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为什么选择粉末冶金?

粉末冶金是一项世界先进的炼钢生产技术,涉及花费大量时间和精力将原材料转换为所需的粉末形式,然后花费更多时间和精力将材料再次“粘”在一起以产生或多或少的固体物体。

因此,在用这些术语描述技术时,提出“为什么要付出所有这些努力?”这个问题并非没有道理。

事实上,有很多充分的理由可以选择粉末冶金作为产品制造的首选途径。从广义上讲,这些原因分为两类:

  • 成本效益
    粉末冶金是制造零件的许多可能选择中最具成本效益的
  • 独特性产品的
    某些特性(例如化学成分的组合,对微观结构的控制,对孔隙率的控制等)可以通过从粉末原料开始来创建,这在常规加工中非常困难,有时甚至是不可能的

 

成本效益

迄今为止,产品成本效益是选择粉末冶金的主要原因,并且是结构(或机械)零件行业的主要驱动力。与其他生产技术相比,粉末冶金以其较低的能耗,较高的材料利用率和较少的工艺步骤而赢得了成本竞争。

所有这些因素又取决于粉末冶金减少或什至完全消除常规生产中将要应用的机加工操作的能力。为了消除加工操作,粉末冶金依靠其直接形成复杂的几何形状并在烧结产品中保持严格的尺寸公差控制的能力。

粉末冶金的成本效益通常还要求特定产品要大批量生产。如果产量要求太低,将没有机会在足够数量的零件上摊销(长效)成形模具的成本,也没有机会避免在工具转换/设置操作中浪费大量潜在的生产时间。

 

粉末冶金的选择产量当然取决于通过不同途径形成形状的难度,但是通常至少要成千上万个零件每年。

 

独特性

粉末冶金可以通过多种不同方式提供产品独特性:

1.处理原本不可能混合的材料的组合

粉末冶金允许以紧密混合的形式加工通常被认为是不混溶的材料组合。此类粉末冶金应用的公认实例包括:

  • 用于制动衬片和离合器衬片的摩擦材料嵌入到铜基或铁基基体中,在摩擦材料中,多种非金属材料可赋予耐磨性或控制摩擦水平。
  • 硬质合金或硬质合金,用于切削工具,成型工具或易损件。它们包括与金属相结合的硬质相,仅在高于粘合剂熔点的温度下通过液相烧结才能产生的微观结构。与钴结合的碳化钨是此类材料的主要示例,但也可以使用包括一系列其他碳化物,氮化物,碳氮化物或氧化物的其他硬质合金,并且可以将钴以外的其他金属用作粘合剂(Ni,Ni-Cr,镍钴等)
  • 金刚石切削工具材料,其中细小的金刚石砂砾均匀地分散在金属基体中。同样,在这些材料的加工中采用液相烧结。
  • 电接触材料,例如铜/钨,银/氧化镉。

 

2.加工熔点很高的材料

粉末冶金技术可以处理熔点非常高的材料,包括难熔金属,例如钨,钼和钽。这样的金属很难通过熔融和铸造来生产,并且在铸造状态下通常非常脆。钨坯的生产,随后用于白炽灯的拉丝,是粉末冶金非常早期的应用领域之一。

 

3.孔隙率受控的产品

粉末冶金技术可以制造结构孔隙率受控的产品。烧结过滤器元件就是这种应用的例子。另一个主要的例子是保油或自润滑轴承,这是粉末冶金历史最悠久的应用之一,在该应用中,烧结结构中相互连接的孔隙率用于容纳油层。

 

4.具有优越性能的产品

在某些特定的应用中,与常规的铸造或锻造工艺相反,粉末冶金工艺通常可以通过对微观结构的出色控制来产生卓越的性能。此类应用程序中的好例子是:

  • 磁性材料
    几乎所有的硬(永久)磁铁和大约30%的软磁铁都是从粉末原料加工而成的。
  • 粉末高速钢:ASP23(PM23)ASP30(PM30)ASP60(PM60)
    与锻造产品相比,粉末冶金加工材料具有更精细,更可控的显微组织,具有出色的韧性和切削性能。
  • 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,其中粉末冶金工艺可提供常规无法达到的成分范围和微结构控制,因此可提高工作温度和性能。

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