Главная страница Случайная лекция Мы поможем в написании ваших работ! Порталы: БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика Мы поможем в написании ваших работ! |
Порошковая металургия (ПМ). Роль ПМ в НТР и станкостроении
ПРЕДИСЛОВИЕ Порошковая металургия в значительной мере определяет развитие современного станкостроения как в части обеспечения новыми иструментальными материалами, так и части изготовления конструктивных элементов станков из материалов с особыми механическими свойствами и комплексами новых функциональных возможностей. Порошковая металлургия зародилась в начале прошлого века. В 1827 г. П. Г. Соболевский и В. В. Любарский разработали и реализовали в промышленных масштабах метод производства платиновых порошков и компактных платиновых изделий на их основе; в этом же году П. Г. Соболевский опубликовал первую в мире научную работу по порошковой металлургии. (Пётр Григорьевич Соболевский (1781 — 24 окт. 1841) — полковник Корпуса горных инженеров, металлург, изобретатель, профессор, член-корреспондент Академии наук). Однако только в 50-х годах XX в. были выполнены первые фундаментальные исследования, посвященные теоретическим аспектам порошковой металлургии, и в первую очередь теории процессов твердофазного спекания и спекания в присутствии жидкой фазы. В это же время появились первые многочисленные исследования по теоретическим основам технологических схем производства металлических и неметаллических порошков, а также формования из них пресс- заготовок, предназначенных для последующего спекания. Развитие порошковой металлургии обусловило коренные прогрессивные сдвиги в промышленном производстве и производительности труда, открыло пути к созданию объектов новой техники, предназначенной для использования в экстремальных условиях (при высоких и сверхвысоких температурах, давлениях и скоростях, в условиях радиационного воздействия) и в различных устройствах микроминиатюризованных систем управления, контроля, связи и других систем. В последние годы в порошковой металлургии получило развитие принципиально новое направление, связанное с производством практически беспористых изделий, малодефектных и не содержащих примесей. Широко развиваются также работы по созданию антифрикционных, фрикционных, фильтровых, уплотнительных и износостойких материалов и изделий, предназначенных для работы при очень высоких нагрузках и в широком интервале температур, при воздействии высокоагрессивных сред и в сверхвысоком вакууме. Существенное развитие (в том числе и в принципиально новых научных направлениях) получили работы в области изыскания и промышленного освоения твердых и сверхтвердых материалов. Наряду с работами по совершенствованию технологий производства традиционных твердых сплавов ведутся фундаментальные научные исследования и осуществляется комплекс научно- технических и научно-организационных мероприятий, направленных на промышленное освоение совершенно новых инструментальных материалов на основе синтетических алмазов, алмазоподобного нитрида бора в порошках и нового сверхтвердого материала — вюртцитоподобного нитрида бора. С помощью различных технологических схем производства получены порошки сложнолегированных сталей, сплавов на основе никеля, меди, алюминия, магния, титана и тугоплавких металлов, из которых методами изостатического горячего прессования, горячего штампования, экструзии, прокатки и пропитки жидкими металлами изготовляются беспористые изделия конструкционного назначения с уровнем прочности и пластичности, эквивалентным этим характеристикам для лучших образцов изделий, получаемых по традиционной технологии. Рационально управляя технологическими процессами получения материалов из порошков, удается реализовать не только желаемый химический состав, но и заданную структуру материала, оптимизирующую комплекс свойств, потенциально заложенных в нем химическим составом. Достаточно назвать для примера порошковые быстрорежущие стали, жаропрочные сплавы, сверхтвердые ударостойкие инструментальные материалы, кованые стали и сплавы конструкционного назначения, прокат. Благодаря управляемому процессу структурообразования можно получить порошковые изделия из малоде- формирующихся материалов, обладающие сверхпластичностью, высоким коэффициентом вязкого разрушения и другими необходимыми свойствами. Это пластичные мартенситно-стареющие стали с пределом прочности выше 2000 МПа (200 кгс/мм2), тяжелые сплавы на основе вольфрама с пределом прочности выше 1500 МПа (150 кгс/мм2) при удлинении более 12%, а также ряд дисперсионно-твердеющих и дисперсно- упрочненных сплавов на основе черных и цветных металлов. С помощью методов порошковой металлургии создан класс новых материалов — композиционные: электротехнического назначения, магнитно-твердые с уникальными магнитными