Большой энциклопедический словарь:
ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ — производство порошков металлов и изделий из них, их смесей и композиций с неметаллами. Порошки вырабатываются механическим измельчением или распылением жидких исходных металлов, высокотемпературным восстановлением и термической диссоциацией летучих соединений, электролизом и другими методами. Изделия получают обычно прессованием с последующей или одновременно термической, термохимической обработкой без расплавления основного компонента. Методы порошковой металлургии позволяют изготавливать изделия из материалов, получение которых другими способами невозможно (напр., из несплавляющихся металлов, композиций металлов с неметаллами) или экономически невыгодно. С помощью порошковой металлургии получают тугоплавкие и твердые материалы и сплавы, пористые, фрикционные и другие материалы и изделия из них.
Большая советская энциклопедия:
I
Порошковая металлургия
область техники, охватывающая совокупность методов изготовления порошков металлов и металлоподобных соединений, полуфабрикатов и изделий из них (или их смесей с неметаллическими порошками) без расплавления основного компонента. Технология П. м. включает следующие операции: получение исходных металлических порошков и приготовление из них шихты (смеси) с заданными химическим составом и технологическими характеристиками; формование порошков или их смесей в заготовки с заданными формой и размерами (главным образом Прессованием); спекание, т. е. термическую обработку заготовок при температуре ниже точки плавления всего металла или основной его части. После спекания изделия обычно имеют некоторую пористость (от нескольких процентов до 30—40%, а в отдельных случаях до 60%). С целью уменьшения пористости (или даже полного устранения её), повышения механических свойств и доводки до точных размеров применяется дополнительная обработка давлением (холодная или горячая) спечённых изделий; иногда применяют также дополнительную термическую, термохимическую или термомеханическую обработку. В некоторых вариантах технологии отпадает операция формования: спекают порошки, засыпанные в соответствующие формы. В ряде случаев прессование и спекание объединяют в одну операцию т. н. горячего прессования — обжатия порошков при нагреве.
Получение порошков. Механическое измельчение металлов производят в вихревых, вибрационных и шаровых мельницах. Другой, более совершенный метод получения порошков — распыление жидких металлов: его достоинства — возможность эффективной очистки расплава от многих примесей, высокая производительность и экономичность процесса. Распространено получение порошков железа, меди, вольфрама, молибдена высокотемпературным восстановлением металла (обычно из окислов) углеродом или водородом. Находят применение гидрометаллургические методы восстановления растворов соединений этих металлов водородом. Для получения медных порошков наиболее часто используют электролиз водных растворов. Имеются и другие, менее распространённые методы приготовления порошков различных металлов, например электролиз расплавов и термическая диссоциация летучих соединений (карбонильный метод).
Формование порошков. Основной метод формования металлических порошков — прессование в пресс-формах из закалённой стали под давлением 200—1000 Мн/м2 (20—100 кгс/мм2) на быстроходных автоматических прессах (до 20 прессовок в 1 мин). Прессовки имеют форму, размеры и плотность, заданные с учётом изменения этих характеристик при спекании и последующих операциях. Возрастает значение таких новых методов холодного формования, как изостатическое прессование порошков под всесторонним давлением, прокатка и Экструзия порошков.
Спекание проводят в защитной среде (водород; атмосфера, содержащая соединения углерода; вакуум; защитные засыпки) при температуре около 70—85% от абсолютной точки плавления, а для многокомпонентных сплавов — несколько выше температуры плавления наиболее легкоплавкого компонента. Защитная среда должна обеспечивать восстановление окислов, не допускать образования нежелательных загрязнений продукции (копоти, карбидов, нитридов и т.д.), предотвращать выгорание отдельных компонентов (например, углерода в твёрдых сплавах), обеспечивать безопасность процесса спекания. Конструкция печей для спекания должна предусматривать проведение не только нагрева, но и охлаждения продукции в защитной среде. Цель спекания — получение готовых изделий с заданными плотностью, размерами и свойствами или полупродуктов с характеристиками, необходимыми для последующей обработки. Расширяется применение горячего прессования (спекания под давлением), в частности изостатического.
