Порошковая металлургия
В порошковой металлургии металлические детали изготавливаются путем формовки и уплотнения металлического порошка, а также последующего спекания. Этот процесс является центральным элементом промышленного серийного производства — особенно в тех случаях, когда необходимо свести к минимуму последующую механическую обработку. Кроме того, формовка из порошка позволяет создавать сложные геометрические формы с высокой степенью точности контуров. Таким образом, сокращаются потери материала и укорачиваются технологические цепочки.
Процесс начинается с подготовки определенных металлических порошков. При этом решающими параметрами материала являются размер и форма частиц, текучесть и чистота. При необходимости порошки можно смешивать с добавками легирования, смазочными материалами или связующими веществами. Затем происходит уплотнение в экструдерах, прессах, матрицах или посредством изостатического прессования. При последующем спекании частицы термически соединяются при температуре ниже их точки плавления. Таким образом образуются твердые металлические структуры с заданной пористостью. Важной областью применения является механическое легирование. При этом различные порошковые компоненты интенсивно смешиваются и дезагломерируются. В планетарных или высокоэнергетических мельницах образуются мелкие смешанные кристаллы и метастабильные фазы. Таким образом, можно реализовать концепции легирования, недоступные при использовании традиционных методов плавки.
Механическое легирование предъявляет высокие требования к технологии смешивания. Однородность порошковой смеси имеет решающее значение для последующего химического состава на микроуровне. Это особенно актуально при использовании очень малых количеств нанодисперсных добавок. Эти добавки должны как можно полнее и равномернее осаждаться на поверхности частиц остальных компонентов, не образуя при этом собственной фракции частиц. Для этого требуется технология смешивания, которая, с одной стороны, обеспечивает очень высокое качество смешивания, а с другой — создает контролируемое относительное движение на поверхности частиц.
Смесители для порошков amixon® используются в порошковой металлургии для решения таких задач. Они позволяют наносить минимальные добавки нанодисперсных добавок, вплоть до следовых количеств, практически полностью на доступные поверхности частиц основных компонентов. Таким образом, можно целенаправленно регулировать текучесть, поведение при прессовании, кинетику спекания или поверхностную реактивность, не нанося недопустимого ущерба структуре зерен и не способствуя расслоению.
Порошковая металлургия пересекается с другими технологиями производства материалов на основе порошков. Например, высокоэффективная керамика также изготавливается из мелких порошков, смешивается, формуется и спекается. И здесь решающее значение имеют узкие допуски на распределение частиц по размеру, качество смешивания и степень уплотнения. Аналогичные принципы применяются к твердым сплавам, керметам и функциональным градиентным материалам, в которых в пределах одной детали сочетаются различные профили свойств.