Порошкова металургія

Визначення і загальна характеристика

ПОРОШКО́ВА МЕТАЛУ́РГІЯ — сукупність методів і технологічних процесів для одержа­н­ня металевих порошків і виробів із них (або їх композицій з неметалічними порошками). Порівняно з механічним обробле­н­ням при масовому виробництві є економічно вигіднішою технологією. До­зволяє одержати високоточні вироби. Також за­стосовують для досягне­н­ня особливих властивостей або за­даних характеристик, які неможливо отримати будь-яким іншим способом. За допомогою П. м. створено значну кількість нових матеріалів, серед яких як кон­струкційні, так і функціональні, псевдо­сплави з нез­сплавлюваних ли­т­тям компонентів з керованими характеристиками, матеріали, здатні працювати як за наднизьких, так і за надвисоких температур. Типові технологічні операції П. м.: одержа­н­ня порошків вихідних матеріалів; змішува­н­ня їх за необхідних теплових та атмо­сферних умов; пресува­н­ня пористих заготовок із отриманих сумішей із урахува­н­ням схеми прикла­да­н­ня зовнішнього навантаже­н­ня; термомеханічне обробле­н­ня, зокрема й спіка­н­ня та гаряче штампува­н­ня; додаткове обробле­н­ня з метою забезпече­н­ня роз­мірної точності, по­дрібне­н­ня зерен­ної структури, калібрува­н­ня. Іноді здійснюють просоче­н­ня мастилами, механічне доробле­н­ня, термічне, хімічне обробле­н­ня та ін. Одержа­н­ня металевих порошків є найбільш трудомісткою та дорогою стадією технологічного процесу. Фізичні, хімічні та технологічні властивості порошків, форма частинок залежать від способу їх виробництва.

Основні промислові способи виготовле­н­ня металевих порошків: механічне по­дрібне­н­ня металів у вихрових, вібраційних і кульових млинах; роз­пороше­н­ня роз­плавів (рідких металів) стисненим повітрям чи серед інертних газів (з його допомогою можливе ефективне очище­н­ня роз­плаву від багатьох домішок, має високу продуктивність та економічність); від­новле­н­ня руди чи окалини (бл. 50 % всіх порошків заліза одержують від­новле­н­ням руди); електролітичне осадже­н­ня металів із роз­чинів; викори­ста­н­ня сильного струму, що додається до стрижня металу у вакуумі (для порошкового алюмінію). У промислових умовах спеціальні порошки одержують також осадже­н­ням, навуглерожува­н­ням, термічною дисоціацією летких сполук (карбонільний метод) та іншими способами. Формува­н­ня виробів здійснюють шляхом холодного пресува­н­ня під великим тиском (30—1000 МПа) у металевих формах. Пере­важно використовують жорсткі закриті прес-форми, найчастіше прес-інструмент орієнтований вертикально. Суміш порошків вільно засипають у порожнину матриці, обʼємне дозува­н­ня регулюють ходом нижнього пуансону. Пресува­н­ня може бути одно- або дво­сторон­нім. Прес-порошок брикетують в порожнині матриці між верх­німи та нижніми пуансонами (або кількома пуансонами у випадку виробу з пере­ходами). Сформований брикет виштовхується із порожнини матриці нижнім пуансоном. Для формува­н­ня використовують спеціалізоване пресове обладна­н­ня з механічним, гідравлічним чи пневматичним приводом. Отримане пресува­н­ня має роз­мір та форму готового виробу, а також до­статню міцність для пере­вантаже­н­ня та транс­портува­н­ня до печі для спіка­н­ня. Завдяки структурним особливостям продукти П. м. більш термо­стійкі, краще пере­носять циклічні пере­пади температур та напруги деформації, а також радіо­активного ви­промінюва­н­ня. Водночас роз­виток П. м. стримують: порівняно висока вартість металевих порошків, необхідність спіка­н­ня в захисній атмо­сфері, що також збільшує собівартість виробів, неможливість виготовле­н­ня деяких заготовок великих роз­мірів, необхідність викори­ста­н­ня чистих вихідних порошків для отрима­н­ня чистих металів.

Значний внесок щодо удосконале­н­ня та створе­н­ня нових технологічних процесів П. м. зробили й українські науковці, зокрема й Ін­ституту про­блем матеріало­знавства НАНУ (І. Францевич, І. Федорченко, І. Радомисельський, В. Скороход, Р. Андрієвський, М. Ковальченко, Г. Гнесін, Г. Баглюк, А. Рагуля) та Ін­ституту електрозварюва­н­ня НАНУ (П. Лобода, І. Фрумін, І. Походня, В. Шлепаков, Б. Мовчан; обидва — Київ). Фахівців у галузі П. м. готують кафедри низки українських закладів вищої освіти, зокрема й Національного технічного університету України «Київський політехнічний ін­ститут».

Літ.: Федорченко И. М., Андриевский Р. А. Основы порошковой метал­лургии. К., 1963; Скороход В. В. Реологические основы теории спекания. К., 1972; Федорченко И. М., Францевич И. Н., Радомысельский И. Д. и др. Порошковая метал­лургия. Материалы, технология, свойства, области применения: Справоч. К., 1985; Андриевский Р. А. Введение в порошковую метал­лургию. Фрунзе, 1988; Баглюк Г. А. Ис­следование силовых режимов горячей штамповки пористых заготовок // Порошковая метал­лургия. 1998. № 12; Сердюк Г. Г., Павлыго Т. М. Прес­сование и формирование порошков // Неорганическое материаловедение. Материалы и технологии. Т. 2, кн. 2. К., 2008; Ковальченко М. С. Спіка­н­ня порошкових матеріалів під зовнішнім тиском // Порошкова металургія. 2011. № 1—2.

Г. А. Баглюк, М. Б. Штерн

Завантажити статтю