כיצד לבחור אבקת מתכת מתאימה לחלקים בתנאי עבודה שונים?

一, בחירה המונעת על ידי דרישות מצב עבודה: בחינת ארבעה ממדים בסיסיים
1. דרישות לביצועים מכניים
High strength and resistance to fatigue: Aircraft engine blades need to be able to handle high temperatures (>600 °C) and high stresses (>500 MPa). לשם כך, עליך להשתמש בניקל - מבוסס - אבקת סגסוגת טמפרטורה (GH4169 כזו). זה יכול לעמוד בטמפרטורות גבוהות מבלי להתפרק, וכוח התשואה שלו יכול להגיע ל -1100 מגפ"ס.
מגש הסוללה לרכבי אנרגיה עתידיים צריך להיות יותר מ -30% קל יותר ולהיות בעל חוזק גבוה יותר - עד - יחס משקל. אבקת סגסוגת אלומיניום (ALSI10mg כזו) היא כיום הבחירה הטובה ביותר מכיוון שהיא קלה (2.7 גרם/סמ"ק) וחזקה (310 MPa).
עמידות בלאי והשפעה: הילוכים מכונות כרייה צריכים להיות מסוגלים להתמודד עם השפעות כבדות. ברזל - חומרי מטלורגיה אבקה מבוססת (עם רכיבי סגסוגת נחושת ומוליבדן) יכולים להגיע לקשיות של HRC 55 ומעלה על ידי נהלי אבקת מטלורגיה. הם גם עמידים כפליים בלאי - כפלדה רגילה.
2. דרישות להתאמה לסביבה
עמידות בפני קורוזיה: צינורות בפלטפורמות מחוץ לחוף צריכים להיות מסוגלים לעמוד בקורוזיה ממי ים במשך זמן רב. בסביבת CL⁻, אבקת נירוסטה 316L היא בעלת פוטנציאל התנגדות קורוזיה של קורוזיה של +0.3 V (SCE) ותוחלת חיים שאורכה פי 10 מזו של פלדת פחמן.
יציבות בטמפרטורה גבוהה: תא הבעירה של טורבינת גז חייב להיות מסוגל להתמודד עם טמפרטורות עד 1200 מעלות. הוספת 15% טונגסטן לקובלט - אבקת סגסוגת מבוססת (כמו Stellite 6) יכולה לשמור עליה קשה בטמפרטורות גבוהות, עם קשיות של HRC 40 ומעלה.
קשיחות בטמפרטורה נמוכה: מיכלי אחסון לגז טבעי נוזלי צריכים לעבוד ב - 196 מעלות. קשיחות ההשפעה בטמפרטורה נמוכה של אבקת סגסוגת טיטניום Ti6al4V יכולה להגיע ל 50 j/cm² לאחר טיפול לחיצה איזוסטטי חם (HIP), המונע את האפשרות לשבר שביר.
3. דרישות להתאמת תהליכים
Additive manufacturing (3D printing): You need to use powders that are very round (>90%) ויש להם טווח גודל חלקיקים מוגבל (15–53 מיקרומטר). לדוגמה, אם רמת החמצן של האבקה היא יותר מ- 0.2% תוך הדפסת רכיבי סגסוגת טיטניום עם טכנולוגיית SLM, חוזק הקשר בין שכבות יכול לרדת ב 20%.
מתכות אבקה: קצב זרימת האולם חייב להיות פחות מ- 40 S/50 גרם וצפיפות התפזורת חייבת להיות יותר מ- 3.2 גרם/ס"מ. אם הזרימה של ברזל - אבקה מבוססת (Fe-2Cu-0.8C) אינה טובה מספיק כאשר היא נלחצת למרכז הסנכרוניר לרכב, היא יכולה בקלות לגרום לצפיפות ועיוות ירוקות לא אחידות שהם יותר מ- 0.5 מ"מ לאחר הסינון.
כדי להפוך את הציפוי צפוף יותר, עליכם להעסיק אבקות עם חלקיקים גסים (45–106 מיקרומטר) בעת ריסוס תרמי. לדוגמה, השימוש בציפוי אבקה של ניקרלי לתיקון להבי מנועי מטוסים עשוי לשמור על נקבוביות הציפוי בפחות מ- 1%, שהוא פי שלושה יותר משיטות אלקטרופיליות טיפוסיות.
4. צרכים לכלכלה
יישום הרגיש לעלות: מתקליני בלם רכב בנויים מברזל - חומרי מתכות אבקה מבוססי אבקת (עלות כ 20 יואן/ק"ג), שהם 60% פחות מחלקי פלדה מזויפים (עלות כ- 50 יואן/ק"ג). שיעור השימוש בחומרים עלה מ -40% ל 95%.
