Способы получения и технологические свойства порошков.

Порошковая металлургия - отрасль технологии, занимающаяся получением порошков и изделий из них.

Конкурентная способность порошковой металлургии по сравнению с традиционными способами получения заготовок литьем из металла все больше проявляется за счет следующих факторов: возможности получения материала со специальными физическими и эксплуатационными свойствами; применения в качестве исходных материалов отходов основного производства - обрезков, стружки, окалины и т.д., а также получения материала из руды, минуя стадию металлургии; практического отсутствия необходимости дальнейшей механической обработки получаемых заготовок и тем самым снижении трудоемкости и себестоимости их изготовления и увеличении коэффициента использования материала; совмещении процессов получения необходимого материала и готового изделия; высокого уровня механизации и автоматизации всех технологических операций.

Технологический процесс сводится к формованию порошковых или волокнистых компонентов в заготовки, которые подвергают термической обработке - спеканию. Изготовление заготовок из металлических КМ с волокнистыми наполнителями сдерживается относительно высокой стоимостью самих волокон.

Промышленность выпускает различные металлические порошки: железный, медный, никелевый, хромовый, кобальтовый, вольфрамовый, молибденовый, титановый и др. Способы получения порошков условно разделяют на механические и физико-химические.

Наибольшее практическое применение имеет способ механического измельчения исходного сырья (стружки, обрезков, скрапа и т.д.). Измельчение проводят в механических мельницах. Размолом получают порошки из легированных сплавов строго заданного химического состава и из хрупких материалов (кремний, бериллий и т.д.).

Промышленностью также освоена технология получения порошков путем раздува жидкого металла струей газа или жидкости. Наиболее простым и экономичным является способ раздува жидкого металла струей воды под определенным давлением.

При применении механических способов исходный продукт измельчают без изменения химического состава. К недостаткам механического измельчения следует отнести высокую стоимость порошков, так как в нее входит стоимость изготовления исходных металлов и сплавов.

К физико-химическим способам относят такие технологические процессы, в которых получение порошка связано с изменением химического состава исходного сырья или его состояния в результате химического или физического (но не механического) воздействия на исходный продукт. Физико-химические способы получения порошков более универсальны, чем механические. Возможность использования дешевого сырья (руды, отходов производства в виде окалины, оксидов) делает многие физико-химические способы экономичными. Порошки тугоплавких металлов, а также порошки сплавов и соединений на их основе могут быть получены только физико-химическими способами.

Наиболее дешевы порошки, получаемые методом восстановления руды и окалины. Почти половину всего порошка железа получают восстановлением руды.

Поведение металлических порошков при прессовании и спекании зависит от свойств порошков. Химический состав порошков определяется содержанием основного металла или компонента и примесей. Физические свойства порошков характеризуются размером и формой частиц, микротвердостью, плотностью, состоянием кристаллической решетки, а технологические свойства - насыпной массой, текучестью, прессуемостью и спекаемостью порошка.

Насыпная масса - масса единицы объема свободно насыпанного порошка. Стабильность насыпной массы обеспечивает постоянную усадку при спекании. Она зависит главным образом от формы и размеров частиц.

Текучесть - способность порошка заполнять форму. Текучесть ухудшается с уменьшением размеров частиц порошка и повышением влажности. Оценкой текучести является количество порошка, вытекаемого в 1 с через отверстие диаметром 1,5...4 мм. Текучесть порошка имеет большое значение, особенно при автоматическом прессовании, при котором производительность пресса зависит от скорости заполнения формы. Низкая текучесть способствует также получению неоднородных по плотности деталей.

Прессуемость характеризуется способностью порошка уплотняться под действием внешней нагрузки и прочностью сцепления частиц после прессования. Прессуемость порошка зависит от пластичности материала частиц, их размеров и формы и повышается с введением в его состав поверхностно-активных веществ.

Под спекаемостью понимают прочность сцепления частиц в результате термической обработки прессованных заготовок.