Η μεταλλουργία της σκόνης, ως αρχαία και δυναμική προηγμένη προετοιμασία υλικού και σχηματίζοντας τεχνολογία, προέρχεται από την αρχαία τεχνολογία κεραμικής παρασκευής και την τεχνολογία σίδερο, μέχρι το 1909, η έλευση της πολύμης της μεταλλουργίας σκόνης σήμανε την εμφάνιση της σύγχρονης εποχής της μεταλλουργίας της σκόνης. Για περισσότερα από εκατό χρόνια, η τεχνολογία μεταλλουργίας σε σκόνη έχει αναπτυχθεί έντονα και μια ποικιλία σημαντικών νέων υλικών και βασικών προϊόντων έχουν προκύψει συνεχώς, καθιστώντας μια από τις απαραίτητες σημαντικές τεχνολογίες μηχανικών στην εθνική οικονομία και επιστήμη και τεχνολογία.

Χαρακτηριστικά και πλεονεκτήματα της μεταλλουργίας σε σκόνη

Η μεταλλουργία σε σκόνη είναι μια τεχνολογία που χρησιμοποιεί μεταλλική σκόνη (ή ένα μείγμα μεταλλικής και μη μέταλλο σκόνης) για την κατασκευή μεταλλικών υλικών, σύνθετων υλικών και διαφόρων τύπων προϊόντων με διαδικασίες χύτευσης και πυροσυσσωμάτωσης ως πρώτες ύλες.

Σε σύγκριση με την παραδοσιακή διαδικασία τήξης και χύτευσης, η μεταλλουργία σε σκόνη έχει πολλά πλεονεκτήματα. Από τη μία πλευρά, μπορεί να αποφύγει αποτελεσματικά τον πιθανό διαχωρισμό συστατικών στη διαδικασία τήξης και να εξασφαλίσει την ομοιόμορφη σύνθεση υλικού, έτσι ώστε να επιτευχθεί πιο σταθερή και εξαιρετική απόδοση. Από την άλλη πλευρά, η μεταλλουργία σε σκόνη μπορεί να επιτύχει τη διαμόρφωση κοντά στο δίκτυο, να μειώσει σημαντικά την επακόλουθη διαδικασία επεξεργασίας και τα υλικά απόβλητα. Σύμφωνα με τις σχετικές στατιστικές δεδομένων, ο ρυθμός χρησιμοποίησης των υλικών των εξαρτημάτων που κατασκευάζεται με τη διαδικασία της μεταλλουργίας της σκόνης μπορεί να φτάσει πάνω από 90%, ενώ ο ρυθμός χρήσης υλικού της παραδοσιακής μεθόδου κατεργασίας είναι συνήθως μόνο 30%-50%, γεγονός που όχι μόνο μειώνει το κόστος παραγωγής, αλλά και βελτιώνει την αποτελεσματικότητα της παραγωγής και ταιριάζει στην πράσινη ανάπτυξη της σύγχρονης βιομηχανίας παραγωγής. Επιπλέον, ρυθμίζοντας τη σύνθεση της σκόνης, το μέγεθος των σωματιδίων και τη διαδικασία παρασκευής, η ακριβής ρύθμιση των ιδιοτήτων του υλικού μπορεί να υλοποιηθεί για να καλύψει τις ανάγκες διαφορετικών πεδίων για τις ειδικές ιδιότητες του υλικού, όπως η υψηλή αντοχή, η υψηλή σκληρότητα, η αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, η αντοχή στη διάβρωση κ.λπ.

Κύρια διαδικασία της διαδικασίας μεταλλουργίας σε σκόνη

(I) Προετοιμασία σκόνης

Μέθοδος μηχανικής σύνθλιψης: Βασιστείτε στη μηχανική δύναμη για να εμποδίσετε το μέταλλο ή το κράμα που διασπώνται σε σκόνη, απλό εξοπλισμό, χαμηλό κόστος, μεγάλη απόδοση, αλλά το σχήμα σκόνης είναι ακανόνιστο, ευρεία κατανομή μεγέθους σωματιδίων, εύκολη στην εισαγωγή ακαθαρσιών.

ΜΕΘΟΔΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΗΣ: Το υγρό τετηγμένου μετάλλου με αέριο υψηλής πίεσης (άζωτο, αργόν) ή ψεκασμό ροής νερού υψηλής ταχύτητας σε μικρά σταγονίδια, ψύχεται και στερεοποιείται σε σκόνη. Η σκόνη ψεκασμού αερίου έχει υψηλό σφαιρικό σχήμα, καλή ρευστότητα, κατάλληλη για μέρη υψηλής απόδοσης. Μέθοδος ψεκασμού νερού με χαμηλό κόστος, υψηλή απόδοση, ακανόνιστο σχήμα σκόνης, η οποία χρησιμοποιείται συχνά σε συνηθισμένη σκόνη χάλυβα και προϊόντα με απαιτήσεις χαμηλής απόδοσης.

Μέθοδος μείωσης: Χρήση υδρογόνου, μονοξειδίου του άνθρακα και άλλοι αναγωγικοί παράγοντες για τη μείωση του οξειδίου των μετάλλων σε σκόνη, υψηλή καθαρότητα, υψηλή δραστηριότητα, υψηλή δραστηριότητα πυροσυσσωμάτωσης, συμπύκνωση χαμηλής θερμοκρασίας, αλλά η παραγωγή χρειάζεται υψηλή θερμοκρασία και ειδική ατμόσφαιρα, εξοπλισμό μεγάλες επενδύσεις, υψηλό κόστος.

Μέθοδος ηλεκτρόλυσης: Η ηλεκτρόλυση μεταλλικό διάλυμα άλατος ή τετηγμένο άλας, έτσι ώστε τα μεταλλικά ιόντα στην καθίζηση της καθόδου σε σκόνη, υψηλή καθαρότητα, λεπτή και ομοιόμορφη, κατάλληλα για το πεδίο υψηλής καθαρότητας και απαιτήσεων μεγέθους σωματιδίων, όπως ηλεκτρονικά υλικά, αλλά χαμηλή απόδοση παραγωγής, υψηλή κατανάλωση ενέργειας, υψηλό κόστος.

(2) Δημιουργία

Χύτευση: Βάλτε τη μεταλλική σκόνη προεπεξεργασίας στο καλούπι, τη χύτευση συμπίεσης πίεσης, τα βήματα, όπως η σκόνη, η πίεση, η απελευθέρωση, κατάλληλη για απλό σχήμα, απαιτήσεις υψηλής ακρίβειας των προϊόντων, όπως τα εργαλεία. Τα πλεονεκτήματα είναι απλός εξοπλισμός, υψηλή απόδοση, χαμηλό κόστος, μαζική παραγωγή. Τα σύνθετα προϊόντα είναι δύσκολο να σχεδιαστούν και να κατασκευαστούν, ομοιομορφία πυκνότητας.

Χύτευση ισοστατικής πίεσης: Η χρήση της μετάδοσης της ομοιόμορφης πίεσης υγρού, το ελαστικό καλούπι που φορτώνεται σε σκόνη έβαλε χύτευση πίεσης δοχείων υψηλής πίεσης. Η ψυχρή ισοστατική πίεση σε θερμοκρασία δωματίου είναι κατάλληλη για προϊόντα με πολύπλοκες απαιτήσεις σχήματος και υψηλής πυκνότητας. Η θερμική ισοστατική πίεση δρα ταυτόχρονα σε υψηλή θερμοκρασία και υψηλή πίεση για αεροδιαστημικά υλικά υψηλής απόδοσης. Το πλεονέκτημα είναι ότι η πυκνότητα του προϊόντος είναι ομοιόμορφη, κατάλληλη για μεγάλα σύνθετα προϊόντα. Ο εξοπλισμός είναι ακριβός, μεγάλος κύκλος και υψηλό κόστος.

Χύτευση με έγχυση: ανάμειξη μεταλλικής σκόνης και κόλλα σε υλικό έγχυσης και μηχάνημα έγχυσης σε κοιλότητα μούχλας, είναι κατάλληλο για την κατασκευή μικρών μερών υψηλής ακρίβειας, όπως τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Τα πλεονεκτήματα είναι υψηλή απόδοση και ακρίβεια χύτευσης, κατάλληλα για μαζική παραγωγή. Η επιλογή και η απομάκρυνση της κόλλας είναι δύσκολη και η ακατάλληλη θεραπεία επηρεάζει την απόδοση των προϊόντων.

(3) χρέωση

Συμβατική πυροσυσσωμάτωση: Ζεσταίνετε το πέλμα στην κατάλληλη θερμοκρασία και ατμόσφαιρα (υδρογόνο, άζωτο, κενό κ.λπ.) για να συνδυάσετε τα σωματίδια σκόνης και να βελτιώσετε την πυκνότητα και την αντοχή. Η ατμόσφαιρα υδρογόνου για την απομάκρυνση των ακαθαρσιών, την οξείδωση του αζώτου, το κενό είναι κατάλληλο για απαιτήσεις περιεχομένου υψηλού οξυγόνου.

