Производительность и область применения компонентов порошковой металлургии в основном определяются их системой материалов. В результате многолетней-производственной практики возникли основные категории материалов, представленные-на основе железа,-на основе меди,-нержавеющей стали, на основе никеля-и цементированного карбида. Каждый материал имеет свои преимущества в дизайне состава, микроструктуре и функциональных свойствах, удовлетворяя требованиям прочности, износостойкости, коррозионной стойкости и особых физических свойств в различных условиях работы.
Материалы порошковой металлургии на основе железа- являются наиболее широко используемой системой. В качестве матрицы обычно используется чистый железный порошок или предварительно-легированный стальной порошок, дополненный такими элементами, как графит, медь, никель и молибден, для корректировки свойств. Путем прессования и спекания можно получить хорошую прочность и твердость, а за счет конструкции пористой структуры можно добиться функций самосмазывания или демпфирования вибрации. Материалы на основе железа-имеют умеренную стоимость и отработанную технологию и широко используются в звездочках автомобильных двигателей, ступицах синхронизаторов коробок передач, роторах масляных насосов и различных компонентах механических трансмиссий, демонстрируя превосходную экономическую-эффективность при средних нагрузках и нормальных условиях окружающей среды.
Материалы для порошковой металлургии на основе меди-, изготовленные на основе порошков сплавов, таких как бронза и латунь, характеризуются превосходной теплопроводностью и электропроводностью, а также хорошей коррозионной стойкостью. Эти материалы широко используются в электрических разъемах, подшипниках скольжения, уплотнениях и деталях теплообменников, особенно подходят для применений, требующих хорошего отвода тепла и электропроводности. Компоненты на основе меди-могут сохранять низкий коэффициент трения в условиях-без масла или в условиях низкого-масла, но их прочность и устойчивость к высоким-температурам обычно ниже, чем у материалов на основе железа-и нержавеющей стали-; поэтому необходимо соблюдать осторожность при выборе их для условий с высокой-нагрузкой или высокой-температурой.
В материалах порошковой металлургии на основе нержавеющей стали- используются такие элементы, как хром и никель, для образования пассивирующей пленки, демонстрирующей превосходную коррозионную стойкость и стойкость к окислению, сохраняя при этом определенный уровень прочности и ударной вязкости. Эти материалы обычно используются в пищевом оборудовании, химическом оборудовании, медицинских приборах и компонентах для морской среды. Путем оптимизации процесса спекания и соотношения сплавов можно улучшить плотность и механические свойства, сохраняя при этом коррозионную стойкость, отвечая строгим требованиям к гигиене, долговечности и совместимости со сложными средами.
Материалы для порошковой металлургии на основе-никеля превосходят-высокотемпературную прочность, стойкость к окислению и сопротивление ползучести, что делает их пригодными для изготовления ключевых компонентов авиационных-двигателей, газовых турбин и оборудования для высоко-термической обработки. В этих материалах в качестве матрицы обычно используется никель с добавлением хрома, молибдена, вольфрама и других элементов, образующих армирующие фазы, обеспечивающих структурную стабильность и долговечность-работы при более высоких температурах. Несмотря на более высокую стоимость сырья и более узкое окно процесса спекания, они предлагают незаменимые преимущества при экстремально высоких температурах и сложных стрессовых условиях.
С другой стороны, в твердых сплавах в качестве матрицы используются керамические фазы высокой-твердости, такие как карбид вольфрама, в сочетании с металлическими связующими фазами, такими как кобальт. Они обладают чрезвычайно высокой твердостью, износостойкостью и прочностью на сжатие и обычно используются в режущих инструментах, буровых инструментах и износостойких-внутренних вкладышах. Хотя их прочность ограничена, за счет контроля размера частиц порошка и оптимизации процесса спекания их ударопрочность можно улучшить, сохраняя при этом остроту и адаптируясь к строгим требованиям различных объектов обработки.
Помимо вышеупомянутых основных систем, области применения постоянно расширяют области применения материалов на основе-алюминия,-титана-и специальных функциональных порошковых металлургических материалов. Материалы на основе алюминия-легки и обладают хорошей теплопроводностью, что делает их пригодными для изготовления легких компонентов транспорта и электронного оборудования; материалы на основе титана-сочетают высокую удельную прочность с хорошей биосовместимостью, показывая большие перспективы в аэрокосмической и медицинской имплантации; Материалы магнитной порошковой металлургии могут удовлетворить особые требования к магнитным характеристикам двигателей, датчиков и других приложений.
В целом, основные системы материалов для компонентов порошковой металлургии охватывают широкий диапазон: от обычных конструкционных деталей до высоко-специальных деталей. Их выбор должен всесторонне учитывать такие факторы, как условия эксплуатации, механические требования, коррозионная стойкость и экономическая эффективность. Благодаря достижениям в области подготовки порошков и технологий формования/спекания дизайн материалов станет более совершенным и функциональным, предоставляя более надежные решения для высокотехнологичного производства и развивающихся отраслей.