Механические методы получения металлургических порошков

      В последнее время активно развиваются  методы распыления расплавов, обеспечивающие очень высокие скорости охлаждения частиц. Один из вариантов, обеспечивающий затвердевание жидкой капли со скоростью 10⁷ – 10⁸ °С/сек, позволяет получать так называемые РИБЗ – (распыленные и быстрозакаленные порошки), когда на пути летящей капли устанавливают охлаждаемый экран под углом 15–45° к направлению ее движения; при ударе об экран капля перемещается по его поверхности и последовательно кристаллизуется в виде частицы пластинчатой формы.

      Рисунок 7 – Схема получения распыленных  и быстрозакаленных порошков

      На  установке для сверхбыстрого  охлаждения в вакууме или инертном газе (рисунок 7, а) капли расплава 1 выдуваются аргоном из отверстия в графитовом тигле 2, находящемся в трубчатой индукционной печи 3, и попадают на медный крылообразный кристаллизатор 4, вращающийся со скоростью до 10⁴ об/мин (встречная скорость движения капли и кристаллизатора до 500 м/с).

      Высокоскоростное  затвердевание расплава обеспечивает извлечение малых объемов металла  кромкой быстровращающегося (2000–5000 об/мин) в вертикальной плоскости диска из высокотеплопроводного материала (Рисунок 7, б). При контакте с расплавом на кромке диска затвердевает некоторый слой металла, затем он выходит из расплава и охлаждается, после чего частица отделяется от кромки диска (скорость охлаждения 10⁶–10⁸ °С/с).

      В любом случае методы распыления при  кристаллизации капли расплава со скоростью  более 10⁶ °С/с приводят к получению порошков, частицы которых имеют аморфную структуру, придающую им чрезвычайно специфические свойства, позволяющие создавать уникальные материалы для различных отраслей техники.

      Электрические методы .Электроимпульсный метод  заключается в воздействии электрического импульсного тока на струю пульпы или расплава. Накопитель энергии  – конденсатор – заряжается от источника постоянного или переменного тока. При определенной величине заряда пробивается промежуток, и вся накопленная за время τ энергия выделится за время τ0  в рабочем промежутке и элементах цепи разрядного контура. Электродуговое распыление осуществляется следующим образом. Пруток металла, подлежащего распылению, служит катодом. Анод выполняется в виде водоохлаждаемого полого цилиндра. Используются также плазменные горелки с независимой или зависимой дугой, когда анодом служит распиливаемый материал.

    Распыление газовым потоком. В инженерном отношении возможно осуществление трех основных схем разрушения струи: соосным потоком газа, потоком под углом, поперечным потоком. При распылении струи расплава можно выделить три структурные зоны: не распавшуюся сплошную часть струи; зону разделения струи на отдельные волокна, пряди, нити, капли; зону окончательного формирования частиц, интенсивного протекания теплообменного  и  других  процессов.

    Распыления жидкостями. Высокая  плотность энергоносителя, интенсивное охлаждение капель расплава, образование значительного количества пара в зоне непосредственного контакта жидкости с расплавом. В качестве распыляющей жидкости используется вода или масло. Распыляющий узел  форсунки должен обеспечивать возможность использования максимальной силы удара водяной струи, оно связано с длиной ее начального участка, величина которого определяется выходным диаметром насадки, давлением воды перед насадкой и степенью поджатия струи.

   Технология получения порошков распылением расплавов. Водой можно распылять низко – и высоколегированные сплавы распылением получают порошки быстрорежущих сталей. Получение порошков титана и его сплавов с низким содержанием кислорода и азота осуществляется в основном центробежным распылением в аргоне, гелии или вакууме. Получение порошков алюминия и магния. Распыление воздухом, азотом, инертными газами используют инжекционные форсунки, в которых металл поступает за счет разряжения возникающего у выхода из сопла при истечении газа из кольцевой щели под давлением 0,4 – 0,6 Мпа.

      Заключение

      Порошковая  металлургия находит широчайшее  применение для различных условий  работы деталей изделий.  Методами порошковой металлургии изготовляют  изделия, имеющие специальные свойства: антифрикционные  детали узлом трения приборов и машин (втулки, вкладыши,  опорные шайбы и т.д.), конструкционные детали (шестерни,  кулачки и др.),  фрикционные детали (диски,  колодки и др.),  инструментальные  материалы  (резцы,  пластины  резцов, сверла и др.),  электротехнические детали (контакты,  магниты, ферриты,  электрощетки и др.) для электронной и радиотехнической промышленности, композиционные (жаропрочные и др.)материалы.

      Порошковые  материалы используются практически  в любой области техники, и  объем их применения непрерывно расширяется. Это связано как с возрастающей ролью, которую выполняют материалы вообще, так и со специфическими  особенностями, присущими только порошковым материалам. Так, развитие электронной техники было бы невозможно без развития производства полупроводников, то же можно сказать в отношении космической техники, ядерной энергетики.

Список  литературы 

1 Бальшин  М.Ю., Кипарисов С.С. М.: Металлургия, 1978 . - 184с.

2 Либенсон Г.А. Основы порошковой металлургии: - М.: Металлургия, 1975. - 200с.