Порошковая металлургия

направлении.

Представленная схема (рис.6) показывает одностороннее прессование,

которое применяют для прессуемых изделий с соотношением высоты И к

наименьшему размеру поперечного сечения d:H/d = 2...3. Если это соотношение

больше 3, но меньше 5, то применяют схему двухстороннего прессования; при

большем соотношении размеров применяют другой метод.

Прессование сложных изделий, т.е. изделий с неодинаковыми размерами в

направлении прессования, связано с трудностями обеспечения равномерной

плотности спрессованного изделия в различных сечениях. Эту задачу решают

путем применения нескольких пуансонов, через которые прикладывают к порошку

различные усилия (рис.9). Иногда при изготовлении изделий сложной формы

предварительно прессуют заготовку, а затем придают ей окнчательную форму

при повторном обжатии - прессовании и спекании.[pic]

Рис.9 Схема прессования в прессформе сложного изделия: 1- пуансон,2-

пуансон, 3-матрица,

4- нижний пуансон.

При прессовании кроме стальных прессформ - основного инструмента

производства используют гидравлические универсальные или механические

прессы. Для прессования сложных изделий используют специальные

многоплунжерные прессовые установки.

Давление прессования зависит в основном от требуемой плотности

изделий, вида порошка и метода его производства. Давление прессования

зависит в основном от требуемой плотности изделий, виде порошка и метода

его производства. Давление прессования в этом случае может составлять

(3...5) Gт пределов текучести материала порошка.

Изостатическое прессование - это прессование в эластичной оболочке

под действием всестороннего сжатия. Если сжимающее усилие создается

жидкостью прессование называют гидростатическим. При гидростатическом

прессовании порошок засыпают в резиновую оболочку и затем помещают ее после

вакуумирования и герметизации в сосуд, в котором поднимают давление до

требуемой величины. Из-за практического отсутствия трения между оболочкой и

порошком спрессованное изделие получают с равномерной плотностью по всем

сечениям, а давление прессования в этом случае меньше, чем при прессовании

в стальных прессформах. Перед прессованием порошок подвергают

виброуплотнению. Гидростатическим прессованием получки? цилиндры, трубы,

шары, тигли и другие изделия сложной формы. Этот способ выполняют в

специальных установках для гидростатического прессования.

Недостатком гидростатического прессования является невозможность

получения прессованных деталей с заданными размерами и необходимость

механической обработки при изготовлении изделий точной формы и размеров, а

также малая производительность процесса.

Мундштучное прессование - это формование заготовок из смеси порошка с

пластификатором путем продавливания ее через отверстие в матрице. В

качестве пластификатора применяют парафин, крахмал, поливиниловый спирт,

бакелит. Этим методом получают трубы, прутки, уголки и другие изделия

большой длины. Схема процесс представлена на рис. 10.

[pic]

Рис.10 Схема мундштучного прессования.

При прессовании труб в обойме1 с мундштуком 2 переменного сечения

устанавливают иглу-стержень 3, закрепляемую в звездочке 4. Над обоймой

находится матрица и, соединенная с обоймой гайкой 5. Из матрицы

выдавливание пластифицированной смеси производится пуансоном 7. Допустимое

обжатие k=(F-f)/f*100% должно быть более 90%; здесь F и f - площади

поперечного сечения матрицы и изделия.

Обычно мундштучное прессование выполняют при подогреве материала

изделия и в этом случае обычно не используют пластификатор; порошки

алюминия и его сплавов прессуют при 400...GOC*C, меди - 800...900*С, никеля

- 1000...1200 С, стали - 1050...1250 *С. Для предупреждения окисления при

горячей обработке применяют защитные среды (инертные газы, вакуум) или

прессование в защитных оболочках (стеклянных, графитовых, металлических -

медных, латунных, медно-железной фольге). После прессования

оболочки удаляют механическим путем или травлением в растворах, инертных

спрессованнному металлу.

Шликерное формование - представляет собой процесс заливки шликера в

пористую форму с последующей сушкой. Шликер в этом случае - это однородная

концентрированная взвесь порошка металла в жидкости. Шликер приготовляют из

порошков с размером частиц I... 2 мкм (реже до 5...10 мкм) и жидкости -

воды, спирта, четырех- хлористого водорода. Взвесь порошка однородна и

устойчива в течение длительного времени. Форму для ликерного литья

изготовляют из гипса, нержавеющей стали, спеченного стеклянного порошка.

