La métallurgie des poudres, en tant que technologie ancienne et dynamique de préparation et de formage de matériaux avancés, est née de l'ancienne technologie de préparation de la céramique et de la technologie de fabrication du fer, jusqu'en 1909,L'avènement de la métallurgie des poudres du tungstène ductile a marqué l'avènement de l'ère moderne de la métallurgie des poudresDepuis plus d'un siècle, la technologie de la métallurgie des poudres s'est développée vigoureusement, et une variété de nouveaux matériaux importants et de produits clés ont continuellement émergé.devenir l'une des technologies d'ingénierie indispensables dans l'économie nationale et la science et la technologie.

Caractéristiques et avantages de la métallurgie des poudres

La métallurgie des poudres est une technologie qui utilise de la poudre métallique (ou un mélange de poudre métallique et de poudre non métallique) pour fabriquer des matériaux métalliques,matières composites et divers types de produits par processus de moulage et de frittage en tant que matière première.

La métallurgie des poudres présente de nombreux avantages par rapport au procédé traditionnel de fusion et de coulée.,En revanche, la métallurgie des poudres permet d'obtenir une formation quasi nette.réduire considérablement le processus de transformation ultérieur et les déchets matérielsSelon les statistiques de données pertinentes, le taux d'utilisation des matériaux des pièces fabriquées par procédé de métallurgie des poudres peut atteindre plus de 90%,tandis que le taux d'utilisation des matériaux de la méthode d'usinage traditionnelle est généralement de seulement 30% à 50%, ce qui réduit non seulement les coûts de production, mais améliore également l'efficacité de la production et s'inscrit dans le concept de développement vert de l'industrie manufacturière moderne.en ajustant la composition de la poudre, la taille des particules et le procédé de préparation, la régulation précise des propriétés du matériau peut être réalisée pour répondre aux besoins de différents domaines pour les propriétés particulières du matériau,comme la haute résistance, haute dureté, résistance à haute température, résistance à la corrosion, etc.

Principaux procédés de métallurgie des poudres

(I) Préparation en poudre

Méthode de concassage mécanique: s'appuyer sur la force mécanique pour bloquer le métal ou l'alliage brisé en poudre, équipement simple, faible coût, rendement élevé, mais la forme de la poudre est irrégulière,large distribution de la taille des particules, facile à introduire des impuretés.

Méthode d'aboulage: le liquide métallique fondu est pulvérisé avec un gaz à haute pression (azote, argon) ou un flux d'eau à grande vitesse en petites gouttelettes, refroidies et solidifiées en poudre.La poudre d'atomisation du gaz a une forme sphérique élevée, bonne fluidité, adaptée aux pièces de haute performance; méthode d'atomisation de l'eau à faible coût, à haut rendement, forme de poudre irrégulière,qui est souvent utilisé dans la poudre d'acier ordinaire et les produits à faibles exigences de performance.

Méthode de réduction: utilisation d'hydrogène, de monoxyde de carbone et d'autres agents réducteurs pour réduire l'oxyde de métal en poudre, haute pureté, haute activité, forte activité de frittage, compactage à basse température,mais la production nécessite une température élevée et une atmosphère spécifique, l'équipement est un investissement important, le coût est élevé.

Méthode d'électrolyse: électrolyse de la solution de sel métallique ou du sel fondu, de sorte que les ions métalliques dans la cathode se précipitent en poudre, de haute pureté, fine et uniforme,adapté aux exigences en matière de pureté élevée et de taille des particules, comme les matériaux électroniques, mais une faible efficacité de production, une consommation d'énergie élevée, un coût élevé.

2) Formation

Formage: mettre la poudre métallique pré-traitée dans le moule, moulage par compactage sous pression, étapes comprenant la poudre, le pressage, la libération, adapté à une forme simple, exigences de précision élevées des produits,tels que les enginsLes avantages sont l'équipement simple, l'efficacité élevée, le faible coût, la production de masse; les produits complexes sont difficiles à concevoir et à fabriquer, l'uniformité de densité.