Υποχρεωτική πυροσυσσωμάτωση: πίεση πυροσυσσωμάτωσης, στον ειδικό εξοπλισμό, μούχλα με γραφίτη και άλλα υλικά. Τα προϊόντα που μπορούν να μειώσουν τη θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης, να μειώσουν το χρόνο και να αποκτήσουν υψηλότερη πυκνότητα και απόδοση χρησιμοποιούνται συχνά στην παρασκευή κεραμικών υψηλής απόδοσης και άλλων υλικών.

Εκκένωση πυροσυσσωμάτωσης στο πλάσμα (SPS): Δημιουργία πλάσματος εκκένωσης και ζεύγης Joule ταχεία θερμαινόμενη πυροσυσσωμάτωση με παλμικό ρεύμα. Μπορεί να αφαιρέσει τις ακαθαρσίες στην επιφάνεια των σωματιδίων, να ενεργοποιήσει την επιφάνεια, να θερμαίνεται γρήγορα (100-1000 ℃ / min), σύντομο χρονικό διάστημα (λίγα λεπτά έως μερικά λεπτά), μπορεί να αναστείλει την ανάπτυξη των κόκκων και χρησιμοποιείται για την παρασκευή νανοϋλικών.

Πεδίο εφαρμογής τεχνολογίας μεταλλουργίας σκόνης

(1) Αεροδιαστημική πεδίο

Η αεροδιαστημική έχει αυστηρές απαιτήσεις για την απόδοση των υλικών και η τεχνολογία μεταλλουργίας σε σκόνη πληροί απλώς τις απαιτήσεις. Το υπερκύνημα της μεταλλουργίας σε σκόνη χρησιμοποιείται για την κατασκευή βασικών εξαρτημάτων όπως δίσκους στροβίλου και λεπίδες, όπως ο δίσκος στροβίλου του κινητήρα F119 της Pucompany και η υπερκύνημα με βάση τη μεταλλουργία σε σκόνη χρησιμοποιείται για τη βελτίωση της απόδοσης και της αξιοπιστίας του κινητήρα. Με χαμηλή πυκνότητα, υψηλή αντοχή και αντοχή στη διάβρωση, το κράμα τιτανίου της μεταλλουργίας σε σκόνη χρησιμοποιείται για την κατασκευή δομικών εξαρτημάτων, όπως το πτερύγιο αεροσκαφών και το πλαίσιο της ατράκτου για τη μείωση του βάρους των αεροσκαφών και τη βελτίωση της απόδοσης του καυσίμου και της απόδοσης των πτήσεων.

(2) πεδίο κατασκευής αυτοκινήτων

Τα εξαρτήματα μεταλλουργίας σε σκόνη χρησιμοποιούνται ευρέως σε συστήματα αυτοκινήτων, κιβώτια ταχυτήτων και πέδησης. Ο δακτύλιος βαλβίδας, ο καθετήρας και ο δακτύλιος εμβόλου στον κινητήρα είναι κατασκευασμένοι από κράμα βάσης χαλκού ή σιδερένιου βάσης, το οποίο μπορεί να αντέξει την υψηλή θερμοκρασία και την υψηλή πίεση και να βελτιώσει την απόδοση και τη διάρκεια ζωής του κινητήρα. Το εργαλείο μετάδοσης και ο συγχρονιστής έχουν υψηλή ακρίβεια και καλή αντοχή, κάνουν την μετατόπιση των εργαλείων πιο ομαλά και βελτιώνει την αποτελεσματικότητα των φρένων, με καλή τριβή και αντοχή στη φθορά και την ασφάλεια των φρένων.

(3) Το πεδίο των ηλεκτρονικών πληροφοριών

Με την ανάπτυξη ηλεκτρονικού εξοπλισμού σε μικρά, ελαφριά και υψηλή απόδοση, η τεχνολογία μεταλλουργίας σε σκόνη χρησιμοποιείται ευρύτερα. Τα μαλακά μαγνητικά υλικά μεταλλουργίας χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ηλεκτρονικών εξαρτημάτων όπως μετασχηματιστές και επαγωγείς. Τα σύνθετα μεταλλικά μήτρα μεταλλικής μήτρας σε σκόνη, όπως το χαλκό και το χαλκό-molybdenum, χρησιμοποιούνται για το υπόστρωμα διάχυσης θερμότητας και τη συσκευασία των ηλεκτρονικών συσκευών υψηλής ισχύος. Τα υλικά επαφής της μεταλλουργίας σε σκόνη χρησιμοποιούνται για ηλεκτρικούς διακόπτες και ρελέ για να εξασφαλιστεί το άνοιγμα και το σπάσιμο του ασφαλούς κυκλώματος.

