaak in grote mate de eigenschappen van poedermetallurgieproducten.

De meest elementaire geometrische eigenschappen zijn de deeltjesgrootte en vorm van het poeder.

(1) Korrelgrootte. Het beïnvloedt de verwerking en vorming van het poeder, de krimp tijdens het sinteren en de uiteindelijke prestatie van het product. De prestatie van sommige poedermetallurgieproducten is bijna direct gerelateerd aan de deeltjesgrootte. De filternauwkeurigheid van filtermaterialen kan bijvoorbeeld empirisch worden verkregen door de gemiddelde deeltjesgrootte van de oorspronkelijke poederdeeltjes te delen door 10; De eigenschappen van gecementeerde carbideproducten hangen nauw samen met de korrelgrootte van de wc-fase. De deeltjesgrootte van het poeder dat in de productiepraktijk wordt gebruikt, varieert van honderden nanometers tot honderden microns. Hoe kleiner de deeltjesgrootte, hoe groter de activiteit en hoe gemakkelijker het oppervlak is om te oxideren en water te absorberen. Als het zo klein is als honderden nanometers, is de opslag en het transport van het poeder niet eenvoudig. En wanneer het tot op zekere hoogte klein is, begint het kwantumeffect te werken en zullen de fysieke eigenschappen ervan sterk veranderen. Ferromagnetisch poeder zal bijvoorbeeld superparamagnetisch poeder worden en het smeltpunt zal ook afnemen met de afname van de deeltjesgrootte.

(2) De deeltjesvorm van het poeder. Het hangt af van de verpulveringsmethode, zoals het poeder dat wordt verkregen door elektrolyse, en de deeltjes zijn dendritisch; De met de reductiemethode verkregen ijzerpoederdeeltjes zijn sponsvlokken; Bolvormig poeder wordt in principe verkregen door gasverneveling. Bovendien zijn sommige poeders eivormig, schijfvormig, naaldvormig, uivormig, enz. De vorm van poederdeeltjes zal de vloeibaarheid en losse dichtheid van het poeder beïnvloeden. Door de mechanische aangrijping tussen deeltjes zijn de compacts van onregelmatig poeder ook sterk, vooral het dendritische poeder, dat de hoogste compactheidssterkte heeft. Maar voor poreuze materialen is bolvormig poeder het beste.

Mechanische eigenschappen De mechanische eigenschappen van poeders zijn de technologische eigenschappen van poeders, die belangrijke technologische parameters zijn in het poedermetallurgievormingsproces. De losse pakkingsdichtheid van poeder is de basis voor het wegen op volume tijdens het verdichten; De vloeibaarheid van het poeder bepaalt de vulsnelheid van het poeder naar de matrijs en de productiecapaciteit van de pers; De samendrukbaarheid van het poeder bepaalt de moeilijkheid van het persproces en de toegepaste druk; De vormbaarheid van het poeder bepaalt de sterkte van de knuppel.

De chemische eigenschappen zijn voornamelijk afhankelijk van de chemische zuiverheid van grondstoffen en de verpulveringsmethode. Een hoger zuurstofgehalte zal de verdichtbaarheid, compactheid en mechanische eigenschappen van gesinterde producten verminderen. Daarom hebben de meeste technische voorwaarden van poedermetallurgie bepaalde bepalingen hierover. Het toegestane zuurstofgehalte van het poeder is bijvoorbeeld 0,2 procent ~1,5 procent, wat overeenkomt met het oxidegehalte van 1 procent ~10 procent.