химический каталог




ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ

Автор Химическая энциклопедия г.р. Н.С.Зефиров

ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ, область науки и техники, охватывающая совокупность методов изготовления порошков металлов, сплавов и металлоподобных соединений, полуфабрикатов и изделий из них или их смесей с неметаллич. порошками без расплавления основные компонента.

Практика изготовления металлич. порошков и спеченной металлич. губки (крицы), получаемых восстановлением оксидов металлов углеродом, известна с глубокой древности. Порошковое золото применяли для декоративных целей за 3000-3500 лет до нашей эры. Железные орудия, найденные при раскопках в Египте и Вавилоне, были изготовлены с использованием отдельных методов ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ м.

Общепризнанным основоположником современной этапа развития ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ м. считается русский ученый ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯГ. Соболевский, разработавший совместно с В.В. Любарским в 1826-27 метод изготовления изделий из порошка платины. Впоследствии ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ м. развивалась с нарастающим ускорением, т. к. позволяла получать изделия с уникальными свойствами, возможность изготовления которых др. способами была исключена. К таким изделиям относятся, например, фильтры, пористые подшипники; методами ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯм. получают также материалы с заданной структурой, материалы, состоящие из металлов и оксидов, металлов и полимеров и др.

ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ м. включает следующей основные группы технол. операций: получение исходных металлич. порошков и приготовление из них шихты (смеси); компактирование порошков (или их смесей) в заготовки; спекание.

Получение. Порошки, используемые в ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯм., состоят из частиц размером 0,01-500 мкм. Получают порошки металлов (или их соединение) механические и физических-химический методами. К механические методам относят измельчение твердых металлов или их соединение и диспергирование жидких металлов или сплавов. Твердые тела измельчают (см. Измельчение)в мельницах с мелющими телами (барабанные вращающиеся, вибрационные, планетарные мельницы), ударного действия (вихревые, струйные, центробежные) и с вращающимися частями (аттриторы, дисковые, кавитационные, молотковые, роторные). При измельчении в мельницах хрупких материалов частицы порошка имеют осколочную форму, при измельчении пластичных материалов-чешуйчатую. Измельченные порошки характеризуются наклепом (изменением структуры и свойств, вызванным пластич. деформацией) и, как правило, подвергаются отжигу.

Диспергирование, или распыление, жидких металлов и сплавов осуществляют струей жидкости или газа. При распылении водой под высоким давлением используют форсунки разных форм. Св-ва распыленных порошков зависят от поверхностного натяжения расплава, скорости распыления, геометрии форсунок и др. факторов. Распыление водой часто проводят в среде азота или аргона. Распылением водой получают порошки железа, нержавеющих сталей, чугунов, никелевых и др. сплавов. При распылении струи расплава газом высокого давления на размер частиц влияют давление газа, диаметр струи металла, конструкция форсунки, природа сплава. В качестве распыляющего газа используют воздух, азот, аргон, водяной пар. Распыление металла осуществляют также плазменным методом или путем разбрызгивания струи металла в воду. Такими способами получают порошки бронз, латуней, олова, серебра, алюминия и др. металлов и сплавов.

Физ.-химический методы получения металлич. порошков включают: восстановление оксидов металлов углеродом, водородом или углеводородсодержащими газами; металло-термодинамически способы - восстановление оксидов, галогенидов или др. соединение металлов др. металлами (см. Металлотермия); разложение карбонилов металлов, металлоорганическое соединение; электролиз водных растворов и расплавов солей. Порошки металло-подобных соединений получают теми же методами и, кроме того, синтезом из простых веществ.

Путем восстановления оксидов металлов производят порошки Fe, Co, Ni, W, Mo, Cu, Nb и др. металлов. Частицы порошков имеют развитую поверхность. Разложением карбонилов металлов получают порошки Ni, Fe, W, Mo со сферич. формой частиц. Электролиз водных растворов солей металлов применяют для приготовления порошков Fe, Cu, Ni, а электролиз расплавов солей - для получения порошков Ti, Zr, Nb, Та, Fe, U. В обоих случаях частицы порошков имеют дендритную форму.