Fe-Silicon-Nickel Μαγνητική σκόνη πυρήνα (KNF)

(4) Μηχανικό πεδίο κατασκευής

Η τεχνολογία μεταλλουργίας σε σκόνη χρησιμοποιείται για την κατασκευή εργαλείων, ρουλεμάν και άλλων μηχανικών εξαρτημάτων. Η μεταλλουργία της σκόνης έχει υψηλή ακρίβεια, ομαλή μετάδοση και υψηλό ποσοστό χρήσης υλικού. Το ρουλεμάν με μεταλλουργία σε σκόνη είναι αυτο-λάσπης και ανθεκτικό στη φθορά, κατάλληλο για χαμηλή ταχύτητα, βαρύ φορτίο και χαμηλό θόρυβο. Υπό ειδικές συνθήκες εργασίας, το ρουλεμάν του πετρελαίου μπορεί να διατηρήσει καλές επιδόσεις και να βελτιώσει την αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού.

(5) πεδίο ιατρικών συσκευών

Όσον αφορά τα εμφυτεύματα, το κράμα τιτανίου με μεταλλουργία σε σκόνη χρησιμοποιείται για την παρασκευή τεχνητών αρθρώσεων κλπ., Των οποίων η πορώδη δομή μπορεί να προάγει την ανάπτυξη των οστικών κυττάρων και να μειώσει τον κίνδυνο χαλάρωσης του εμφυτεύματος. Τα χειρουργικά όργανα είναι κατασκευασμένα από χάλυβα υψηλής ταχύτητας και ανοξείδωτο χάλυβα από μεταλλουργία σε σκόνη και ανοξείδωτο χάλυβα, με υψηλότερη σκληρότητα, αντοχή στη φθορά και διάβρωση και μπορούν επίσης να κάνουν σύνθετες συσκευές σχήματος. Στα οδοντικά υλικά, οι οδοντοστοιχίες έχουν καλή δύναμη, σκληρότητα και αισθητική. Τα οδοντικά εμφυτεύματα χρησιμοποιούν το μεταλλουργείο της σκόνης για το τιτάνιο ή το κράμα τιτανίου, το οποίο μπορεί να βελτιώσει το ποσοστό επιτυχίας του εμφυτεύματος. Το ορθοδοντικό βραχίονα χρησιμοποιεί ανοξείδωτο χάλυβα μεταλλουργίας σε σκόνη ή κράμα νικελίου-τιτανίου, το οποίο μπορεί να εφαρμόσει με ακρίβεια τη δύναμη.

(6) Νέος τομέας ενέργειας

Από την άποψη των μπαταριών ιόντων λιθίου, τα υλικά καθόδου όπως το φωσφορικό σίδερο λιθίου και τα τριμερή υλικά που παρασκευάζονται από την τεχνολογία μεταλλουργίας σε σκόνη μπορούν να βελτιώσουν την ενεργειακή πυκνότητα και τη φόρτιση και την αποδοτικότητα της απόρριψης των μπαταριών. Στο πεδίο των κυττάρων καυσίμου, οι μεταλλικές διπολικές πλάκες που κατασκευάζονται με διαδικασία μεταλλουργίας σε σκόνη και φορείς καταλύτη με υψηλή ειδική επιφάνεια μπορούν να βελτιώσουν την απόδοση των κυττάρων καυσίμου και να μειώσουν το κόστος. Στην παραγωγή αιολικής ενέργειας, τα κιβώτια ταχυτήτων, τα ρουλεμάν και άλλα μέρη που κατασκευάζονται από τη μεταλλουργία της σκόνης μπορούν να διατηρήσουν τη σταθερή απόδοση στο σκληρό περιβάλλον και να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού.

