La metalurgia en polvo, como una antigua y dinámica tecnología avanzada de preparación y formación de materiales, se originó en la antigua tecnología de preparación de cerámica y tecnología de fabricación de hierro, hasta 1909,La llegada del tungsteno dúctil en la metalurgia del polvo marcó el advenimiento de la era moderna de la metalurgia del polvoDurante más de cien años, la tecnología de la metalurgia de polvo se ha desarrollado vigorosamente, y una variedad de nuevos materiales importantes y productos clave han surgido continuamente.convirtiéndose en una de las tecnologías de ingeniería indispensables en la economía nacional y la ciencia y la tecnología.

Características y ventajas de la metalurgia en polvo

La metalurgia en polvo es una tecnología que utiliza polvo metálico (o una mezcla de metal y polvo no metálico) para fabricar materiales metálicos,materiales compuestos y diversos tipos de productos mediante procesos de moldeo y sinterizado como materia prima.

En comparación con el proceso tradicional de fundición y fundición, la metalurgia en polvo tiene muchas ventajas: por un lado, puede evitar eficazmente la posible segregación de componentes en el proceso de fundición.,Por otro lado, la metalurgia en polvo puede lograr una formación casi neta,reducir en gran medida el proceso de procesamiento posterior y el desperdicio de materialesDe acuerdo con las estadísticas de datos pertinentes, la tasa de utilización de los materiales de las piezas fabricadas por el proceso de metalurgia en polvo puede alcanzar más del 90%,mientras que la tasa de utilización de materiales del método de mecanizado tradicional es generalmente sólo del 30% al 50%, que no sólo reduce el coste de producción, sino que también mejora la eficiencia de la producción, y se ajusta al concepto de desarrollo verde de la industria manufacturera moderna.ajustando la composición del polvo, el tamaño de las partículas y el proceso de preparación, la regulación precisa de las propiedades del material puede realizarse para satisfacer las necesidades de diferentes campos para las propiedades especiales del material,como la alta resistencia, alta dureza, resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, etc.

Proceso principal del proceso de metalurgia de polvo

I) Preparación en polvo

Método de trituración mecánica: depender de la fuerza mecánica para bloquear el metal o la aleación quebrada en polvo, equipo simple, bajo costo, gran rendimiento, pero la forma del polvo es irregular,Distribución de gran tamaño de partículas, fácil de introducir impurezas.

Método de abulización: el líquido metálico fundido se pulveriza con gas a alta presión (nitrógeno, argón) o con un flujo de agua de alta velocidad en pequeñas gotas, se enfría y se solidifica en polvo.El polvo de atomización de gas tiene una forma esférica alta, buena fluidez, adecuada para piezas de alto rendimiento; método de atomización de agua de bajo coste, alta eficiencia, forma irregular de polvo,que se utiliza a menudo en polvo de acero ordinario y productos con bajos requisitos de rendimiento.

Método de reducción: el uso de hidrógeno, monóxido de carbono y otros agentes reductores para reducir el óxido metálico en polvo, de alta pureza, alta actividad, alta actividad de sinterización, compactación a baja temperatura,Pero la producción requiere una temperatura alta y una atmósfera específica., equipo gran inversión, alto coste.

Método de electrólisis: solución de sal metálica de electrólisis o sal fundida, de modo que los iones metálicos en la precipitación del cátodo en polvo, de alta pureza, fina y uniforme,adecuado para el campo de los requisitos de alta pureza y tamaño de partículas, como los materiales electrónicos, pero baja eficiencia de producción, alto consumo de energía, alto costo.

(2) Formación

Moldeado: poner el polvo de metal de pretratamiento en el molde, moldeado por compresión a presión, pasos que incluyen polvo, prensado, liberación, adecuado para una forma simple, requisitos de alta precisión de los productos,como el equipoLas ventajas son equipos sencillos, alta eficiencia, bajo coste, producción en masa; productos complejos son difíciles de diseñar y fabricar, uniformidad de densidad.