Компактирование. Цель компактирования порошков-получение полуфабрикатов (прутки, трубы, ленты) либо отдельных заготовок, по форме приближающихся к конечным изделиям. Во всех случаях после компактирования порошок из сыпучего тела превращается в пористый компактный материал, обладающий достаточной прочностью для сохранения приданной ему формы при последующей операциях.

Осн. виды компактирования - одно- и двустороннее прессование в жестких металлич. матрицах, прокатка, изо-статич. прессование жидкостью или газом, мундштучное прессование, шликерное литье, высокоскоростное прессование, в том числе взрывное, инжекционное формование. Компактирование может осуществляться при комнатной температуре (холодное прессование, прокатка) и при высоких температурах (горячее прессование, экструзия, прокатка).

Уплотнение порошка при прессовании происходит в результате движения частиц друг относительно друга, их последующей деформации или разрушения. При относительно больших давлениях порошки пластичных металлов уплотняются в основные благодаря пластич. деформации, порошки хрупких металлов и их соединений-в результате разрушения и измельчения частиц. Спрессованные заготовки из порошков пластичных металлов гораздо более прочны, чем из хрупких. Для увеличения прочности последних в порошок перед прессованием вводят жидкое связующее.

Б. ч. порошков, особенно при производстве массовых изделий простой формы, прессуется в жестких металлич. матрицах (прессформах) с использованием таблетировочных, ротационных и др. механические и гидравлич. прессов-автоматов. После заполнения матрицы порошок прессуется под давлением одного или нескольких пуансонов.

Прессование прокаткой-это непрерывное формова-ние заготовок из порошков при помощи валков на прокатных станах. Подача порошка в валки может осуществляться под действием силы тяжести или принудительно. В результате прокатки получают пористые листы, ленты, профили.

При изостатич. прессовании порошок или пористые заготовки помещают в оболочку и подвергают всестороннему обжатию. Процесс включает заполнение оболочки, ее вакуумирование и заделку, собственно изостатич. прессование и декомпрессию оболочки. Разновидности изостатич. прессования-гидро- и газостатич. прессование, рабочими средами (передающими давление) в которых служат соответственно жидкости или газы. Гидростатич. прессование производят, как правило, при комнатной температуре; газостатич.-при высоких температурах. С помощью изостатич. прессования получают изделия сложной формы с максимально равномерной плотностью по всему объему.

Формование заготовок из смесей порошка с пластификатором путем продавливания их через отверстие в мундштуке или фильеру называют мундштучным прессованием. Оно позволяет получать длинные заготовки с равномерной плотностью из труднопрессуемых порошков хрупких металлов и соединений. Пластификатор обеспечивает достаточную вязкость смеси и прочность заготовки.

Шликерное литье формование изделий из шликеров, представляющих собой однородные концентрир. суспензии порошков, обладающие высокими агрегативной и седимен-тационной устойчивостью, хорошей текучестью. Осн. разновидности шликерного литья-литье в пористые формы, литье из термопластичных шликеров (горячее литье) и фор" мование электрофоретич. методом. При литье в пористые формы поток всасывающейся в поры жидкости увлекает за собой частицы порошка, которые оседают на стенках пор формы. Термопластичный шликер при обычных условиях состоит из порошка и твердого термопластичного связующего. Смесь нагревают до температуры, при которой связующее становится вязким, заполняют форму вязким шликером и затем охлаждают до затвердевания массы. При электрофоретич. методе формование происходит путем постепенного наращивания слоя из частиц шликера, перемещающихся под воздействием электрич. поля к электроду - форме и осаждающихся на ней.

Высокоскоростное (динамич., импульсное, ударное) прессование осуществляют путем высокоскоростной деформации порошка. К нему относят взрывное, гидроди-намич., магнитно-импульсное прессование, некоторые виды ковки и штамповки, прессование на быстроходных прессах, копрах, молотах.