характеристиками, дисперсно-упрочненные на основе алюминия (САП) и никеля (ТД-никель), фрикционные и антифрикционные, с металлической или неметаллической матрицей и дисперсной фазой в виде упрочняющих частиц, нитевидных кристаллов, волокон и армирующих тканей из высокомодульных материалов (также являющихся продукцией порошковой металлургии). На основе композиционных материалов выпускают изделия с особыми характеристиками: псевдосплавные электроконтакты, уплотнения, фильтры и др. Многие материалы порошковой металлургии обладают такими свойствами, которые принципиально не могут быть достигнуты с помощью традиционной технологии металлургического производства, например твердые сплавы (карбидовольфрамовый и карбидотитановольфрамовый на кобальтовой связке, которые литьем получить невозможно, и др.). Внедрение инструментальных твердых сплавов в машиностроение, в горнодобывающую и другие отрасли промышленности обеспечило революционные сдвиги в практике производства. Развитие промышленного производства порошков обусловило существенный прогресс в электросварочной технике, в технологиях гетерогенного катализа, в производстве смесевых топлив для ракетной техники. В инструментальном производстве для нужд станкостроения наиболее интенсивно развивается направление, ориентированное на сверхтвердые материалы (С.М.). Сверхтвердые материалы – это материалы, твердость которых соизмерима с твердостью алмаза. Сверхтвердыми материалами кроме алмаза являются материалы на основе кубического нитрида бора. Синтетические алмазы производят в виде порошков, материалов типа баллас, дисмит, карбонадо – плотных кристаллических образований с однородной мелкозернистой структурой. Кубический нитрид бора также получают в виде порошков. Это соединение несколько уступает алмазу по твердости, но значительно превосходит по по теплостойкости. На основе кубического нитрида бора созданы такие С.М. как белбор, гексанит, исмит, кубонит, чернобор, эльбор. Композиционным С.М. является материал, известный под названием славутич, существенно превосходящий алмаз по прочности[17]. Основные преимущества методов порошковой металлургии перед традиционной технологией металлургического производства состоят в минимальных потерях материалов (экономия до 1,5—2 тыс. т на 1 тыс. т изделий), упрощении и сокращении числа технологических операций, которые могут быть сосредоточены в рамках одного производства, существенном уменьшении требуемого парка станочного оборудования (до 300—350 единиц на 1 тыс. т изделий), возможностях максимальной автоматизации технологических процессов и повышения производительности труда, а также в значительной экономии энергии и более широких перспективах решения проблем окружающей среды. Поэтому при переходе от традиционных технологий металлургического производства к методам порошковой металлургии практически по любому виду промышленной продукции обеспечивается эффект экономии исходных материалов в соотношении примерно 1 : 2, 1 : 3. Однако этот эффект в народном хозяйстве ощутимо проявится только тогда, когда масштабы выпуска материалов и изделий теми и другими методами станут соизмеримыми. Порошковая металлургия пока не располагает технологиями производства, которые с технико-экономической точки зрения были бы приемлемыми для выпуска материалов и изделий в масштабах миллионов тонн. Эта проблема еще ожидает своего решения. Вместе с тем косвенно достижению подобного по масштабности эффекта экономии металла в стране может способствовать расширение объема выпуска порошковых материалов для защитных покрытий, в два-три раза продлевающих срок службы металлоизделий и металлоконструкций. Неуклонно развивающаяся порошковая металлургия вовлекает в свою орбиту широкие круги ученых, инженерно-технических работников, рабочих производства различных отраслей техники, в которых используются материалы и изделия порошковой металлургии. К теоретической разработке проблем порошковой металлургии все шире и шире привлекаются специалисты смежных областей точных наук и материаловедения. Прогресс в порошковой металлургии и ее потенциал органически связаны с развитием физики твердого тела и физической химии, механики материалов и конструкций. Эти фундаментальные науки являются основой изучения процессов и рационального построения технологических схем производства материалов и изделий порошковой металлургии. Успешное развитие любой отрасли науки, а особенно стыковой, возможно только при четко установленной терминологии, без которой всегда затруднены необходимый обмен информацией, понимание научно-технической литературы, формулировка понятий и т. п. В порошковой металлургии такая единая терминология пока не выработана.
Дата добавления: 2014-09-10; просмотров: 293; Нарушение авторских прав Мы поможем в написании ваших работ! |