Moldeado por presión isostática: el uso de transmisión de presión uniforme de líquido, el molde elástico cargado de polvo pone moldeado por presión de recipiente de alta presión.La presión isostática fría a temperatura ambiente es adecuada para productos con una forma compleja y requisitos de alta densidadLa presión isostática térmica actúa a alta temperatura y alta presión simultáneamente para materiales aeroespaciales de alto rendimiento.adecuado para productos complejos de gran tamañoEl equipo es caro, tiene un ciclo largo y un alto coste.

Moldeado por inyección: mezcla de polvo metálico y adhesivo en el material de inyección y máquina de inyección en la cavidad del molde.Es adecuado para la fabricación de piezas pequeñas complejas de alta precisión, como componentes electrónicos.Las ventajas son la alta eficiencia y precisión del moldeado, adecuado para la producción en masa; la selección y eliminación del adhesivo son difíciles,y un tratamiento inadecuado afecta el rendimiento de los productos.

(3) facturación

Sinterizado convencional: calentar la billeta a la temperatura y atmósfera adecuadas (hidrógeno, nitrógeno, vacío, etc.) para combinar las partículas de polvo y mejorar su densidad y resistencia.Atmosfera de hidrógeno para eliminar las impurezas, oxidación del nitrógeno, el vacío es adecuado para los requisitos de alto contenido de oxígeno.

Sinterización a presión caliente: sinterización a presión, en el equipo especial, molde con grafito y otros materiales.y obtener una mayor densidad y rendimiento se utilizan a menudo en la preparación de cerámicas de alto rendimiento y otros materiales.

Sinterización por plasma de descarga (SPS): genera plasma de descarga y calor de joule sinterización rápida calentada por corriente de pulso.Se calienta rápidamente (100-1000°C / min), a corto plazo (de unos pocos minutos a unos pocos minutos), puede inhibir el crecimiento de los granos y se utiliza para preparar nanomateriales.

Área de aplicación de la tecnología de la metalurgia de polvo

(1) El sector aeroespacial

La industria aeroespacial tiene estrictos requisitos sobre el rendimiento del material, y la tecnología de metalurgia de polvo cumple con los requisitos.La superaleación de metalurgia en polvo se utiliza para fabricar componentes clave como discos y palas de turbinasEn el caso de los motores de alta tensión, se utiliza una super aleación basada en níquel para mejorar el rendimiento y la fiabilidad del motor.alta resistencia y resistencia a la corrosión, powder metallurgy titanium alloy is used to manufacture structural parts such as aircraft wing girder and fuselage frame to reduce the weight of aircraft and improve fuel efficiency and flight performance.

(2) Producción de automóviles

Las piezas de metalurgia en polvo se utilizan ampliamente en motores de automóviles, sistemas de transmisión y frenos.que puede soportar altas temperaturas y altas presiones y mejorar el rendimiento y la vida útil del motor; la transmisión y el sincronizador tienen una alta precisión y una buena resistencia, hacen que el cambio de marcha sea más suave y mejoran la eficiencia de los frenos, con buena resistencia a la fricción y al desgaste,y seguridad de los frenos.

3) El ámbito de la información electrónica

Con el desarrollo de equipos electrónicos pequeños, ligeros y de alto rendimiento, la tecnología de metalurgia en polvo se utiliza más ampliamente.Los materiales de metalurgia de polvo magnético suave se utilizan para fabricar componentes electrónicos como transformadores e inductores; los compuestos de matriz metálica de metalurgia en polvo como el cobre-tungsteno y el cobre-molibdeno se utilizan para el sustrato de disipación de calor y la carcasa de embalaje de dispositivos electrónicos de alta potencia;Los materiales de contacto de metalurgia en polvo se utilizan para interruptores y relés eléctricos para garantizar la apertura y ruptura de circuitos seguros.

Núcleo de polvo magnético de silicio-níquel (KNF)

(4) Sector de la fabricación mecánica

La tecnología de metalurgia en polvo se utiliza para fabricar engranajes, rodamientos y otras partes mecánicas.El rodamiento de metalurgia en polvo es autolubricante y resistente al desgasteEn condiciones de trabajo especiales, el rodamiento de aceite puede mantener un buen rendimiento y mejorar la fiabilidad y la vida útil de los equipos.