Спекание. Конечная операция ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ м. -спекание - заключается в термообраб.отке заготовок при температуре ниже температуры плавления хотя бы одного из компонентов. Его проводят с целью повышения плотности и обеспечения определенного комплекса механические и физических-химический свойств изделия. На начальной стадии спекания частицы проскальзывают друг относительно друга, между ними образуются контакты, происходит сближение центров частиц. На этой стадии скорость увеличения плотности (усадки) максимальна, но частицы еще сохраняют свою индивидуальность. На следующей стадии пористое тело может быть представлено совокупностью двух взаимно проникающих фаз-фазы вещества и "фазы пустоты". На заключит. стадии пористое тело содержит изолир. поры и уплотнение происходит в результате уменьшения их числа и размеров. Спекание многокомпонентных систем осложняется взаимной диффузией. В этом случае спекание может происходить и с образованием жидкой фазы (жидкофазное спекание).

Спекание, как правило, проводят в защитной (чаще всего инертные газы) или восстановительной (водород, углеводо-родсодержащие газы) средах, а также в вакууме. Нагрев изделий осуществляют в электропечах (вакуумных, колпако-вых, муфельных, толкательных, конвейерных, проходных, шахтных, с шагающим подом и др.), индукц. печах, прямым пропусканием тока. Спекание и прессование может быть совмещены в одном процессе (спекание под давлением, горячее прессование).

Материалы и изделия. Получаемые методами ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ м. материалы называют порошковыми. Эти материалы условно подразделяют на конструкционные, триботехнические, фильтрующие, твердые сплавы, высокотемпературные, электротехнические, с особыми ядерными свойствами и др.

Из конструкц. порошковых материалов изготовляют детали машин, механизмов и приборов, например шестерни, фланцы, зубчатые колеса, седла и корпуса клапанов, муфты, эксцентрики, кулачки, шайбы, крышки, корпуса подшипников, детали насосов, различные диски, втулки и др. Осн. требования к этим порошковым материалам - повыш. механические свойства и экономичность. Детали из конструкц. порошковых материалов подразделяют на ненагруженные, мало-, средне- и сильнонагруженные, а по типу материала-на основе железа или сплавов цветных металлов.

К триботехническим относятся антифрикционные материалы и фрикционные материалы. Оптим. структуры анти-фрикц. материалов - тведрая матрица и мягкий наполнитель. Для создания такой структуры наиболее эффективен именно метод ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ м. Получаемые этим методом антифрикц. изделия обладают низким и стабильным- коэффициент трения, хорошей прирабатываемостью, высокой износостойкостью, хорошей сопротивляемостью схватыванию. Изделия из порошковых антифрикц. материалов являются самосмазывающимися. Твердая смазка (например, графит, селениды, сульфиды) заключена в порах самого изделия. Антифрикц. порошковые материалы могут использоваться как для изготовления объемных элементов, так и в качестве покрытий, нанесенных на подложки. Характерный пример изделий из порошковых антифрикц. материалов - подшипники скольжения.

Фрикционные порошковые материалы используют в узлах, передающих кинетическая энергию. Эти материалы обладают высокой износостойкостью, прочностью, теплопроводностью, хорошей прирабатываемостью. Порошковые фрикционные материалы чаще всего состоят из металлич. и неметаллич. компонентов. При этом металлич. составляющие обеспечивают высокую теплопроводность и прирабаты-ваемость, а неметаллические (SiO2, A12O3, графит и др.) повышают коэффициент трения и уменьшают склонность к заеданию.

