Металеві порошкові матеріали

МЕТАЛЕ́ВІ ПОРОШКО́ВІ МАТЕРІА́ЛИ — матеріали, що виготовляють із порошків на основі металів і сплавів або їхніх сумішей з неметалевими порошками із за­стосува­н­ням методів порошкової металургії. Під час виробництва М. п. м. найбільш широко використовують порошки заліза, міді, вольфраму, молібдену, кобальту, нікелю, алюмінію, олова, цинку та сплавів на їхній основі. Процес виготовле­н­ня деталей із М. п. м. містить такі технол. операції: отрима­н­ня вихід. порошків, змішува­н­ня шихти, формува­н­ня, спіка­н­ня, калібрува­н­ня, холодне чи гаряче штампува­н­ня, термічне чи термомех. обробле­н­ня, прокатува­н­ня тощо. Важливим є те, що викори­ста­н­ня цих методів може забезпечувати отрима­н­ня як матеріалів, аналогіч. за складом і властивостями до сплавів, що створюють за допомогою традиц. ливар. технологій, так і матеріалів (псевдо­сплавів) із порошк. сумішей, що містять компоненти, властивості яких різняться за питомою вагою, т-рами плавле­н­ня, а отже, отрима­н­ня їх традиц. ливар. методами неможливе. За при­значе­н­ням М. п. м. поділяють на кон­струкц., триботех., зносо­стійкі, інструмент., електротех., високопористі проникні, спец. при­значе­н­ня (зокрема жароміцні та жаро­стійкі). У заг. обсязі виробництва порошк. металургії найбільшу частку складають кон­струкц. М. п. м., з яких виготовляють шестерні, зубчасті колеса, сідла та корпуси клапанів, муфти, екс­центрики, кулачки, шайби, кришки, фланці, корпуси під­шипників, деталі насосів, різні диски, втулки тощо. Їх випускають у ви­гляді готових виробів або заготовок, що потребують мін. мех. обробле­н­ня. Залежно від умов екс­плуатації деталі з кон­струкц. порошк. матеріалів поділяють на мало-, помірно-, середньо- і сильнонавантажені. Фіз.-мех. властивості від­повід. груп матеріалів за ін. рівних умов ви­значаються густиною (поруватістю) матеріалу та особливостями їх створе­н­ня. Збільше­н­ня поруватості призводить до різкого зниже­н­ня міцності, твердості та ін. механічних властивостей матеріалу. Максимально допустима поруватість порошк. матеріалів зменшується із під­вище­н­ням міри навантаже­н­ня з 15–25 % для малонавантажених до <2 % для високонавантажених деталей. Для зменшення залишк. поруватості та підвищення мех. властивостей застосовують високоенергет. методи формування, холодне та гаряче штампування і просочування пористих заготовок легкоплавкими металами та сплавами. До триботехнічних відносять антифрикц. і фрикц. порошк. матеріали. Їх виготовляють переважно з матеріалів на основі заліза та міді. Вони містять тверді змащення — графіт, дисульфід молібдену й ін. Крім цього, пори таких деталей заповнюють рідкими мастил. матеріалами. Це дозволяє використовувати такі деталі без додатк. змащення у вузлах тертя, що зменшує вартість експлуатації машини та спрощує її конструкцію. Деталі з порошк. антифрикц. матеріалів використовують в автомобілебудуванні, с.-г. машинобудуванні, приладобудуванні, у виробництві побут. техніки тощо. Вони мають низький і стабіл. коефіцієнти тертя, добру припрацьовуваність, високі зносо­стійкість та опір до схоплювання. З порошк. антифрикц. матеріалів виготовляють підшипники ковзання. Для виробництва робочих елементів вузлів машин і механізмів, що передають та поглинають значну кінет. енергію (фрикц. та гальмівні вузли), широко використовують фрикц. порошк. матеріали. Вони складаються переважно з метал. і неметал. компонентів. Метал. складники забезпечують необхідну міцність, високу теплопровідність і припрацьовуваність, а неметалеві (SіО₂, Al₂O₃, графіт і ін.) під­вищують коефіцієнт тертя і зменшують здатність до схоплюва­н­ня.

