Порошки металлических сплавов представляют собой разнообразные точные смеси металлических элементов, получаемые путем распыления в мелкие сферические частицы, идеально подходящие для передовых технологий изготовления. Данное руководство представляет собой всеобъемлющий справочник для технических специалистов по маркам металлических порошковых сплавов, включающий типичные составы, данные о механических свойствах, методы производства, основные области применения и ведущих мировых поставщиков.
Обзор порошков металлических сплавов
Металлические порошки, полученные из сплавов железа, никеля, кобальта, алюминия, титана, меди и других неблагородных металлов, представляют собой универсальные инженерные материалы, придающие индивидуальные свойства благодаря контролируемому составу.
Распространенные типы металлических порошков
| Система сплавов | Описание |
|---|---|
| Нержавеющие стали | Коррозионная стойкость, высокая прочность |
| Инструментальные и низколегированные стали | Закаленные, термостойкие |
| Никелевые суперсплавы | Устойчивость к экстремальным температурам/химическим воздействиям |
| Кобальтовые суперсплавы | Биосовместимые, износостойкие |
| Титановые сплавы | Легкий, прочный, для аэрокосмической промышленности |
| Медь и бронза | Электрическая/тепловая проводимость |
| Сплавы драгоценных металлов | Чистые, инертные, специализированные применения |
Баланс составляющих позволяет оптимизировать материал в соответствии с такими ключевыми требованиями, как твердость, прочность, долговечность, электропроводность, магнитность или стоимость.
Типичные диапазоны состава
| Легирующий элемент | Роль | Диапазон Wt% |
|---|---|---|
| Железо, кобальт, никель | Матрица из основного металла | 50-99% |
| Хром | Устойчивость к коррозии и окислению | 5-35% |
| Молибден | Прочность, сопротивление ползучести | 0-30% |
| Вольфрам | Термостойкость, плотность | 0-18% |
| Марганцовка | Раскислитель, прочность | 0-15% |
| Углерод | Упрочнение, износостойкость | 0-6% |
Порошок металлического сплава Технические характеристики
Распределения по размерам
| Размер ячейки | Микрометры |
|---|---|
| -325 | <45 мкм |
| -100/+325 | 45-150 мкм |
| +100 | >150 мкм |
Морфология и характеристики потока
| Атрибут | Типовой диапазон |
|---|---|
| Форма частиц | Сферическая |
| Кажущаяся плотность | 2 - 6 г/см3 |
| Плотность отвода | 4 - 8 г/см3 |
| Коэффициент Хаузнера | <1.25 |
| Расход | 20-35 с/50 г |
| Коэффициент трения | 0.4-0.9 |
Химия и уровни загрязнения
| Элемент | Максимальное количество промилле |
|---|---|
| Кислород | 1000 |
| Азот | 150 |
| Углерод | 3000 |
| Сера | 100 |
Методы производства металлического порошка
Распыление воды
- Распыление инертного газа высокой чистоты
- Защищает химически активные сплавы
- Обеспечивает распределение малых размеров
Газовая атомизация
- Прядение воздушного расплава
- Самые узкие распределения по размерам
- Сфероидальные формы частиц
Плазменный вращающийся электродный процесс (PREP)
- Нестандартные сплавы, исследовательские объемы
- Контролируемые микроструктуры
- Быстрая скорость застывания
Механическое легирование
- Шаровой размол элементарных смесей
- Более низкая стоимость по сравнению с распылением
- Широкое распределение по размерам
Другие методы
- Электролиз
- Химическое восстановление
Свойства порошков металлических сплавов
Баланс ключевых характеристик определяет подходящие области применения:
Механические свойства
| Система сплавов | Предел текучести | Прочность на разрыв | Удлинение |
|---|---|---|---|
| Нержавеющие стали | 200-1400 МПа | 500-1600 МПа | 10-50% |
| Инструментальные стали | 600-1900 МПа | 1000-2100 МПа | 5-15% |
| Никелевые суперсплавы | 500-1400 МПа | 700-1700 МПа | 10-50% |
| Титановые сплавы | 750-1100 МПа | 900-1200 МПа | 15-25% |
| Медь/Бронза | 70-450 МПа | 200-600 МПа | 5-60% |
Тепловые свойства
| Система сплавов | Температура плавления | Теплопроводность |
|---|---|---|
| Нержавеющие стали | 1400-1500°C | 10-30 Вт/м-°К |
| Инструментальные стали | 1350-1450°C | 20-35 Вт/м-°К |
| Никелевые суперсплавы | 1200-1400°C | 5-50 Вт/м-°К |
| Титановые сплавы | 1600-1700°C | 5-20 Вт/м-°К |
| Медь/Бронза | 900-1300°C | 50-400 Вт/м-°К |
Применение порошков металлических сплавов
Аддитивное производство
- Аэрокосмические компоненты
- Медицинские имплантаты
- Автомобильное оборудование
