порошковая металлургия

[powder metallurgy] — раздел науки и отрасль металлургической и машиностроительной промышленности, включающий технологические процессы получения порошков металлов, сплавов и химических соединений, производства из них полуфабрикатов и готовых изделий, переработки отходов легированных сталей, сплавов и дефицитных металлов. Порошковая металлургия как технология зародилась в 1826 г. благодаря трудам инженеров В. Г. Соболевского и В. В. Любарского, разработавших один из основных приемов порошковой металлургии — горячее прессование порошков, заключяющееся в том, что пористая, как губка, платина помещалась в форму, сдавливалась, нагревалась и после этого превращалась в плотный монолитный металл. Этот способ стал использоваться на Санкт-Петербургском монетном дворе для изготовления монет, медалей, а затем и изделий более сложной формы. Через два года это изобретение было повторено в Англии. В конце XIX в. метод получил развитие в США, а в начале XX в. и в Германии. Эти разработки привели к созданию порошковой металлургии тугоплавких металлов и сплавов. Особенно интенсивное развитие порошковая металлургия получила после 2-й мировой войны (1939 — 1945 гг.) и, благодаря ряду изобретений, превратилась в отрасль безотходного производства. Такими изобретениями явились распыление расплавов, изостатические и разные виды динамического и импульсного прессования, экструзия в сочетании с термопластической обработкой, способы прямого и восстановительного синтеза ультрадисперсных порошков химических соединений в плазменных струях, порошковые газотермические покрытия и т. д. Порошковая металлургия стала не только конкурентоспособной, но и во многих случаях более эффективной в сравнении с традиционными способами производства черных, цветных металлов и особенно высоколегированных сплавов. Порошковая металлургия впервые открыла новые возможности получения ряда химических соединений (карбидов, боридов, нитридов, интерметаллидов) и сложнолегированных сплавов как из индивидуальных оксидов, так и из их смесей методами восстановления углеродом (сажей), водородом, гидридами металлов и т. д. Это позволило синтезировать принципиально новые соединения и изделия как из сложнолегированных сплавов гомогенных структуры и состава, так и из в высшей степени гетерогенных материалов (композитов).
Именно развитие порошковой металлургии определило достигнутый уровень свойств таких новых неорганических материалов, как тугоплавкие металлы и сплавы, жаропрочные сплавы и соединения, жаростойкие, сверхтвердые режущие и абразивные, фрикционные, коррозионно- и износостойкие материалы, сплавы с высокой демпфирующей и звукопоглощающей способностью, электротехнические и электроконтактные материалы, тепло- и электропроводные сплавы, материалы для биологической защиты, теплоизоляционные материалы и, наконец, чистые металлы. Порошковая металлургия позволяет получать также качественно новые состояния материалов: аморфное, микрокристаллическое, ультрадисперсное, при которых обеспечивается ряд специальных физических свойств в сочетании с высокой прочностью и вязкостью разрушения, эффект сверхпластичности.
Порошковая металлургия открывает новые возможности экономии металла и повышения производительности труда в машиностроении из-за сокращения потерь на стружку при механической обработке деталей. Порошковая металлургия уже сейчас позволяет поднять КИМ при изготовлении деталей из низко- и среднелегированных сталей до 0,85-0,95, а из высоколегированных сплавов — в ≥ 5 раз. Другая статья экономии — переработка машиностроительных и металлургических отходов в порошок с последующим его использованием для производства заготовок или деталей. Третья важная статья эффективности порошковой металлургии — экономия дефицитных и дорогих цветных металлов и ряда марок высоколегированных сплавов использованием их только для нанесения поверхностных защитных порошковых покрытий, применением порошковых псевдосплавов из недефицитных компонентов — Fe, Cu, Cr и т. д., использованием железографитовых композитов вместо дорогих бронз и латуней. В последние годы интенсивно развиваются технологические процессы получения и обработки порошков разных материалов плазменной струей и дугой. При плавлении в плазменных потоках компактных и дисперсных материалов (например, отходов проволоки, прутков, стандартных порошков и т. п.) получают сферические порошки металлов, сплавов и химических соединений (W, Ni, W-Hf, Fe-Si, Аl₂O₃, ZrO₂, WC, TiC и др.). Испарением в плазме исходных дисперсных материалов и жидкостей с последующей конденсацией изготовляют высокодисперсные (5 — 100 нм) порошки металлов и химических соединений (Mo, Ni, Fe, SiN, Аl₂O₃ и др.). Нагревом и плавлением дисперсных материалов основы с испарением и конденсацией материала покрытия на поверхности частиц в плазменных струях получают плакированные (композитные) порошки (например, систем W-Cu, TiC-Ni-Mo, Al₂O₃-W, Аl₂О₃-Ni, ZrO₂-W, BC-Ni), используемые для получения жаропрочных материалов, режущего инструмента.
Все основные процессы порошковой металлургии, как производства порошков, так и их переработки в металлургические заготовки или изделия, принципиально более чистые и не загрязняют окруж. среду в сравнении со многими процессами традиционной металлургии;
Смотри также:
— Металлургия
— черная металлургия
— цветная металлургия
— металлургия полупроводников
— плазменная металлургия
— космическая металлургия
— вакуумная металлургия
— бескоксовая металлугрия
— атомная металлургия