Poederlegering Verwijst naar een metaalmateriaal dat bestaat uit twee of meer elementen die samen worden vermengd in poedervorm. In tegenstelling tot traditionele legeringen die worden gevormd door smelten en gieten, worden poederlegeringen gemaakt door Poeder metallurgie (PM) , een productieproces waarbij mooie metalen poeders worden verdicht en sinteren. Deze afzonderlijke aanpak biedt unieke voordelen op het gebied van materiaaleigenschappen, ontwerpflexibiliteit en productie -efficiëntie.
Hoe worden poederlegeringen gemaakt? Het poeder metallurgieproces
Het maken van poederlegeringen omvat verschillende belangrijke stappen:
-
Poederproductie: De primaire stap is de productie van de samenstellende metalen poeders. Verschillende methoden worden gebruikt, waaronder:
-
Atomisatie: Gesmolten metaal wordt in fijne druppeltjes verbroken door een gas- of vloeistofstraal, die vervolgens stolt in poededeeltjes. Dit is een veel voorkomende methode voor het produceren van sferische of onregelmatige poeders.
-
Chemische reductie: Metaaloxiden worden chemisch gereduceerd tot hun metalen poedervorm.
-
Elektrolyse: Metaalpoeders worden afgezet uit een elektrolytische oplossing.
-
Mechanische legering: Hoge energie-kogelfrees wordt gebruikt om herhaaldelijk poederdeeltjes met koude lever te breken en, wat leidt tot een homogene verdeling van elementen, zelfs als ze niet-mengbaar zijn in de vloeibare toestand.
-
-
Poedermenging: De verschillende elementaire poeders worden zorgvuldig gemengd in precieze verhoudingen om de gewenste legeringssamenstelling te bereiken. Bindmiddelen, smeermiddelen of andere additieven kunnen in dit stadium worden opgenomen om de compaciteit te verbeteren en de latere verwerking te vergemakkelijken.
-
Verdichting: Het gemengde poeder wordt vervolgens in een gewenste vorm gedrukt, bekend als een 'groene compact', met hoge druk in een dobbelsteen. Deze stap biedt de compacte met voldoende sterkte voor het hanteren. Technieken zijn onder meer:
-
Die verdichting: De meest voorkomende methode, waarbij poeder in een rigide dobbelsteen wordt gedrukt.
-
Isostatisch drukken (CIP/HIP): Poeder wordt onderworpen aan druk vanuit alle richtingen, hetzij bij kamertemperatuur (koud isostatisch persen) of verhoogde temperaturen (heet isostatisch persen). Hip is vooral effectief voor het bereiken van componenten met een hoge dichtheid, nabije vorm met superieure eigenschappen.
-
-
Sinteren: De groene compact wordt verwarmd in een gecontroleerde atmosfeer (vaak inert of reduceren) tot een temperatuur onder het smeltpunt van het primaire bestanddeel. Tijdens het sinteren binden deeltjes aan elkaar door atomaire diffusie, wat leidt tot verhoogde sterkte, dichtheid en een vermindering van de porositeit. De zorgvuldig gecontroleerde atmosfeer voorkomt oxidatie en decarburisatie.
-
Secundaire bewerkingen (optioneel): Afhankelijk van de gewenste eigenschappen en toepassing kunnen verdere verwerkingsstappen worden gebruikt:
-
Afmetingen/coining: Voor verbeterde dimensionale nauwkeurigheid.
-
Infiltratie: Introductie van een lager metaal van het smeltpunt in de poriën van het gesinterde deel voor verbeterde eigenschappen.
-
Warmtebehandeling: Voor het wijzigen van mechanische eigenschappen (bijv. Harding, temperen).
-
Bewerking: Voor het bereiken van definitieve dimensies of kenmerken, hoewel een van de voordelen van PM vaak bijna-netvormige productie is, waardoor de bewerking wordt geminimaliseerd.
-
Belangrijkste voordelen en kenmerken van poederlegeringen
Poederlegeringen en het PM -proces bieden een dwingende reeks voordelen:
-
Op maat gemaakte eigenschappen: PM zorgt voor precieze controle over de samenstelling en microstructuur van de legering, waardoor materialen met unieke combinaties van eigenschappen kunnen worden gemaakt die moeilijk of onmogelijk te bereiken zijn door conventioneel smelten en gieten. Dit omvat specifieke magnetische, elektrische, thermische of slijtvaste kenmerken.
-
Net-vorm of bijna-netvormige productie: Complexe geometrieën kunnen worden geproduceerd met een hoge dimensionale nauwkeurigheid, waardoor de behoefte aan dure bewerkingsactiviteiten aanzienlijk wordt verminderd of geëlimineerd. Dit leidt tot materiële besparingen en verminderde productietijd.
-
Materiaalgebruik: Het PM -proces is zeer efficiënt, met zeer weinig materiaalafval in vergelijking met subtractieve productiemethoden.
-
Poreuze materialen: PM kan opzettelijk componenten creëren met gecontroleerde porositeit, wat cruciaal is voor toepassingen zoals filters, zelf-buienlagers en biomedische implantaten.
-
Combinatie van niet -mengbare materialen: Mechanische legering, een PM -techniek, kan elementen combineren die niet mengbaar zijn in hun vloeibare toestand, waardoor mogelijkheden voor nieuwe materiaalsamenstellingen worden geopend.
-
Hoogwaardige materialen: Poederlegeringen worden vaak gebruikt voor krachtige toepassingen waar traditionele legeringen tekortschieten, zoals in ruimtevaart-, automotive- en medische industrie.
Toepassingen van poederlegeringen
De veelzijdigheid van poederlegeringen heeft geleid tot hun wijdverbreide gebruik in verschillende industrieën:
-
Automotive: Gears, verbindingsstangen, klepgidsen, nokkenlobben en verschillende structurele componenten profiteren van de kosteneffectiviteit en prestaties van PM-onderdelen.
-
Aerospace: Hoogsterkte, lichtgewicht componenten voor vliegtuigmotoren en structurele onderdelen zijn in toenemende mate gemaakt van poederlegeringen, vooral superlegeringen en titaniumlegeringen.
-
Medisch: Implantaten zoals heup- en knievervangingen, chirurgische instrumenten en poreuze materialen voor botgroei worden vervaardigd met behulp van PM vanwege de biocompatibiliteit en het vermogen om specifieke poreuze structuren te creëren.
-
Elektrisch en elektronisch: Zachte magnetische materialen voor motoren en transformatoren, elektrische contacten en koellichamen.
-
Tools en sterft: High-speed stalen gereedschap, gecementeerde carbiden en slijtvaste componenten.
-
Consumentengoederen: Componenten in apparaten, elektrisch gereedschap en sportapparatuur.