П. м. имеет следующие достоинства, обусловившие её развитие. 1) Возможность получения таких материалов, которые трудно или невозможно получать др. методами. К ним относятся: некоторые тугоплавкие металлы (вольфрам, тантал); сплавы и композиции на основе тугоплавких соединений (твёрдые сплавы на основе карбидов вольфрама, титана и др.): композиции и т. н. псевдосплавы металлов, не смешивающихся в расплавленном виде, в особенности при значительной разнице в температурах плавления (например, вольфрам — медь); композиции из металлов и неметаллов (медь — графит, железо — пластмасса, алюминий — окись алюминия и т.д.); пористые материалы (для подшипников, фильтров, уплотнений, теплообменников) и др. 2) Возможность получения некоторых материалов и изделий с более высокими технико-экономическими показателями. П. м. позволяет экономить металл и значительно снижать себестоимость продукции (например, при изготовлении деталей литьём и обработкой резанием иногда до 60—80% металла теряется в литники, идёт в стружку и т.п.). 3) При использовании чистых исходных порошков можно получить спечённые материалы с меньшим содержанием примесей и с более точным соответствием заданному составу, чем у обычных литых сплавов. 4) При одинаковом составе и плотности у спечённых материалов в связи с особенностью их структуры в ряде случаев свойства выше, чем у плавленых, в частности меньше сказывается неблагоприятное влияние предпочтительной ориентировки (текстуры), которая встречается у ряда литых металлов (например, бериллия) вследствие специфических условий затвердевания расплава. Большой недостаток некоторых литых сплавов (например, быстрорежущих сталей и некоторых жаропрочных сталей) — резкая неоднородность локального состава, вызванная ликвацией (См. Ликвация) при затвердевании. Размеры и форму структурных элементов спечённых материалов легче регулировать, и главное, можно получать такие типы взаимного расположения и формы зёрен, которые недостижимы для плавленого металла. Благодаря этим структурным особенностям спечённые металлы более термостойки, лучше переносят воздействие циклических колебаний температуры и напряжений, а также ядерного облучения, что очень важно для материалов новой техники.
П. м. имеет и недостатки, тормозящие её развитие: сравнительно высокая стоимость металлических порошков; необходимость спекания в защитной атмосфере, что также увеличивает себестоимость изделий П. м.; трудность изготовления в некоторых случаях изделий и заготовок больших размеров; сложность получения металлов и сплавов в компактном беспористом состоянии; необходимость применения чистых исходных порошков для получения чистых металлов.
Недостатки П. м. и некоторые её достоинства нельзя рассматривать как постоянно действующие факторы: в значительной степени они зависят от состояния и развития как самой П. м., так и др. отраслей промышленности. По мере развития техники П. м. может вытесняться из одних областей и, наоборот, завоёвывать другие. Впервые методы П. м. разработали в 1826 П. Г. Соболевский и В. В. Любарский для изготовления платиновых монет. Необходимость использования для этой цели П. м. была обусловлена невозможностью достижения в то время температуры плавления платины (1769 °С). В середине 19 в. в связи с развитием техники получения высоких температур промышленное использование методов П. м. прекратилось. П. м. возродилась на рубеже 20 в. как способ производства из тугоплавких металлов нитей накала для электрических ламп. Однако развивавшиеся в дальнейшем методы дугового, электроннолучевого, плазменного плавления и электроимпульсного нагрева позволили получать не достижимые ранее температуры, вследствие чего удельный вес П. м. в производстве этих металлов несколько снизился. Вместе с тем прогресс техники высоких температур ликвидировал такие недостатки П. м., ограничивавшие её развитие, как, например, трудность приготовления порошков чистых металлов и сплавов: метод распыления даёт возможность с достаточной полнотой и эффективностью удалить в шлак примеси и загрязнения, содержавшиеся в металле до расплавления. Благодаря созданию методов всестороннего обжатия порошков при высоких температурах в основном преодолены и трудности изготовления беспористых заготовок крупных размеров.
В то же время ряд основных достоинств П. м. — постоянно действующий фактор, который, вероятно, сохранит своё значение и при дальнейшем развитии техники.
О свойствах и применении продукции П. м. см. в ст. Спечённые материалы.
Лит.: Федорченко И. М., Андриевский Р. А., Основы порошковой металлургии, К., 1961; Бальшин М. Ю.. Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна, М., 1972; Кипарисов С. С., Либенсон Г. А., Порошковая металлургия, М., 1972.
М. Ю. Бальшин.
II
Порошковая металлургия («Порошковая металлургия»)
ежемесячный научно-технический журнал, орган института проблем материаловедения АН УССР. Выходит с 1961 в Киеве. Публикует статьи по теории, технологии и истории порошковой металлургии, о тугоплавких соединениях и высокотемпературных материалах. Тираж (1974) 2,3 тыс. экз. Переиздаётся на английском языке в Нью-Йорке.
Научно-технический словарь:
ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ, производство порошков металлов и изделий из них. Порошки прессуются в желаемые формы и затем нагреваются несколько ниже ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ. Использование порошков является более экономичным, чем использование расплавленного металла при изготовлении таких изделий, как небольшие шестеренки. Кроме того, этот метод применяется для изготовления изделий из тугоплавких металлов, а также из материалов, которые нельзя получить другим способом, например, из металлов, не образующих сплавов, или композиций из металлов и неметаллов. Порошковая МЕТАЛЛУРГИЯ также занимается производством пористых металлических деталей. см. также СПЛАВ.
Техника. Современная энциклопедия:
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.
© «СловоТолк.Ру» — толковые и энциклопедические словари, 2007-2020