Энциклопедия техники - порошковая металлургия

отрасль науки и техники, занимающаяся получением порошков металлов, сплавов и бескислородных соединений, а также материалов и изделий на их основе. Получение кислородных соединений типа оксидов – это область керамического производства, хотя некоторые из оксидных материалов (ферриты, ядерное топливо, режущие композиции) находятся между порошковой металлургией и керамикой. Керамическое производство и порошковая металлургия – разновидности порошковой технологии, которая распространена довольно широко (производство удобрений, лекарств, пищевых продуктов; транспорт и хранение сыпучих материалов и др.).

Впервые с порошковой технологией человек столкнулся при обжиге глины в эпоху неолита (15 тыс. лет назад). Первые находки кричного железа (продуктов ковки спекшейся после восстановления железной руды), датируемые 15 в. до н. э., свидетельствуют о зарождении технологии порошковой металлургии. Порошки золота, меди и бронзы применяли как краски и использовали в декоративных целях в керамике и живописи, а также для украшения лица.

Некоторые древнейшие манускрипты (рукописи) были раскрашены золотом. Найденные при раскопках предметы быта и орудия труда египтян изготовлены из железа и относятся к 3000 г. до н. э., а знаменитый памятник Индии – железная колонна в г. Дели – выполнен из очень чистого железа, весит ок. 6.5 т, имеет высоту 7.3 м при диаметре у основания 0.

42 м и относится к нач. 5 в. Известно, что до нач. 19 в. не было способов расплавления чистого железа и литья изделий из него. Получали это железо следующим образом. Сначала в горнах при температуре ок. 1000 °C восстановлением окисленной железной руды углём получали крицу (губку), которую затем многократно проковывали в нагретом состоянии, заключая процесс нагревом изделий в горне (для уменьшения пористости).

На территории нашей страны железо впервые получено из руд в 1400 г. до н. э. Исследования археологов показали, что в Киевской Руси из крицы производили различные предметы: оружие, изделия бытового назначения и др. Рождение порошковой металлургии датируют 1827 г., когда в «Горном журнале» была опубликована статья «Об очищении и обработке сырой платины».

В дальнейшем с применением методов порошковой металлургии были изготовлены платиновые монеты на сумму более 4 млн. царских рублей.

Типовая технологическая схема производства заготовок и изделий методом порошковой металлургии включает четыре основные операции: получение порошка исходного материала, формование заготовки из него и её спекание, окончательную обработку (регулирование структуры, калибрование, механическую и химико-термическую обработку).

Каждая из указанных операций имеет большое значение для формирования всех свойств будущего изделия. Возможные отклонения от приведённой типовой технологической схемы могут выражаться в совмещении операций формования и спекания при горячем прессовании, в спекании свободно насыпанного порошка (при отсутствии формования заготовки из порошка), в отсутствии какой-либо обработки после спекания и др.

Производство порошка – первая технологическая операция метода порошковой металлургии. Для получения порошка применяют как физико-химические, так и механические методы. При использовании первого метода получаемый порошок по химическому составу существенно отличается от исходного сырья. Второй метод обеспечивает превращение сырья в порошок без заметного изменения химического состава.

Формование – технологическая операция, в результате которой из металлического порошка образуется порошковая формовка – изделие, имеющее заданную форму, размеры и плотность. Спеканием порошковой формовки называют её нагрев и выдержку при температуре ниже точки плавления основного компонента с целью обеспечения заданных механических и физико-химических свойств изделия.

Основные достоинства порошковой металлургии как метода изготовления материалов и изделий – это возможность существенного снижения отходов за счёт производства изделий с размерами, близкими к заданным, исключение из технологического цикла последующей обработки изделия резанием. Коэффициент использования металла на 1 кг готовой продукции при использовании порошковой металлургии составляет 95–97, при литье 90, штамповке 75–85, обработке резанием 40–50. Кроме того, методы порошковой металлургии позволяют изготавливать материалы, которые традиционными способами получить практически не удаётся, напр. пористые материалы, многие антифрикционные, фрикционные, жаропрочные, инструментальные композиции, материалы со специальными физическими свойствами и др.

Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн

2006

.