Реферат на тему порошковая металлургия

Свойства и области применения порошковых материалов 7. Литература Введение. Производство деталей из металлических порошков относится к отрасли техники, называемой металлокерамикой или порошковой металлургией. Метод порошковой металлургии позволяет получить материалы и детали, обладающие высокой жаропрочностью, износостойкостью, твёрдостью, заданными стабильными магнитными свойствами. При этом порошковая металлургия позволяет получать большую экономию металла и значительно снижать себестоимость изделий.

Медные, никелевые и кобальтовые порошки легко получают восстановлением окислов этих металлов, так как они обладают низким сродством к кислороду. Восстановление проводят в муфельных или в трубчатых печах водородом, диссоциированным аммиаком или конвертированным природным газом. Температура восстановления сравнительно низка: меди — Длительность процесса восстановления После восстановления получают губку, которая легко растирается в порошок Порошок вольфрама получают из вольфрамового ангидрида, являющегося продуктом разложения вольфрамовой кислоты Н2WO4 прокаливание при

реферат на тему: Порошковая металлургия и свойства металлических порошков

Актуальность темы магистерской работы. На сегодня, с созданием и внедрением прогрессивных ресурсосберегающих технологий и новой техники важным аспектом научно-технического прогресса является появление новых способов получения материалов и изделий с заданными или принципиально новыми свойствами.

К таким материалам относятся продукты порошковой металлургии. Благодаря структурным особенностям изделия их них более термостойки, лучше переносят воздействие циклических колебаний температуры и напряжения, а также ядерного облучения, что очень важно для материалов новой техники. Порошковая металлургия имеет и недостатки, тормозящие ее развитие, к ним относится сравнительно высокая стоимость металлических порошков, производственные расходы связанные с изготовления индивидуальных приспособлений пресс-форм , необходимость спекания в защитной атмосфере, что увеличивает себестоимость изделий порошковой металлургии, сложность получения металлов и сплавов в компактном состоянии, необходимость применения чистых исходных порошков для получения чистых металлов.

Но недостатки порошковой металлургии и некоторые ее достоинства нельзя рассматривать как постоянно действующие факторы, в значительной степени они зависят от состояния и развития не только самой порошковой металлургии, но и других отраслей промышленности.

С увеличением масштабов выпуска и совершенствованием методов порошковой металлургии большинство из этих проблем решится. Порошковой металлургией можно получать детали из особо тугоплавких металлов, из нерастворимых друг в друге металлов вольфрам и медь, железо и свинец и т.

Металлические порошки состоят из очень мелких частиц 0,5— мкм различных металлов и их окислов. Порошки получают механическим и физико-химическим путем. Для механического измельчения твердых и хрупких материалов применяют шаровые, вибрационные мельницы и бегуны. Порошки из пластичных и легкоплавких металлов и сплавов получают различными способами, основанными на раздуве жидкого материала струей воды или газа. Механическим путем, как правило, получают порошки из отходов основного производства К физико-химическим способам получения порошков относят восстановление окислов металлов, электролиз и др Окислы металлов можно восстанавливать газообразными или твердыми восстановителями.

Наибольшее практическое применение нашли газообразные углеродистые и углеводородистые соединения природный газ, доменный, углекислый газ и водород. Электролизом водных растворов солей получают тонкие и чистые порошки различных металлов и сплавов. Порошки из редких металлов тантала, циркония, титана и др.

Режимы и технология изготовления порошков физико-химическим путем приведены в справочной литературе [1,2]. Основными технологическими свойствами порошков являются текучесть, прессуемость и спекаемость.

Текучесть — способность порошка заполнять форму. Текучесть ухудшается с уменьшением размеров частиц порошка и повышением влажности. Под спекаемостъю понимают прочность сцепления частиц в результате термической обработки прессованных заготовок. Одной из главных операций при производстве порошковых изделий, является формование тел из металлических порошков. При формовании в основном определяются форма и размеры изделий.

Для формования компактного тела из порошка требуются значительные затраты энергии. Эта энергия расходуется на уплотнение заготовки путем перемещения и деформации частиц, на преодоление сил трения между частицами и стенками формующей полости.

Чем больше контактная поверхность частиц порошка, тем сильнее между ними зацепление и сцепление. А площадь контакта, естественно, увеличивается при повышении давления на поверхность. За счет увеличения контакта между частицами при формовании повышается прочность формуемого тела, уменьшается пористость, измельчаются скопления частиц, а иногда и сами частицы, и происходит некоторое упрочение частиц.

