ПРОИЗВОДСТВО ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОМПОНЕНТОВ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Получение порошковых материалов
При изготовлении металлических деталей традиционными методами основные свойства и характеристики материалов (например, химический, фазовый и структурный состав) сохраняются такими, какими их "наделили" в металлургическом производстве. Иначе говоря, они сразу готовы к переработке из заготовок в конечный продукт. Другое дело получение деталей из неметаллических материалов, например пластмасс, композитов, керамик и др., примеры которых приведены в гл. 3. Детали получают не непосредственно из готовых монолитных заготовок, а из отдельных компонентов: гранул (для мономеров), порошков, нитей, волокон, смол, и т.д., свойства которых могут существенно отличаться от свойств материала в уже готовой детали. Некоторые технологии получения заготовок из неметаллических материалов описаны в гл. 8.
В данной главе рассмотрено производство только основных компонентов, идущих на формирование неметаллических материалов и способы получения металлических порошков для изготовления деталей современными методами порошковой металлургии.
За последние годы в машиностроении все большее применение находят детали, изготовленные из металлических и неметаллических порошковых материалов путем их прессования и последующего спекания. Такой метод получил название порошковой металлургии. Более детально методы порошковой металлургии рассмотрены в гл. 8 (параграф 8.1).
Комплекс характеристик деталей, получаемых методами порошковой металлургии, напрямую зависит от свойств исходных компонентов – порошков. Для различных областей машиностроения востребованы порошки с разнообразным спектром химических, физических, технологических свойств.
Порошки из одного и того же материала, полученные различными методами, часто имеют различные свойства. Эти отличия обусловлены предысторией формообразования отдельных частиц и порошков и проявляются через геометрические, структурные и физические количественные и качественные характеристики. Так, частицы могут иметь размеры в диапазоне от 10 нм до 1000 мкм, а порошок на их основе – разный гранулометрический состав (содержание в продукте зерен различной крупности). Когда частицы измельченного вещества уменьшаются до наноразмеров, наблюдаются коренные изменения физико-химических свойств не только отдельной частицы, по и порошка (аморфизация, повышенная растворимость, растворимость нерастворимых веществ, возрастает химическая активность). Пространственная форма частиц может быть тарельчатой, сферической, каплеобразной, осколочной, дендритной (рис. 5.1).
Рис. 5.1. Форма частиц получаемых порошков:
а – сферическая; б – тарельчатая; в – каплеобразная; г – прямоугольная
В зависимости от способа получения порошка частица может быть сплошной, пустотелой или пористой. Состояние ее поверхности характеризуется значением удельной поверхности и может быть гладким или губчатым.
Известно много методов производства порошков для машиностроения, что позволяет варьировать их свойства, определяет качество и экономические показатели.
Существуют несколько вариантов классификаций способов получения порошков. Воспользуемся наиболее удобной для учебно-методических целей классификацией, по которой они делятся на механические и физико-химические.
Механические методы обеспечивают превращение исходного материала в порошок без заметного изменения его химического состава.
К физико-химическим методам относят технологические процессы производства порошков, связанные с физико-химическими превращениями исходного сырья. В результате получаемый порошок по химическому составу существенно отличается от исходного материала.