(5) Dispositivos médicos

En cuanto a los implantes, la aleación de titanio de metalurgia en polvo se utiliza para fabricar articulaciones artificiales, etc., cuya estructura porosa puede promover el crecimiento de células óseas y reducir el riesgo de aflojamiento del implante.Los instrumentos quirúrgicos están hechos de metalurgia de polvo de acero de alta velocidad y acero inoxidableEn los materiales dentales, las prótesis dentales tienen buena resistencia, dureza y estética.Los implantes dentales utilizan titanio en metalurgia de polvo o aleación de titanioEl soporte ortodóntico utiliza acero inoxidable de metalurgia en polvo o aleación de níquel-titanio, que puede aplicar fuerza con precisión.

(6) Nuevo sector energético

En términos de baterías de iones de litio,Los materiales de cátodo como el fosfato de hierro de litio y los materiales ternaros preparados por la tecnología de metalurgia en polvo pueden mejorar la densidad de energía y la eficiencia de carga y descarga de las bateríasEn el campo de las pilas de combustible, las placas metálicas bipolares fabricadas por el proceso de metalurgia en polvo y los portadores de catalizadores con una superficie específica alta pueden mejorar el rendimiento de las pilas de combustible y reducir los costos.En la generación de energía eólica, las cajas de engranajes, los rodamientos y otras piezas fabricadas por la metalurgia en polvo pueden mantener el rendimiento estable en el ambiente hostil y prolongar la vida útil del equipo.

Progreso en la tecnología de la metalurgia de polvo

(1) Fusión de la fabricación de aditivos metálicos (impresión 3D) y la metalurgia en polvo

La tecnología de fabricación de aditivos metálicos se ha desarrollado rápidamente en los últimos años, y su combinación con la metalurgia en polvo ha traído un nuevo avance para la fabricación de piezas complejas.A través de la tecnología de impresión 3D, el polvo metálico puede acumularse directamente y formarse capa por capa para producir piezas con una estructura interna compleja y un diseño personalizado.Esta tecnología no sólo reduce el desperdicio de materiales y los procesos de procesamiento, pero también permite la fabricación de piezas difíciles de fabricar, como hojas complejas de motores aéreos.

(2) Tecnología de la metalurgia de nano-polvos

Con el desarrollo de la nanotecnología, ha surgido la tecnología de la metalurgia de nano-polvo.gran fuerza motriz de sinterización, y puede preparar materiales nanostructurados con excelentes propiedades mecánicas, eléctricas y magnéticas.La tecnología de la metalurgia de nano-polvo ha logrado un progreso notable en la preparación de materiales magnéticos de alto rendimiento, materiales superconductores y aleaciones de alta resistencia.

(3) Innovación de los compuestos de metalurgia en polvo

Al agregar varias fases mejoradas (como partículas cerámicas, fibras, etc.) al polvo de metal, se prepara el material compuesto metalúrgico en polvo con un excelente rendimiento.Estos materiales compuestos combinan las ventajas del metal y la fase mejorada, tienen las características de alta resistencia, alta dureza, buena resistencia al desgaste, alta temperatura y otra resistencia, y se utilizan ampliamente en la industria aeroespacial, automotriz,ingeniería mecánica y otros camposPor ejemplo, el material compuesto de matriz de aluminio preparado mediante la adición de partículas de carburo de silicio al polvo de aleación de aluminio mejora significativamente la resistencia y la dureza.manteniendo las características de baja densidad de la aleación de aluminio.

En el futuro, con el continuo progreso de la ciencia y la tecnología, se espera que la tecnología de la metalurgia en polvo logre avances en campos más emergentes,y la integración con otras tecnologías de vanguardia se profundizará aún másEn los campos de la fabricación inteligente, los materiales cuánticos y la ingeniería biomédica,La tecnología de la metalurgia de polvo tiene el potencial de crear materiales y componentes más de alto rendimiento y multifuncionales, proporcionando soluciones innovadoras a los desafíos mundiales, como la crisis energética, la protección del medio ambiente y la salud humana.Se puede predecir que la tecnología de la metalurgia en polvo desempeñará un papel más importante en el futuro desarrollo industrial y el progreso social..