57) Основы порошковой металлургии

Порошковой металлургией называют область науки и техники, охватывающую производство металлических порошков, а также изделий из них или их смесей с неметаллическими порошками. Ее важными отличительными чертами являются получение веществ в порошкообразном состоянии и проведение операции нагрева (спекания) заготовок из порошков при температуре ниже точки плавления соответствующего металла или, в случае смеси разнородных порошков, ниже температуры плавления наименее тугоплавкого компонента основы. Таким образом, последовательное осуществление в едином цикле операций получения порошка и превращения его в изделие составляет суть порошковой металлургии .

Среди имеющихся разнообразных способов обработки металлов порошковая металлургия занимает свое особое место, так как позволяет не только производить изделия различных форм и назначений, но и создавать принципиально новые материалы , получить которые иным путем крайне трудно или вообще невозможно.

Порошковая металлургия успешно конкурирует с литьем, обработкой давлением, резанием и другими методами, дополняя или заменяя их. Являясь одной из молодых отраслей современной техники, порошковая металлургия одновременно есть и древнейший способ производства металлов и изделий из них. Порошки золота, меди и бронзы применяли как краски и использовали для декоративных целей в керамике и живописи, а также для украшения лица во все известные нам времена. Однако известно, что до начала XIX века не было способов получения высоких температур для плавления чистого железа и пользоваться методами литья. Предметы из железа были изготовлены так называемым кричным методом. Сначала в горнах при температуре ~1000°С восстановлением окисленной железной руды углем получали крицу (губку), которую затем многократно проковывали в нагретом состоянии, заканчивая процесс нагревом изделия в горне (для уменьшения пористости). С появлением доменного передела от проковки крицы отказались и о порошковой металлургии временно забыли примерно на 400 лет.

Развитие печной техники, сделавшее возможным достижение высоких температур, привело к освоению производства платиновых изделий литьем, в связи с чем к середине прошлого века о порошковой металлургии снова забыли и вспомнили лишь через 50 лет, когда бурное развитие электротехники потребовало материалов (таких как проволока из тугоплавких металлов, медно-графитовые щетки и т. п.), которые нельзя было изготовить обычными, известными в то время методами. Затем появились разнообразные изделия из порошков: самосмазывающиеся подшипники, твердые сплавы для обработки высокопрочных новых материалов, магнитные материалы и т. д. Сейчас трудно назвать область современной техники где бы не применялись методы порошковой металлургии для изготовления изделий или сами порошковые изделия.

Типовая технологическая схема производства заготовок и изделий методом порошковой металлургии включает четыре основные операции: 1) получение порошка исходного материала, 2) формование заготовки из него 3) спекание ее, 4) окончательную обработку (регулирование структуры, калибрование, механическую и химико-термическую обработки). Возможные отклонения от приведенной 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 отсутствие какой-либо обработки после спекания и др.

Совокупность основных технологических операций позволяет решать с помощью порошковой металлургии две важнейшие задачи:

1) изготовление материалов и изделий с особыми составами, структурами и свойствами, которые недостижимы другими методами производства; примером могут служить порошковые материалы и изделия пористые (антифрикционные, фрикционные, фильтры и др.), высокотемпературные тугоплавкие металлы, дисперсноупрочненные, волокнистые материалы и др.), инструментальные (твердые сплавы, сверхтвердые материалы и др.) и пр.;

2) изготовление материалов и изделий с обычными составами, структурами и свойствами, но при значительно более выгодных экономических показателях их производства.