Hvordan velge passende metallpulver for deler under forskjellige arbeidsforhold?

一, utvalg motivert av krav til arbeidsforhold: Undersøkelse av fire grunnleggende dimensjoner
1. Krav til mekanisk ytelse
High strength and resistance to fatigue: Aircraft engine blades need to be able to handle high temperatures (>600 °C) and high stresses (>500 MPa). For dette bør du bruke nikkel - basert høy - temperaturlegeringspulver (slik GH4169). Den tåler høye temperaturer uten å bryte sammen, og avkastningsstyrken kan nå 1100 MPa.
Batteribrettet for fremtidige energikjøretøyer må være mer enn 30% lettere og ha en høyere styrke - til - vektforhold. Aluminiumlegeringspulver (slik ALSI10MG) er nå det beste valget fordi det er lett (2,7 g/cm³) og sterk (310 MPa).
Slitasje og påvirkningsmotstand: Gruvedriftsmaskiner må kunne håndtere tunge påvirkninger. Jern - -basert pulvermetallurgi -materialer (med kobber- og molybden -legeringskomponenter) kan nå en hardhet av HRC 55 eller høyere ved pulvermetallurgiprosedyrer. De er også dobbelt så slitasje - motstandsdyktig som vanlig stål.
2. Krav til å tilpasse seg miljøet
Korrosjonsmotstand: Rørledninger på offshore -plattformer må tåle korrosjon fra sjøvann i lang tid. I et Cl⁻ -miljø har 316L rustfritt stålpulver et pitting korrosjonsmotstandspotensial på +0.3 V (SCE) og en levetid som er 10 ganger lengre enn for karbonstål.
Høy temperaturstabilitet: Forbrenningskammeret til en gassturbin må kunne håndtere temperaturer så høyt som 1200 grader. Å legge 15% wolfram til kobolt - basert legeringspulver (som stellite 6) kan holde det hardt ved høye temperaturer, med en hardhet på HRC 40 eller høyere.
Tøffhet med lav temperatur: Lagringstanker for flytende naturgass må jobbe ved - 196 grad. Den lave temperaturen påvirker seigheten av TI6AL4V titanlegeringspulver kan nå 50 J/cm² etter varm isostatisk pressing (HIP) behandling, noe som forhindrer muligheten for sprø brudd.
3. Krav til prosesstilpasning
Additive manufacturing (3D printing): You need to use powders that are very round (>90%) og har et begrenset partikkelstørrelsesområde (15–53 μ m). For eksempel, hvis pulveroksygennivået er mer enn 0,2% mens du skriver ut titanlegeringskomponenter med SLM -teknologi, kan styrken til mellomlagsbindingen falle med 20%.
Pulvermetallurgi: Hallstrømningshastigheten må være mindre enn 40 s/50 g, og bulkdensiteten må være mer enn 3,2 g/cm³. Hvis flytbarheten av jern - basert pulver (Fe-2CU-0.8c) ikke er god nok når det presses inn i bilsynkroniseringsnavet, kan det lett forårsake ujevn grønn tetthet og deformasjon som er mer enn 0,5 mm etter sintring.
For å lage beleggetettingen, må du bruke pulver med grove partikler (45–106 μm) når du er termisk sprøyting. For eksempel kan bruk av nicraly pulverbelegg for å fikse flymotorbladene holde beleggets porøsitet til under 1%, noe som er tre ganger lengre enn typiske elektropletterende metoder.
4. Behov for økonomien
Bruksområde som er følsom for kostnad: Automotive bremsekalliper er konstruert av jern - -basert pulvermetallurgi -materialer (koster omtrent 20 yuan/kg), som er 60% mindre enn smidde ståldeler (koster omtrent 50 yuan/kg). Materialutnyttelsesgraden har steget fra 40% til 95%.
