Hoe kies je geschikt metaalpoeder voor onderdelen onder verschillende werkomstandigheden?

一, selectie gemotiveerd door werkconditie -vereisten: onderzoek van vier fundamentele dimensies
1. Vereisten voor mechanische prestaties
High strength and resistance to fatigue: Aircraft engine blades need to be able to handle high temperatures (>600 °C) and high stresses (>500 MPa). Hiervoor moet u nikkel - gebaseerde hoog - temperatuurlegering poeder (zoals GH4169) gebruiken. Het kan hoge temperaturen weerstaan ​​zonder af te breken en de vloeigrens kan 1100 MPa bereiken.
De batterijdak voor toekomstige energievoertuigen moet meer dan 30% lichter zijn en een hogere sterkte - hebben tot - gewichtsverhouding. Aluminiumlegeringspoeder (dergelijke ALSI10mg) is nu de beste keuze omdat het licht is (2,7 g/cm³) en sterk (310 MPa).
Slijtage en impactweerstand: mijnbouwmachines moeten in staat zijn om zware effecten aan te kunnen. IJzer - gebaseerde poedermetallurgische materialen (met koper- en molybdeenlegeringscomponenten) kan een hardheid van HRC 55 of hoger bereiken door poeder metallurgie -procedures. Ze zijn ook twee keer zo slijtage - resistent als normaal staal.
2. Vereisten voor het aanpassen aan het milieu
Corrosieweerstand: pijpleidingen op offshore -platforms moeten lange tijd corrosie van zeewater kunnen weerstaan. In een Cl⁻ -omgeving heeft 316L roestvrij staalpoeder een putcorrosiebestendigheidspotentieel van +0.3 V (SCE) en een levensduur die 10 keer langer is dan die van koolstofstaal.
Hoge temperatuurstabiliteit: de verbrandingskamer van een gasturbine moet in staat zijn om de temperaturen tot 1200 graden aan te kunnen. Het toevoegen van 15% Tungsten aan kobalt - gebaseerde legeringspoeder (zoals stelliet 6) kan het hard houden bij hoge temperaturen, met een hardheid van HRC 40 of hoger.
Lage temperatuur taaiheid: opslagtanks voor vloeibaar aardgas moeten werken op - 196 graden. De lage temperatuur impact taaiheid van Ti6al4v titaniumlegering poeder kan 50 J/cm² bereiken na hete isostatische druk (HIP) -behandeling, die de mogelijkheid van brosse breuk voorkomt.
3. Vereisten voor procesaanpassing
Additive manufacturing (3D printing): You need to use powders that are very round (>90%) en hebben een beperkt de deeltjesgrootte (15-53 μm). Als het poederzuurstofniveau bijvoorbeeld meer dan 0,2% is tijdens het afdrukken van titaniumlegeringscomponenten met SLM -technologie, kan de sterkte van de tussenlagen binding met 20% dalen.
Poeder Metallurgie: de stroomsnelheid moet minder zijn dan 40 s/50 g en de bulkdichtheid moet meer zijn dan 3,2 g/cm³. Als de stroombaarheid van ijzer - gebaseerd poeder (Fe-2CU-0.8c) niet goed genoeg is wanneer deze in de CAR-synchronisatiehub wordt gedrukt, kan dit gemakkelijk een ongelijke groene dichtheid en vervorming veroorzaken die meer dan 0,5 mm na sinteren is.
Om de coatingdichter te maken, moet u poeders gebruiken met grove deeltjes (45-106 μm) bij thermische sproeien. Bijvoorbeeld, het gebruik van nicraly poedercoating om vliegtuigmotorbladen te repareren, kan de porositeit van de coating op minder dan 1%houden, wat drie keer langer is dan typische elektropatiserende methoden.
4. behoeften aan de economie
Toepassing die gevoelig is voor kosten: Automotive -remklauwen zijn gebouwd uit ijzer - gebaseerde poeder metallurgie -materialen (kost ongeveer 20 yuan/kg), wat 60% minder is dan gesmede stalen onderdelen (kost ongeveer 50 yuan/kg). Het gebruik van materiaalgebruik is gestegen van 40% naar 95%.
