Материал порошка металлического сплава

Порошки металлических сплавов относятся к мелкодисперсным смесям металлических элементов, которые при соединении создают высокоэффективные компоненты, использующие индивидуальные механические, термические, электрические и коррозионные свойства, недоступные для отдельных металлических форм. В данном руководстве подробно описаны состав, методы производства, характеристики, области применения, спецификации и сравнения для широко используемых порошков сплавов никеля, алюминия, стали и титана.

Обзор Порошки металлических сплавов

Легирование объединяет полезные свойства двух или более металлов - прочность одного, коррозионную стойкость другого и высокотемпературную стабильность третьего - в индивидуальную матрицу, разработанную для целевых применений.

Изготавливаются предварительно легированные металлические порошки с такими свойствами, как:

• Высокая прочность, присущая осадочным породам
• Термическая стабильность, сохраняющая прочность при высоких температурах
• Устойчивость к окислению и износу для долговечности
• Биологическая инертность для безопасности медицинского оборудования
• Контролируемый размер/форма частиц для передового производства
• Консолидация в компоненты чистой формы с минимальной механической обработкой

Технология порошковой металлургии позволяет производить большие объемы мелких прецизионных деталей для различных отраслей промышленности.

Типы порошковых композиций металлических сплавов

Широко используемые варианты порошковых сплавов включают в себя:

Таблица 1: Составы и характеристики порошков из распространенных металлических сплавов

Сплав	Элементы	Задействованная недвижимость	Приложения
Никелевые сплавы	Ni, Cr, Fe, Nb и др.	Коррозия + термостойкость	Аэрокосмическая, морская техника
Алюминиевые сплавы	Al, Cu, Mg, Si и др.	Легкая прочность	Автомобильные детали, зубчатые колеса
Сплавы инструментальной стали	Fe, Mo, Cr, V и др.	Сохранение твердости при высоких температурах	Экструзионные фильеры, пресс-формы
Титановые сплавы	Ti, Al, V, Cu и др.	Прочность + биосовместимость	Хирургические имплантаты, аэрокосмическая промышленность
Тугоплавкие сплавы	W, Mo, Ta, Nb и др.	Очень высокая температура плавления	Военные, космические, ядерные

Индивидуальные комбинации железа, алюминия и титана с легирующими элементами, такими как хром, никель, медь и т.д., помогают настроить гальваническую совместимость, магнетизм и проводимость в соответствии с потребностями конкретного изделия.

Основные методы производства порошков сплавов

Таблица 2: Обзор ведущих технологий производства порошковых сплавов в промышленных масштабах

Метод	Процесс	Характеристики
Распыление газа	Инертный газ разбивает поток расплавленного металла на мелкие капли	Сферические порошки с равномерным распределением
Распыление воды	Струя воды под высоким давлением разрушает расплав металла	Неравномерная морфология порошка
Плазменное распыление	Плазменная дуга расплавляет сырье на более мелкие капли	Очень мелкие сферические порошки
Механическое легирование	Многократная холодная сварка и разрушение порошкового сырья	Многочисленные сплавы на заказ
Электролиз	Управляемые слоистые осадки металлов из водных растворов	Пористые неравномерные порошки

Газовое распыление обеспечивает наилучший контроль примесей, подходящий для химически активных сплавов, таких как титан и алюминий. Водное распыление обеспечивает более высокую производительность для чувствительных к стоимости объемов стальных сплавов. Плазменное распыление позволяет достичь размеров менее 20 микрон.

Характеристики и свойства

Таблица 3: Типичные свойства, проявляемые порошками коммерческих металлических сплавов

Недвижимость	Характеристики
Состав	Возможно легирование >2 металлов по заказу
Размер частиц	Типичные размеры 15-150 микрон
Форма частиц	Различные - сферические, неправильные, дендритные
Плотность отвода	Сплавы имеют более высокую плотность >3 г/куб. см, что способствует уплотнению.
Скорость потока	Влияет на распределяемость; >25 с/50 г помогает при наслоении
Кажущаяся плотность	Узкое распределение улучшает постоянство плотности
Сжимаемость	Сплавы имеют более высокую плотность в зеленом и спеченном состоянии
Проницаемость	Зависит от магнитного состояния готового сплава
Твердость	Легирование повышает твердость по сравнению с чистыми металлами

Помимо химического синтеза, морфология порошка играет не менее важную роль в определении поведения при консолидации и, в свою очередь, успешного применения в технологиях порошкового плавления, струйного нанесения связующего и литья металлов под давлением, где очень важны характеристики свободного течения.