Фильтры из порошковых материалов по сравнению с другими пористыми изделиями обладают рядом преимуществ: высокой степенью очистки при удовлетворит проницаемости, высокими жаростойкостью, прочностью, сопротивлением абразивному износу, теплопроводностью и др. Фильтры изготовляют спеканием свободно насыпанных или спрессованных порошков бронзы, нержавеющей стали, никеля, титана, железа. Методы ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ м. позволяют изготовлять фильтры с изменяемой и регулируемой пористостью, проницаемостью и степенью очистки. Фильтры, наряду с пористыми подшипниками, составляют главную часть пористых изделий из порошковых материалов. Методами ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯм. изготовляют также пористые уплотнит. прокладки, антиобледенители, пламегасители, конденсаторы, пеноматериалы и "потеющие" материалы.

Изделия из порошковых твердых сплавов, состоящих из твердых тугоплавких карбидов и пластичного металлич. связующего, получают путем прессования смесей порошков и жидкофазного спекания. Твердые сплавы подразделяются на содержащие WC (или его твердые растворы с другими карбидами) и безвольфрамовые (на основе TiC и др. тугоплавких соединение); они обладают высокой твердостью, прочностью, износостойкостью. Из твердых сплавов изготовляют инструменты для резания металлов и др. материалов, штамповки, обработки давлением, для бурения горных пород. Св-ва многие инструментов из твердых сплавов существенно улучшаются при нанесении на поверхность изделий тонких (толщиной в неск мкм) покрытий из тугоплавких соединений.

К высокотемпературным порошковым материалам относят сплавы на основе тугоплавких металлов (W, Mo, Nb, Та, Zr, Re, Ti и др.). Эти сплавы применяют в авиации, электротехнике, радиотехнике и др.

Электротехн. порошковые материалы включают следующей основные группы: контактные (для разрывных и скользящих контактов), магнитные, электропроводящие и др. Разрывные контакты предназначены для многократного (до неск млн.) замыкания и размыкания электрич. цепей. Их изготовляют из порошковых сплавов на основе Ag, W, Mo, Cu, Ni с добавками графита, оксидов Cd, Cu, Zn и др. Скользящие контакты изготовляют из порошковых сплавов на основе Cu, Ag, Ni, Fe с добавками графита, нитрида В, а также сульфидов (для снижения коэффициент трения); их применяют в электродвигателях, генераторах электрич. тока, потенциометрах, токосъемниках и др. устройствах. Металлич магнитотвердые и магнитомягкие материалы изготовляют из порошковых сплавов на основе Fe, Co, Ni, Al, SmCo5, сплава Fe-Nd-B. Магнитодиэлектрики представляют собой многокомпонентные композиции на основе смеси ферастворомагн. порошков с вяжущими веществами, являющимися изоляторами (жидкое стекло, бакелит, шеллак, полистирол, разные смолы). Диэлектрик образует на частицах ферромагнетика сплошную изолирующую пленку достаточной твердости, прочности и эластичности, одновременно обеспечивая их механические связывание. Ферриты изготовляют только методами ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯм. Порошковые электропроводящие материалы и изделия из них разного назначения изготовляют в основные из Cu, A1 и их сплавов.

В ядерной энергетике порошковые материалы (В, Hf, Cd, Zr, W, Pb, РЗЭ и др. и их соединение) с особыми свойствами используют в качестве поглотителей, замедлителей, из них изготовляют регулирующие стержни, а также твэлы (с использованием порошков диоксида, карбида, нитрида U и порошков тугоплавких соединение др. трансурановых элементов)

Литература Шведков Е Л , Денисенко Э. Т., Ковенский И. И., Словарь-справочник по порошковой металлургии, К.. 1982; Кипарисов С. С., Либен сон ГА., Порошковая металлургия, 2 изд., М., 1980; Порошковая металлургия в СССР История. Современное состояние. Перспективы, под ред. И. Н Франце-вича и В. И. Трефилова, М., 1986; Порошковая металлургия и напыленные покрытия, под ред. Б. С. Митина, М., 1987 Ю В. Ленинский


Химическая энциклопедия. Том 4 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
ifirb nfrcb
кресло для домашнего кинотеатра
ремонт гофры глушителя тайота
купить онлайн цветные линзы кошачьи недорого фото

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(09.12.2016)