今天的粉末金属市场是由汽车行业,从其早期接受轴承和悬架组件在内燃机更苛刻的应用程序和自动传输。来自汽车行业的经验,改变了当前和潜在的新用户在非汽车和电动汽车应用程序看下午行星齿轮组和齿轮减速的机会。
当大多数人想到粉末金属,他们认为的压制和烧结组件。压实后,烧结点过程中至关重要的一步。现行规范对烧结温度为2050°F (1120°C),这已被证明成功的对于大多数点应用程序和带来了行业目前高度重视的位置具有成本效益的,机械地证明金属成形技术。
在我们看来,当前烧结实践是好的,但是还有其他烧结行为可以产生更好的增加或者最佳实践要求被放在点组件?超高温度烧结可能的解决方案。
汽车行业:一个新兴技术
随着不断增加的交通“电气化”,许多工程师离开的世界“足够好。“增加电动机的转矩要求更大的组件与这些推进系统一起使用。虽然车辆的电气化是不可避免的,内燃机将当前市场之间的赛格威,完整的电气化。内燃机在这个过渡时期增加要求更高的燃油效率,更高的性能和更轻的重量(通过使用涡轮增压内燃机),因此对现有烧结点组件放置更大的要求。
这汽车行业动态的变化将迫使重新评估在粉末冶金烧结的作用,特别要求更新的部分更高的强度和疲劳强度。
烧结:很好,更好,最好
下一个飞跃粉末冶金性能并不遥远,但今天的超高温度烧结(uht)。uht开门使用非传统合金达到更大的机械性能。
你的设计可以实现的结合强度和延展性优于当前黑色粉末冶金材料。粉末冶金现在有工具应用与当前点以前认为高不可攀。
短的版本(诚实)。继续阅读,深入探讨了独特的合金添加,处理细节,以及由此产生的力学性能提高uht交付。
烧结:奇迹发生的地方
我们已经证实了95%的粉末金属零件是通过烧结的艺术。更重要的是烧结温度,烧结是关键创建粒子间的债券,部分合金元素添加剂,随后创建你看到这些组件的机械性能。
烧结温度是远远超过只是一个数字。这是一个机会之窗部分性能和定制。
首先,让我们定义术语。在大多数事情一样,有好,更好,最好。
- 传统的烧结:2050°F (1120°C)氮氢气氛中(好)
- 高温烧结:2125 - 2300°F (1160 - 1260°C)(更好的)
- 超高温烧结:超过2500°F (1370°C)(最好的)
传统的烧结粉末冶金(好)
适当的压实粉的烧结金属零件需要以下步骤:
- Delubrication
- 氧化还原
- 按颗粒之间形成冶金债券
- 完全或部分合金化
超过80%的所有结构粉末金属组件是烧结在2050°F。这些材料和流程提供了一个低成本的锻压技术足够的机械性能各种粉末金属零件的生产。
尽管普遍接受,存在局限性为烧结温度范围:
- 不完整的预拌均匀化合金元素,甚至铜
- 传统的温度烧结时,有有限的预混料添加剂可以提高机械性能
- 合金元素的氧化物,提供更大的机械性能不一定减少在2050°F
- 常规PM 2050°F的局限性烧结结构组件是冲击韧性降低,随着合金的选择有限
高温烧结(更好的)
高温烧结被认为是在2125年°和2300年°F。
烧结non-stainless,黑色材料温度升高时提高性能:
- 高的她的密度
- 更高的抗拉强度
- 更高的疲劳性能
- 高弹性模量
高温烧结使在温度降低,从而一定程度上抵消成本的增加与高温烧结。
尽管高温烧结的很多好处,目前市场使用这项技术很低。所以,抢劫是什么?
- 一个假定的缺乏尺寸精度
- 资本成本的设备
- 成本(固定和维护)相关的技术
虽然这些潜在障碍存在,使用这个的优势更好的烧结,再加上PMs形状和材料效率,为现有的和新的点部分的设计提供了机会潜在的降低成本。
超高温烧结(超过2500°F)(最好的)
超高温烧结提高高温烧结的许多优点,扩展的力学性能和合金化选项。在这些超高温度,可能存在使用更多的可压缩预混合的金属粉末,但仍然在最后一部分实现完整的均质化。
结果呢?的新高度力量的和大于200000 psi抗拉强度和延伸率接近2%是有可能的即使在密度低于7.2 g / cm³。
还值得注意的是更大的孔隙与uht舍入。这个小小的功能已被证明能够进一步提高:
- 抗拉强度
- 疲劳强度
- 冲击强度
传统的烧结的另一个优点是能够sinter-harden点在烧结过程中一部分。烧结硬化是一个过程,有效地合并烧结和热处理操作。随着超高温度烧结和其独特的合金的机会,可以实现sinter-hardening即使在这个高温烧结。这将创建一个独特的机会两全其美:高水平的性能与无二次热处理的优势(双赢)。
目标与uht最好的
最后,包括点提供了许多优势没有加工,材料效率,和潜在的低成本。超高温烧结的结果,特别是高强度、高弹性模量,高疲劳让设计师小,轻量级组件高需求的应用程序。
编者注:这篇文章最初发表在06/25/2021 1/30/2023更新。