Формирование изделия после заливки формы взвесью порошка заключается в

направленном осаждении твердых частиц на стенках формы под действием

направленных к ним потоков взвеси (порошка в жидкости). Эти потоки

возникают в результате впитывая жидкости в поры гипсовой формы под

действием вакуума или центробежных сил, создающих давление в несколько

мегапаскалей. Время наращивания оболочки определяется ее толщиной и

составляет 1...60 мин. После удаления изделия из формы его сушат при

110...150*С на воздухе, в сушильных шкафах.

Плотность изделия достигает 60%, связь частиц обусловлена механическим

зацеплением.

Этим способом изготовляют трубы, сосуды и изделия сданной формы.

Динамическое прессование - это процесс прессования с использованием

импульсных нагрузок. Процесс имеет ряд преимуществ: уменьшаются расходы

на инструмент, уменьшается упругая деформация, увеличивается плотность

изделий. Отличительной чертой процесса является скорость приложения

нагрузки. Источником энергии являются: взрыв заряда взрывчатого вещества,

энергия электрического разряда в жидкости, импульсное магнитное поле,

сжатый газ, вибрация. В зависимости от источника энергии прессование

называют взрывным, электрогидравлическим, электромагнитным,

пневмомеханическим и вибрационным. Установлено значительное выделение тепла

в контактных участках частичек, облегчающее процесс их деформирования и

обеспечивающее большее уплотнение, чем при статическом (обычном)

прессовании. Уплотнение порошка под воздействием вибрации происходит в

первые 3-30 с. Наиболее эффективно использование вибрации при

прессовании порошков непластичных и хрупких материалов. С применением

виброуплотнения удается получить равноплотные изделия с отношением высоты к

ди-аметру 4...5:1 и более.

Спекание.

Спеканием называют процесс развития межчастичного сцепления и

формирования свойств изделия, полученных при нагреве сформованного порошка.

Плотность, прочность и другие физико-механические свойства спеченных

изделий зависят от условий изготовления: давления, прессования,

температуры, времени и атмосферы спекания н других факторов.

В зависимости от состава шихты различают твердофазное спекание (т.е.

спекание без образования жидкой фазы) и жидкофазное, при котором

легкоплавкие компоненты смеси порошков расплавляются.

Твердофазное спекание. При твердофазном спекании протекают следующие

основные процессы: поверхностная и объемная диффузия атомов, усадка,

рекристаллизация, перенос атомов через газовую среду.

Все металлы имеют кристаллическое строение и уже при комнатной

температуре совершают значительные колебательные движения относительно

положения равновесия. С повышением температуры энергия и амплитуда

атомов увеличивается и при некотором их значение возможен переход атома в

новое положение, где его энергия и амплитуда снова увеличиваются и

возможен новый переход в другое положение. Такое перемещение атомов носит

название диффузии и может совершаться как по поверхности (поверхностная

диффузия), так и р объеме тела (объемная диффузия). Движение атомов

определяется занимаемым ими местом. Наименее подвижны атомы расположенные

внутри контактных участков частичек порошка, наиболее подвижны атомы

расположенные свободно - на выступах и вершинах частиц. Вследствие этого,

т.е. большей подвижности атомов свободных участков и меньшей подвижности

атомов контактных участков, обусловлен переход значительного количества

атомов к контактным участкам. Поэтому происходит расширение контактных

участков и округление пустот между частицами без изменения объема при

поверхностной диффузии. Сокращение суммарного объема пор возможно только

при объемной диффузии. При этом происходит изменение геометрических

размеров изделия - усадка.

Усадка при спекании может проявляться в изменении размеров и объема и

поэтому различают линейную и объемную усадку. Обычно усадка в направлении

прессования больше, чем в поперечном направлении. Движущей силой процессе

усадки при спекании является стремление системы к уменьшению запаса

поверхностной энергии, что возможно только при сокращении суммарной

поверхности честны, порожке. Но этой причине порошки с развитой

поверхностью уплотняются при спекании с наибольшей скоростью, как

обладающие большие запасом поверхностной энергии.

