Što je legura u prahu?

Legura u prahu Odnosi se na metalni materijal sastavljen od dva ili više elemenata koji su spojeni u obliku praha. Za razliku od tradicionalnih legura koje nastaju topljenjem i lijevanjem, legure u prahu se stvaraju kroz Prašak metalurgija (PM) , proces proizvodnje koji uključuje zbijanje i sinteriranje finih metalnih praha. Ovaj poseban pristup nudi jedinstvene prednosti u pogledu svojstava materijala, fleksibilnosti dizajna i učinkovitosti proizvodnje.

Kako se izrađuju legure u prahu? Postupak metalurgije u prahu

Stvaranje legura u prahu uključuje nekoliko ključnih koraka:

1. Proizvodnja praha: Primarni korak je proizvodnja sastavnih metalnih prahova. Koriste se različite metode, uključujući:

   • Atomizacija: Rastaljeni metal je probijen u fine kapljice plinskim ili tekućim mlazom, koji se zatim učvršćuju u čestice praha. Ovo je uobičajena metoda za proizvodnju sfernih ili nepravilnih prahova.

   • Kemijsko smanjenje: Metalni oksidi se kemijski smanjuju na oblik metalnog praha.

   • Elektroliza: Metalni prah se taloži iz elektrolitičke otopine.

   • Mehaničko legiranje: Visokoenergetsko mljevenje kuglice koristi se za više puta lomlje i čestice s prahom od hladnog namota, što dovodi do homogene raspodjele elemenata, čak i ako su nepomični u tekućem stanju.

2. Smještanje praha: Različiti elementarni prahovi pažljivo su miješani u preciznim proporcijama kako bi se postigao željeni sastav legure. Veziva, maziva ili drugi aditivi mogu se uključiti u ovu fazu kako bi se poboljšala kompoktibilnost i olakšala naknadna obrada.

3. Zbijanje: Pomiješani prah se zatim pritisne u željeni oblik, poznat kao "zeleni kompakt", koristeći visoki tlak u matrici. Ovaj korak omogućuje kompakt s dovoljno snage za rukovanje. Tehnike uključuju:

   • Zbijanje die: Najčešća metoda, gdje se prah pritisne u krutoj matrici.

   • Izostatsko prešanje (CIP/kuk): Prah se podvrgava pritisku iz svih smjerova, bilo na sobnoj temperaturi (hladno izostatsko prešanje) ili povišenim temperaturama (vruće izostatsko prešanje). Kuk je posebno učinkovit za postizanje komponenti visoke gustoće, blizu mrežnog oblika s superiornim svojstvima.

4. Sintering: Zeleni kompakt se zagrijava u kontroliranoj atmosferi (često inertno ili smanjuje) na temperaturu ispod tališta primarnog sastojaka. Tijekom sinteriranja čestice se povezuju zajedno atomskom difuzijom, što dovodi do povećane čvrstoće, gustoće i smanjenja poroznosti. Pažljivo kontrolirana atmosfera sprječava oksidaciju i dekarburizaciju.

5. Sekundarne operacije (neobavezno): Ovisno o željenim svojstvima i primjeni, mogu se upotrijebiti daljnji koraci obrade:

   • Dimenzioniranje/spajanje: Za poboljšanu točnost dimenzije.

   • Infiltracija: Uvođenje metala nižeg tališta u pore sinteriranog dijela za poboljšana svojstva.

   • Toplinska obrada: Za modificiranje mehaničkih svojstava (npr. Očvršćivanje, kajanje).

   • Obrada: Za postizanje konačnih dimenzija ili značajki, iako je jedna od prednosti PM-a često u blizini proizvodnje net-oblika, minimizirajući obradu.

Ključne prednosti i karakteristike legura u prahu

Legure u prahu i PM postupak nude uvjerljiv skup prednosti:

• Prilagođena svojstva: PM omogućava preciznu kontrolu nad sastavama i mikrostrukturom legure, omogućavajući stvaranje materijala s jedinstvenim kombinacijama svojstava koje je teško ili nemoguće postići konvencionalnim taljenjem i lijevanjem. To uključuje specifične karakteristike magnetske, električne, topline ili otporne na habanje.

• Neto oblik ili proizvodnja u blizini mreže: Složene geometrije mogu se proizvesti s visokom dimenzionalnom točnošću, značajno smanjujući ili eliminirajući potrebu za skupim operacijama obrade. To dovodi do uštede materijala i smanjenog vremena proizvodnje.

• Korištenje materijala: PM postupak je vrlo učinkovit, s vrlo malo materijalnog otpada u usporedbi s oduzimajućim metodama proizvodnje.

• Porozni materijali: PM može namjerno stvoriti komponente s kontroliranom poroznošću, što je ključno za aplikacije poput filtera, samo-podmazivanja ležajeva i biomedicinskih implantata.

• Kombinacija nepomirljivih materijala: Mehaničko legiranje, PM tehnika, može kombinirati elemente koji se ne mijenjaju u njihovom tekućem stanju, otvarajući mogućnosti za nove materijalne sastave.

• Materijali visokih performansi: Legure u prahu često se koriste za aplikacije visokih performansi u kojima bi tradicionalne legure mogle proći, poput zrakoplovne, automobilske i medicinske industrije.

Primjene legura u prahu

Svestranost legura u prahu dovela je do njihove široke upotrebe u brojnim industrijama:

• Automobil: Zupčanici, spojne šipke, vodiči za ventile, režnjevi za kamere i različite strukturne komponente imaju koristi od isplativosti i performansi dijelova PM.

• Zrakoplovstvo: Lagane komponente visoke čvrstoće za motore zrakoplova i strukturne dijelove sve se više izrađuju od legura u prahu, posebno napeta i legura od titana.

• Medicinski: Implantati poput zamjena kuka i koljena, kirurških instrumenata i poroznih materijala za ugradnju kostiju proizvode se pomoću PM -a zbog njegove biokompatibilnosti i sposobnosti stvaranja specifičnih poroznih struktura.

• Električni i elektronički: Mekani magnetski materijali za motore i transformatore, električne kontakte i toplinske sudopere.

• Alati i umire: Čelični alati za velike brzine, cementirani karbidi i komponente otporne na habanje.

• Roba široke potrošnje: Komponente u uređajima, električnim alatima i sportskoj opremi.