Le moulage sous pression isostatique: l'utilisation d'une transmission de pression uniforme de liquide, le moule élastique chargé en poudre a mis le moulage sous pression du récipient à haute pression.La pression isostatique à froid à température ambiante convient aux produits ayant une forme complexe et des exigences de densité élevées; la pression isostatique thermique agit à haute température et à haute pression simultanément pour les matériaux aérospatiaux à haute performance.adapté aux produits complexes de grande taille; l'équipement est coûteux, le cycle est long et le coût élevé.

Formage par injection: mélange de poudre métallique et d'adhésif dans le matériau d'injection et machine d'injection dans la cavité du moule,il convient à la fabrication de petites pièces complexes de haute précision telles que des composants électroniquesLes avantages sont l'efficacité et la précision élevées du moulage, adaptés à la production de masse; la sélection et l'enlèvement de l'adhésif sont difficiles,et un traitement inapproprié affecte les performances des produits.

3) facturation

Sintrage conventionnel: chauffage du billet à la température et à l'atmosphère appropriées (hydrogène, azote, vide, etc.) pour combiner les particules de poudre et améliorer la densité et la résistance.Atmosphère hydrogène pour éliminer les impuretés, oxydation de l'azote, le vide est adapté aux exigences de teneur élevée en oxygène.

Sintrage à chaud: pression de sintrage, dans les équipements spéciaux, moules avec du graphite et d'autres matériaux.et obtenir une densité et des performances plus élevées sont souvent utilisés dans la préparation de céramiques à haute performance et d'autres matériaux.

Sintrage au plasma par décharge (SPS): génère du plasma par décharge et de la chaleur en joules par sintrage à chaleur rapide par courant d'impulsion.chauffage rapide (100 à 1000 °C / min), peu de temps (de quelques minutes à quelques minutes), peut inhiber la croissance des grains, et est utilisé pour préparer des nanomatériaux.

Champ d'application de la technologie de la métallurgie des poudres

(1) Dans le domaine aérospatial

L'aérospatiale a des exigences strictes en matière de performance des matériaux, et la technologie de la métallurgie des poudres répond juste aux exigences.Le superalliage de métallurgie des poudres est utilisé pour fabriquer des composants clés tels que les disques et les pales de turbine, comme le disque de la turbine du moteur F119 de Pucompany, et la métallurgie en poudre utilise un superalliage à base de nickel pour améliorer les performances et la fiabilité du moteur.résistance élevée et résistance à la corrosion, powder metallurgy titanium alloy is used to manufacture structural parts such as aircraft wing girder and fuselage frame to reduce the weight of aircraft and improve fuel efficiency and flight performance.

(2) secteur de la construction automobile

Les pièces métallurgiques en poudre sont largement utilisées dans les moteurs automobiles, les systèmes de transmission et de freinage.qui peut résister à des températures et à des pressions élevées et améliorer les performances et la durée de vie du moteur; la transmission et le synchroniseur sont de haute précision et de bonne résistance, permettent de changer de vitesse plus facilement et améliorent l'efficacité du freinage, avec une bonne résistance au frottement et à l'usure,et sécurité des freins.

3) Le domaine de l'information électronique

Avec le développement de l'équipement électronique à petite, légère et haute performance, la technologie de la métallurgie des poudres est plus largement utilisée.Les matériaux de métallurgie en poudre magnétique douce sont utilisés pour fabriquer des composants électroniques tels que des transformateurs et des inducteurs; les composites de matrice métallique de métallurgie des poudres tels que le cuivre-tungstène et le cuivre-molybdène sont utilisés pour le substrat de dissipation de chaleur et le boîtier d'emballage des appareils électroniques de haute puissance;Les matériaux de contact de la métallurgie des poudres sont utilisés pour les interrupteurs et relais électriques afin d'assurer une ouverture et une rupture sûres du circuit..

Noyau magnétique en poudre Fe-silicone-nickel (KNF)

(4) Industrie mécanique

La technologie de la métallurgie en poudre est utilisée pour fabriquer des engrenages, des roulements et d'autres pièces mécaniques.Le roulement de métallurgie des poudres est auto-lubrifiant et résistant à l'usureDans des conditions de travail particulières, le roulement à huile peut maintenir de bonnes performances et améliorer la fiabilité et la durée de vie des équipements.

