Порошки металлических сплавов позволяет изготавливать высокоэффективные детали с использованием методов прессования и спекания порошковой металлургии или аддитивного производства в транспортной, промышленной, медицинской и энергетической отраслях. В этом руководстве рассматриваются различные варианты сплавов, процессы производства порошков, основные технические характеристики, примеры использования, соображения качества и рекомендации по поиску поставщиков.
Типы порошков металлических сплавов
Общие категории:
| Тип | Примеры | Основные свойства |
|---|---|---|
| Никелевые сплавы | Инконель, Монель, Хастеллой | Коррозионная стойкость, термостойкость |
| Кобальтовые сплавы | MP35N, Haynes 25, Stellite | Износостойкость, биосовместимость |
| Титановые сплавы | CP Grade, Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb | Высокая прочность, малая масса |
| Нержавеющие стали | 316, 17-4PH, 15-5PH | Коррозионная стойкость, прочность |
| Инструментальные стали | H13, M2, M4, P20 | Износостойкость, прочность |
| Медные сплавы | Хромированная медь, латунь, бронза | Электрическая и тепловая проводимость |
Соотнесите свойства сплава с критическими требованиями к характеристикам детали, такими как теплостойкость, твердость, усталостная прочность и т.д., выбирая марку порошка.
Методы производства металлического порошка
Ключевые производственные процессы коммерческого масштаба:
- Газовая атомизация - Инертный газ под высоким давлением разбивает поток расплавленного металла на мелкие капли. Получаются сферические порошки с хорошей текучестью и упаковкой. Различные сопла позволяют получить желаемый диапазон размеров.
- Плазменное распыление - Высокоэнергетическая плазменная дуга расплавляет сырье. Мощные индукционные катушки генерируют капли, которые застывают в сферические порошки с плотным распределением частиц.
- Вращающийся электрод - Центробежные силы, действующие на вращающийся расплавленный сплав, подвергающийся воздействию струй инертного газа, приводят к распаду на мелкие капли, в результате чего образуются сферические порошки.
- Электролиз - Ионы металлов из раствора выпадают на катоды в виде мелких порошковых частиц. Используется для реактивных материалов, таких как алюминий, магний, титан.
Контроль таких параметров процесса, как температура, атмосфера и скорость охлаждения, позволяет получить качественное порошковое сырье для изготовления деталей методом аддитивного производства или уплотнения порошковой металлургии.
Типовые технические характеристики
| Параметр | Описание | Метод испытания |
|---|---|---|
| Чистота | >99%, минимизация примесей | ICP-анализ |
| Форма частиц | Сферическая >80% | Микроскопия |
| Распределение частиц по размерам | Узкие диапазоны по мере необходимости | Дифракция лазерного излучения |
| Плотность отвода | Зависит от материала | Расходомер Холла |
| Кажущаяся плотность | Зависит от материала | Пикнометрия |
| Скорость потока | Стандартизированы для каждого номинального размера | Расходомер Холла |
| Поверхностные оксиды | <3000 ppm; толщина оксида | Плавление в инертном газе; XRD |
Проанализируйте статистические данные по партиям, полученные от производителя, на предмет соответствия этим показателям для вашего целевого сорта, чтобы убедиться в качестве и соответствии стандартам.
Приложения
Область применения порошка из металлических сплавов:
Аэрокосмическая промышленность - Компоненты двигателей, такие как лопатки, сопла; элементы планера, детали шасси; бортовые системы
Промышленность - Насосы для природного газа/нефти, клапаны, буровые долота; инструментальные вставки; ядерные реакторы; теплообменники
Автомобильная промышленность - Компоненты двигателя, роторы турбокомпрессоров, шестерни; детали шасси, трансмиссии
Медицина - Имплантаты для коленей, бедер, зубов; хирургические инструменты; инструменты для визуализации
Потребитель - Часы высокого класса, спортивное оборудование, например, велосипеды, клюшки для гольфа и т.д., требующие прочности и эстетики.
Энергия - Контакты солнечных батарей, электроды; генераторы; компоненты батарей; ветряные турбины
Использование преимуществ гибких свойств материалов при свободе и точности проектирования.
