Как выбрать подходящий металлический порошок для деталей в различных условиях труда?

一 Отбор мотивирован требованиями рабочих условий: изучение четырех фундаментальных измерений
1. Требования к механической производительности
High strength and resistance to fatigue: Aircraft engine blades need to be able to handle high temperatures (>600 °C) and high stresses (>500 МПа). Для этого вы должны использовать Nickel - на основе высокого - порошка сплава температуры (такой GH4169). Он может выдерживать высокие температуры, не сломавшись, и его предел доходности может достигать 1100 МПа.
Аккумуляторный лоток для будущих энергетических транспортных средств должен быть более чем на 30% легче и иметь более высокую прочность - к - соотношение веса. Порошок алюминиевого сплава (такой ALSI10MG) теперь является лучшим выбором, потому что он легкий (2,7 г/см In) и сильный (310 МПа).
Устойчивость к износу и воздействию: механизмы горнодобывающих механизмов должны иметь возможность справляться с тяжелыми ударами. Железо - Металлургические материалы на основе порошка (с компонентами сплава меди и молибдена) могут достичь твердости HRC 55 или выше с помощью процедур металлургии порошковой металлургии. Они также вдвое износ - устойчивы к обычной стали.
2. Требования к адаптации к окружающей среде
Устойчивость к коррозии: трубопроводы на оффшорных платформах должны иметь возможность долго выдерживать коррозию от морской воды. В среде CL⁻ порошок из нержавеющей стали 316L обладает потенциалом устойчивости к коррозии устойчивости {2} v (SCE) и сроком службы, которая в 10 раз длиннее углеродистой стали.
Стабильность высокой температуры: камера сгорания газовой турбины должна иметь возможность обрабатывать температуру до 1200 градусов. Добавление 15% вольфрама в кобальт - на основе порошка сплава (например, Stellite 6) может удержать его при высоких температурах с твердостью HRC 40 или выше.
Низкая температурная выносливость: резервуары для хранения для сжиженного природного газа должны работать в - 196 градусов. Низкотемпературная ударная вязкость титанового сплава TI6AL4V может достигать 50 J/см² после лечения горячей изостатической нажатием (HIP), что предотвращает вероятность хрупкого перелома.
3. Требования к адаптации процесса
Additive manufacturing (3D printing): You need to use powders that are very round (>90%) и имеют ограниченный диапазон размеров частиц (15–53 мкм). Например, если уровень порошка кислорода составляет более 0,2% при печати компонентов сплава титана с помощью технологии SLM, прочность межслойного связывания может упасть на 20%.
Порошковая металлургия: скорость потока в зале должна составлять менее 40 с/50 г, а объемная плотность должна составлять более 3,2 г/см=. Если потоковиемость железа - порошка на основе (Fe-2CU-0,8C) недостаточно хороша, когда он прижимается в центр синхронизатора автомобиля, это может легко вызвать неровную плотность зеленого и деформация, которая составляет более 0,5 мм после спекания.
Чтобы сделать покрытие более плотным, вам необходимо использовать порошки с грубыми частицами (45–106 мкм) при термическом распылении. Например, использование Nicraly Powder Coter для починки лезвий самолетов может сохранить пористость покрытия менее чем на 1%, что в три раза длиннее, чем типичные методы гальванизации.
4. Потребности в экономике
Применение, которое чувствительно к стоимости: автомобильные тормозные смозоньеры построены из железных металлургических материалов на основе железа ({0}} (стоимость приблизительно 20 юаней/кг), что на 60% меньше кованых стальных деталей (стоимость около 50 юаней/кг). Уровень использования материалов вырос с 40% до 95%.
Высокие потребности в производительности: Nickel - на основе монокристаллического сплава используется порошок сплавных сплавов для изготовления монокристаллических турбинных лопастей в авиационных двигателях. Этот порошок стоит примерно 5000 юаней на килограмм. Цена высока, но тяга двигателя - к - соотношение веса увеличивается на 20%, когда вес сокращается на 15%, а температурная сопротивление увеличивается на 100 градусов. Это сохраняет 30% на длинных - термин «затраты».
2, типичная библиотека случаев выбора рабочих условий
Случай 1: сосуды давления на сплаве титана в аэрокосмической промышленности
Он должен иметь возможность обрабатывать низкую температуру -196 градусов и высокое давление 330 бар, а также должно соответствовать стандарту ASME BPVC.
Логика для выбора:
Материал: титановый сплав TI6AL4V (прочность на растяжение 900 МПа, удлинение 10%).
Процедура: Печана расплавления электронного луча (EBM) полусферических частей с остаточным напряжением менее 50 МПа, что на 60% меньше процедуры SLM.
После лечения бедром (920 градусов /150 МПа) плотность материала составляла 99,9%, а срок службы усталости был увеличен до 10 циклов.
Кореяский исследовательский институт промышленных технологий создал 800L титанового сплава сосуд, который прошел - 196 градусов в низкотемпературный тест на взрыв. Это было на 40% легче и на 25% дешевле, чем типичные методы ковки.
Случай 2: биомедицинское поле - имплантаты бедра
Он должен выполнить стандарт ISO 13485, быть биосовместимы с костной тканью человека и иметь возможность длиться более 10 циклов.
Причины выбора:
Материал: порошок сплава Cocrmo с 6% молибденом и твердостью HRC 45.
Процесс: SLM -печать пористую структуру (пористость 60%, размер пор 500 мкм), чтобы помочь пролиферировать костные клетки.
Обработка поверхности: плазма - распыленное гидроксиапатитное покрытие (толщиной 50 мкм), чтобы улучшить биологическую активность.
Эффект: Клинические данные из Третьей больницы Пекинского университета демонстрируют, что имплантаты с 3D -печатными изпечатками имеют вероятность выживания на 98,7% в течение пяти лет, что на 15% лучше, чем традиционные литые имплантаты.
Случай 3: Поле новых энергетических транспортных средств - Мотор ротор
Он должен работать на высокой скорости 20000 об / мин, с магнитными потерями<5 W/kg and magnetic permeability>1000.
Как выбрать:
Материал: Железный кремниевый алюминиевый порошок сплава (Fe-6,5% Si-0,5% Al, магнитная проницаемость 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 кВ), чтобы сократить потери вихревого тока.
После использования этого подхода на моторном роторе Byd E - 3,0 эффективность выросла до 97,5%, что на 8% больше энергии - эффективно, чем обычный ротор из кремниевой стали.
3, Дерево решений выбора: четыре - процесс шага для перехода от потребностей к решениям
Учитете эксплуатационные параметры, перечисляя важные факторы, такие как температура, давление, коррозийная среда и тип нагрузки.
Проверка материалов -кандидатов: используйте базы данных материалов, такие как Справочник ASM, чтобы найти материалы, которые имеют аналогичные основные качества, такие как прочность на растяжение, твердость и сопротивление коррозии.
Проверка, чтобы увидеть, работает ли процесс: чтобы проверить такие факторы процесса, как проторимость порошка и скорость усадки спекания, проведите крошечные испытания таких кусочков печати, которые составляют 10 × 10 × 10 мм.
Анализ стоимости всего жизненного цикла: найдите альтернативу с самой низкой общей стоимостью, добавив затраты на материалы, обработку, техническое обслуживание и сбой.