选择粉末冶金作为制造产品的充分理由

网站编辑:嘉兴精科科技有限公司 │ 发布时间:2021-06-28 

粉末冶金是一项技术,它需要花费大量的时间和精力将起始材料转化为所需的粉末形式,然后花费更多的时间和精力将材料重新“粘合”在一起以进行生产或更多或不那么坚固的物体。在使用这些术语来描述技术时,提出“为什么要付出这么多努力”这个问题并不是没有道理的。事实上,选择粉末冶金作为制造产品的方式有很多很好的理由。广义上讲,这些原因分为两类:

粉末冶金

一、性价比

到目前为止,产品性价比是选择粉末冶金的主要原因,也是结构(或机械)零部件行业的主要推动力。与其他生产技术相比,粉末冶金以其更低的能耗、更高的材料利用率和更少的工艺步骤赢得了成本竞争。

反过来,所有这些因素都取决于粉末冶金减少甚至消除传统制造中使用的机加工操作的能力。为了消除机加工操作,粉末冶金依靠其直接形成复杂几何形状的能力,并在烧结产品中保持严格的尺寸公差控制。

粉末冶金的成本效益通常还需要批量生产特定产品。如果生产数量要求太低,就没有机会在足够数量的零件上分担(长期)成型模具的成本,或者避免在模具更换/设置操作期间损失大量潜在的生产时间。粉末冶金工艺的产量当然取决于通过不同方式形成形状的难度,但通常每年至少在数万个零件的数量级。

第二、专业性

粉末冶金可以通过多种不同的方式实现产品的特性:

1.处理不能混合的材料组合

粉末冶金允许处理通常被认为不混溶的材料组合,以紧密混合的形式。此类粉末冶金应用的成熟示例包括:

用于制动衬片和离合器面层的摩擦材料,其中将一系列非金属材料嵌入铜基或铁基基体中,以赋予抵抗力磨蚀性或控制摩擦水平。

硬质合金或硬质合金,用于刀具、成型工具或耐磨零件。这些包括与金属结合的硬质相,一种只能在高于粘合剂熔点的温度下在液相中烧结的微观结构。与钴结合的碳化钨是这种材料的主要例子,但也有其他硬质合金,包括一系列其他碳化物、氮化物、碳氮化物或氧化物。可以使用钴以外的金属作为结合剂(NiNi-CrNi-Co 等)

金刚石切削刀具材料,其中细小的金刚石磨粒均匀地分散在金属基体中。类似地,在这些材料的加工中使用液相烧结。电接触材料,例如铜/钨、银/氧化镉。

2.高熔点材料的加工

粉末冶金可以加工熔点非常高的材料,包括钨、钼、钽等难熔金属。这种金属很难通过熔化和铸造来生产,并且在铸造状态下通常非常脆。生产用于后续拉制成白炽灯丝的钨坯料是粉末冶金的早期应用领域之一。

3.孔隙率可控的产品

粉末冶金技术可以生产结构孔隙率可控的产品。烧结过滤器元件是此类应用的示例。另一个主要例子是含油轴承或自润滑轴承,这是粉末冶金的长期应用之一,烧结结构中的互连孔用于容纳油藏。

4.性能优越的产品

在某些特定应用中,通常通过控制显微组织,可以通过粉末冶金加工代替传统的铸造或锻造工艺生产性能。此类应用中的好例子是:

磁性材料

几乎所有硬磁体和大约 30% 的软磁体都是由粉末原材料加工而成。

高速钢

由粉末冶金加工材料制成的更精细、更可控的显微组织,提供了比锻造产品更好的韧性和切削性能。

镍基或钴基高温合金

镍基或钴基高温合金用于航空发动机应用,其中粉末冶金加工可以提供成分范围和微观结构控制,传统上无法实现,从而提高工作温度和性能。