- Инструментальная оснастка и пресс-формы
- Экзотическая архитектура
Порошковая металлургия
- Нефтяные и газовые подшипники
- Автомобильные втулки
- Оборудование для приборов
- Экономичные формы сетки
Термические напыляемые покрытия
- Коррозионностойкие накладки
- Пленки, снижающие трение
- Восстановление размеров
Электроника и магнетика
- Токопроводящие клеи
- Сердечники индукторов
- Терморегулирование
- Устройства для поверхностного монтажа
Новые приложения
- Аккумуляторы и накопители энергии
- 3D-печатная электроника
- Экзотические сплавы и прототипы
- Микромасштабные компоненты
Ведущий Порошок металлического сплава Производители
| Компания | Расположение |
|---|---|
| Sandvik Osprey | Великобритания |
| Порошковые изделия Carpenter | Соединенные Штаты |
| Praxair Surface Technologies | Соединенные Штаты |
| Höganäs | Швеция |
| Металлические порошки Rio Tinto | Канада |
| ATI Powder Metals | Соединенные Штаты |
Партнеры по обработке платных заказов
- Обширный опыт разработки сплавов
- Специализируются на производстве в исследовательских масштабах
- Сокращение сроков разработки
- Защита интеллектуальной собственности
Смета расходов
Порошки из нержавеющей стали
| Марка сплава | Стоимость за кг |
|---|---|
| 304, 316, 303 | $12-30 |
| 17-4PH, 15-5PH | $40-90 |
| Дуплекс/супераустентика на заказ | $70-150 |
Порошки инструментальной и высоколегированной стали
| Марка сплава | Стоимость за кг |
|---|---|
| H13, M2, M4 | $20-45 |
| Инструментальная сталь PM на заказ | $45-100 |
Порошки никелевого суперсплава
| Марка сплава | Стоимость за кг |
|---|---|
| Инконель 718 | $90-180 |
| Пользовательские сплавы Waspaloy, Rene | $250-1000+ |
Порошки титана и экзотических сплавов
| Марка сплава | Стоимость за кг |
|---|---|
| Ti-6Al-4V | $270-450 |
| Титан на заказ | $450-1000+ |
Плюсы и минусы
| Преимущества | Вызовы |
|---|---|
| Свойства, превосходящие свойства деформируемых сплавов | Требуется защитная обработка |
| Нестандартные сплавы и микроструктуры | Ограниченные возможности размера |
| Возможность использования сложной геометрии | Необходима постконсолидация |
| Более низкие коэффициенты покупки и полета | Квалификационные испытания |
| Сокращение сроков производства | Меры предосторожности при обращении и хранении |
При выборе специализированных сортов тщательно взвесьте компромиссы с целевыми показателями и бюджетом.
Вопросы и ответы
Вопрос: В чем преимущество металлических сплавов перед чистыми элементарными порошками?
О: Легирование позволяет значительно повысить такие ключевые характеристики, как прочность, коррозионная стойкость, твердость, электропроводность и т.д. по сравнению с внутренними ограничениями любого отдельного элемента за счет металлургических механизмов и контроля второй фазы.
Вопрос: Насколько малы размеры порошка металлического сплава?
О: Распыление в инертном газе позволяет получать наноразмерные металлические порошки с размерами менее 10 нанометров, что находится на передовой линии современных коммерческих возможностей. Химический состав и морфология остаются областью интенсивных исследований и разработок, поскольку появляются новые методы.
Вопрос: Обязательна ли постобработка порошков перед изготовлением деталей?
О: Помимо рассева на фракции точного размера, для изменения характеристик порошка, способствующих производительности процесса изготовления, плотности и конечным свойствам компонентов, можно использовать дополнительные методы обработки, такие как раскисление, отжиг, покрытие и смешивание.
В: Чем обусловлена разница в стоимости между сортами?
О: Сложность обработки, цены на легирующие элементы, инвестиции в НИОКР, объем производства и требования спецификаций определяют цену - экзотические порошки высокой степени очистки оказываются гораздо дороже, чем обычные порошки-"рабочие лошадки".
Заключение
В этом руководстве представлен целостный обзор порошковых инженерных материалов из металлических сплавов, способных обеспечить характеристики компонентов нового поколения, значительно превосходящие традиционные металлургические ограничения, благодаря специально подобранному химическому составу и оптимизированной обработке. Пожалуйста, свяжитесь с экспертом в данной области, чтобы обсудить уникальные преимущества специализированных марок в соответствии с вашими целевыми требованиями к применению.