При спекании иногда наблюдается нарушение процесса усадки.

Это нарушение выражается в недостаточной степени усадки или в

увеличении объема. Причинами этого является: снятие упругих остаточных

напряжений после прессования, наличие невосстанавливающихся окислов,

фазовые превращения и выделение адсорбированных и образующихся при

химических реакциях восстановления окислов газов. Рост объема

спекаемых тел наблюдается при образовании закрытой пористости и объеме пор

более 7% (когда расширение газов в закрытых порах вызывает увеличение

объема). Пленки невосстанавливающихся окислов тормозят процессы

диффузии, препятствуя усадке. На рис. 11 приведена кривая изменения

усадки во времени при заданной температуре.

[pic]

Рис.11 Усадка спрессованного порошка железа при 890 С при различном

давлении: 1-400 мн/м2, 2-600 мн/м2,3-800 мн/м2, 4000 мн/м2.

Рекристаллизация при спекании приводит к росту зерен и уменьшению

суммарной поверхности частиц, что энергетически выгодно. Однако рост зерен

ограничен тормозящим влиянием посторонних включении на поверхностях зерен:

порами, пленками, примесями. Различают рекристаллизацию внутризеренную и

межчастичную.

Перенос атомов через газовую среду. Это явление наблюдают при

испарении вещества и конденсации его на поверхности других частиц, что

происходит при определенной температуре. Такой перенос возникает из-за

различной упругости паров вещества над этими поверхностями, обусловленный

их различной кривизной у нескольких соприкасающихся частиц. Перенос

вещества увеличивает межчастичные связи и прочность сцепления частиц,

способствует изменению формы пор, но не изменяет плотности при спекании.

Влияние некоторых технологических параметров на свойства спеченных

тел. Свойства исходных порошков - величина частиц, их форма, состояние

поверхности, тип окислов и степень совершенства кристаллического строения -

определяют скорость изменения плотности и свойства спрессованных изделий.

При одинаковой плотности спеченных изделий механические и электрические

свойства тем выше, чем меньше были частицы порошка, шероховатость

поверхности частиц и дефекты кристаллического строения способствуют

усилению диффузии, увеличению плотности и прочности изделия. Структура

изделии спеченных из токоизмельченных порошков отличается наличием

большого числа крупных зерен, образовавшихся в результате рекристаллизации

при спекании. Увеличение давления прессования приводит к уменьшению

усадки (объемной и линейной), повышению всех показателей прочности -

сопротивлению разрыву и сжатию, твердости. С повышением температуры

плотность и прочность спеченных изделий в общем возрастает тем быстрее,

чем ниже было давление прессования. Обычно температура спекания составляет

0,7...0,9 температуры плавления наиболее легкоплавкого материала,

входящего в состав шихты (смеси порошков). Выдержка при постоянной

температуре вызывает сначала резкий, а затем более медленный рост

плотности, прочности и других свойств спеченного изделия. Наибольшая

прочность достигается за сравнительно короткое время и затем почти не

увеличивается. Время выдержки для различных материалов длится от 30...45

минут до 2...3 часов. Атмосфера спекания влияет на показатели качества.

Плотность изделий выше при спекании в восстановительной, чем при спекании

в нейтральной среде. Очень полно и быстро проходит спекание в вакууме,

которое по сравнения со спеканием в нейтральной среде обычно начинается

при более низких температурах и дает повышенную плотность изделия.

Температурный интервал спекания разделяют на три этапа. На первом

этапе (температура до 0.2...0.3 Тпл) плотность почти не изменяется, здесь

удаляются пластифицирующие присадки и адсорбированные поверхностью частички

газа, частично снимаются остаточные напряжения (1-го и частично 2-го рода),

ослабляется физическое взаимодействие между частицами порошка. На

втором этапе (температура около 0,5 Тпл) развиваются процессы

восстановления окислов и удаления газообразных продуктов. Плотность может

несколько снижаться. Третий - высокотемпературный этап (температура

около О,9 Тпл) этап интенсивного спекания, характеризуется значительным

увеличением скоростей диффузионных процессов, рекристаллизации, развитием

полностью металлических контактов, существенным увеличением плотности

материала.

