Bagaimana memilih serbuk logam yang sesuai untuk bahagian -bahagian di bawah keadaan kerja yang berbeza?

一, pemilihan yang dimotivasi oleh keperluan keadaan kerja: Pemeriksaan empat dimensi asas
1. Keperluan untuk prestasi mekanikal
High strength and resistance to fatigue: Aircraft engine blades need to be able to handle high temperatures (>600 °C) and high stresses (>500 MPa). Untuk ini, anda harus menggunakan nikel - berasaskan tinggi - serbuk aloi suhu (seperti GH4169). Ia dapat menahan suhu yang tinggi tanpa memecah, dan kekuatan hasilnya dapat mencapai 1100 MPa.
Dulang bateri untuk kenderaan tenaga masa depan perlu lebih daripada 30% lebih ringan dan mempunyai kekuatan yang lebih tinggi - ke - nisbah berat. Serbuk aloi aluminium (seperti alsi10mg) kini menjadi pilihan terbaik kerana ia adalah cahaya (2.7 g/cm³) dan kuat (310 MPa).
Rintangan Pakai dan Impak: Gear jentera perlombongan harus dapat mengendalikan kesan berat. Besi - Bahan metalurgi serbuk berasaskan (dengan komponen aloi tembaga dan molibdenum) boleh mencapai kekerasan HRC 55 atau lebih tinggi oleh prosedur metalurgi serbuk. Mereka juga dua kali sebagai haus - tahan sebagai keluli biasa.
2. Keperluan untuk menyesuaikan diri dengan persekitaran
Rintangan kakisan: Paip di platform luar pesisir perlu dapat menahan kakisan dari air laut untuk masa yang lama. Dalam persekitaran CL⁻, serbuk keluli tahan karat 316L mempunyai potensi rintangan kakisan pitting +0.3 V (SCE) dan jangka hayat yang 10 kali lebih lama daripada keluli karbon.
Kestabilan suhu tinggi: Ruang pembakaran turbin gas mesti dapat mengendalikan suhu setinggi 1200 darjah. Menambah 15% tungsten ke kobalt - serbuk aloi berasaskan (seperti stellite 6) boleh memastikan ia sukar pada suhu tinggi, dengan kekerasan HRC 40 atau lebih tinggi.
Ketangguhan suhu rendah: Tangki penyimpanan untuk gas asli cecair perlu bekerja di - 196 darjah. Kesan impak suhu rendah Ti6al4v titanium aloi serbuk boleh mencapai 50 J/cm² selepas rawatan isostatik panas (HIP), yang menghalang kemungkinan patah rapuh.
3. Keperluan untuk penyesuaian proses
Additive manufacturing (3D printing): You need to use powders that are very round (>90%) dan mempunyai julat saiz zarah terhad (15-53 μ m). Sebagai contoh, jika paras oksigen serbuk lebih daripada 0.2% manakala mencetak komponen aloi titanium dengan teknologi SLM, kekuatan ikatan interlayer boleh turun sebanyak 20%.
Serbuk Metalurgi: Kadar aliran dewan mestilah kurang daripada 40 s/50 g dan ketumpatan pukal mestilah lebih daripada 3.2 g/cm³. Jika kebolehkerjaan besi - serbuk berasaskan (Fe-2Cu-0.8c) tidak cukup baik apabila ia ditekan ke dalam hab penyegerakan kereta, ia boleh dengan mudah menyebabkan ketumpatan dan ubah bentuk hijau yang tidak sekata yang lebih daripada 0.5 mm selepas penyisihan.
Untuk menjadikan lapisan lebih padat, anda perlu menggunakan serbuk dengan zarah kasar (45-106 μm) apabila penyemburan haba. Sebagai contoh, menggunakan salutan serbuk Nicraly untuk memperbaiki bilah enjin pesawat boleh menyimpan keliangan salutan kurang dari 1%, yang tiga kali lebih lama daripada kaedah elektroplating biasa.
4. Keperluan untuk ekonomi
Permohonan yang sensitif terhadap kos: Calliper brek automotif dibina daripada bahan metalurgi serbuk berasaskan besi - (kos kira -kira 20 yuan/kg), iaitu 60% kurang daripada bahagian keluli palsu (kos kira -kira 50 yuan/kg). Kadar penggunaan bahan meningkat dari 40% hingga 95%.