Порошковые металлы могут деформироваться как вследствие деформации отдельных частиц, так и вследствие их смещения и заполнения ими пор. Таким образом, деформация сыпучего тела, в отличие от компактного, изменяет не только его форму, но и объем. Обычно при формовании высота заготовки по отношению к высоте насыпанного порошка уменьшается в 3—4 раза и более. При формовании может происходить одновременно упругая, хрупкая и пластическая деформация частиц.

Рисунок 1 показывает возможные схемы перемещения частиц порошкового металла. При сближении частиц может происходить увеличение площади контактных участков как без деформации частиц а , так и с их деформацией б ; удаление частиц в вызывает уменьшение контактных участков и даже может привести к разрыву контакта; скольжение частиц г сопровождается смещением контактных участков; одновременно с перемещением частицы могут разрушаться вследствие хрупкой деформации д.

В результате хрупкой деформации могут разрушаться как скопления частиц, так и сами частицы. Это наблюдается при формовании порошков с хрупкими и твердыми составляющими, например тонкой чугунной стружки, а также твердых, но хрупких соединений металлов. Степень деформации частиц повышается с увеличением пластичности формуемого материала и прилагаемого давления.

На результаты формования оказывают влияние различные факторы: насыпная масса порошка, предварительная обработка порошков, величина и направление давления при формовании и др. Сыпучие тела занимают объем, при котором механическая прочность тела, обусловленная взаимным зацеплением частиц, достаточна для сопротивления давлению, вызываемому массой порошка.

Если механическая прочность велика, то достаточная степень зацепления получается уже при рыхлой укладке и порошок имеет малую насыпную массу. Если же прочность сыпучего тела мала, то для получения необходимого зацепления нужна более плотная укладка, что повышает насыпную массу порошка [2,3]. При засыпке порошка в пресс-форму его частицы располагаются хаотически, образуя при этом так называемые мостики или арки.

Плотность засыпанного порошка в этом случае равна его насыпной массе рис. Приложение внешнего давления к такому свободно насыпанному порошку приводит к резкому повышению его плотности за счет заполнения пустот и пор.

По мере увеличения прилагаемого давления мостики и арки разрушаются рис. На дальнейших этапах формования происходит качественное и количественное изменение границ между частицами. От трения частиц при перемещении друг относительно друга сдираются окисные пленки, контакты между частицами в этих местах из неметаллических переходят в металлические, в результате чего повышается прочность заготовки рис.

Методы формования порошковых заготовок весьма разнообразны. По времени действия их можно подразделить на прерывистые и непрерывные, по принципам приложения давления — на постепенно возрастающие, мгновенно возрастающие и вибрационные, по направлению или схеме формования — на односторонние, двусторонние, всесторонние и центробежные, по применяемой температуре — на холодное формование при комнатной температуре и горячее при повышенной, по атмосфере — на формование на воздухе, в вакууме и в инертной среде.

Оно заключается в нагреве и выдержке сформованного изделия заготовки при температуре ниже точки плавления основного компонента.

Для многокомпонентных систем различают твёрдофазное и жидкофазное спекание. Твёрдофазное спекание сопровождается возникновением и развитием связей между частицами, образованием и ростом контактов шеек , закрытием сквозной пористости, укрупнением и сфероидизацией пор, уплотнением заготовки за счёт усадки.

В процессе спекания происходит массоперенос вещества через газовую фазу за счёт поверхностной и объёмной диффузии, вязкого течения, течения, вызванного внешними нагрузками спекание под давлением. При спекании наблюдается также рекристаллизация рост одних зёрен за счёт других той же фазы. Уплотнение при нагреве в основном происходит за счёт объёмной деформации частиц, осуществляемой путём объёмной самодиффузии атомов [4]. Жидкофазное спекание протекает в присутствии жидкой фазы легкоплавкого компонента, которая хорошо смачивает твёрдую фазу, улучшает сцепление между частицами, увеличивает скорость диффузии компонентов, облегчает перемещение частиц друг относительно друга.

Плохая смачиваемость препятствует уплотнению. Твёрдая фаза в зоне контакта может растворяться в жидкой, интенсифицируя процессы массопереноса. Различают системы с нерастворимыми компонентами, с ограниченной растворимостью и со значительной взаимной растворимостью компонентов. Жидкофазное спекание таких систем имеет свои особенности, связанные с преобладанием одной из стадий: - вязкое течение жидкости — перегруппировка частиц; - растворение — осаждение; образование жёсткого скелета.

Совмещение процесса прессования и спекания наблюдается при горячем прессовании, которое производится при температуре 0,5…0,9 Тпл основного компонента. Это позволяет использовать увеличение текучести шихты при повышенных температурах с целью получения малопористых изделий.

