§ 6. Неорганические и металлические порошковые материалы и изделия на их основе Значение и применение порошковых материалов и изделий

Порошковая металлургия (металлокерамика) явля­ется новой, прогрессивной отраслью, продукцией которой являются различные детали и изделия из порошков ме­таллов и неметаллических соединений.

Впервые производство изделий из металлических по­рошков (изготовление монет из порошка платины) было организовано в России в 1826 г.

Значение порошковой металлургии в первую очередь заключается в том, что появилась возможность получать новые технические материалы, отличающиеся от тради­ционных более высокими свойствами. Так, процессы по­рошковой металлургии позволяют изготавливать сплавы, отличающиеся высокой твердостью, жаропрочностью, тугоплавкостью, износостойкостью, огнеупорностью, кор­розионной стойкостью. Их применение — основа дальней­шего развития станкоинструментальной промышленности, атомной энергетики, ракетной техники, сверхзвукового авиастроения и других отраслей.

Методы порошковой металлургии позволяют полу­чать материалы, которые нельзя производить другими способами. К таким материалам относятся композиций металлов, не смешивающиеся в жидком (расплавленном)

состоянии (железо—свинец, медь—вольфрам и др.), а также соединения металлов с неметаллами (керамико-металлические материалы, или керметы). Керметы соче­тают в себе тугоплавкость, жаростойкость и твердость керамики с проводимостью, пластичностью и другими свойствами металлов.

Порошковая металлургия в ряде случаев экономичес­ки более выгодна, чем другие способы производства, особенно для массового изготовления небольших деталей •в машиностроении. При этом исключается процесс по­следующей обработки деталей, появляется возможность использования отходов (окалины, стружки) для полу­чения металлических порошков.

Порошковая металлургия позволяет увеличивать срок службы деталей и изделий. Так, применение технологии металлизации и газопламенных покрытий увеличивает долговечность машин и механизмов, арматуры для желе­зобетонных конструкций и др., позволяет восстанавливать изношенные детали (цилиндры двигателей, шестерни, валы).

В настоящее время продукцией порошковой металлур­гии являются износостойкие детали, детали из антифрик­ционных и фрикционных материалов, пористые проница­емые изделия, уплотнительные детали, изделия электро­технического назначения, инструментальные и жаропроч­ные материалы.

Износостойкие детали обладают высокой прочностью, твердостью, износоустойчивостью, сравнительно низким коэффициентом трения и широко используются в прибо-ро- и машиностроении. Они изготавливаются в основном из железного порошка с различными добавками (желе-зографитовыми, железочугунными, железисто-стеклян­ными и др.). Основными видами износостойких деталей являются прядильные и крутильные кольца для шерсте-прядильных машин, зубчатые колеса различных конфигу­раций и размеров и др.

Детали из антифрикционных и фрикционных матери­алов предназначены для работы в условиях трения. В качестве фрикционных материалов используются ком­позиции на основе меди, железа, оловянистой и алюмини­евой бронзы и др.

Детали из фрикционных материалов, обладающих высоким коэффициентом трения, используются в тормоз­ных и передаточных устройствах. К ним относятся раз-

202

личные прокладки, колодки, ленты, диски, муфты и др. Детали из антифрикционных материалов, обладающих низким коэффициентом трения, применяются в различ­ного рода подшипниках.

В качестве антифрикционных материалов применяют сульфидированные железографитные, металлографитные (сплавы железа, никеля и цинка), высоколегированные железографитные, металлофторопластовые и другие ком­позиции.

Детали из антифрикционных материалов по своей структуре являются пористыми. В их состав вводятся смазывающие вещества (масла, сульфиды, селениды, графит). Такие детали могут длительное время работать без дополнительной подачи смазки извне.

Пористые проницаемые изделия предназначены для работы в качестве фильтров для очистки воздуха, агрес­сивных газов и жидкостей, масел и жидкого топлива, расплавов металлов, для улавливания ценных продуктов производства, работы в качестве демпферов, диспергато-ров, огнепреградителей, охлаждающих устройств. Для их изготовления используются порошки железа, бронзы, ни­келя, нержавеющей стали, титана и других металлов и сплавов.

Уплотнительные детали используют для работы в ус­ловиях высоких температур, больших давлений и скоро­стей газового потока. Они обладают достаточной механи­ческой прочностью, хорошей прирабатываемостью, удов­летворительной жаростойкостью и стойкостью в агрес­сивных средах. Эти детали изготавливаются из порошков на основе никеля с наполнителями графита или нитрида бора, нихрома, железа с добавками меди и др.

К изделиям электротехнического назначения относят­ся медно- и бронзографитные щетки для электрических машин, контактные материалы из вольфрама с серебром, молибдена с серебром, нагреватели из дисцилида молиб­дена, магниты из железа или никеля с добавками алю­миния, кремния и меди, магнитодиэлектрики, получае­мые из порошков ферромагнитных материалов, частицы которых изолированы пластмассами.

Инструментальные материалы представляют собой соединения углерода, азота, бора, кремния с тугоплавки­ми металлами (титаном, ванадием, хромом, цирконием, ниобием, молибденом, танталом, гафнием, вольфрамом). Практическое применение при изготовлении инструмен-

203альных материалов пока нашли только карбиды воль­фрама, титана и тантала, а также бориды циркония, ти­тана и силициды молибдена.

Современные спеченные инструментальные сплавы применяются для изготовления металлорежущих и штам­повочных инструментов, а также для бурения горных пород. Они обладают большой твердостью, сочетающей­ся с высоким сопротивлением износу при трении даже при повышенных температурах, не подвергаются пласти­ческой деформации при низких температурах и упругой деформации. У них относительно высокие пределы проч­ности при сжатии, электро- и теплопроводность, а также химическая стойкость.

Жаропрочные материалы получают на основе карби-дов титана, тантала, ниобия, хрома, кремния и бора. Они используются для изготовления деталей и изделий, экс­плуатирующихся при высоких температурах.

Металлические порошки применяются также в ка­честве пигментов антикоррозионных и защитных красок, газообразователей при изготовлении пластмасс и ячеис­тых бетонов, для термитной сварки, в качестве магнит­ного порошка, применяемого в электротехнике и дефек­тоскопии.