Горячее прессование это процесс одновременно прессования и спекания

порошков при температуре 0.5...0.8 температуры плавления (Тпл) основного

компонента шихты. Это позволяет использовать увеличение текучести шихты при

повышенных температурах с целью получения малопористых изделий. В этом

случае силы давления формования суммируются с внутренними физическими

силами приводящими к уплотнению. Наиболее существенными результатами

горячего прессования являются максимально быстрое уплотнение и получение

изделия с минимальной пористостью при сравнительно малых давлениях.

Механизм уплотнения идентичен наблюдаемому при обычном спекании:

образование межчастичного контакта, рост плотности с одновременным

увеличением размеров частиц и дальнейший рост частиц при незначительном

дополнительном уплотнении. Изделия после горячего прессования обладают

более высоким пределом текучести, большим удлинением, повышенной

твердостью, лучшей электропроводностью и более точными размерами, чем

изделия полученные путем последовательного прессования порядка и

спекания. Указанные свойства тем выше, чем больше давление

прессования. Горячепрессованные изделия имеют мелкозернистую структуру.

Горячее прессование нагретого порошка или заготовки выполняют в

прессформе. Нагрев осуществляют обычно электрическим током (рис. 12).

[pic][pic]

Рис. 12 Схема двухстороннего горячего прессования в прессформах : а –

косвенный нагрев, б – прямой нагрев при подводе тока к пуансону, в –

прямой нагрев при подводе тока к матрице, г – индукционный нагрев ТВЧ

графитовой прессформы;

1 – нагреватель, 2 – порошек, 3 – изделие, 4 – матрица, 5 и 6 –

пуансоны,7 – изоляция, 8 – графитовый контакт, 9 – графитовый пуансон, 10

– графитовая матрица, 11 – керамическая прокладка, 12 – индуктор, 13 –

керамическая матрица.

До приложения давления к порошку прессформа с порошком или порошок

могут быть нагреты и другим способом, материалом для изготовления

прессформ служат жаропрочные стали (при температурах до IOOO*C) графит,

силицированный графит, имеющий повышенную механическую прочность. В

настоящее время расширяется применение прессформ из тугоплавких окислов,

силикатов и других химических соединений. Для предупреждения

взаимодействия прессуемого материала с материалом прессформы внутреннюю

поверхность ее покрывают каким- либо инертным составом (жидкое стекло,

эмаль, нитрид бора * др.) или металлической фольгой. Кроме того, для

предупреждения окисления прессуемого изделия применяют защитные среды

(восстановительные или инертные) или вакуумирование. Горячее прессование

выполняют на специальных гидравлических прессах, имеющих устройства для

регулирования температуры при прессовании.

Интенсификация процесса спекания достигается специальными приемами.

Для этого используют химические и физические способы активирования

спекания. Химическое активирование заключается в изменении состава

атмосферы спекания. Так например добавка в атмосферу спекания хлористых или

фтористых соединений способствует активному соединению с ними выступов

частичек, а образующиеся соединения снова восстанавливаются до металла,

атомы которого конденсируются в местах с минимальным запасом свободной

энергии. Оптимальной является 5...10% концентрация хлористого водорода в

водородной восстановительной среде, интенсивное уплотнение спекаемой

заготовки наблюдается при добавке в порошок изделия малого количества

металла с меньшей температурой плавления. Например, к вольфраму добавляют

никель, к железу - золото и т.п. В настоящее время широко применяют

физические способы активирования спекания: циклическое изменение

температуры, воздействие вибраций или ультразвука, облучение прессовок,

наложение сильного магнитного поля.

Жидкофазное спекание. При жидкофазном спекании в случае смачивания

жидкой фазой твердой фазы увеличивается сцепление твердых частичек, а при

плохой смачиваемости жидкая фаза тормозит процесс спекания, препятствуя

уплотнению. Смачивающая жидкая фаза приводит к увеличению скорости диффузии

компонентов и облегчает перемещение частиц твердой фазы. При жидкофазном

спекании можно получить практически беспористые изделия. Различают спекание

с жидкой фазой, присутствующей до конца процесса спекания, и спекание с

жидкой фазой, исчезающей вскоре после ее появления, когда конечный период

спекания происходит в твердой фазе.