(5) domaine des dispositifs médicaux

En ce qui concerne les implants, l'alliage de titane métallurgique en poudre est utilisé pour fabriquer des articulations artificielles, etc., dont la structure poreuse peut favoriser la croissance des cellules osseuses et réduire le risque de desserrage de l'implant.Les instruments chirurgicaux sont fabriqués à partir d'acier à haute vitesse et d'acier inoxydableDans les matériaux dentaires, les prothèses dentaires ont une bonne résistance, ténacité et esthétique.Les implants dentaires utilisent du titane en métallurgie en poudre ou un alliage de titaneLe support orthodontique utilise de l'acier inoxydable métallurgique en poudre ou un alliage nickel-titane, qui peut appliquer la force avec précision.

(6) Nouveau secteur de l'énergie

En termes de batteries au lithium-ion,Les matériaux cathodiques tels que le phosphate de fer de lithium et les matériaux ternaires préparés par la technologie de la métallurgie des poudres peuvent améliorer la densité d'énergie et l'efficacité de charge et de décharge des batteries.Dans le domaine des piles à combustible, les plaques bipolaires métalliques fabriquées par procédé de métallurgie des poudres et les porteurs de catalyseurs à haute surface spécifique peuvent améliorer les performances des piles à combustible et réduire les coûts.Dans la production d'énergie éolienne, les boîtes de vitesses, les roulements et autres pièces fabriqués par la métallurgie des poudres peuvent maintenir des performances stables dans des environnements difficiles et prolonger la durée de vie des équipements.

Les progrès de la technologie de la métallurgie des poudres

(1) Fusion de la fabrication additive des métaux (impression 3D) et de la métallurgie des poudres

La technologie de fabrication additive de métaux s'est développée rapidement ces dernières années, et sa combinaison avec la métallurgie des poudres a apporté une nouvelle percée pour la fabrication de pièces complexes.Grâce à la technologie d'impression 3D, la poudre métallique peut être directement accumulée et formée couche par couche pour produire des pièces à structure interne complexe et à conception personnalisée.Cette technologie réduit non seulement les déchets de matériaux et les processus de transformation, mais permet également la fabrication de pièces difficiles à fabriquer, telles que des pales complexes de moteurs aérospatiaux.

(2) Technologie de la métallurgie des nano-poudres

Avec le développement de la nanotechnologie, la technologie de la métallurgie des nano-poudres est apparue.une grande force motrice de frittage, et peut préparer des matériaux nanostructurés aux excellentes propriétés mécaniques, électriques et magnétiques.La technologie de la métallurgie des nano-poudres a réalisé des progrès remarquables dans la préparation de matériaux magnétiques de haute performance, des matériaux supraconducteurs et des alliages de haute résistance.

(3) Innovation des composites de métallurgie des poudres

En ajoutant diverses phases améliorées (par exemple des particules de céramique, des fibres, etc.) à la poudre métallique, le matériau composite métallurgique en poudre avec d'excellentes performances est préparé.Ces matériaux composites combinent les avantages du métal et de la phase améliorée, ont les caractéristiques de haute résistance, haute dureté, bonne résistance à l'usure, haute température et autres résistances et sont largement utilisés dans l'aérospatiale, la fabrication automobile,ingénierie mécanique et autres domainesPar exemple, le matériau composite en matrice d'aluminium préparé par addition de particules de carbure de silicium à la poudre d'alliage d'aluminium améliore considérablement la résistance et la dureté.tout en conservant les caractéristiques de faible densité de l'alliage d'aluminium.

À l'avenir, avec le progrès continu de la science et de la technologie, la technologie de la métallurgie des poudres devrait réaliser des percées dans des domaines plus émergents,et l'intégration avec d'autres technologies de pointe sera encore approfondieDans les domaines de la fabrication intelligente, des matériaux quantiques et de l'ingénierie biomédicale,La technologie de la métallurgie des poudres a le potentiel de créer des matériaux et des composants plus performants et multifonctionnels, offrant des solutions innovantes aux défis mondiaux, tels que la crise énergétique, la protection de l'environnement et la santé humaine.On peut prévoir que la technologie de la métallurgie des poudres jouera un rôle plus important dans le développement industriel et le progrès social futurs..