צרכי ביצועים גבוהים: ניקל - אבקת סגסוגת קריסטל יחידה מבוססת משמשת לייצור להבי טורבינת קריסטל יחידה במנועי מטוסים. אבקה זו עולה בערך 5000 יואן לקילוגרם. המחיר גבוה, אך דחף המנוע - עד - יחס המשקל עולה ב 20% כאשר המשקל נחתך ב -15% והתנגדות הטמפרטורה עולה במעלות של 100 מעלות. זה חוסך 30% על עלויות הפעלה ארוכות -.
2, ספריית מקרה בחירת מצב עבודה טיפוסית
מקרה 1: כלי לחץ סגסוגת טיטניום בתעשיית התעופה והחלל
זה צריך להיות מסוגל להתמודד עם טמפרטורה נמוכה של -196 מעלות ולחץ גבוה של 330 בר, ועליו לעמוד גם בתקן ASME BPVC.
היגיון לבחירה:
חומר: סגסוגת טיטניום TI6AL4V (חוזק מתיחה 900 MPA, התארכות 10%).
נוהל: הדפסת התכה של קרני אלקטרונים (EBM) של חתיכות חצי כדוריות עם לחץ שיורי של פחות מ- 50 MPa, שהם 60% פחות מהליך ה- SLM.
לאחר טיפול ב- HIP (920 מעלות /150 MPa), צפיפות החומר הייתה 99.9% וחיי העייפות שלו שופרו ל -10 מחזורים.
המכון לחקר הטכנולוגיה התעשייתית של קוריאה יצר כלי לחץ סגסוגת טיטניום 800L טיטניום שעבר את מבחן הפיצוץ בטמפרטורה נמוכה של 196 מעלות. זה היה קל יותר של 40% ו -25% זול יותר משיטות זיוף טיפוסיות.
מקרה 2: שדה ביו -רפואי - שתלי מפרקי מפרק הירך
עליו למלא את תקן ISO 13485, להיות תואם ביולוגי עם רקמת עצם אנושית ולהיות מסוגל להימשך יותר מעשרה מחזורים.
הסיבות לבחירה:
חומר: אבקת סגסוגת CoCrmo עם 6% מוליבדן וקשיות של HRC 45.
תהליך: הדפסת SLM מבנה נקבובי (60% נקבוביות, 500 מיקרומטר גודל נקבוביות) כדי לעזור לתאי עצם להתפשט.
טיפול פני השטח: פלזמה - ציפוי הידרוקסיאפטיט מרוסס (בעובי של 50 מיקרומטר) כדי לשפר את הפעילות הביולוגית.
השפעה: לנתונים קליניים מבית החולים השלישי באוניברסיטת פקין מדגימים כי להשתלים מודפסים תלת -ממדיים יש סיכוי של 98.7% לשרוד במשך חמש שנים, וזה טוב יותר ב -15% מהשתלים המסורתיים.
מקרה 3: שדה של רכבי אנרגיה חדשים - רוטור מנוע
זה חייב לעבוד במהירות גבוהה של 20000 סל"ד, עם אובדן מגנטי<5 W/kg and magnetic permeability>1000.
כיצד לבחור:
חומר: אבקת סגסוגת אלומיניום סיליקון ברזל (Fe-6.5% Si-0.5% Al, חדירות מגנטית 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 קילוואט) לקצץ בהפסדים שוטפים.
לאחר השימוש בגישה זו ב- BYD E - פלטפורמה 3.0 רוטור מנוע, היעילות עלתה ל 97.5%, שהיא 8% יותר אנרגיה - יעילה מאשר רוטור פלדת סיליקון רגיל.
3, עץ החלטת בחירה: ארבע - תהליך שלב למעבר מצרכים לפתרונות
הבהיר את הפרמטרים התפעוליים על ידי רישום גורמים חשובים כמו טמפרטורה, לחץ, מדיה מאכלת וסוג עומס.
בדיקת חומרי מועמדים: השתמש במאגרי נתונים חומריים כמו ספר היד של ASM כדי למצוא חומרים שיש להם תכונות בסיסיות דומות, כמו חוזק מתיחה, קשיות והתנגדות לקורוזיה.
בודק אם התהליך עובד עם: כדי לבדוק גורמי תהליכים כמו יכולת זרימת אבקה וקצב הצטמקות סינון, בצע בדיקות קטנטנות חתיכות הדפסה כאלה שהן 10 × 10 × 10 מ"מ.
ניתוח עלות מחזור החיים כולו: מצא את האלטרנטיבה עם העלות הכוללת הנמוכה ביותר על ידי הוספת עלויות החומרים, העיבוד, התחזוקה והכישלון.