Порошковые методические материалы как важные составляющие НТП

 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

 

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТОРГОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ      УНИВЕРСИТЕТ   РОСТОВСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)            

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Материаловедение»

 

Тема: «Порошковые методические материалы как важные составляющие НТП».

 

 

 

Выполнила студентка:

3 курс, ТЭТ непрод. з/о 

Павлова Т.Н.

 

Проверил: доц. Коробкова  Вера Гавриловна

 

Ростов-на-Дону

2011-2012

 

 

Введение:

Рассматривая основные направления НТП в промышленности, особое внимание следует обратить на совершенствование технологических  процессов.

Технология определяет порядок выполнения операций, выбор  предметов труда, средств воздействия  на них, оснащение производства оборудованием, инструментом, средствами контроля, способы сочетания личностного и вещественных элементов производства во времени и пространстве, отношение производства с окружающей средой.

Выделяются четыре приоритетных направления развития технологий: непрерывная разливка и внепечная обработка стали для получения металла с улучшенными свойствами и особо высокого качества, создание серии технологических лазеров и их применение для резки, сварки, раскроя, плазменная и детонационная технология нанесения упрочняющих, износостойких, антикоррозийных покрытий, технология с применением высоких давлений, вакуума, импульсных воздействий для синтеза новых материалов, газо - и гидроэкструзии изделий и фасонных профилей, формообразования и калибровки крупногабаритных изделий сложной формы.

ПОРОШКОВЫЕ  МАТЕРИАЛЫ

Основным сырьем порошковой металлургии являются порошки чистых металлов и сплавов, а также порошки  неметаллических элементов. Под  термином «порошковая металлургия» в соответствии с ГОСТ 17359–82 принято понимать «область науки и техники, охватывающую область производства металлических порошков, а также изделий из них или их смесей с неметаллическими порошками». Порошковая металлургия — один из наиболее прогрессивных процессов превращения металла в изделие, с помощью которого обеспечиваются свойства изделия, полученного традиционными методами, или свойства, которые не могут быть достигнуты при использовании иных технологических процессов.

Применение технологических  процессов порошковой металлургии  при изготовлении деталей и изделий различного назначения позволяет резко повысить коэффициент использования металла (КИМ) — до 96–98 % за счет сокращения отходов при обработке, а также возможного передела отходов в исходный материал (порошок); во многих случаях заменить дефицитные и дорогостоящие металлы и сплавы менее дефицитными и дорогими, понизить энергоемкость и трудоемкость производства, а следовательно, уменьшить себестоимость готовой продукции без снижения, а в ряде случаев — даже при повышении ее эксплуатационных свойств.

Основные термины  и определения порошковой металлургии.

Термины и определения  порошковой металлургии регламентированы ГОСТ 17359–82

1. Металлический порошок  (МП) — совокупность частиц металла,  сплава и металлоподобного соединения  размерами до миллиметра, находящихся во взаимном контакте и не связанных между собой.

2. Прессуемость МП  — способность МП образовывать  под воздействием давления тело, имеющее заданные размеры, форму,  плотность.

3. Формуемость МП —  способность МП сохранять приданную ему под воздействием давления форму в заданном интервале значений пористости.

4. Формование металлического  порошка — технологическая операция, в результате которой металлический  порошок образует порошковую  формовку. Формовка может осуществляться  следующими методами:

а) изостатическим — в эластичной или деформируемой оболочке в результате всестороннего сжатия в условиях нормальных или повышенных температур;

б) импульсным — при котором уплотнение производится ударными волнами в интервале времени, не превышающем 1 с;

в) мундштучным — продавливанием через отверстие, соответствующее по форме и размерам поперечному сечению порошковой формовки;

г) шликерным — заполнением суспензией МП — шликером — пористой формы, обеспечивающей удаление жидкости из шликера;

д) прессованием МП в пресс-форме, полость которой соответствует форме и размерам соответствующим, с учетом припусков, форме и размерам будущего изделия;

е) прокаткой МП в прокатном стане или его штамповкой;

ж) экструзией МП.

5. Порошковая формовка  — тело, полученное из МП и имеющее заданную форму, размеры и плотность.

6. Прессовка — порошковая  формовка, полученная прессованием  металлического порошка.

7. Спекание порошковой  формовки или прессовки — нагрев  и выдержка порошковой формовки (прессовки) при температуре ниже точки плавления основного компонента с целью обеспечения заданных механических и физико-химических свойств. Спекание может проводиться как с появлением при спекании жидкой фазы (жидкофазное спекание), так и без нее (твердофазное спекание).

