1.2. Общие положения

Порошковая металлургия имеет дело с порошками, размер частиц которых колеблется от 0,01 до 1000 мкм. Размер частиц наиболее употребляемых металлических порошков подобен толщине человеческого волоса (25 – 200 мкм). Форма частиц порошка зависит от способа его производства и может быть самая разнообразная: пластинчатая, сферическая, осколочная, губчатая, дендритная и др. Порошковая металлургия начинается с производства порошка. Мировое производство порошков черных и цветных металлов непрерывно возрастает, как это иллюстрируется данными табл. 1.1.

Таблица 1.1

Объем производства порошков в некоторых странах (тыс.т/год)

Страна (регион)	Тип порошка	Годы
		1975	1980	1990
США и Канада	Железный Медный и сплавы меди Никелевый	130 18 10	160 18 17	200 30 20
Япония	Железный Медный и сплавы меди	48 3	80 6	155 7
Западная Европа	Железный	96	110	120

Годовой объем производства металлических порошков в мире в настоящее время составляет примерно 1,2 млн.т., в том числе изделий из них около 800 – 900 тыс.т. На рис. 1.1 приведена диаграмма с указанием относительных объемов производства наиболее распространенных металлических порошков в долях от объема производства порошка железа. Все способы получения порошков условно делят на механические и физико-химические.

Рис. 1.1. Относительный объем производства

металлических порошков

К механическим способам относят размол твердых материалов в различных по конструкции дробилках и мельницах, а также диспергирование или распыление металлических расплавов. Физико-химические способы включают технологические процессы с глубокими физико-химическими превращениями исходного сырья. Это, прежде всего, способы восстановления оксидов и других химических соединений, электролиз и термическая диссоциация карбонилов. Химический состав и структура порошка, полученного физико-химическими способами, обычно существенно отличается от исходного материала. В практике порошковой металлургии иногда приходится комбинировать отдельные элементы механических и физико-химических способов. Например, получение порошков гидрида титана из стружки или кусковых отходов включает в себя насыщение титана водородом и последующее механическое измельчение отходов в дробилках и мельницах. Механическое измельчение часто применяют для размола спеков химически восстановленных порошков.

При выборе способа получения порошка необходимо исходить из технических требований к конечной продукции, а также учитывать и экономические факторы, такие как стоимость порошка и затраты на его переработку в изделия. В табл. 1.2 приведены основные способы производства металлических порошков.

Таблица 1.2

Основные способы производства металлических порошков

Материал порошка	Способы производства
Железо	Восстановление оксидов, распыление расплава водой или газом, электролиз, диссоциация карбонилов
Легированные стали	Распыление расплава водой, газом, центробежными силами; механическое измельчение
Медь	Электролиз, распыление расплава водой или газом, восстановление оксидов
Медные сплавы	Распыление расплава водой или газом
Алюминий	Распыление расплава газом, механическое измельчение
Никель	Диссоциация карбонилов, электролиз, распыление расплава водой
Никелевые сплавы	Распыление расплава газом, водой, центробежными силами, механическое легирование
Кобальт	Восстановление оксидов, химическое осаждение
Бериллий	Распыление расплава газом, механическое измельчение
Композиты (Al-Si и др.)	Механическое легирование, плазменное распыление
Интерметаллиды (Ni-Al и др.)	Распыление расплава газом или центробежными силами, реакционный синтез
Золото, серебро	Электролиз, распыление расплава газом, химическое осаждение
Титан, и др. реакционные металлы	Восстановление хлоридов, центробежное распыление расплава, гидрирование-дегидрирование
Тугоплавкие металлы (W и др.)	Восстановление оксидов, центробежное или плазменное распыление, химическое осаждение
Уран	Восстановление оксидов, гидрирование-дегидрирование
Нанопорошки металлов и их оксидов	Процессы осаждения из растворов, в том числе золь-гель процесс, испарение и конденсация, механическое измельчение

На рис. 1.2 представлена диаграмма относительной стоимости металлических порошков, причем стоимость порошка железа принята за единицу.

Рис. 1.2. Относительная стоимость металлических порошков

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные способы производства металлических порошков.

2. В чем принципиальное различие между механическими и физико-химическими способами получения порошков?

3. Каков мировой объем годового производства металлических порошков?