Порошковые материалы и изделия

Порошковые материалы и изделия

Пористые материалы.

Антифрикционные материалы (пористость 15-35%) представляют собой пористую массу (железо, железо-графит-медь, бориды, карбиды, бронза-графит, титан, нержавеющие стали), пропитанную маслом, серой, дисульфидом молибдена, сульфидами, селенидами, фторопластом. Их используют для изготовления подшипников скольжения.

Фрикционные материалы (пористость 10-13%) состоят из основы (медь, железо, никель и их сплавы), твердой смазки (свинец, олово, висмут, графит, сульфаты бария и железа) и материалов, обеспечивающих высокий коэффициент трения (асбест, кварцевый песок, карбиды, оксиды). Они предназначены для работы в муфтах сцепления и тормозах.

Фильтры (пористость 25-50%) изготавливают из порошков бронзы, нержавеющих сталей, серебра, латуни, никеля, титана, вольфрама, молибдена и тугоплавких соединений. Они могут работать при температурах от –273 до 900°С.

«Потеющие» сплавы – материалы, через которые к рабочей наружной поверхности детали поступает жидкость или газ (например, крылья самолета покрывают пористым медно-никелевым слоем, через который подают антифриз, препятствующий обледенению).

Пеноматериалы (пористость до 95-98%) – легкие наполнители и теплоизоляция в авиационной технике. Так, например, пеновольфрам имеет в шесть раз меньшую плотность (3 Мг/м3), чем вольфрам. Основой пеноматериалов являются поливинилхлоридные, полистирольные и другие пенопласты.

Конструкционные материалы.

Спеченные стали (железо–графит–легирующие элементы): Ж20Д5Н3Х–60 (0,20% С, 5% Cu, 3% Ni, 1% Cr, ост. Fe); 60 – означает плотность, умноженную на 10, в г/см3; в данном случае 6 г/см3), Ж10–63, ЖД20–78Пр (пропитка).

Цветные металлы (пористый титан, пропитанный магнием; спеченные алюминиевые сплавы СПАК–4, СПАК–6, САП, САС; ТД – никель, ТД – нихром, где ТД – тория диоксид).

Тугоплавкие металлы (вольфрам, молибден, ниобий, тантал).

Волокнистые композиты. Основными методами их получения является спекание спрессованной смеси волокон с порошком матрицы, а также пропитка расплавом спрессованных волокон. Для армирования используются как природные, так и искусственные волокна, тонкая проволока, а также усы, получаемые из графита, бора, оксидов алюминия, вольфрама, стали и других материалов. Установлено, что прочность композитов повышается в 3–5 раз при армировании железа, титана и магния соответственно оксидами алюминия, молибденовой проволокой и волокнами бора.

Керметы (керамикометаллические материалы) содержат более 50% (по объему) керамической фазы (бориды, карбиды, оксиды, нитриды) и металлическую фазу (стали, никель, кобальт, тугоплавкие металлы).

Электротехнические материалы.

Порошковые материалы для разрывных контактов, используемых в высоковольтных аппаратах (пропиткой спеченного пористого тугоплавкого каркаса из вольфрама более легкоплавким металлом медью или серебром) или слаботочной аппаратуре контакты изготовляют из материалов на основе серебра с добавками никеля, оксида кадмия и др., а также из меднографитовых материалов.

Широко используемыми магнитномягкими материалами являются чистое железо (карбонильное или электролитическое) и его сплавы с никелем и кобальтом (пермаллои, перминвар и др.). Пористость спеченных материалов должна быть минимальной, поскольку она резко ухудшает их магнитные свойства. Разновидность магнитномягких материалов – магнитодиэлектрики состоят из разделенных тонким слоем диэлектрика (жидкого стекла или синтетической смолы) микрочастиц магнитомягкого материала, изготавливаемого на основе альсифера, карбонильного железа или пермаллоя.

Магнитнотвердые материалы, используемые для небольших магнитов, получают из порошковых смесей состава, близкого к таковому для литых сплавов: альни (Fe-Al-Ni), альнико (Fe-Al-Ni-3 – 15% Co) и магнико (Fe-Al-Ni – 20-40% Сo). Применение порошковых сплавов вместо аналогичных литейных позволило повысить выход годного материала до 85-90% и более. Вслед за спеканием проводится термическая обработка сплавов с наложением магнитного поля. Спеченные магниты получают также из сплавов Cu-Ni-Co (кунико), Сu-Ni-Fe (кунифе) и др. При изготовлении магнитов из тонкодисперсных порошков (размер частиц до 0,5 мкм) их масса уменьшается в два раза по сравнению с таковой у литых магнитов, что весьма важно при их использовании в динамиках, приборах и др.

Высокие значения магнитных свойств обеспечивают материалы на основе соединений редкоземельных металлов с кобальтом типа RCo5, где R – самарий, празеодим, церий. Коэрцитивная сила этих магнитов до 30 раз превышает таковую у сплавов типа альни.