8. Порошковый материал — материал, изготовленный из МП или его смеси с неметаллическим порошком.

9. Порошковый твердый  сплав — порошковый материал  на основе металлоподобных твердых  соединений с металлической связкой,  обладающих твердостью свыше  80 HRA.

10. Порошковый тяжелый сплав — порошковый материал, имеющий плотность выше 16,5 т/м3.

11. Карбидосталь —  порошковый материал, подвергшийся  в отожженном состоянии обработке  и состоящий из стали и карбидов  с массовой долей от 20 до 70 %.

12. Кермет — порошковый  материал, состоящий из тугоплавких оксидных соединений и тугоплавких металлов.

13. Фрикционный порошковый  материал — порошковый материал  для работы в тормозных и  передаточных узлах машин и  приборов.

14. Антифрикционный порошковый  материал — порошковый материал  для производства изделий, от которых требуются низкие потери на трение.

15. Конструкционный порошковый  материал — порошковый материал  для несущих деталей машин,  приборов и механизмов.

16. Композиционный порошковый  материал — порошковый материал, представляющий механическую смесь металлов или металлов и неметаллов, исключающих взаимную диффузию при спекании.

17. Пористый порошковый  материал — порошковый материал»  имеющий пористость, обеспечивающую  его проницаемость при эксплуатации.

18. Порошковое изделие  — изделие из металлического порошка.

19. Открытая пористость  порошковой формовки — отношение  объема пор, сообщающихся с  внешней средой, к объему порошковой  формовки.

20. Закрытая пористость  порошковой формовки — отношение  объема пор, не сообщающихся  с внешней средой, к объему порошковой формовки.

Для определения степени  пористости порошкового изделия, доли закрытой и открытой пористости необходимо провести ряд обязательных процедур. На первой стадии требуется определить плотность порошкового изделия.

Для тел простой формы плотность определяют измерением объема и взвешиванием. Определение объема изделий сложной формы осуществляют методом гидростатического взвешивания. Исследуемое изделие взвешивается в этом случае дважды — на воздухе и погруженное в жидкость.

Определив плотность порошкового изделия, можно вычислить его общую (суммарную) пористость.

П = (1–dт/dж) × 100 %,

где dт — плотность  пористого тела: dж — плотность  этого же тела в беспористом состоянии.

Для определения доли открытой и закрытой пористости в  порошковом изделии используется метод, основанный на удалении газов в вакууме из порошковых изделий с последующей их пропиткой жидкостью известной плотности (обезгаженным маслом, ксилилом, бензоловым спиртом и т. п.). Расчет производится по формулам:

П = [1–(m1/(m2–m3) dк] × 100%,

П = [(m2–m1) dж]/[(m2–m3)dпж],

Пзак = П – Потк

где П, Потк, Пзак — соответственно общая, открытая и закрытая пористость; m1, m2, m3 — масса непропитанного и  пропитанного образца на воздухе  и масса пропитанного образца  в жидкости; dк, dпж — плотность беспористого материала и пропитывающей жидкости.

Металлические порошки и их свойства:

Получают порошки чистых металлов и сплавов одним из следующих  методов: химическим, электролитическим, механическим измельчением и распылением  металлов и сплавов в жидком состоянии.

К химическим методам  получения порошков относится восстановление оксидов и солей металлов твердыми или газообразными восстановителями, диссоциация карбонилов и неустойчивых соединений, металлотермия. Большую  группу порошков — олово, серебро, медь и железо — получают методами электролитического осаждения металлов в виде порошка из водных растворов солей, а также электролизом расплавленных сред (тантал, ниобий, уран и др.).

К механическим методам  получения порошков относятся измельчение металла резанием, размол в шаровых, вибрационных, конусно-инерционных и других мельницах и дробилках, распыление струй жидкого металла сжатым паром, газом, водой.

Выбор метода определяется возможностью получения порошка  необходимого качества и экономической целесообразностью применения того или иного метода. Наибольшее распространение получили химические методы и методы распыления, которые при минимальных затратах обеспечивают получение целой гаммы порошковых металлов и сплавов со свойствами широкого диапазона.

Возможность применения порошка для изготовления конкретных изделий определяется его свойствами, которые зависят от метода получения  и природы металла порошка. Металлические  порошки характеризуются технологическими, физическими и химическими свойствами.

