مقدمه مفصلی برای فلزات سازی پودر

I. مفاهیم اساسی

II. مراحل اصلی فرآیند

1. آماده سازی پودر
   • روش ها: خرد کردن مکانیکی (به عنوان مثال، آسیاب توپ، خرد کردن فک) ، سپرده گیری بخار فیزیکی (PVD) ، کاهش شیمیایی (به عنوان مثال، کاهش هیدروژن برای پودر آهن) ،اتم زدایی ( اتم زدایی آب/هوا برای پودرهای آلیاژ).
   • پارامترهای کلیدی: اندازه ذرات پودر (در سطح میکروونی، که بر تراکم شکل گیری تاثیر می گذارد) ، خلوص و مورفولوژی (گرده ای / نامنظم، که بر جریان پذیری تأثیر می گذارد).
     [تصویر: تجهیزات پودری پودری که پودرهای آلیاژ کروی را تولید می کنند]
2. مخلوط کردن و اصلاح
   • پودرهای فلزی را با افزودنی های غیر فلزی (به عنوان مثال، کربن، مس برای سختی) و روان کننده ها (به عنوان مثال، زینک استیارات برای قالب گیری) مخلوط کنید.
3. شکل دادن
   • قالب گیری فشرده سازی: فشار بالا (50~300 MPa) در قالب ها برای تشکیل "کمپکت های سبز" مناسب برای اشکال متماثل ساده.
   • قالب دهی تزریق فلز (MIM): مخلوط پودر و باندر در قالب ها تزریق می شود، از بین می رود و برای قطعات دقیق پیچیده (به عنوان مثال، دنده های ساعت، دستگاه های پزشکی) سینتر می شود.
   • فشرده سازی ایزواستاتیک: فشار یکنواخت از طریق مایع (ضغط ایزواستاتیک سرد/گرم) برای مواد با چگالی بالا (به عنوان مثال، اجزای ابرلیوای هوافضا).
     [تصویر: طرح تجهیزات فشار سرد ایزواستاتیک]
4. سینتر کردن
   • گرم کردن در یک جو محافظ (آرگون، هیدروژن) یا خلاء تا 60٪ از نقطه ذوب فلز، پیوند ذرات از طریق پخش اتمی برای بهبود تراکم و قدرت.
   • پارامترهای حیاتیدرجه حرارت، زمان نگه داری و کنترل جو
5. پس از پردازش
   • چگال شدن: فشرده سازی / دوباره سینتر کردن؛ جعل گرم برای خواص مکانیکی.
   • درمان سطح: الکتروپلاستی، رنگ آمیزی، کاربوریزاسیون
   • ماشینکاری: برش کوچک (شکاف، خرد کردن) برای دقت بالا

III. ویژگی های فنی

1. مزایا
   • بهره وری مواد بالا: شکل گیری نزدیک به شبکه باعث کاهش ضایعات (< 5٪) و کاهش هزینه ها می شود.
   • ساخت ساختارهای پیچیده: به طور مستقیم قطعات را با میکرو هول ها، کامپوزیت های چند ماده یا خواص گرادینت (به عنوان مثال، لوله های تزریق شده با روغن، جعبه های گیربکس) شکل می دهد.
   • مواد با عملکرد بالا:
     • فلزات شعله کش (تولفستم، مولیبدن) و کامپوزیت ها (توسعه های سرامیکی متریک فلز)
     • مواد متخلخل (فیلترها، بخاری های گرما) و مواد ضد اصطکاک (حاویه های خود روغن کننده)
   • بهره وری از انرژی: مصرف انرژی کمتر از ریختن / جعل، ایده آل برای تولید انبوه.
2. محدودیت ها
   • اثر حفره ای: مواد سینتر شده دارای 5~20٪ متخلخل هستند که نیاز به پردازش بعدی برای چگالی دارند.
   • وابستگی به قارچ: قالب های با دقت بالا گران و پیچیده هستند و برای تولید در مقیاس متوسط و بزرگ مناسب هستند.
   • محدودیت های اندازه: قالب گیری سنتی اندازه قطعات را محدود می کند (ده ها سانتی متر) ؛ قطعات بزرگ نیاز به فشار ایزواستاتیک یا چاپ سه بعدی دارند.

IV. مواد و کاربردهای اصلی

1. مواد مشترک
   • آهن/بر اساس مس: بیش از ۷۰ درصد از کاربردهای مورد استفاده برای دنده ها، لاجری ها و قطعات ساختاری (به عنوان مثال قطعات موتور خودرو).
   • فلزات آتش شکن: آلیاژ های وولفستم و مولیبدن برای قطعات هوافضا با دمای بالا (نوزل های موشک، بخاری های ماهواره ای)
   • آلیاژ های ویژه: آلیاژ های تیتانیوم، آلیاژ های فوق العاده (Inconel) برای تیغه های موتور هواپیما و ایمپلنت های پزشکی (شلوار استخوان تیتانیوم)
   • مواد مرکب: فلز سرامیکی (برگه های اره الماس) ، فلز های متخلخل (جذب انرژی، پشتیبانی کاتالیزور).
2. کاربردهای معمول
   • ماشین آلات: صندلی های شیر موتور، دنده های گیربکس (30 درصد کاهش وزن) ، قطعات توربو شارژر.
   • الکترونیک: براکت های دوربین گوشی های هوشمند مبتنی بر MIM، بخاری های گرما 5G (سنگ رسانایی حرارتی بالا) ، پودرهای مغناطیسی (اندوکتورها).
   • هوافضا: دیسک های توربین های سوپر آلیاژ فشار گرم ایزواستاتیک، قطعات ساختاری تیتانیوم (کم کردن وزن).
   • پزشکی: ایمپلنت های تیتانیوم متخلخل (همگام سازی سلول استخوان) ، چارچوب های دندانپزشکی MIM
   • انرژی جدید: پودرهای الکترود باتری لیتیوم (NCM) ، صفحه های دو قطبی سلول سوخت (فولاد ضد زنگ)
     [تصویر: اجزای فلزات سازی پودری در موتور خودروهای الکتریکی]

V. فن آوری های پیشرفته و گرایش ها (2025 Outlook)

1. ادغام با تولید افزودنی
   • چاپ سه بعدی فلزی (SLM/LMD): به طور مستقیم قطعات پیچیده (به عنوان مثال، چرخدار های هوافضا) را از پودر چاپ می کند و از محدودیت های قالب گیری سنتی عبور می کند.
   • چاپ سه بعدی: مقرون به صرفه برای تولید انبوه قطعات کوچک، ارزان تر از MIM معمولی.
     [تصویر: قطعات هواپیمایی تیتانیومی چاپ شده در سه بعدی از طریق SLM]
2. نانو پودرها و عملکرد بالا
   • پودرهای نانوکریستالین(به عنوان مثال، نانو مس، نانو تیتانیوم) افزایش قدرت با 50٪ + برای ابزار های پیشرفته و زره.
   • مواد شیب دار: ساخت پودر لایه دار برای قطعات با مقاومت در برابر فرسایش سطح و سختی داخلی.
3. تولید سبز
   • مواد اتصال دهنده مبتنی بر آب محل محلول های آلی را در MIM جایگزین می کنند تا آلودگی را کاهش دهند؛ بیش از 90٪ بازیافت پودر با اهداف خنثی کربن مطابقت دارد.
4. تولید هوشمند
   • کوره های سینتر سازی بهینه شده با هوش مصنوعی برای کنترل دمای در زمان واقعی؛ آزمایش پودر آنلاین (تحلیل اندازه ذرات لیزر، XRD) برای کنترل کیفیت.

VI. نتیجه گیری