Hoge prestaties: nikkel - gebaseerde single crystal legering poeder wordt gebruikt om de turbinebladen met enkele kristal in vliegtuigmotoren te maken. Dit poeder kost ongeveer 5000 yuan per kilogram. De prijs is hoog, maar de stuwkracht van de motor - tot - De gewichtsverhouding stijgt met 20% wanneer het gewicht wordt gesneden met 15% en de temperatuurweerstand met 100 graden is gestegen. Dit bespaart 30% op lange - termijnkosten.
2, een typische selectiebibliotheek voor selectie van werkende toestand
Geval 1: Drukschepen van titaniumlegering in de ruimtevaartindustrie
Het moet in staat zijn om een ​​lage temperatuur van -196 graden en een hoge druk van 330 bar aan te kunnen, en het moet ook voldoen aan de ASME BPVC -standaard.
Logica voor het kiezen van:
Materiaal: Ti6al4v titaniumlegering (treksterkte 900 MPa, verlenging 10%).
Procedure: Electron Beam Smelting (EBM) afdrukken van hemisferische stukken met restspanning van minder dan 50 MPa, wat 60% minder is dan de SLM -procedure.
Na behandeling met heup (920 graden /150 MPa) was de dichtheid van het materiaal 99,9% en werd het leven van vermoeidheid versterkt tot 10 cycli.
Het Korea Industrial Technology Research Institute creëerde een titaniumlegering van 800l titanium legeringsschip dat de - 196 graden lage temperatuur explosietest doorboorde. Het was 40% lichter en 25% goedkoper dan typische smeedmethoden.
Geval 2: Biomedisch veld - heupgewricht implantaten
Het moet de ISO 13485 -standaard vervullen, biocompatibel zijn met menselijk botweefsel en meer dan 10 cycli kunnen meegaan.
De redenen voor de keuze:
Materiaal: CoCrmo -legeringspoeder met 6% molybdeen en een hardheid van HRC 45.
Proces: SLM -afdrukken van een poreuze structuur (60% porositeit, 500 μm poriegrootte) om botcellen te helpen prolifereren.
Oppervlaktebehandeling: een plasma - gespoten hydroxyapatietcoating (50 μm dik) om biologische activiteit beter te maken.
Effect: klinische gegevens van het derde ziekenhuis van Peking University tonen aan dat 3D -geprinte implantaten een kans van 98,7% hebben om vijf jaar te overleven, wat 15% beter is dan traditionele castimplantaten.
Case 3: Field of New Energy Vehicles - Motorotor
Het moet werken met een hoge snelheid van 20000 tpm, met magnetisch verlies<5 W/kg and magnetic permeability>1000.
Hoe te kiezen:
Materiaal: IJzersiliciumaluminiumlegeringspoeder (FE-6,5% SI-0,5% AL, magnetische permeabiliteit 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) om te verminderen op wervelstroomverliezen.
Na gebruik van deze aanpak op het BYD E - platform 3.0 Motorotor, is de efficiëntie gestegen tot 97,5%, wat 8% meer energie is - efficiënt dan een gewone Silicon Steel -rotor.
3, selectiebeslissingstructuur: een stapproces van vier - voor overstappen van behoeften naar oplossingen
Maak de operationele parameters duidelijk door belangrijke factoren op te sommen, zoals temperatuur, druk, corrosieve media en laadtype.
Kandidaatmaterialen bekijken: gebruik materiaaldatabases zoals het ASM -handboek om materialen te vinden met vergelijkbare basiskwaliteiten, zoals treksterkte, hardheid en weerstand tegen corrosie.
Controleren of het proces werkt met: om procesfactoren zoals poederbevestiging en sinterende krimpsnelheid te controleren, test kleine tests zulke drukstukken die 10 × 10 × 10 mm zijn.
Analyse van de kosten van de hele levenscyclus: vind het alternatief met de laagste totale kosten door de kosten van materialen, verwerking, onderhoud en falen op te tellen.