К технологическим свойствам, согласно ГОСТ 19440–94, относятся: насыпная плотность, представляющая собой массу  единицы объема свободно насыпанного  порошка; относительная плотность  — отношение насыпной плотности  и плотности металла в беспористом  состоянии; текучесть — способность порошка заполнять определенную форму, выражающуюся через число граммов порошка, протекающего за 1 с через воронку с диаметром выходного отверстия (носика воронки) 2,5 мм; прессуемость (ГОСТ 25280–90) — способность порошка под давлением сжимающих усилий образовывать заготовку заданной формы и размеров (формуемость) с минимально допустимой плотностью (уплотняемость).

К физическим характеристикам  порошков относятся форма и размер частиц порошков. Они могут резко  различаться по форме (от нитевидных до сферических) и размерам (от долей до сотен и даже тысяч микрометров). Важная характеристика порошков — гранулометрический состав, под которым понимается соотношение количества частиц различных размеров (фракций), выраженное в процентах. Размеры частиц порошка обычно составляют 0,1–100 мкм. Фракции порошков размерами более 100 мкм называют гранулами, менее 0,1 мкм — пудрой. Определение гранулометрического состава может производиться с помощью просеивания порошка через набор сит (ГОСТ 18318–94). Этот метод применим к порошкам размерами более 40 мкм; для более дисперсных порошков применяется метод седиметации (ГОСТ 22662–77) и микроскопический анализ с помощью оптического или электронного микроскопа (ГОСТ 23402–78). Также к физическим характеристикам относится удельная поверхность порошков, под которой понимают суммарную поверхность всех частиц порошка, взятого в единице обьема или массы.

К химическим характеристикам  относятся химический состав порошка (как порошка чистого металла, так и порошка сплава), определение которого производится по методикам соответствующих компактных (беспористых) металлов и сплавов.

К химическим характеристикам  относят также пирофорность —  способность порошка самовозгораться  при соприкосновении с воздухом — и токсичность — ядовитость порошков. Если в компактном состоянии большинство металлов безвредны, то в порошковой форме, попадая в атмосферу помещений, они образуют аэрозоли, которые при вдыхании воздуха или приеме пищи могут вызывать болезненное состояние.

В соответствии с общепринятыми требованиями, порошковые материалы, выпускаемые по ГОСТ 9721–79, 9722–97, 9723–73, 9849–86 и др., имеют следующую маркировку: первая буква «П» означает порошковое состояние материала, вторая буква указывает на металлическую основу порошка. Кроме того в марку порошка входят буквы и цифры, определяющие химический и гранулометрический составы, технологические свойства порошков, иногда особенности их производства.

Среди большого разнообразия производимых металлических порошков около 90 % мирового производства приходится на железные порошки и порошки сплавов, изготовленных на основе железа. В табл. 21.1 приведены марки, составы и основные технологические свойства железных порошков, выпускаемых заводами России и СНГ. В соответствии с ГОСТ 9849–86 железные порошки имеют марку: восстановленные — ПЖВ (например, ПЖВ2Л60.24 — табл. 21.1), а распыленные — ПЖР или ПЖРВЗ. Буквенный индекс «З» в этой марке означает среду распыления — воздух, «ВЗ» — воду, последующие численные индексы — среднюю чистоту порошка по примесям и его технологические характеристики.

Широкое применение имеют  порошки меди, никеля и других металлов. Согласно ГОСТ 4960–75 выпускаются и  применяются следующие порошки  меди: ПМА, ПМАу, ПМС-1у, ПМС-Н и т. д. Химические составы этих марок порошков приведены в табл. 21.2. Здесь в названии марок две первые буквы обозначают порошок медный (ПМ), следующие: С — стабилизированный, К — конопаточный, Н — низкодисперсный; индексы, в частности у, Н, В и др. — со специальными свойствами. В табл. 21.3 даны области применения этих порошков.

Медный порошок не должен иметь посторонних примесей и комков и по цвету соответствовать  образцу, согласованному изготовителем  и потребителем. Удельное электрическое  сопротивление медного порошка  марки ПМА не должно превышать 25 мкОм× м.

Области применения медных порошков

(ГОСТ 4960-75)

Марка порошка, область применения:

ПМС-В, ПМС-ВУ 

Авиационная и автомобильная  промышленность дисков ПМА, ПМАу, ПМу

Авиационная, электрохимическая, химическая промышленность — для изготовления ответственных деталей, щеток электрических машин и фильтров для тонкой очистки массы