В этом случае силы давления формования суммируются с внутренними физическими силами приводящими к уплотнению [7]. Стадийность процессов, происходящих при горячем прессовании, во времени можно проиллюстрировать рисунком 3, где имеется три основных стадии: 1. Граничное скольжение частиц и объёмная деформация; 3.

Объёмная деформация. Наиболее существенными результатами горячего прессования являются максимально быстрое уплотнение и получение изделия с минимальной пористостью при сравнительно малых давлениях. Механизм уплотнения идентичен наблюдаемому при обычном спекании: образование межчастичного контакта, рост плотности с одновременным увеличением размеров частиц и дальнейший рост частиц при незначительном дополнительном уплотнении.

Изделия после горячего прессования обладают более высоким пределом текучести, большим удлинением, повышенной твердостью, лучшей электропроводностью и более точными размерами, чем изделия полученные путем последовательного прессования порядка и спекания. Указанные свойства тем выше, чем больше давление прессования.

Горячепрессованные изделия имеют мелкозернистую структуру [6,8]. Процессы спекания при обычном методе раздельного прессования и спекания длятся 1 — 2ч, в то время как при горячем прессовании длятся всего 3 — 15 мин. Материалом для изготовления пресс-форм служат жаропрочные стали при температурах до оC графит, силицированный графит, имеющий повышенную механическую прочность.

В настоящее время расширяется применение пресс-форм из тугоплавких окислов, силикатов и других химических соединений. С целью предотвращения прилипания спекаемых изделий к рабочим частям графитовой пресс-формы, что влечет за собой необходимость разрушения пресс-формы после каждого спекания, внутренние стенки матрицы и поверхность пуансонов, прилегающих к прессуемому материалу, перед горячим прессованием покрывают специальными смазками, например суспензией жирного чешуйчатого графита в глицерине, инертным составом жидкое стекло, эмаль, нитрид бора др.

Кроме того, для предупреждения окисления прессуемого изделия применяют защитные среды восстановительные или инертные или вакуумирование. Нагрев пресс-форм и материала осуществляется одним из следующих способов рис. Камера 2 соединена с источником питания 3 гибкими медными водоохлаждаемыми токоподводами 4. Регулировка мощности источника питания, а также управление всеми системами установки осуществляется с помощью электрошкафа 5.

Работа пресса обеспечивается гидроагрегатом 6 , который оснащен тремя насосами: холостого хода, рабочего хода и управляющего давления. Напуск рабочего газа в камеру и контроль рабочей среды внутри камеры обеспечивает система газообеспечения 8.

Система водоохлаждения 9 предназначена для охлаждения выпрямителя источника питания, стенок вакуумной камеры, гибких токоподводов и медных башмаков. Сама технология представляет собой следующие действия. Предварительно сформованные изделия из порошкового материала помещают слоями внутри пресс-формы и заполняют специальным графитовым порошком, который выполняет функцию упруго-сжимаемой среды рис.

В процессе прессования давление от пуансонов передается на изделия через графитовый порошок [9,10]. Анимация - Подготовка пресс-формы 4 кадра, интервал - 1,3 с. Механизм уплотнения включает образование механического контакта, рост плотности с одновременным увеличением размеров частиц и дальнейший рост частиц при незначительном дополнительном уплотнении.

Полученные ранее результаты свидетельствуют, что горячее прессование в упругосжимаемой среде приводит к неравномерной деформации изделий. В направлении приложения усилия прессования деформация значительно превышает деформацию в плоскости, перпендикулярной оси прессования. За один цикл прессования на рассматриваемой установке формируется не более изделий.

Сложность передачи давления не позволяет качественно пропрессовать большее количество образцов. Действие сил трения приводит к необходимости повышать давление прессования, а также является причиной неравномерности плотности в изделиях.

Исследованию этого вопроса посвящены работы многих специалистов в этой области. Однако анализ напряженного состояния материала и изделий при их взаимодействии показывает, что можно увеличить производительность установки за счет применения промежуточных прокладок, закладываемых внутрь пресс-формы между слоями материала и образцов.

Это позволит за счет перераспределения напряжений в пресс-форме обеспечить более равномерное наложение давления на изделие и изготавливать большее количество изделий за один цикл прессования, улучшив их характеристики. Еще больший эффект возможно получить при установке изделий под углом 45 градусов, применением закладных элементов повышенной прочности и пр.

Повышение производительности установки приведет к уменьшению энергозатрат для изготовления изделий, сделает их более доступными для широкого круга потребителей.