Дополнительные операции

Пропитка жидкими металлами. При изготовлении электроконтактных и

некоторых конструкционных материалов широко применяют пропитку

спрессованного и затем спеченного пористого каркаса из более тугоплавкого

материала жидкой металлической составляющей композиции. При этом жидкий

металл или сплав заполняет сообщающиеся поры заготовки из тугоплавкого

компонента. Существует два варианта пропитки. По первому варианту на

пористый каркас помещают пропитывающий металл в виде кусочка с объемом

равным объему пор каркаса и нагревают в печи до температуры плавления

пропитывающего материала При этом расплав впитывается порами тугоплавкого

каркаса. По второму способу пористый каркас помещают в расплав

пропитывающего металла или в зацепку из порошка пропитывающего металла.

Впитывание протекает под действием капиллярных сил. Скорость пропитки

составляет десятые доли миллиметра в секунду и увеличивается с повышением

температуры. Температура пропитки обычно на 100...150*C превышает

температуру плавления пропитывающего металла. Однако эта температура не

должна превышать температуру плавления металла каркаса. Для улучшения

смачиваемости к пропитывающему металлу добавляют различные присадки.

Дополнительные технологические операции используют для достижения

чистоты поверхности и точности (механическая обработка, калибровка), для

получения физических и механических свойств - химико-термическая обработка

и различные пропитки.

Механическая обработка имеет особенности, вызванные пористостью

материала. Режущий инструмент испытывает микроудары, приводящие его к

быстрому затуплению. Для обработки применяют твердые сплавы; для получения

высокой чистоты поверхности применяют алмазный инструмент.

Пропитка изделий маслом (машинным или веретенным) при температуре

110...120*С происходит в течение 1 часа, Масло заполняет поры изделий и в

процессе работы поступает по капиллярам л поверхности трения. Это в ряде

случаев позволяет избавиться от смазки изделий в процессе работы и

улучшает условия трущейся пары.

Химико-термическая обработка позволяет улучшить механические свойства

изделий, расширить область применения.

Нитроцементация - увеличивает износостойкость деталей: корозионная

стойкость увеличивается по сравнению

со спеченными в 6- 8 раз: износостойкость в 30 раз при содержании азота до

1%

Диффузионное хромирование - увеличивает износо- и коррозионную

стойкость в несколько раз.

Гальванические покрытия имеют особенность, вызванную наличием пор.

Для предотвращения проникновения электролита в поры необходимо их

заполнение. Этого достигают за счет тщательной шлифовки и полировки -

образуется уплотненный наружный слой с малой пористостью.

Калибрование применяют для получения размеров 6-11 квалитета точности

и Ra=1.25-0.32 мкм. Калибруют как по одному (наружному или внутреннему

диаметру), так и по нескольким параметрам. Нужно иметь ввиду, что

минимальный припуск необходимо брать в пределах 0,05-0,07 мм. Детали,

имеющие в структуре цементит, необходимо перед калибровкой отжиг.

Глава 3.Изделия порошковой металлургии и их свойства:

3.1. Металлокерамические подшипники:

Металлокерамические материалы являются в ряде случаев эффективными

заменителями антифрикционных подшипниковых сплавов - бронзы, латуни и др.

В подшипниках скольжения находят применение следующие

металлокерамические материалы: бронзографит, пористое железо и пористый

железографит.

Одно из основных преимуществ металлокерамических вкладышей заключается

в наличии в них пор, способствующих образованию устойчивой масляной пленки

в подшипнике. В результате предварительной пропитки вкладыша (втулки) в

нагретом масле большое количество капилляров вкладыша заполняется маслом и

благодаря этому трущаяся поверхность обеспечивается смазочной пленкой в

течение длительного времени.

Различные режимы работы требуют применения металлокерамических

подшипников с различной степенью пористости. Для тяжелых условий работы

(ударные нагрузки, высокие скорости), при которых нужна повышенная

механическая прочность опоры, следует применять подшипники из мелких

порошков (обладающие более высокими механическими и антифрикционными

качествами, чем подшипники из крупных порошков) с низкой пористостью. Для

средних нагрузок рекомендуется пористость 22 - 28%. Для работы без

дополнительной смазки желательно применение подшипников из крупных порошков

пористостью 25 - 35%. Чем больше пластичность и чем меньше пористость

спеченного порошкового металла, тем больше он приближается по свойствам к

компактному металлу.

