آلیاژ پودری اشاره به یک ماده فلزی متشکل از دو یا چند عنصر که به صورت پودر با هم مخلوط می شوند. برخلاف آلیاژهای سنتی که با ذوب و ریخته گری تشکیل می شوند ، آلیاژهای پودر از طریق ایجاد می شوند متالورژی پودر (PM) ، یک فرآیند تولید که شامل فشرده سازی و پخت پودرهای فلزی ریز است. این رویکرد متمایز از نظر خصوصیات مواد ، انعطاف پذیری طراحی و راندمان تولید مزایای منحصر به فردی را ارائه می دهد.
آلیاژهای پودر چگونه ساخته می شوند؟ فرآیند متالورژی پودر
ایجاد آلیاژهای پودر شامل چندین مرحله کلیدی است:
-
تولید پودر: مرحله اصلی تولید پودرهای فلزی تشکیل دهنده است. از روشهای مختلفی استفاده می شود ، از جمله:
-
اتمی سازی: فلز مذاب توسط یک گاز یا جت مایع به قطرات ریز شکسته می شود ، که سپس به ذرات پودر تبدیل می شود. این یک روش متداول برای تولید پودرهای کروی یا نامنظم است.
-
کاهش شیمیایی: اکسیدهای فلزی از نظر شیمیایی به شکل پودر فلزی آنها کاهش می یابد.
-
الکترولیز: پودرهای فلزی از محلول الکترولیتی سپرده می شوند.
-
آلیاژ مکانیکی: از آسیاب توپ با انرژی بالا برای شکستگی مکرر و ذرات پودر جوش خورده استفاده می شود و منجر به توزیع همگن عناصر می شود حتی اگر در حالت مایع غیرقابل نفوذ باشند.
-
-
مخلوط پودر: پودرهای ابتدایی مختلف برای دستیابی به ترکیب آلیاژ مورد نظر با دقت در نسبت های دقیق مخلوط می شوند. اتصال دهنده ها ، روان کننده ها یا سایر مواد افزودنی ممکن است در این مرحله برای بهبود فشرده سازی و تسهیل پردازش بعدی در این مرحله گنجانیده شود.
-
تراکم: پودر مخلوط سپس با استفاده از فشار زیاد در قالب ، به شکل دلخواه ، معروف به "جمع و جور سبز" فشار می یابد. این مرحله جمع و جور را با قدرت کافی برای رسیدگی فراهم می کند. تکنیک ها عبارتند از:
-
تراکم مرده: متداول ترین روش ، که در آن پودر در یک قالب سفت و سخت فشرده می شود.
-
فشار ایزوستاتیک (CIP/HIP): پودر از همه جهات تحت فشار قرار می گیرد ، یا در دمای اتاق (فشار ایزوستاتیک سرد) یا درجه حرارت بالا (فشار ایزوستاتیک داغ). باسن به ویژه برای دستیابی به قطعات با چگالی بالا و نزدیک به شکل با خواص برتر مؤثر است.
-
-
پخت و پز: جمع و جور سبز در یک جو کنترل شده (اغلب بی اثر یا کاهش) به دمای زیر نقطه ذوب تشکیل دهنده اصلی گرم می شود. در حین پخت ، ذرات از طریق انتشار اتمی به هم پیوند می خورند و منجر به افزایش استحکام ، تراکم و کاهش تخلخل می شوند. جو با دقت کنترل شده از اکسیداسیون و دکربوراسیون جلوگیری می کند.
-
عملیات ثانویه (اختیاری): بسته به خصوصیات و کاربردهای مورد نظر ، ممکن است از مراحل پردازش بیشتر استفاده شود:
-
اندازه/سکه: برای بهبود دقت بعدی.
-
نفوذ: معرفی یک فلز نقطه ذوب پایین به منافذ قسمت سینتر شده برای خواص پیشرفته.
-
عملیات حرارتی: برای اصلاح خصوصیات مکانیکی (به عنوان مثال ، سخت شدن ، درجه حرارت).
-
ماشینکاری: برای دستیابی به ابعاد یا ویژگی های نهایی ، اگرچه یکی از مزایای PM اغلب تولید تقریباً شبکه است و ماشینکاری را به حداقل می رساند.
-
مزایا و ویژگی های اصلی آلیاژهای پودر
آلیاژهای پودر و روند PM مجموعه ای از مزایای قانع کننده را ارائه می دهند:
-
خواص متناسب: PM امکان کنترل دقیق بر ترکیب آلیاژ و ریزساختار را فراهم می کند ، و امکان ایجاد مواد با ترکیب های منحصر به فرد از خواص را فراهم می کند که از طریق ذوب و ریخته گری معمولی دشوار یا غیرممکن هستند. این شامل خصوصیات مغناطیسی ، الکتریکی ، حرارتی یا مقاوم در برابر سایش است.
-
تولید خالص یا ساخت نزدیک به شکل: هندسه های پیچیده را می توان با دقت ابعادی بالا تولید کرد ، و نیاز به عملیات ماشینکاری گران قیمت را به میزان قابل توجهی کاهش یا از بین می برد. این منجر به صرفه جویی در مواد و کاهش زمان تولید می شود.
-
استفاده از مواد: فرآیند PM بسیار کارآمد است و ضایعات مواد بسیار کمی در مقایسه با روشهای تولید کمتری دارد.
-
مواد متخلخل: PM می تواند عمداً مؤلفه هایی را با تخلخل کنترل شده ایجاد کند ، که برای برنامه های کاربردی مانند فیلترها ، یاتاقان های خودآزمایی و ایمپلنت های زیست پزشکی بسیار مهم است.
-
ترکیبی از مواد غیرقابل برگشت: آلیاژ مکانیکی ، یک تکنیک PM ، می تواند عناصری را که در حالت مایع آنها قابل تقسیم نیستند ، ترکیب کنند و امکاناتی را برای ترکیبات جدید مواد باز می کنند.
-
مواد با کارایی بالا: آلیاژهای پودر اغلب برای کاربردهای با کارایی بالا استفاده می شوند که در آن آلیاژهای سنتی ممکن است کوتاه شوند ، مانند هوافضا ، خودرو و صنایع پزشکی.
کاربردهای آلیاژهای پودر
تطبیق پذیری آلیاژهای پودر منجر به استفاده گسترده آنها در صنایع بی شماری شده است:
-
خودرو: چرخ دنده ها ، میله های اتصال ، راهنماهای دریچه ، لوب های بادامک و اجزای مختلف ساختاری از مقرون به صرفه بودن و عملکرد قطعات PM بهره مند می شوند.
-
هوافضا: مؤلفه های سبک و سبک بالا برای موتورهای هواپیما و قطعات ساختاری به طور فزاینده ای از آلیاژهای پودر ، به ویژه سوپر آلو و آلیاژهای تیتانیوم ساخته می شوند.
-
پزشکی: ایمپلنت هایی مانند تعویض لگن و زانو ، ابزارهای جراحی و مواد متخلخل برای رشد استخوان با استفاده از PM به دلیل سازگاری زیست سازگاری و توانایی ایجاد ساختارهای متخلخل خاص تولید می شوند.
-
برقی و الکترونیکی: مواد مغناطیسی نرم برای موتورها و ترانسفورماتورها ، مخاطبین برقی و غرق گرما.
-
ابزارها و می میرد: ابزارهای فولادی با سرعت بالا ، کاربیدهای سیمانی و اجزای مقاوم در برابر سایش.
-
کالاهای مصرفی: مؤلفه های موجود در لوازم ، ابزارهای برق و تجهیزات ورزشی. $ $