Дальнейшие исследования для магистерской работы будут направлены на изучение этого вопроса. На данном этапе идет разработка математической модели процесса горячего прессования при использовании закладных элементов различного профиля.

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Что может белорусская порошковая металлургия?

Основные преимущества использования порошковой металлургии. Физико- механический и химико-металлургический методы получения порошков. Скачать бесплатно - реферат по теме 'Порошковая металлургия'. Раздел: Неопределено. Тут найдется полное раскрытие темы.

Порошковая металлургия Введение Порошковая металлургия занимается изготовлением металлических порошков и разнообразных изделий из них. Порошковая технология — это широкая область получения дисперсных тел, применяемых в разнообразных отраслях производства — порошковой металлургии, керамической промышленности, получении пищевых и лекарственных продуктов, удобрений, топлива, строительных материалов и др. Вследствие некоторого внешнего сходства технологии порошковой металлургии с технологией керамического производства, изделия, изготавливаемые методами порошковой металлургии, широко известны также под названием металлокерамических. Основными элементами технологии порошковой металлургии являются следующие: получение и подготовка порошков исходных материалов, которые могут представлять собой чистые металлы или сплавы, соединения металлов с неметаллами и различные другие химические соединения; прессование из подготовленной шихты изделий необходимой формы в специальных пресс-формах, то есть формование будущего изделия; термическая обработка или спекание спрессованных изделий, придающее им окончательные физико-механические и другие специальные свойства. В производственной или исследовательской практике иногда встречаются отклонения от этих типичных элементов технологии, например совмещение операций прессования и спекания, пропитка пористого брикета расплавленными металлами, дополнительная механическая и другая обработка спеченных изделий и пр. Метод порошковой металлургии обладает рядом преимуществ: возможность изготовления материалов, содержащих наряду с металлическими составляющими и неметаллические, а также материалов и изделий, состоящих из двух биметаллы или нескольких слоев различных металлов; возможность получения пористых материалов с контролируемой пористостью, чего нельзя достигнуть плавлением и литьем. Наряду с преимуществами порошковой металлургии следует отметить и недостатки, затрудняющие и ограничивающие широкое ее распространение. К основным недостаткам следует отнести высокую стоимость порошков металлов и отсутствие освоенных методов получения порошков сплавов — сталей, бронз, латуней и пр. Изделия, получаемые из металлических порошков, вследствие пористости обладают повышенной склонностью к окислению, причем окисление может происходить не только с поверхности, но и по всей толщине изделия. Все сыпучие тела состоят из частиц и межчастичных внешних пор. Частицы порошков, в свою очередь, могут подразделяться на более мелкие структурные элементы. Металлические частицы практически всегда содержат примеси, распределенные как по поверхности, так и в виде внутренних включений, и часто имеют внутричастичные поры.

Методы изготовления порошков металлов и металлоподобных соединений. Применение порошковой металлургии в разных условиях работы.

История развития ПМ в России. Основным стимулом зарождения и развития ПМ до сих пор являлась потребность в новых материалах, невозможность их получения и обработки с помощью традиционных методов.

Порошковая металлургия

Не нашли нужную работу? Закажи реферат, курсовую, диплом на заказ реферат на тему: Порошковая металлургия и свойства металлических порошков скачать реферат 1. Общая характеристика порошковой металлургии и свойства порошков. История развития ПМ в России. Основным стимулом зарождения и развития ПМ до сих пор являлась потребность в новых материалах, невозможность их получения и обработки с помощью традиционных методов. Основы современной ПМ были заложены П.

Реферат: Порошковая металлургия и дальнейшая перспектива ее развития

Древние инки из драгоценных металлических порошков делали украшения и другие артефакты. Массовое производство изделий порошковой металлургии начинается с середины го века. В году Пётр Григорьевич Соболевский и Василий Васильевич Любарский разработали способ аффинажа сырой платины и превращения её в ковкий металл. Изделия порошковой металлургии сегодня используются в широком спектре отраслей, от автомобильной и аэрокосмической промышленности до электроинструментов и бытовой техники. Технология продолжает развиваться. Получение металлических порошков[ править править код ] Несмотря на разнообразие методов является наиболее трудоемкой и дорогой стадией технологического процесса [2]. Физические, химические и технологические свойства порошков, форма частиц зависит от способа их производства. Вот основные промышленные способы изготовления металлических порошков: Механическое измельчение металлов в вихревых, вибрационных и шаровых мельницах. Распыление расплавов жидких металлов сжатым воздухом или в среде инертных газов. Метод появился в х годах.

Актуальность темы магистерской работы.

.

.

.

.

.

.

.

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Порошковая металлургия
Похожие публикации