Come scegliere polvere di metallo adatto per parti in diverse condizioni di lavoro?

一, Selezione motivata dai requisiti delle condizioni di lavoro: esame di quattro dimensioni fondamentali
1. Requisiti per le prestazioni meccaniche
High strength and resistance to fatigue: Aircraft engine blades need to be able to handle high temperatures (>600 °C) and high stresses (>500 MPA). Per questo, dovresti usare Nickel - Basato su High - polvere di lega di temperatura (tale GH4169). Può resistere a temperature elevate senza rompersi e la sua resistenza alla snervamento può raggiungere 1100 MPa.
Il vassoio della batteria per i veicoli energetici futuri deve essere più leggero del 30% e avere una resistenza più elevata - a - rapporto di peso. La polvere in lega di alluminio (tale alsi10mg) è ora la scelta migliore perché è leggera (2,7 g/cm³) e forte (310 MPa).
Resistenza all'usura e all'impatto: gli ingranaggi per macchinari minerari devono essere in grado di gestire impatti pesanti. Iron I Materiali di metallurgia in polvere a base di ferro (con componenti in lega di rame e molibdeno) possono raggiungere una durezza di HRC 55 o superiore per procedure di metallurgia in polvere. Sono anche due volte più resistenti - come acciaio normale.
2. Requisiti per l'adattamento all'ambiente
Resistenza alla corrosione: le condutture su piattaforme offshore devono essere in grado di resistere a lungo la corrosione dall'acqua di mare. In un ambiente CL⁻, la polvere in acciaio inossidabile 316L ha un potenziale di resistenza alla corrosione della corrosione di +0.3 V (SCE) e una durata di vita 10 volte più lunga di quella dell'acciaio al carbonio.
Stabilità ad alta temperatura: la camera di combustione di una turbina a gas deve essere in grado di gestire temperature fino a 1200 gradi. L'aggiunta del 15% di tungsteno al cobalto - in polvere in lega (come lo stellite 6) può mantenerlo duro ad alte temperature, con una durezza di HRC 40 o superiore.
Turnezza a bassa temperatura: i serbatoi di stoccaggio per gas naturale liquefatto devono funzionare a - 196 gradi. La resistenza all'impatto a bassa temperatura della polvere in lega di titanio Ti6al4V può raggiungere 50 J/cm² dopo il trattamento di pressatura isostatica calda (HIP), che impedisce la possibilità di fragili fratture.
3. Requisiti per l'adattamento del processo
Additive manufacturing (3D printing): You need to use powders that are very round (>90%) e hanno un intervallo di dimensioni delle particelle limitato (15-53 μ m). Ad esempio, se il livello di ossigeno in polvere è superiore allo 0,2% durante la stampa di componenti in lega di titanio con tecnologia SLM, la forza del legame interstrato può diminuire del 20%.
Metallurgia delle polveri: la portata della sala deve essere inferiore a 40 s/50 g e la densità di massa deve essere superiore a 3,2 g/cm³. Se la fluidità del ferro da polvere a base di ferro - (Fe-2Cu-0.8C) non è abbastanza buona quando viene premuta nel mozzo del sincronizzatore dell'auto, può facilmente causare densità e deformazione irregolari che sono più di 0,5 mm dopo la sinterizzazione.
Per rendere il rivestimento più denso, è necessario impiegare polveri con particelle grossolane (45-106 μm) durante la spruzzatura termica. Ad esempio, l'impiego di rivestimento in polvere nicraly per riparare le lame del motore aeronautico può mantenere la porosità del rivestimento a meno dell'1%, che è tre volte più lungo dei tipici metodi di elettropilazioni.
4. Needs for the Economy
Applicazione sensibile al costo: i palizzatori del freno automobilistico sono costruiti in materiali di metallurgia in polvere a base di ferro - (costo di circa 20 yuan/kg), che è del 60% in meno rispetto alle parti in acciaio falsi (costa circa 50 yuan/kg). Il tasso di utilizzo del materiale è aumentato dal 40% al 95%.