До зносо­стійких М. п. м. належать матеріали, що працюють в умовах інтенсив. зношува­н­ня при значних навантаже­н­нях. Високі значе­н­ня фіз.-мех. властивостей зносо­стійких матеріалів забезпечують високими значе­н­нями від­нос. густини (практично без­пористі), рац. легува­н­ням, терміч. або термомех. обробле­н­ням. Їм притаман­на яскраво виражена гетероген­на структура, що складається із твердих зерен тугоплав. або інтерметалід. сполук (карбіди, бориди, оксиди, силіциди), рівномірно роз­поділених у міцній пружнопластич. матриці. Як порошк. зносо­стійкі матеріали найчастіше за­стосовують спечені та гарячештамповані високохромисті залізовуглец. сплави, матеріали, отримані із сумішей порошків сплавів заліза та карбіду бору, карбідо­сталі — композиц. матеріали, що складаються із сталевої матрич. фази та зерен карбіду титану тощо. Серед порошк. зносо­стій. матеріалів на основі кольор. металів — матеріали на основі нікелю із додава­н­ням зерен муліту, алюмоматричні та титаноматричні композити, що складаються із матрич. фази на основі сплавів алюмінію або титану, та твердих включень карбід. чи борид. фаз титану. Найрозпо­всюдженішими порошк. метал. інструм. матеріалами є порошк. швидкорізал. сталі, що виробляють методом рідкофаз. спіка­н­ня штуч. заготовок інструменту чи за допомогою гарячого газо­статич. пресува­н­ня крупногабарит. заготовок із подальшим гарячим деформува­н­ням — кува­н­ням і прокатува­н­ням — з отрима­н­ням прутк. сортаменту. Електротех. порошк. матеріали поділяють на контактні (для роз­рив. і ковз. контактів) та магнітні. Роз­ривні контакти виготовляють із порошк. сплавів на основі міді, срібла, вольфраму, молібдену, нікелю з домішками хрому, графіту, оксидів кадмію, міді, цинку. Ковзні контакти виробляють із порошк. сплавів на основі міді, срібла, нікелю, заліза з домішками графіту, нітриду бору, а також сульфідів (для зниже­н­ня коефіцієнта тертя); їх за­стосовують в електро­двигунах, генераторах електрич. струму, потенціометрах, струмо­знімачах та ін. при­строях. До магніт. матеріалів від­носять магнітотверді й магнітомʼякі матеріали, що виготовляють із порошк. сплавів на основі заліза, кобальту, нікелю, алюмінію, сплаву Fe–Nd–B. Ферити випускають лише методами порошк. металургії. Особливе місце в заг. номенклатурі порошк. виробів за­ймають деталі з високопористих проникних матеріалів. Їх за­стосовують для фільтрації рідин і газів при низьких та високих т-рах, у при­строях для капіляр. транс­портува­н­ня рідин, тепл. трубах, при випар. охолоджен­ні, для очище­н­ня повітря й агресив. домен. газів, що мають температуру до 1000 °С, сольових роз­чинів, роз­плавлених легкоплавких металів; як демпфери вібрацій і звук. коливань, гнотів тощо. Пористі проникні метал. матеріали виготовляють пере­важно з порошків титану, міді, корозійно­стійких сталей. Методи порошк. металургії уможливлюють випуска­н­ня фільтрів зі змінюваною та регульованою пористістю, проникністю й ступенем очище­н­ня. Порошк. метал. жароміцні та жаро­стійкі матеріали на основі тугоплавких металів використовують при високих т-рах, різноманіт. тиску (від сотень атмо­сфер до високого вакууму), в різних агресив. середовищах, напр., для виготовле­н­ня камер згоря­н­ня та елементів захис. кон­струкцій ракет.

Завантажити статтю