При нормальной температуре (200С), спокойной нагрузке и достаточной

смазке (примерно 3 капли в минуту на 1 см кв поверхности трения)

железографитовые подшипники пористостью 22 - 28% удовлетворительно работают

при следующих режимах:

|V(м/сек) |0,5 |1 |1,5 |2 |2,5 |3 |3,5 |4 |

|P(кг/см кв) |70 |65 |60 |55 |55 |35 |18 |8 |

Для подшипников пористостью 15 - 20% допускаемые удельные нагрузки

могут быть повышены против указанных на 20 - 30%. При работе

металлокерамических подшипников со скоростью v< 1 м/сек применяется

консистентная смазка, при больших скоростях – жидкие минеральные масла.

Подводить масло рекомендуется через такие же смазочные канавки, как у

подшипников из литых металлов.

Для тонкостенных втулок с повышенной пористостью применяется также

подпитка подшипника через наружную стенку.

При повышенных температурах ( до 300 С железографитовые подшипники могут

работать при малых скоростях (v < 0,1 м/сек ) с графитовой смазкой.

Самосмазываемость пористых железографитовых подшипников относится только к

малым нагрузкам и скоростям, когда pv < 1 кГм/см2 сек.

Пористые железографитовые подшипники изготавливают преимущественно в

виде цилиндрических втулок и поставляют в готовом к установке виде. При

назначении толщины стенки исходят из условий прочности и способности

материала впитывать масло.

В общем случае толщина стенки может быть ориентировочно принята равной

0,2d (d – диаметр вала). Самосмазывающиеся подшипники лучше изготавливать

относительно тонкостенными. При обычной смазке толщина стенки может быть

принята примерно равной 0,1d (если выполнены условия прочности), но не

менее 2 мм. При изготовлении металлокерамических вкладышей допуски на

внутренний и наружный диаметры выдерживаются в пределах 3-го, а иногда и 2-

го классов точности. Железографитовые втулки запрессовываются в корпус по

прессовым посадкам. Для обеспечения зазора в подшипнике необходимо

учитывать, что уменьшение внутреннего диаметра втулки равно примерно 0,7 -

1 величины натяга. Зазор в металлокерамическом подшипнике ориентировочно

принимается равным 0,001 - 0,002 диаметра вала. Доводка внутреннего

диаметра до требуемого размера может быть произведена калибровкой, а также

протягиванием и развертыванием.

При обработке резанием качество рабочей поверхности получается

значительно ниже, чем при калибровке. При p = 15 + 60 кГ/см2 и v = 2,5 м/с

минимальное количество масла на 1 см2 расчетной поверхности вкладыша

составляет (ориентировочно) 1,5 - 5 капель. При больших удельных давлениях

желательно применение кольцевой смазки, масляной ванны или смазки под

давлением.

3.2. Пористые материалы и возможности их применения в промышленности.

К группе пористых относятся антифрикционные, фрикционные материалы,

фильтры и так называемые "потеющие" материалы.

Бронзовые фильтры обычно изготавливаются из порошков со сферической формой

частиц, полученных путем распыления жидкого металла. Температура спекания

составляет 800 – 900 С. Продолжительность спекания от 30 минут до 1 часа.

Бронзовые фильтры с размером частиц порошка 50 – 130 мкм используются для

грубой очистки, 2 – 30 мкм – для тонкой. Бронзовые фильтры находят широкое

применение в промышленности для очистки жидкого горючего в дизелях и

реактивных двигателях, смазочных материалов и сжатых газов от твердых

примесей размерами 5 – 200мкм, а также для очистки разбавленных кислот и

щелочей, расплавленного парафина и т.д.

