Технологические основы порошковой металлургии

Свойства пористых материалов зависят от свойств исходных порошков и технологического

процесса их изготовления. Для их изготовления используются металлические порошки как со

сферической, так и несферической формой частиц с размерами от нескольких до тысячи

микрометров из различных металлов и сплавов.

По значимости и объемам применения пористые материалы можно условно расположить в

следующем порядке: бронза, нержавеющая сталь, никель и его сплавы, титан, серебро, платина,

вольфрам, хром, алюминий. Изготавливаются пористые материалы также из карбидов, боридов,

силицидов и других тугоплавких металлов и соединений.

Технология изготовления пористых металлов из металлических порошков включает в себя

традиционную для порошковой металлургии цепочку операций: формование и спекание.

Методы формования подразделяются на две группы: с приложением и без приложения

давления. К первой группе относятся: статическое прессование, гидростатическое или

гидродинамическое прессование, мундштучное прессование и прокатка. Ко второй – свободная

засыпка порошка в форму, шликерное литье.

Основные требования, которые предъявляются к формованию при изготовлении пористых

материалов, связаны с получением изделий заданных форм и размеров с требуемой

пористостью и обеспечением равномерного или заданного распределения пористости и

соответственно проницаемости. Рассмотрим области применения, достоинства и недостатки

некоторых технологических процессов изготовления пористых материалов из металлических

порошков.

Статическим прессованием изготавливают пористые материалы простейшей формы в виде

диска, конуса, втулки, чечевицы и т.п. Достоинства: высокая точность размеров и большая

производительность. Недостатки: неравномерность проницаемости и ограниченность форм и

размеров.

Для увеличения пористости и облегчения прессования труднопрессуемых порошков к

металлическим порошкам добавляют специальные наполнители, удовлетворяющие следующим

требованиям: не быть гигроскопичными, не разлагаться при комнатной температуре, не

вступать в химическое взаимодействие с металлическим порошком во время смешивания и

прессования, разлагаться при температуре меньшей температуры спекания, не оставлять

продуктов разложения в порах заготовки после спекания. В качестве наполнителя используют

поливиниловый спирт, парафин, двууглекислый аммоний, четыреххлористый аммоний и др.

Количество наполнителя обычно составляет от 3 до 10% к массе металлического порошка.

Гидростатическое или гидродинамическое прессование заключается во всестороннем обжатии

жидкостью металлического порошка, заключенного в металлическую оболочку. Этими

методами удается получить пористые материалы в виде длинных труб, труб с донышком и

фланцем с равномерной пористостью. Обычно давление прессования составляет 100-200 МПа.

Достоинства: получение тонкостенных изделий и изделий больших размеров, равномерное

распределение пористости. Недостатки: невысокая производительность.

Методом мундштучного прессования изготавливают пористые трубы диаметром до 100 мм и

длиной до 1 м с пористостью 50–60%. Для этой цели подготавливают шликер из порошка на

крахмальном клейстере. Суспензию экструдируют под прессом в трубу необходимого диаметра

и длины. После сушки трубы спекают в защитной атмосфере. Недостатком метода является

необходимость введения пластификатора и ограниченность формы.

В промышленности используется метод формования металлических порошков прокаткой. Этот

процесс состоит в непрерывном уплотнении порошка между вращающимися валками. По