ПОРОШКО́ВАЯ МЕТАЛЛУ́РГИ́Я

ПОРОШКО́ВАЯ МЕТАЛЛУ́РГИ́Я, про­из­вод­ст­во по­рош­ков ме­тал­лов, спла­вов, ме­тал­ло­по­доб­ных со­еди­не­ний и из­го­тов­ле­ние из них (или из их сме­сей с не­ме­тал­лич. по­рош­ка­ми) по­лу­фаб­ри­ка­тов и из­де­лий без рас­плав­ле­ния ос­нов­но­го ком­по­нен­та. Ос­но­во­по­лож­ни­ка­ми П. м. счи­та­ют­ся П. Г. Со­бо­лев­ский и В. В. Лю­бар­ский, ко­то­рые в 1826 для из­го­тов­ле­ния пла­ти­но­вых мо­нет раз­ра­бо­та­ли спо­соб го­ря­че­го прес­со­ва­ния, став­ший од­ним из осн. приё­мов по­рош­ко­вой ме­тал­лур­гии.

Тех­но­ло­гия П. м. вклю­ча­ет по­лу­че­ние ис­ход­ных ме­тал­лич. по­рош­ков, ком­пак­ти­ро­ва­ние (фор­мо­ва­ние) по­рош­ков или их сме­сей в за­го­тов­ки с за­дан­ны­ми фор­мой и раз­ме­ра­ми, спе­ка­ние (тер­мич. об­ра­бот­ка за­го­то­вок при темп-ре ни­же точ­ки плав­ле­ния все­го ме­тал­ла или ос­нов­ной его час­ти). По­сле спе­ка­ния из­де­лия обыч­но име­ют не­ко­то­рую по­рис­тость (от не­сколь­ких про­цен­тов до 30–40% и бо­лее). С це­лью умень­ше­ния по­рис­то­сти или пол­но­го уст­ра­не­ния её, по­вы­ше­ния ме­ха­нич. свойств и до­вод­ки до точ­ных раз­ме­ров при­ме­ня­ет­ся до­пол­нит. об­ра­бот­ка дав­ле­ни­ем (хо­лод­ная или го­ря­чая) спе­чён­ных из­де­лий; ино­гда ис­поль­зу­ют так­же тер­мич., тер­мо­хи­мич. или тер­мо­ме­ха­нич. об­ра­бот­ку. В не­ко­то­рых ва­ри­ан­тах тех­но­ло­гии от­па­да­ет опе­ра­ция фор­мо­ва­ния, ко­гда за­сы­пан­ные в со­от­вет­ст­вую­щие фор­мы по­рош­ки спе­ка­ют.

П. м. по­зво­ля­ет по­лу­чать ма­те­риа­лы из ме­тал­лов, ко­то­рые не сме­ши­ва­ют­ся в жид­ком со­стоя­нии (напр., Fe–Pb, W– Cu), а так­же из ме­тал­лов с не­ме­тал­ла­ми (Cu–гра­фит, Al–Al₂O₃,WC–Co), из не­ко­то­рых ок­си­дов ме­тал­лов (Fe₂O₃ и MnO, Fe₂O₃ и NiO) и из­де­лия с уни­каль­ны­ми свой­ст­ва­ми, ко­то­рые не­воз­мож­но из­го­то­вить др. спо­со­ба­ми (напр., ме­тал­лич. фильт­ры, по­рис­тые под­шип­ни­ки).

По­лу­че­ние по­рош­ков (раз­мер час­тиц 0,01–500 мкм) осу­ще­ст­в­ля­ют ме­ха­нич. и фи­зи­ко-хи­мич. ме­то­да­ми. К ме­ха­нич. ме­то­дам от­но­сят из­мель­че­ние твёр­дых и дис­пер­ги­ро­ва­ние жид­ких ме­тал­лов и их со­еди­не­ний, спла­вов. Та­ки­ми спо­со­ба­ми по­лу­ча­ют по­рош­ки бронз, ла­ту­ней, Sn, Ag, Al, др. ме­тал­лов и спла­вов. Фи­зи­ко-хи­мич. ме­то­ды по­лу­че­ния ме­тал­лич. по­рош­ков вклю­ча­ют: вос­ста­нов­ле­ние ок­си­дов ме­тал­лов уг­ле­ро­дом, во­до­ро­дом или уг­ле­во­до­род­ны­ми га­за­ми (по­рош­ки Fe, Co, Ni, W, Mo, Cu, Nb и др. ме­тал­лов); ме­тал­ло­тер­мич. спо­со­бы (см. Ме­тал­ло­тер­мия) – вос­ста­нов­ле­ние со­еди­не­ний ме­тал­лов (напр., ок­си­дов, га­ло­ге­ни­дов) др. ме­тал­ла­ми; раз­ло­же­ние кар­бо­ни­лов ме­тал­лов, ме­тал­ло­ор­га­нич. со­еди­не­ний (по­рош­ки Ni, Fe, W, Mo); элек­тро­лиз вод­ных рас­тво­ров (по­рош­ки Fe, Cu, Ni) и рас­пла­вов со­лей (по­рош­ки Ti, Zr, Nb, Та, Fe, U). По­рош­ки ме­тал­ло­по­доб­ных со­еди­не­ний по­лу­ча­ют та­ки­ми же ме­то­да­ми или син­те­зом из про­стых ве­ществ.