Пористые материалы, изготавливаемые из порошков электролитического и

карбонильного никеля методом прессования и последующего спекания при

температуре 1000 – 1100 С, предназначены для работы в качестве фильтров и

пористых электродов. Последние находят широкое применение в электрохимии и

катализе. Так, щелочные аккумуляторы, электроды которых представляют собой

высокопористые никелевые пластины, по сравнению с обычными аккумуляторами

имеют меньший вес и габариты. Большое применение находят фильтры из

нержавеющей стали, которые обладают более высокой коррозионной стойкостью и

значительно дешевле чистого никеля. Для изготовления фильтров применяются

порошки из нержавеющих сталей Х17Н2, Х18Н9, Х30 и др. Технология их

изготовления: прессование или прокатка с последующим спеканием при

температуре 1200 – 1250 С в течение 2 – 3 часов. Фильтры из нержавеющих

сталей показали хорошие результаты при очистке жидкого литья, горячего

доменного и мартеновского газов. Как преграда для распространения пламени

они находят применение в автогенной технике, в производстве ацетилена, в

газопламенной обработке металлов, в резервуарах низкокипящих и

взрывоопасных жидкостей. Применение пористых материалов для борьбы с

обледенением самолетов позволяет снизить на 50% расход антифриза.

Использование пористого титана в различных отраслях техники обусловлено

рядом его ценных свойств, главным из которых является высокая коррозионная

стойкость во многих агрессивных средах и высокая удельная прочность.

Титановые пористые материалы получают из порошков с размером частиц менее

60 мкм. С наполнителем, а также из электролитического порошка с размером

частиц до 1 мм без наполнителя. Такие изделия спекают в специальной

атмосфере при температуре 950 – 1150 С в течение 1,5 – 2 часов. Пористый

титан стоек в азотной кислоте и щелочных растворах, обеспечивает тонкость

очистки 5 мкм. и менее.

Пористое охлаждение - один из эффективных способов охлаждения

высокотемпературных узлов и механизмов. Испарительное охлаждение

предусматривает принудительное пропускание жидкости через пористую среду. В

этом случае тепло, выделяющееся на поверхности пористого тела, поглощается

и рассеивается испарительным охлаждающим устройством. Установлено, что

охлаждение испарением более эффективно, чем конвективное или пленочное в

равнозначных системах. Так, применение сопловых и рабочих турбинных лопаток

позволило повысить температуру рабочего газа с 840 С до 1200 С и увеличить

снимаемую мощность на 10%. Возможности использования пористого материала

для контроля температуры на поверхности практически не ограничены. Детали

из пористого металла могут использоваться для создания условия локального

нагрева и одновременно они могут быть использованы для охлаждения

локального перегрева механизмов.

Весьма перспективно применение в промышленности тепловых труб,

обеспечивающих выравнивание температурного поля в различных аппаратах и

установках и изотермические условия обработки тех или иных материалов. Так,

использование низкотемпературных тепловых труб в электрических машинах для

охлаждения роторов и статоров двигателей, генераторов, а также обмоток

трансформаторов позволило увеличить их мощность на 30 – 50%. Успешно

используются тепловые трубы для охлаждения высоковольтных выключателей

большой мощности. Тепловые трубы и паровые камеры имеют ряд преимуществ по

сравнению с традиционными элементами передачи тепла, например,

циркуляционными теплообменниками: они не имеют подвижных деталей, бесшумны,

не требуют расхода энергии на перекачку теплоносителя из зоны конденсации в

зону испарения, обладают малым термическим сопротивлением по сравнению с

металлическими стержнями таких же геометрических параметров и имеют

небольшой вес.

Вышеперечисленных примеров достаточно, чтобы показать широкие

возможности для использования пористых материалов в различных отраслях

техники. Трудно предвидеть все возможные области применения пористых

материалов и изделий из них. Одно несомненно: потребность в пористых

материалах возрастает.

Глава 4. Перспективы развития порошковой металлургии.

Благодаря структурным особенностям продукты порошковой металлургии

более термостойки, лучше переносят воздействие циклических колебаний

температуры и напряжения, а также ядерного облучения, что очень важно для

материалов новой техники.

Порошковая металлургия имеет и недостатки, тормозящие ее развитие:

сравнительно высокая стоимость металлических порошков; необходимость

спекания в защитной атмосфере, что также увеличивает себестоимость изделий

порошковой металлургии; трудность изготовления в некоторых случаях изделий

и заготовок больших размеров; сложность получения металлов и сплавов в

компактном состоянии; необходимость применения чистых исходных порошков для

получения чистых металлов.