Høy ytelsesbehov: Nikkel - basert enkeltkrystalllegeringspulver brukes til å lage enkeltkrystallturbinbladene i flymotorer. Dette pulveret koster omtrent 5000 yuan per kilo. Prisen er høy, men motorens skyvekraft - til - vektforholdet øker med 20% når vekten kuttes med 15% og temperaturmotstanden er opp med 100 grader. Dette sparer 30% på Long - terminløpskostnader.
2, et typisk utvalg av arbeidsforholdsselskapsbibliotek
Sak 1: Titanium legeringstrykkfartøy i luftfartsindustrien
Det må kunne håndtere en lav temperatur på -196 grader og et høyt trykk på 330 bar, og den må også oppfylle ASME BPVC -standarden.
Logikk for å velge:
Materiale: Ti6al4V titanlegering (strekkfasthet 900 MPa, forlengelse 10%).
Prosedyre: Electron Beam Melting (EBM) Utskrift av halvkuleformet stykker med gjenværende stress på mindre enn 50 MPa, som er 60% mindre enn SLM -prosedyren.
Etter behandling med hofte (920 grader /150 MPa) var materialets tetthet 99,9% og utmattelsens levetid ble forbedret til 10 sykluser.
Korea Industrial Technology Research Institute opprettet et 800L Titanium Alloy-trykkfartøy som passerte - 196 graders eksplosjonstest med lav temperatur. Det var 40% lettere og 25% billigere enn typiske smiemetoder.
Sak 2: Biomedisinsk felt - hofteleddimplantater
Den må oppfylle ISO 13485 -standarden, være biokompatibel med humant beinvev og være i stand til å vare i mer enn 10 sykluser.
Årsakene til valget:
Materiale: Kokrmo -legeringspulver med 6% molybden og en hardhet i HRC 45.
Prosess: SLM -utskrift av en porøs struktur (60% porøsitet, 500 μm porestørrelse) for å hjelpe beinceller med å spre seg.
Overflatebehandling: Et plasma - sprayet hydroksyapatittbelegg (50 μ m tykk) for å gjøre biologisk aktivitet bedre.
Effekt: Kliniske data fra Peking University Third Hospital viser at 3D -trykte implantater har 98,7% sjanse for å overleve i fem år, noe som er 15% bedre enn tradisjonelle støptimplantater.
Tilfelle 3: Felt av nye energikjøretøyer - Motorrotor
Det må fungere med en høy hastighet på 20000 o / min, med magnetisk tap<5 W/kg and magnetic permeability>1000.
Hvordan velge:
Materiale: Jernsilisium aluminiumlegeringspulver (FE-6,5% Si-0,5% Al, magnetisk permeabilitet 1200).
Process: Hot pressing powder metallurgy at 1200 °C and 100 MPa, with a density of 7.6 g/cm³. Insulation treatment: epoxy resin coating (withstand voltage level>3 kV) for å kutte ned på virvelstrømstap.
Etter å ha brukt denne tilnærmingen på BYD E - plattform 3.0 motorrotor, har effektiviteten gått opp til 97,5%, som er 8% mer energi - effektiv enn en vanlig silisiumstålrotor.
3, valg av beslutnings tre: en fire - trinnprosess for å flytte fra behov til løsninger
Gjør de operasjonelle parametrene klare ved å liste opp viktige faktorer som temperatur, trykk, etsende medier og belastningstype.
Sjekk ut kandidatmaterialer: Bruk materialdatabaser som ASM -håndboken for å finne materialer som har lignende grunnleggende egenskaper, for eksempel strekkfasthet, hardhet og motstand mot korrosjon.
Kontroller for å se om prosessen fungerer med: For å sjekke prosessfaktorer som pulverflytbarhet og sintringsfrekvens, gjør bittesmå tester slike utskriftsstykker som er 10 × 10 × 10 mm.
Analyse av kostnadene for hele livssyklusen: Finn alternativet med de laveste totale kostnadene ved å legge opp kostnadene for materialer, prosessering, vedlikehold og feil.