Промышленные стандарты
Основные характеристики, применимые к порошки металлических сплавов:
| Стандарт | Описание |
|---|---|
| ASTM B213 | Стандартная система классификации металлических порошков |
| ISO 4490 | Химический анализ, процедуры отбора проб |
| ASTM B822 | Измерение кажущейся плотности и скорости потока |
| MPIF 04 | Статистические методы анализа металлических порошков |
Проверьте статистически подтвержденные сертификаты, подтверждающие соответствие предельным значениям состава сорта и соответствие качества продукции действующим стандартам.
Распространенные марки металлических порошков
| Сплав | Торговые названия | Технические характеристики | |
|---|---|---|---|
| Никелевые сплавы | Инконель 718, 625; Хастеллой X; Монель K500 | AMS 5662, 5663 и др. | |
| Кобальтовые сплавы | MP35N, Haynes 25, Stellite 21 | ASTM F90, F1537 и т.д. | |
| Титановые сплавы | Ti-6Al-4V Grade 5; Ti-6Al-7Nb; CP Ti Grade 2 | AMS 4911, ASTM B348 и др. | |
| Нержавеющие стали | SS 316L; 17-4PH; 15-5 PH; | ASTM A240, B945 и т.д. | |
| Инструментальные стали | H13; M2; M4; P20+Ni | Типы AISI | ASTM A681 |
| Медные сплавы | C18150, C19500, C95810 | Номер UNS, ASTM B194 и т.д. |
Соотнесите целевую марку с применимыми спецификациями сплавов, которые соответствуют функциональным требованиям готовой детали по параметрам прочности, проводимости, коррозионной стойкости.
Соображения по поводу качества
| Метрика | Назначение | Метод испытания |
|---|---|---|
| Состав | Проверка чистоты сорта | ICP-анализ |
| Распределение частиц по размерам | Совместимость с АМ, реакция спекания | Дифракция лазерного излучения |
| Расход воздуха в зале | Плотность упаковки порошка, равномерность слоя | Расходомер Холла |
| Плотность отвода | Указывает на конечную плотность детали | Взвешивание измеренного объема |
| Кажущаяся плотность | Плотность порошковой системы | Газовая пикнометрия |
| Форма частиц | Сферичность оптимизирует свойства | Микроскопия |
| Поверхностные оксиды | Воздействие повторного использования порошка | Анализатор плавления инертных газов |
Постоянное качество по этим показателям напрямую связано с постоянным соответствием конечных характеристик детали техническим требованиям.
Соображения, связанные с поиском поставщиков
| Параметр | Важность |
|---|---|
| Паспорта партии | Высокая |
| Поддержка выборки | Высокая |
| Время выполнения заказа | Средний |
| Персонализация | Низкий |
| Факторы цены | Низкий |
Перед крупными покупками попробуйте образцы порошка, чтобы определить характеристики печати или сжатия в соответствии с потребностями применения.
Вопросы и ответы
Вопрос: В чем разница между предварительно легированными и смешанными элементарными порошками?
О: Предварительно легированные порошки имеют однородный состав каждой сферической частицы. Смешанные элементные смеси могут иметь небольшие различия в составе между частицами, что может создать неоднородность в конечных деталях.
В: Следует ли хранить металлические порошки в особых условиях?
О: Храните в закрытом виде с влагопоглотителем вдали от влаги и кислорода, которые вызывают порчу. Ограничьте колебания температуры до 10-30°C. При сильном обесцвечивании, затвердевании или значительной потере текучести выбросить. При правильном хранении срок годности обычно составляет более года.
Вопрос: Какие бывают смеси для металлических порошков?
О: Порошковые смеси кобальт-хром, нержавеющая сталь-17-4PH и никелевый сплав-нержавеющая сталь позволяют изменять свойства материала конечной детали, такие как прочность, износостойкость или коррозионная стойкость, при меньших затратах, чем при использовании высокочистых сортов.
Вопрос: Какие меры предосторожности необходимы при работе с металлическими порошками?
О: Используйте соответствующие СИЗ и избегайте контакта с кожей или вдыхания при работе с порошком. Пассивированные порошки представляют меньшую опасность для здоровья по сравнению с распыляемыми порошками, которые могут быть более реактивными. Изучите листы SDS по воспламеняемости, реактивности и протоколам воздействия.