Недостатки порошковой металлургии и некоторые ее достоинства нельзя

рассматривать как постоянно действующие факторы: в значительной степени они

зависят от состояния и развития как самой порошковой металлургии, так и

других отраслей промышленности. По мере развития техники порошковая

металлургия может вытесняться из одних областей и, наоборот, завоевывать

другие. Развитие дугового, электроннолучевого, плазменного плавления и

электроимпульсного нагрева позволили получать не достижимые прежде

температуры, вследствие чего удельный вес порошковой металлургии в

производстве несколько снизился. Вместе с тем прогресс техники высоких

температур ликвидировал такие недостатки порошковой металлургии, как,

например, трудность приготовления порошков чистых металлов и сплавов: метод

распыления дает возможность с достаточной полнотой и эффективностью удалить

в шлак примеси и загрязнения, содержащиеся в металле до расплавления.

Благодаря созданию методов всестороннего обжатия порошков при высоких

температурах в основном преодолены и трудности изготовления беспористых

заготовок крупных размеров.

В то же время ряд основных достоинств порошковой металлургии –

постоянно действующий фактор, который, вероятно, сохранит свое значение и

при дальнейшем развитии техники.

Заключение.

Применение порошковой металлургии, ее развитие имеет важное значение

для всего мира. Передовые страны мира такие как США и Япония ежегодно

инвестируют и расширяют эту отрасль промышленности. Это можно проследить на

следующей схеме:

| |1964 |1974 |1984 |1994 |

|США |47тыс т |118тыс т |812тыс т |2045тыс т |

|Япония |4тыс т |17тыс т |106тыс т |455тыс т |

То есть производство спеченных металлов за период с 1964 по 1994 гг. в

США возросло в 43,5 раза, а в Японии – в почти в 114 раз.

Не последнее место занимает порошковая металлургия и в нашей стране.

Она представленна такими предприятиями как «Уральский завод твердых

сплавов», «Краснопахорский завод композиционных изделий из металлических

порошков» и многими другими. Неоспоримым доказательством полезности

использования порошковых является то, что в период кризиса эти предприятия

не только выживают, но и расширяют производство.

Мы сейчас стоим на пороге XXI века. И нам необходимо выбрать те

технологии, которые мы возьмем с собой в будущее. Несомненно, что

порошковая металлургия будет стоять одной из первых в этом списке. В

условиях глобального роста населения, когда на свет появился

шестимиллиардный житель планеты порошковая металлургия, которая дает

наибольший экономический эффект при достаточно массовом производстве, по

моему мнению, должна получить мощный толчок в развитии.

С увеличением масштабов выпуска и совершенствованием методов

изготовления порошков решатся такие проблемы порошковой металлургии как:

дороговизна исходных материалов. При массовом производстве расходы

связанные с необходимостью изготовления индивидуальных приспособлений

(пресс-форм) для каждого вида деталей сократятся до минимума. С

исследованием и использованием на производстве получения чистых порошков

распылением расплавленного железа решены такие проблемы как необходимость

получения достаточно чистых исходных материалов.

Все это свидетельствует о том, что идеи заложенные в начале XIX века в

работах П.Г. Соболевского, найдут достойное воплощение в веке XXI.

Список использованной литературы.

1. Бальшин М.Ю., Кипарисов С.С. Металлургия; М. 1978

2. .Раковский B.C., Саклинский В.В. Порошковая металлургия в

машиностроении. Машиностроение; М. 1973

3. Либенсон Г.А. Основы порошковой металлургии. Металлургия; М. 1975

4. Федорченко И.М., Андриевский Р.А. Основы порошковой металлургии; К.

1961

5. Бальшин М.Ю. Научные основы порошковой металлургии и металлургии

волокна; М. 1972

6. Еськов Б.Б., Лагунов Д.В., Лагунов В.С. Пористые материалы;

Воронеж, 1995

7. Вязников Н.Ф. Ермаков С.С. Металлокерамические материалы и изделия,

Л.1967

Страницы: 1, 2