ผงอัลลอยคืออะไร?

อัลลอยด์ผง หมายถึงวัสดุโลหะที่ประกอบด้วยองค์ประกอบสองอย่างขึ้นไปที่ผสมเข้าด้วยกันในรูปแบบผง ซึ่งแตกต่างจากโลหะผสมดั้งเดิมที่เกิดจากการละลายและการหล่อโลหะผสมผงถูกสร้างขึ้นผ่าน ผงโลหะวิทยา (PM) กระบวนการผลิตที่เกี่ยวข้องกับการบีบอัดและการเผาผลาเมทัลลิกที่ดี วิธีการที่แตกต่างนี้มีข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์ในแง่ของคุณสมบัติของวัสดุความยืดหยุ่นในการออกแบบและประสิทธิภาพการผลิต

อัลลอยด์ผงทำอย่างไร? กระบวนการโลหะวิทยาผง

การสร้างโลหะผสมผงเกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอนสำคัญ:

1. การผลิตผง: ขั้นตอนหลักคือการผลิตผงโลหะที่เป็นส่วนประกอบ มีการใช้วิธีการต่าง ๆ รวมถึง:

   • การทำให้เป็นละออง: โลหะหลอมเหลวจะถูกแบ่งออกเป็นหยดชั้นดีโดยก๊าซหรือเจ็ทของเหลวซึ่งจะทำให้เป็นอนุภาคผง นี่เป็นวิธีการทั่วไปในการผลิตผงทรงกลมหรือผิดปกติ

   • การลดสารเคมี: ออกไซด์โลหะจะลดลงทางเคมีเป็นผงโลหะ

   • อิเล็กโทรไลซิส: ผงโลหะถูกสะสมจากสารละลายอิเล็กโทรไลต์

   • การผสมกลไก: การกัดลูกบอลพลังงานสูงใช้ในการแตกหักและอนุภาคผงแบบเย็นซ้ำ ๆ ซึ่งนำไปสู่การกระจายองค์ประกอบที่เป็นเนื้อเดียวกันแม้ว่าพวกเขาจะไม่ได้อยู่ในสถานะของเหลวก็ตาม

2. ผงผสม: ผงองค์ประกอบที่แตกต่างกันนั้นผสมกันอย่างระมัดระวังในสัดส่วนที่แม่นยำเพื่อให้ได้องค์ประกอบโลหะผสมที่ต้องการ สารยึดเกาะน้ำมันหล่อลื่นหรือสารเติมแต่งอื่น ๆ อาจถูกรวมเข้าด้วยกันในขั้นตอนนี้เพื่อปรับปรุงความบีบอัดและอำนวยความสะดวกในการประมวลผลที่ตามมา

3. การบดอัด: ผงผสมจะถูกกดเป็นรูปร่างที่ต้องการหรือที่เรียกว่า "สีเขียวกะทัดรัด" โดยใช้แรงดันสูงในการตาย ขั้นตอนนี้ให้ขนาดกะทัดรัดที่มีความแข็งแรงเพียงพอสำหรับการจัดการ เทคนิครวมถึง:

   • Die Compaction: วิธีที่พบบ่อยที่สุดที่ผงถูกกดในตายแข็ง

   • การกด Isostatic (CIP/HIP): ผงจะถูกกดดันจากทุกทิศทุกทางไม่ว่าจะเป็นที่อุณหภูมิห้อง (การกด isostatic เย็น) หรืออุณหภูมิที่สูงขึ้น สะโพกมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการบรรลุส่วนประกอบที่มีความหนาแน่นสูงและใกล้เคียงกับคุณสมบัติที่เหนือกว่า

4. การเผา: กะทัดรัดสีเขียวถูกทำให้ร้อนในบรรยากาศที่ควบคุม (มักจะเฉื่อยหรือลดลง) ถึงอุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลวขององค์ประกอบหลัก ในระหว่างการเผาผลาญอนุภาครวมกันผ่านการแพร่กระจายของอะตอมนำไปสู่ความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้นความหนาแน่นและการลดความพรุน บรรยากาศที่ควบคุมอย่างระมัดระวังช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการแยกออกจากกัน

5. การดำเนินการรอง (ไม่บังคับ): ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติและแอปพลิเคชันที่ต้องการอาจใช้ขั้นตอนการประมวลผลเพิ่มเติม:

   • การปรับขนาด/การสร้าง: เพื่อความแม่นยำในมิติที่ดีขึ้น

   • การแทรกซึม: แนะนำโลหะจุดหลอมเหลวที่ต่ำกว่าเข้าไปในรูขุมขนของส่วนที่ถูกเผาเพื่อเพิ่มคุณสมบัติ