Keperluan Prestasi Tinggi: Nikel - Serbuk aloi kristal tunggal berasaskan digunakan untuk membuat bilah turbin kristal tunggal dalam enjin pesawat. Serbuk ini kos kira -kira 5000 yuan per kilogram. Harga tinggi, tetapi tujahan enjin - ke - nisbah berat naik sebanyak 20% apabila berat dipotong sebanyak 15% dan rintangan suhu naik dengan 100 darjah. Ini menjimatkan 30% pada kos jangka panjang -.
2, perpustakaan kes pemilihan keadaan biasa
Kes 1: Kapal Tekanan Alloy Titanium dalam Industri Aeroangkasa
Ia perlu mengendalikan suhu rendah -196 darjah dan tekanan tinggi 330 bar, dan ia juga mesti memenuhi standard ASME BPVC.
Logik untuk memilih:
Bahan: Ti6al4v Titanium aloi (kekuatan tegangan 900 MPa, pemanjangan 10%).
Prosedur: Percetakan elektron (EBM) percetakan kepingan hemisfera dengan tekanan sisa kurang daripada 50 MPa, iaitu 60% kurang daripada prosedur SLM.
Selepas rawatan dengan pinggul (920 darjah /150 MPa), ketumpatan bahan adalah 99.9% dan kehidupan keletihannya dipertingkatkan menjadi 10 kitaran.
Institut Penyelidikan Teknologi Perindustrian Korea mencipta kapal tekanan aloi titanium 800L yang melepasi ujian letupan suhu rendah - 196 darjah. Ia adalah 40% lebih ringan dan 25% lebih murah daripada kaedah penempaan biasa.
Kes 2: Bidang Biomedikal - Implan Bersama Hip
Ia mesti memenuhi standard ISO 13485, bersesuaian dengan tisu tulang manusia, dan dapat bertahan selama lebih dari 10 kitaran.
Sebab pilihan:
Bahan: Serbuk aloi Cocrmo dengan 6% molibdenum dan kekerasan HRC 45.
Proses: SLM mencetak struktur berliang (porositi 60%, saiz liang 500 μm) untuk membantu sel -sel tulang berkembang.
Rawatan permukaan: plasma - disembur salutan hidroksiapatit (50 μ m tebal) untuk membuat aktiviti biologi lebih baik.
Kesan: Data klinikal dari Hospital Ketiga Universiti Peking menunjukkan bahawa implan bercetak 3D mempunyai peluang 98.7% untuk bertahan selama lima tahun, iaitu 15% lebih baik daripada implan cast tradisional.
Kes 3: Bidang Kenderaan Tenaga Baru - pemutar motor
Ia mesti berfungsi pada kelajuan tinggi 20000 rpm, dengan kehilangan magnet<5 W/kg and magnetic permeability>1000.
Cara Memilih:
Bahan: Serbuk aloi aluminium Iron Silicon (FE-6.5% SI-0.5% AL, Kebolehtelapan Magnetik 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) untuk mengurangkan kerugian semasa eddy.
Selepas menggunakan pendekatan ini pada BYD E - platform 3.0 pemutar motor, kecekapan telah meningkat sehingga 97.5%, iaitu 8% lebih banyak tenaga - yang cekap daripada pemutar keluli silikon biasa.
3, Pokok Keputusan Pilihan: Proses Langkah Empat - untuk Bergerak Dari Keperluan Penyelesaian
Buat parameter operasi jelas dengan menyenaraikan faktor penting seperti suhu, tekanan, media menghakis, dan jenis beban.
Memeriksa bahan calon: Gunakan pangkalan data bahan seperti Buku Panduan ASM untuk mencari bahan yang mempunyai kualiti asas yang sama, seperti kekuatan tegangan, kekerasan, dan penentangan terhadap kakisan.
Memeriksa untuk melihat sama ada proses berfungsi dengan: untuk menyemak faktor proses seperti kebolehkerjaan serbuk dan kadar pengecutan sintering, lakukan ujian kecil seperti percetakan seperti 10 × 10 × 10 mm.
Analisis kos keseluruhan kitaran hayat: Cari alternatif dengan jumlah kos terendah dengan menambah kos bahan, pemprosesan, penyelenggaraan, dan kegagalan.