Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Спеченные материалы

Спеченные материалы (далее С) металлические, получают методами порошковой металлургии. Производство С развивается в связи с рядом их преимуществ, по сравнению с металлическими материалами, получаемыми плавлением, Путем плавления трудно или даже невозможно производить металлические материалы с некоторыми особенностями состава (композиции из металлических и неметаллических материалов; псевдосплавы из металлических и неметаллических компонентов, не смешивающихся в расплавленном виде, например — — и др.). Только методами порошковой металлургии можно изготовить некоторые материалы с особыми физическими характеристиками и структурой (например, многие пористые металлы). С можно производить не только в виде заготовок и полуфабрикатов, но и в виде готовых изделий, не требующих дальнейшей обработки резанием. В ряде случаев С имеют более высокие свойства, чем аналогичные материалы, получаемые плавлением (например, некоторые быстрорежущие стали и жаропрочные сплавы, бериллий и др.). Первые С — изделия и полуфабрикаты (медали, чащи, тигли, проволока и др.) — были изготовлены П. Г. Соболевским и В. В. Любарским в 1826 (техника того времени не позволяла получать температуру выше 1770 °С, необходимую для плавления На рубеже 19 и 20 вв. были созданы первые тугоплавкие С (например, tпл 3400 °С), которые в то время не могли быть получены плавлением. Промышленные методы изготовления нитей накала для электрических ламп были введены в 1910 (Кулидж, США), Современная техника (дуговое плавление, электроннолучевое плавление и др.) позволяет расплавить любые тугоплавкие металлы и сплавы, тем не менее большую часть тугоплавких металлов производят методами порошковой металлургии. Первые композиции из С, которые можно получать только методами порошковой металлургии ( щетки для электромашинных генераторов и электродвигателей), были изготовлены около 1900. Во время 1-й мировой войны 1914—18 была разработана др. важная композиция — магнитодиэлектрики на основе ферромагнитных металлических порошков, распределенных в диэлектрической связке. Важное значение для прогресса техники имела разработка спеченных твердых сплавов (20-е гг., К. Шретер, Контакты для электротехники из псевдосплавов и композиций на основе С ( — — графит и др.) начали выпускать в 30-х гг. Композиции из С на основе меди с (иногда с добавкой неметаллических компонентов, обычно окиси для фрикционных дисков производят с 1932. Фрикционные С на основе начали разрабатывать в 40-х гг. Широко применяют алмазно-металлические композиции на основе алмазных порошков и крошки и металлических порошков ( и ее сплавы, твердые сплавы, сплавы на основе меди и и др.). Первые патенты на алмазно-металлические композиции были опубликованы в 1922. В промышленном масштабе производят композиции на основе С для различных отраслей новой техники. Например САП (спеченная пудра) — С на основе и его окиси(6—20%), по жаропрочности при 300—550 °С превосходит плавленые сплавы. Важная группа С, которые практически можно получать только методами порошковой металлургии, — пористые металлы, сплавы и композиции (на основе бронзы и нержавеющей стали). Обычно эти С содержат около 15—30% (объемных) пор. Изготовление пористых С (для подшипников, фильтров и др.) было предложено в 1909 (Левендаль, англ. патент). Промышленное производство пористых С для подшипников начато в середине 20-х гг. Преимущества пористых С для подшипников — наличие аварийной смазки в порах ("самосмазываемость") и хорошая прирабатываемость в эксплуатационных условиях за счет деформации объема пор. В дальнейшем производство пористых С для различных областей техники непрерывно прогрессировало (металлические фильтры для тонкой очистки жидкостей и газов от различных примесей; снарядные пояски из пористого заменявшие во время 2-й мировой войны 1939—45; пористые С для топливных элементов, для антиобледенительных устройств в самолетах, для преграждения распространения пламени во взрывоопасной атмосфере; пористые С из металлических порошков или волокна для поглощения звука и вибрации; пористые элементы для реакций и транспорта сыпучих материалов в "кипящем слое",т. е. во взвешенном состоянии, и др.).В 70-е гг. разработаны теплообменные металлические трубы с пористым слоем из порошков меди, нержавеющей стали. В середине 30-х гг. началось массовое производство С на и основе в виде точных деталей, не требующих обработки резанием, для различных отраслей машиностроения (автомобильная и тракторная промышленность, с.-х. машиностроение, производство бытовых машин, станкостроение и др.). К таким изделиям из С относятся различные шестерни, зубчатые колеса, звездочки, детали кулачкового механизма, рычаги, защелки дверных замков, детали переключателей: детали электрических машин — коллекторные пластины, постоянного и переменного тока из С; постоянные из С на основе — — (ални) и — — — (алнико) и др. детали массового производства. Последняя по времени возникновения (но не по важности) группа С в виде заготовок, полуфабрикатов и изделий — высококачественные С, которые по свойствам (прочность, жаропрочность, износостойкость и др.) превосходят плавленые металлы и сплавы аналогичного состава и назначения. У ряда литых сплавов в связи с крупнозернистой структурой и ликвацией снижены механические свойства. К таким материалам относятся упомянутые сплавы типа ални и алнико. Эти С получают с 40-х гг. методами порошковой металлургии не только для деталей массового производства, но и в тех случаях, когда требуется повышенная прочность. С 50-х гг. бериллий для промышленности получают преимущественно методами порошковой металлургии из-за низких механических свойств и крупнозернистости литого металла. В конце 60-х гг. начали производить быстрорежущую сталь, с 70-х гг. — жаропрочные суперсплавы на основе из С; некоторые характеристики этих С лучше, чем у литых сплавов аналогичного состава. Производство С развивается более высокими темпами, чем получение плавленых металлических материалов. Так, с 1964 по 1972 годовой выпуск С в США возрос в 2,5 раза (с 47 до 118 тыс. т), в Японии — примерно в 4 раза (с 4 до 17 тыс. т).