Ком­пак­ти­ро­ва­ни­ем по­рош­ков по­лу­ча­ют по­лу­фаб­ри­ка­ты (прут­ки, тру­бы, лен­ты) ли­бо отд. за­го­тов­ки, по фор­ме при­бли­жаю­щие­ся к ко­неч­ным из­де­ли­ям. Осн. ви­ды ком­пак­ти­ро­ва­ния – прес­со­ва­ние в жё­ст­ких ме­тал­лич. мат­ри­цах, про­кат­ка, изо­ста­тич. прес­со­ва­ние жид­ко­стью или га­зом, мунд­штуч­ное прес­со­ва­ние, шли­кер­ное ли­тьё, вы­со­ко­ско­ро­ст­ное прес­со­ва­ние, ин­жек­ци­он­ное фор­мо­ва­ние. По­сле ком­пак­ти­ро­ва­ния по­лу­ча­ют по­рис­тый ком­пакт­ный ма­те­ри­ал, об­ла­даю­щий до­ста­точ­ной проч­но­стью для со­хра­не­ния при­дан­ной ему фор­мы при по­сле­дую­щих опе­ра­ци­ях.

Спе­ка­ние за­го­то­вок осу­ще­ст­в­ля­ют при темп-ре ни­же темп-ры плав­ле­ния хо­тя бы од­но­го из ком­по­нен­тов с це­лью по­вы­ше­ния плот­но­сти и обес­пе­че­ния оп­ре­де­лён­но­го ком­плек­са ме­ха­нич. и фи­зи­ко-хи­мич. свойств из­де­лия. На­грев из­де­лий осу­ще­ст­в­ля­ют в элек­тро­пе­чах, ин­дук­ци­он­ных пе­чах, пря­мым про­пус­ка­ни­ем то­ка. Спе­ка­ние и прес­со­ва­ние мо­гут быть со­вме­ще­ны в од­ном про­цес­се (спе­ка­ние под дав­ле­ни­ем, го­ря­чее прес­со­ва­ние).

При­ме­ня­ют­ся тех­но­ло­гич. про­цес­сы по­лу­че­ния и об­ра­бот­ки по­рош­ков раз­ных ма­те­риа­лов плаз­мен­ной стру­ёй или ду­гой. Ис­па­ре­ни­ем в плаз­ме ис­ход­ных дис­перс­ных ма­те­риа­лов и жид­ко­стей с по­сле­дую­щей кон­ден­са­ци­ей из­го­тов­ля­ют вы­со­ко­дис­перс­ные (5–100 нм) по­рош­ки ме­тал­лов и хи­мич. со­еди­не­ний (Mo, Ni, Fe, SiN, Аl₂О₃ и др.). На­гре­вом и плав­ле­ни­ем дис­перс­ных ма­те­риа­лов ос­но­вы с ис­па­ре­ни­ем и кон­ден­са­ци­ей ма­те­риа­ла по­кры­тия на по­верх­но­сти час­тиц в плаз­мен­ных стру­ях по­лу­ча­ют пла­ки­ро­ван­ные (ком­по­зит­ные) по­рош­ки (напр., сис­тем W–Cu, TiC–Ni–Mo, Аl₂О₃–W, Аl₂О₃–Ni, ZrO₂–W, BC–Ni), ис­поль­зуе­мые для по­лу­че­ния жа­ро­проч­ных ма­те­риа­лов, ре­жу­ще­го ин­ст­ру­мен­та.

Все осн. про­цес­сы П. м., как про­из-ва по­рош­ков, так и их пе­ре­ра­бот­ки в ме­тал­лур­гич. за­го­тов­ки или из­де­лия, прин­ци­пи­аль­но бо­лее чис­тые и не за­гряз­ня­ют ок­ру­жаю­щую сре­ду в срав­не­нии со мно­ги­ми про­цес­са­ми тра­диц. ме­тал­лур­гии.