   • การรักษาความร้อน: สำหรับการปรับเปลี่ยนคุณสมบัติเชิงกล (เช่นการชุบแข็งการแบ่งเบา)

   • การตัดเฉือน: สำหรับการบรรลุมิติหรือคุณสมบัติสุดท้ายแม้ว่าหนึ่งในประโยชน์ของ PM มักจะเป็นใกล้เคียงกับการผลิตรูปแบบเน็ตซึ่งลดการตัดเฉือน

ข้อดีและลักษณะสำคัญของโลหะผสมผง

อัลลอยด์ผงและกระบวนการ PM นำเสนอชุดผลประโยชน์ที่น่าสนใจ:

• คุณสมบัติที่ปรับแต่ง: PM ช่วยให้สามารถควบคุมองค์ประกอบของโลหะผสมและโครงสร้างจุลภาคได้อย่างแม่นยำทำให้สามารถสร้างวัสดุด้วยการผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์ของคุณสมบัติที่ยากหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะประสบความสำเร็จผ่านการหลอมละลายและการหล่อแบบดั้งเดิม ซึ่งรวมถึงลักษณะเฉพาะแม่เหล็กไฟฟ้าความร้อนหรือการทนต่อการสึกหรอ

• รูปทรงตาข่ายหรือการผลิตใกล้เคียงกับเน็ต: รูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนสามารถผลิตได้ด้วยความแม่นยำในมิติสูงลดหรือไม่จำเป็นต้องใช้การตัดเฉือนที่มีค่าใช้จ่ายสูง สิ่งนี้นำไปสู่การประหยัดวัสดุและเวลาการผลิตลดลง

• การใช้วัสดุ: กระบวนการ PM มีประสิทธิภาพสูงโดยมีวัสดุเหลือน้อยมากเมื่อเทียบกับวิธีการผลิตที่ถูกลบ

• วัสดุที่มีรูพรุน: PM สามารถสร้างส่วนประกอบที่มีความพรุนได้อย่างจงใจซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับแอปพลิเคชันเช่นตัวกรองแบริ่งหล่อลื่นด้วยตนเองและการปลูกถ่ายชีวการแพทย์

• การรวมกันของวัสดุที่ไม่สามารถทำได้: การผสมผสานเชิงกลเทคนิค PM สามารถรวมองค์ประกอบที่ไม่สามารถใช้งานได้ในสถานะของเหลวของพวกเขาเปิดโอกาสให้กับองค์ประกอบวัสดุใหม่

• วัสดุประสิทธิภาพสูง: อัลลอยด์ผงมักใช้สำหรับการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งโลหะผสมแบบดั้งเดิมอาจสั้นเช่นในการบินและอวกาศยานยนต์และอุตสาหกรรมการแพทย์

การประยุกต์ใช้โลหะผสมผง

ความหลากหลายของอัลลอยด์ผงได้นำไปสู่การใช้อย่างแพร่หลายในหลายอุตสาหกรรม:

• ยานยนต์: เกียร์, แท่งเชื่อมต่อ, คู่มือวาล์ว, ลูกเบี้ยวกลีบและส่วนประกอบโครงสร้างต่าง ๆ ได้รับประโยชน์จากความคุ้มค่าและประสิทธิภาพของชิ้นส่วน PM

• การบินและอวกาศ: ส่วนประกอบที่มีความแข็งแรงสูงและมีน้ำหนักเบาสำหรับเครื่องยนต์อากาศยานและชิ้นส่วนโครงสร้างนั้นทำจากโลหะผสมผงมากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งซุปเปอร์อัลลอยและโลหะผสมไทเทเนียม

• ทางการแพทย์: รากฟันเทียมเช่นการเปลี่ยนสะโพกและหัวเข่าเครื่องมือผ่าตัดและวัสดุที่มีรูพรุนสำหรับกระดูก ingrowth ผลิตขึ้นโดยใช้ PM เนื่องจากความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความสามารถในการสร้างโครงสร้างที่มีรูพรุนเฉพาะ

• ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์: วัสดุแม่เหล็กอ่อนสำหรับมอเตอร์และหม้อแปลงหน้าสัมผัสไฟฟ้าและอ่างล้างจานความร้อน

• เครื่องมือและความตาย: เครื่องมือเหล็กความเร็วสูงคาร์ไบด์ซีเมนต์และส่วนประกอบที่ทนต่อการสึกหรอ

• สินค้าอุปโภคบริโภค: ส่วนประกอบในเครื่องใช้ไฟฟ้าเครื่องมือไฟฟ้าและอุปกรณ์กีฬา