---
Пройти Антиплагиат ©



Главная » Материаловедение: материалы, применяемые в машиностроении » Порошковые материалы



Порошковые материалы

Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная. Найти рефераты и курсовые по данной теме Уникализировать текст 



Порошковая металлургия представляет собой совокупность методов изготовления порошков металлов и металлоподобных соединений, полуфабрикатов и изделий из них без расплавления основного компонента.
Методом порошковой металлургии можно получать:
• материалы из металлов, не смешивающихся в расплавленном виде (например, железо—свинец, вольфрам—хром и др.);
• материалы с особой структурой и характеристиками (например, многие пористые металлы для подшипников);
• медно-графитовые щетки для электрогенераторов и электродвигателей.
Основным преимуществом порошковой металлургии является и то, что спекаемые материалы можно производить не только в виде заготовок и полуфабрикатов, но и в виде готовых изделий, не требующих дальнейшей обработки резанием. В частности, к таким изделиям относятся зубчатые колеса для зубчатых передач автомобилей.
По сравнению с другими методами получения деталей — литьем, обработкой давлением, резанием и т. д. — изготовление деталей из спеченных материалов требует наименьших затрат, заводских площадей, оборудования. Автомобильная промышленность является одним из основных потребителей спеченных материалов. Например, для изготовления автомобиля марки ГАЗ необходимо 25—30 кг такого материала.
Применение спеченных материалов позволяет повысить износостойкость, долговечность, коррозионную стойкость изделий, а также снизить трудоемкость и металлоемкость машин и механизмов.
Технология производства спеченных материалов включает в себя следующие операции:
• получение исходных металлических порошков и приготовление из них шихты с заданными химическим составом и технологическими характеристиками;
• формование порошков или их смесей в заготовки (главным образом прессованием);
• спекание, т. е. температурную обработку заготовок при температуре ниже плавления всего металла или основной его части.
Иногда спекают порошки, засыпанные в соответствующие формы, исключая таким образом операцию формования. В ряде случаев формование и спекание объединяют в одну операцию — операцию горячего прессования, т. е. обжатие порошков при нагревании.
Порошки получают механическими или физико-механическими методами. К первым относят измельчение металлов в вихревых, вибрационных и шаровых мельницах или более производительное и экономичное распыление жидких металлов. Ко вторым — химическое восстановление металлов из окислов; электролиз расплавленных солей и др. Основной метод формования — прессование в пресс-формах из закаленной стали под давлением 200—1000 МПа. Частицы порошков для различных изделий имеют размеры от 0,01 до 1000 мкм, а форма частиц зависит от метода получения. Форма частиц порошка влияет на его технологические свойства, насыпную плотность, текучесть (скорость высыпания из воронки). Полученные порошки сортируют по фракциям ситовым методом (от 40 до 1000 мкм и от 0,1 до 40 мкм).
Спекание проводят в защищенной среде (водород; среда, содержащая соединение углерода; высокое разрежение (вакуум); защитные засыпки) при температуре около 70—85 % от точки плавления, а для многокомпонентных сплавов — несколько выше температуры плавления наиболее легкоплавкого компонента.
Применяют также горячее прессование, при котором изделия не только формуются, но и подвергаются спеканию. Ленту, проволоку и некоторые другие изделия из металлических порошков получают методом прокатки.
Прочность спеченных материалов определяется их относительной плотностью. Для повышения прочности и вязкости в шихту порошков на основе железа вводят порошки меди, никеля, молибдена, хромам, марганца, кремния. Помимо легирования для повышения прочности в шихту вводят до 1 % порошка графита, а после спекания заготовки закаливают или цементируют и заливают.
С помощью порошковой металлургии получают следующие виды изделий:
• компактную металлокерамику;
• металлокерамические твердые сплавы;
• ферриты;
• антифрикционные и фрикционные изделия;
• фильтры.
Компактная металлокерамика представляет собой детали с небольшой остаточной пористостью (например, направляющие втулки клапанов).
Металлокерамические твердые сплавы используют в виде пластинок к режущему инструменту. Некоторые мелкие режущие инструменты (сверла, фрезы) изготовляют целиком из твердых сплавов.
Металлокерамические твердые сплавы имеют очень высокую твердость и сохраняют работоспособность до температуры 1000—1100 °С. Основной составляющей таких сплавов являются карбиды вольфрама, титана, тантала. В качестве связующего применяют кобальт.
ГОСТ 3882—74 устанавливает выпуск металлокерамических сплавов трех групп: вольфрамовой — ВКЗ, ВКЗМ, ВК4, ВК4В, ВК6, ВК6М, ВК6В9, ВК8ВК, ВК10, ВК10М, ВК100М, ВК10КС, ВК11В, ВК11ВК, ВК15, ВК20, ВК20КС, ВК20К, ВК25; титано-вольфрамовой — Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К12; титано-танталовольфрамовой - ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ10К8Б, ТТ20К9. Массовое содержание компонентов и свойства марок металлокерамических твердых сплавов приведены в табл. 1. С увеличением содержания кобальта прочность сплавов возрастает, а твердость и износостойкость уменьшаются. В соответствии с этим и определяется область использования сплавов различных марок.
 