Πρόοδος στην τεχνολογία μεταλλουργίας σε σκόνη

(1) Fusion of Metal Additive Manufacturing (3D εκτύπωση) και μεταλλουργία σε σκόνη

Η τεχνολογία κατασκευής προσθετικών μετάλλων έχει αναπτυχθεί γρήγορα τα τελευταία χρόνια και ο συνδυασμός της με τη μεταλλουργία της σκόνης έχει φέρει μια νέα ανακάλυψη για την κατασκευή σύνθετων τμημάτων. Μέσω της τεχνολογίας 3D εκτύπωσης, η μεταλλική σκόνη μπορεί να συσσωρευτεί άμεσα και να σχηματιστεί στρώμα με στρώμα για την παραγωγή εξαρτημάτων με σύνθετη εσωτερική δομή και εξατομικευμένο σχεδιασμό. Αυτή η τεχνολογία όχι μόνο μειώνει τις διαδικασίες υλικών αποβλήτων και επεξεργασίας, αλλά και επιτρέπει την κατασκευή εξαρτημάτων που είναι δύσκολο να κατασκευαστούν, όπως πολύπλοκες λεπίδες αεραγωγών.

(2) Τεχνολογία μεταλλουργίας νανο-σκόνης

Με την ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας, έχει αναδειχθεί τεχνολογία μεταλλουργίας νανο-σκόνης. Η νανοκλίμακα μεταλλική σκόνη έχει τα χαρακτηριστικά της μεγάλης ειδικής επιφάνειας, της υψηλής δραστηριότητας, της μεγάλης κινητήριας δύναμης πυροσυσσωμάτωσης και μπορεί να παρασκευάσει νανοδομημένα υλικά με εξαιρετικές μηχανικές, ηλεκτρικές και μαγνητικές ιδιότητες. Επί του παρόντος, η τεχνολογία μεταλλουργίας νανο-σκόνης έχει σημειώσει αξιοσημείωτη πρόοδο στην παρασκευή μαγνητικών υλικών υψηλής απόδοσης, υπεραγωγικά υλικά και κράματα υψηλής αντοχής.

(3) Καινοτομία σύνθετων υλικών μεταλλουργίας σε σκόνη

Προσθέτοντας διάφορες ενισχυμένες φάσεις (όπως κεραμικά σωματίδια, ίνες κ.λπ.) στη μεταλλική σκόνη, παρασκευάζεται το μεταλλουργικό σύνθετο υλικό της σκόνης με εξαιρετική απόδοση. Αυτά τα σύνθετα υλικά συνδυάζουν τα πλεονεκτήματα της μετάλλων και της ενισχυμένης φάσης, έχουν τα χαρακτηριστικά της υψηλής αντοχής, της υψηλής σκληρότητας, της καλής αντοχής στη φθορά, της υψηλής θερμοκρασίας και της άλλης αντίστασης και χρησιμοποιούνται ευρέως στην αεροδιαστημική, την αυτοκινητοβιομηχανία, τη μηχανική και άλλα πεδία. Για παράδειγμα, το σύνθετο υλικό της μήτρας αλουμινίου που παρασκευάζεται με την προσθήκη σωματιδίων καρβιδίου πυριτίου στη σκόνη κράματος αλουμινίου βελτιώνει σημαντικά την αντοχή και τη σκληρότητα, διατηρώντας παράλληλα τα χαρακτηριστικά χαμηλής πυκνότητας του κράματος αλουμινίου.

Κοιτάζοντας μπροστά, με τη συνεχή πρόοδο της επιστήμης και της τεχνολογίας, η τεχνολογία μεταλλουργίας σε σκόνη αναμένεται να επιτύχει ανακαλύψεις σε πιο αναδυόμενα πεδία και η ολοκλήρωση με άλλες τεχνολογίες αιχμής θα εμβαθύνει περαιτέρω. Στους τομείς της ευφυούς κατασκευής, των κβαντικών υλικών και της βιοϊατρικής μηχανικής, η τεχνολογία μεταλλουργίας σε σκόνη έχει τη δυνατότητα να δημιουργήσει μεγαλύτερη απόδοση και πολυλειτουργικά υλικά και εξαρτήματα, παρέχοντας καινοτόμες λύσεις στις παγκόσμιες προκλήσεις, όπως η ενεργειακή κρίση, η περιβαλλοντική προστασία και η ανθρώπινη υγεία. Μπορεί να προβλεφθεί ότι η τεχνολογία μεταλλουργίας σε σκόνη θα διαδραματίσει πιο σημαντικό ρόλο στη μελλοντική βιομηχανική ανάπτυξη και την κοινωνική πρόοδο.