Necessità di alte prestazioni: Nickel - in lega singola in lega a cristallo viene utilizzato per realizzare le lame a turbina a cristallo singolo nei motori dell'aeromobile. Questa polvere costa circa 5000 yuan per chilogrammo. Il prezzo è elevato, ma la spinta del motore da - - il rapporto di peso aumenta del 20% quando il peso viene ridotto del 15% e la resistenza alla temperatura è aumentata di 100 gradi. Ciò consente di risparmiare il 30% sui costi di gestione del termine lunghi -.
2, una tipica libreria di casi di selezione delle condizioni di lavoro
Caso 1: vasi di pressione in lega di titanio nel settore aerospaziale
Deve essere in grado di gestire una bassa temperatura di -196 gradi e un'alta pressione di 330 bar e deve anche soddisfare lo standard ASME BPVC.
Logica per la scelta:
Materiale: lega di titanio Ti6al4v (resistenza alla trazione 900 MPa, allungamento 10%).
Procedura: stampa di fusione del fascio di elettroni (EBM) di pezzi emisferici con sollecitazione residua inferiore a 50 MPa, che è del 60% in meno rispetto alla procedura SLM.
Dopo il trattamento con anca (920 gradi /150 MPa), la densità del materiale era del 99,9% e la sua vita a fatica è stata migliorata a 10 cicli.
Il Korea Industrial Technology Research Institute ha creato una nave a pressione in lega di titanio 800L che ha superato il test di esplosione a bassa temperatura -} 196 gradi. Era il 40% più leggero e il 25% più economico dei tipici metodi di forgiatura.
Caso 2: Campo biomedico - Impianti d'anca
Deve soddisfare lo standard ISO 13485, essere biocompatibile con il tessuto osseo umano ed essere in grado di durare più di 10 cicli.
Le ragioni della scelta:
Materiale: polvere legale in lega con molibdeno al 6% e durezza di HRC 45.
Processo: SLM Stampa una struttura porosa (60% di porosità, dimensioni dei pori di 500 μm) per aiutare a proliferare le cellule ossee.
Trattamento di superficie: un plasma - rivestimento idrossiapatite spruzzato (spesso 50 μ m) per migliorare l'attività biologica.
Effetto: i dati clinici dell'università di Pechino Terzo ospedale dimostrano che gli impianti stampati in 3D hanno una probabilità del 98,7% di sopravvivere per cinque anni, il 15% migliore degli impianti di cast tradizionali.
Caso 3: Field of New Energy Vehicles - Motor Rotor
Deve funzionare ad alta velocità di 20000 giri / min, con perdita magnetica<5 W/kg and magnetic permeability>1000.
Come scegliere:
Materiale: polvere in lega di alluminio in silicio di ferro (Fe-6,5% SI-0,5% AL, permeabilità magnetica 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) per ridurre le perdite di corrente parassita.
Dopo aver usato questo approccio sul rotore del motore di Byd E -, l'efficienza è salita al 97,5%, che è efficiente dell'8% in più di energia - rispetto a un normale rotore di acciaio al silicio.
3, Election Decision Tree: A Four - Processo di passaggio per passare dalle necessità alle soluzioni
Rendi chiari i parametri operativi elencando fattori importanti come temperatura, pressione, supporti corrosivi e tipo di carico.
Controllare i materiali candidati: utilizzare database di materiali come il manuale ASM per trovare materiali che abbiano qualità di base simili, come resistenza alla trazione, durezza e resistenza alla corrosione.
Controllando per vedere se il processo funziona con: Per verificare i fattori del processo come il flusso di polvere e la velocità di restringimento della sinterizzazione, eseguire piccoli test come la stampa che sono 10 × 10 × 10 mm.
Analisi del costo dell'intero ciclo di vita: trova l'alternativa con il costo totale più basso aggiungendo i costi di materiali, lavorazione, manutenzione e fallimento.