Таблица 1. Значения эксплуатационных показателей металлокерамических твердых сплавов

Сплавы марок ВКЗ, ВКЗМ, ВК4, ВК4В, ВК6, ВК6М, ВК60М, ВК6В, ВК10, ВКЮМ, все сплавы титановольфрамовой и титано-тантало-вольфрамовой групп используют для обработки резанием металлов, пластмасс, камня; сплав ВК15 — для режущих инструментов по дереву.
Буква «М» в маркировке означает мелкозернистую структуру, поэтому более высокую износоустойчивость по сравнению с теми же марками нормальной зернистости; буквы «В» или «КС» в конце маркировки указывают на более высокие эксплуатационную прочность и сопротивление ударам и выкрашиванию вследствие крупнозернистой структуры; буква «О» указывает на содержание 2 % карбида тантала, что несколько повышает твердость и износостойкость сплава.
Ферриты — металлокерамика из порошков триоксида железа (Fe203) и оксидов других металлов (МпО, ZnO, NiO, MgO и др.). Ферриты обладают свойствами полупроводников и являются важнейшими материалами для радиоэлектронных устройств.
Антифрикционные сплавы содержат такие цветные металлы, как олово, свинец, сурьму. Они не могут работать в условиях сухого трения, при большой скорости скольжения, в агрессивных средах и при температурах выше 350 °С.
Для изготовления подшипников скольжения, вкладышей, втулок, уплотнителей все более широко применяют спеченные антифрикционные материалы, которые могут работать в таких условиях. Эти материалы характеризуются также низким коэффициентом трения, высокой износоустойчивостью и хорошей прирабатываемостью. Относительная пористость этих материалов (18—25 %) обеспечивает необходимую масловпитываемость. Спеченными антифрикционными материалами являются железографит, железографит—медь, железо—медь, бронзографит.
Фрикционные спеченные материалы применяют в тормозных механизмах. В состав их входят медь, железо, олово, графит, кремний. Эти материалы выдерживают давление до 7 М Па и температуру до 550 °С.
Фильтры, спеченные из порошков, по сравнению с фильтрами из других материалов (бумаги, фибры, фетра, металлических сеток, фторопластовых и нейлоновых пористых материалов) отличаются большой прочностью и стабильностью формы, теплостойкостью и теплопроводностью, а также способностью восстанавливаться в процессе эксплуатации (механическая очистка фильтров токами газов или жидкостей, химическая, термическая очистка).
Такие фильтры широко применяют, например, в системе питания двигателя. Пористость фильтров для различных целей колеблется от 30 до 60 %. Различные фильтры задерживают частицы размером от 10 до 1 мкм. Фильтры изготовляют из порошков железа, стали, бронзы, титана; они могут иметь форму лент, труб, стаканов.
Недостатки порошковой металлургии:
• сравнительно высокая стоимость металлических порошков;
• необходимость спекания в защитной среде;
• в некоторых случаях трудность изготовления изделии и заготовок больших размеров;
• сложность получения металлов и сплавов в компактном беспористом состоянии.
 



Лекция, реферат. Порошковые материалы - понятие и виды. Классификация, сущность и особенности. 2018-2019.

Оглавление книги открыть закрыть

Материалы, применяемые в машиностроении
Углеродистые стали
Углеродистые стали обыкновенного качества
Качественные углеродистые стали
Инструментальные углеродистые стали
Чугуны: классификация и свойства
Ковкий чугун
Высокопрочный чугун
Антифрикционные чугуны
Легированные стали: свойства и классификация
Конструкционные легированные стали
Инструментальные легированные стали
Стали и сплавы с особыми свойствами: нержавеющие, шарикоподшипниковые, пружинные, автоматные
Электротехнические стали и сплавы
Порошковые материалы
Сплавы цветных металлов
Медь и ее сплавы
Алюминий и его сплавы
Антифрикционные сплавы
Композиционные материалы
Композиционные материалы с металлической матрицей
Материалы с неметаллической матрицей
Конструкционные материалы на органической основе
Пластмассы: состав, свойства и классификация
Резины: состав, свойства и виды
Конструкционные материалы на неорганической основе
Неорганическое стекло: свойства и классификация
Теплозвукоизоляционные стекловолокнистые материалы
Ситаллы: получение и свойства
Керамические материалы: свойства и виды
Графит и его свойства
Защитные материалы и их виды




« назад Оглавление вперед »
Электротехнические стали и сплавы « | » Сплавы цветных металлов






 

Похожие работы:

Воспользоваться поиском

 

Учебники по данной дисциплине

Производственное оборудование и станки
Стандартизация, метрология, сертификация. Учебник