  Как для литых, так и для деформируемых материалов, получаемых обычными методами, нежелательно присутствие таких компонентов, добавок и примесей, которые способствуют образованию значительного температурного интервала между линиями ликвидуса и солидуса или появлению жидкой фазы при температурах ниже температур плавления-затвердевания основной массы металла. Введение таких элементов в С, наоборот, повышает их прочность и облегчает их изготовление, способствуя снижению температуры спекания. Так, в литых сплавах на основе — нежелательная примесь, допустимая в количестве не более 0,1%. В С на основе, напротив, — легирующая добавка, которую специально вводят в количестве 0,3—0,6% для повышения механических свойств деталей и снижения себестоимости изделий (вследствие образования жидкой фазы и уменьшения температуры спекания). Специфическая для С на основе добавка — (1—20%), способствующая благодаря образованию жидкой фазы при спекании повышению свойств и удешевлению спекания.

  Обычно компактные (беспористые) С имеют такие же физические и механические свойства, как и литые (деформированные и отожженные) металлы. В таблице приведена в зависимости от пористости достижимая величина свойств пористых С (модуль упругости Е, коэффициент Пуассона u, предел прочности при растяжении sв, электропроводность l, теплопроводность lТ) по отношению к соответствующим свойствам компактного металла (Ек, uk, sвк, lк, lТк).

  Влияние пористости на некоторые свойства спеченных материалов

Пористость, %

ЕЕ/k

n/nk

sв/sвк

l/lk

lT/lTk

0

5

10

20

30

40

50

1

0,88

0,73

0,51

0,34

0,21

0,12

1

0,95

0,90

0,80

0,70

0,60

0,50

1

0,88

0,73

0,51

0,34

0,21

0,12

1

0,93

0,81

0,64

0,49

0,36

0,25

1

0,93

0,81

0,64

0,49

0,36

0,25

  По сравнению со всеми др. методами получения деталей — литьем, обработкой давлением, резанием и т. д., изготовление изделий из С требует наименьших затрат рабочего времени, заводских площадей, оборудования.

  Имеются следующие ограничения применения С: 1) наибольший экономический эффект С дают при достаточно массовом выпуске деталей. Это связано с необходимостью изготовления индивидуальных приспособлений (прессформ) для каждого вида деталей. Отчасти это ограничение имеет временный характер; при развитии новых методов формования С оно может в известной степени отпасть; 2) дороговизна исходных порошков. Это также временно действующий фактор: с увеличением масштаба выпуска и совершенствованием методов изготовления порошков их стоимость будет уменьшаться; 3) необходимость получения достаточно чистых исходных металлических порошков, в особенности и его сплавов, т. к. С не могут быть эффективно очищены от примесей, находящихся в исходных материалах. Это ограничение постепенно теряет свое значение: налажено массовое производство чистых порошков распылением расплавленного
  Специфические меры по консервации и хранению деталей и полуфабрикатов (пропитка деталей маслом или парафином) необходимы только для пористых С

  Лит.: Вязников Н. Ф., Ермаков С. С., Металлокерамические материалы и изделия, 2 изд., Л., 1967; Кипарисов С. С., Либенсон Г. А., Порошковая металлургия, М., 1972; Бальшин М. Ю., Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна, М., 1972.

  М. Ю. Бальшин.


Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 04.02.2023 03:02:23