Применение и использование Порошки металлических сплавов

Благодаря расширенной свободе персонализации, недоступной для традиционных заготовок, ключевые категории продукции, в которых используются порошковые сплавы, включают:

Таблица 4: Основные области применения порошков металлических сплавов

Сектор	Приложения
Аэрокосмическая промышленность	Лопатки турбин, арматура планера, шестерни
Автомобильная промышленность	Шатуны, валы приводных шестерен
Медицина	Зубные коронки, имплантаты, протезы
Морской	Рабочие колеса насосов, пропеллеры, трубопроводы для морской воды
Нефть и газ	Скважинные муфты, клапаны, запасные части для скважин
3D-печать	Легкие решетки, бионические формы с высокой прочностью

Индивидуально подобранный баланс твердости, коррозионной стойкости и точности размеров делает порошки сплавов привлекательными для производства критически важных вращающихся компонентов в оборонной, космической, биомедицинской и транспортной технике.

Порошок металлического сплава Технические характеристики

Составы порошков сплавов соответствуют сертифицированным спецификациям, что обеспечивает надежную работу.

Таблица 5: Спецификации порошков сплавов для промышленного, аэрокосмического и оборонного секторов

Сплав	Общие характеристики
Никелевые сплавы	AMS 4777, 4779 и др.
Стали	Нестандартные смеси инструментальных сталей H и D
Алюминий	AMS 4010, AMS 4000 и др.
Титановые сплавы	AMS 7001, 7004 и т.д.
Кобальтовые сплавы	AMS 5887, ASTM B776 и др.

В этих спецификациях прописаны приемлемые методы испытаний, процедуры отбора проб, диапазоны критериев приемки и протоколы документирования партий порошка.

Как ASTM International, так и отдельные производители определяют соответствующие градации размеров, химический анализ, характеристики частиц, а также предельные механические и физические свойства после затвердевания для критических областей применения.

Информация о мировых поставщиках и ценах

Таблица 6: Ведущие международные производители порошков сплавов и ценовые диапазоны:

Компания	Степени сплава	Диапазон цен за кг
Höganäs	Сталь, никель	$5-15
Sandvik	Osprey	Титан, никель, кобальт	$50-150
Плотник	Титан, кобальт, сталь	$40-100
Praxair	Никель, сталь, кобальт	$15-60
ATI Powder Metals	Титан, никель, железо	$30-90

Цены зависят от потребностей в сертификации продукции, объемов закупок, особенностей состава и степени сложности распыления при изготовлении и последующей обработке порошка.

Сравнительные плюсы и минусы

Таблица 7: Плюсы и минусы по сравнению с литыми или коваными металлическими аналогами

Преимущества	Недостатки
Более универсальный	Дополнительные шаги, необходимые для консолидации
Отличная однородность	Более низкая прочность без HIP
Настраиваемые компоненты	Максимальный размер ограничен
Сокращение отходов при формовании сетки	Более высокая стоимость в настоящее время
Гибкость при термообработке	Проблемы, связанные с обработкой поверхности

Для сложных или интегрированных многоматериальных конструкций, изготавливаемых в небольших объемах, таких как ортопедические коленные суставы с использованием полимеров и металлических сплавов, готовность к аддитивному производству обеспечивает более быстрые и дешевые маршруты.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: В чем преимущество использования предварительно легированного порошка по сравнению с отдельным смешиванием порошков элементов?

Предварительное легирование обеспечивает однородность требуемого химического состава на протяжении всего xyz, снижает вероятность изменения характеристик компонентов от партии к партии и предотвращает отклонения, вызванные неправильным соотношением компонентов в смеси.

Вопрос: Какие процессы консолидации превращают порошки сплавов в твердые компоненты?

Основные методы включают спекание, литье металлов под давлением, горячее изостатическое прессование и аддитивные технологии производства, такие как лазерное сплавление с последующей инфильтрацией. Выбор зависит от отрасли, размера изделия, сложности и экономики.

узнать больше о процессах 3D-печати