Com triar pols de metall adequat per a peces en diferents condicions laborals?

一, selecció motivada pels requisits de la condició de treball: examen de quatre dimensions fonamentals
1. Requisits per al rendiment mecànic
High strength and resistance to fatigue: Aircraft engine blades need to be able to handle high temperatures (>600 °C) and high stresses (>500 MPa). Per a això, heu d'utilitzar Nickel - basat en High - en pols d'aliatge de temperatura (tal GH4169). Pot suportar temperatures altes sense desglossar -se i la seva força de rendiment pot arribar a 1100 MPa.
La safata de bateries per a futurs vehicles energètics ha de ser superior al 30% més lleugera i tenir una resistència més alta - a - per a la relació de pes. La pols d’aliatge d’alumini (tal ALSI10mg) és ara la millor opció perquè és lleugera (2,7 g/cm³) i fort (310 MPa).
Resistència a desgast i impacte: els engranatges de maquinària minera han de ser capaços de suportar els impactes pesats. Materials de metal·lúrgia basats en pols basats en ferro - (amb components de coure i aliatge de molibdè) poden arribar a una duresa de HRC 55 o superior mitjançant procediments de metal·lúrgia en pols. També són el doble que el desgast - resistents a l'acer regular.
2. Requisits per adaptar -se al medi ambient
Resistència a la corrosió: els canonades de les plataformes fora del mar han de ser capaços de suportar la corrosió de l'aigua de mar durant molt de temps. En un entorn CL⁻, la pols d’acer inoxidable de 316L té un potencial de resistència a la corrosió de pits de +0.3 V (SCE) i una vida útil 10 vegades més llarga que la de l’acer al carboni.
Estabilitat de temperatura d’alta temperatura: la cambra de combustió d’una turbina de gas ha de ser capaç de gestionar les temperatures fins a 1200 graus. Afegir un 15% de tungstè a cobalt - en pols d'aliatge basat (com Stellite 6) pot mantenir -lo dur a temperatures elevades, amb una duresa de 40 o superiors.
Funció de baixa temperatura: els dipòsits d’emmagatzematge del gas natural liquat han de treballar a - graus de 196. La duresa d’impacte a baixa temperatura de la pols d’aliatge de titani Ti6al4V pot arribar a 50 J/cm² després d’un tractament de premsat isostàtic (maluc) calent, cosa que impedeix la possibilitat de fractura trencadissa.
3. Requisits per a l'adaptació del procés
Additive manufacturing (3D printing): You need to use powders that are very round (>90%) i tenen un rang de mida de partícula restringit (15-53 μ m). Per exemple, si el nivell d’oxigen en pols és superior al 0,2% mentre s’imprimeix components d’aliatge de titani amb tecnologia SLM, la força de l’enllaç interlayer pot baixar un 20%.
Metal·lúrgia en pols: el cabal de la sala ha de ser inferior a 40 s/50 g i la densitat massiva ha de ser superior a 3,2 g/cm³. Si la fluïdesa de la pols basada en ferro - (Fe-2cu-0.8c) no és prou bona quan es pressiona al nucli del sincronitzador de cotxes, pot causar fàcilment una densitat i una deformació verdes desiguals que són més de 0,5 mm després de la sinterització.
Per fer el recobriment més dens, heu d’utilitzar pols amb partícules gruixudes (45-106 μm) quan es ruixat tèrmic. Per exemple, utilitzar un recobriment de pols de Nicraly per arreglar les fulles del motor d’avions pot mantenir la porositat del recobriment en menys de l’1%, la qual cosa és tres vegades més que els mètodes d’electricitat típics.
4. Necessitats per a l’economia
Aplicació sensible al cost: els trucadors de fre de l’automòbil estan construïts amb materials de metal·lúrgia basats en pols basats en ferro - (costen aproximadament 20 iuan/kg), que és un 60% menys que les peces d’acer forjades (costen uns 50 iuan/kg). La taxa d’utilització de materials ha passat del 40% al 95%.
Necessitats d’alt rendiment: el níquel - en pols de cristall basat en un sol cristall s’utilitza per fer les fulles de turbina de cristall única en motors d’avions. Aquesta pols costa aproximadament 5.000 iuan per quilogram. El preu és elevat, però l’empenta del motor - a - La proporció augmenta un 20% quan el pes es talla un 15% i la resistència a la temperatura augmenta els 100 graus. D’aquesta manera s’estalvia un 30% en els costos de funcionament del termini llarg -.
2, una típica biblioteca de casos de selecció de condicions de treball
Cas 1: vaixells de pressió d’aliatge de titani a la indústria aeroespacial
Ha de ser capaç de gestionar una temperatura baixa de -196 i una pressió alta de 330 bar, i també ha de complir l'estàndard ASME BPVC.
Lògica per triar:
Material: aliatge de titani Ti6al4v (resistència a la tracció 900 MPa, allargament 10%).
Procediment: impressió de fusió de feixos d’electrons (EBM) de peces hemisfèriques amb tensió residual inferior a 50 MPa, que és del 60% menys que el procediment SLM.
Després del tractament amb maluc (920 graus /150 MPa), la densitat del material va ser del 99,9% i la seva vida de fatiga es va millorar fins a 10 cicles.
L’Institut de Recerca en Tecnologia Industrial de Corea va crear un vaixell de pressió d’aliatge de titani de 800L que va superar el test d’explosió de baixa temperatura de 196 graus -. Va ser un 40% més lleuger i un 25% més barat que els mètodes típics de forja.
Cas 2: camp biomèdic - implants articulars de maluc
Ha de complir l’estàndard ISO 13485, ser biocompatible amb el teixit ossi humà i poder durar més de 10 cicles.
Els motius de l’elecció:
Material: en pols d’aliatge de cocrmo amb un 6% de molibdè i una duresa de HRC 45.
Procés: SLM imprimint una estructura porosa (60% de porositat, mida de porus de 500 μm) per ajudar a les cèl·lules òssies a proliferar.
Tractament superficial: un plasma - recobriment hidroxiapatita ruixat (50 μ m de gruix) per millorar l'activitat biològica.
Efecte: Les dades clíniques del tercer hospital de la Universitat de Peking demostren que els implants impresos en 3D tenen un 98,7% de probabilitats de sobreviure durant cinc anys, cosa que és un 15% millor que els implants de repartiment tradicionals.
Cas 3: camp de vehicles d’energia nous - rotor del motor
Ha de funcionar a una gran velocitat de 20000 rpm, amb pèrdua magnètica<5 W/kg and magnetic permeability>1000.
Com triar:
Material: en pols d’aliatge d’alumini de silici de ferro (Fe-6,5% Si-0,5% AL, permeabilitat magnètica 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) per reduir les pèrdues de corrent.
Després d’utilitzar aquest enfocament a la plataforma BYD E - Plataforma 3.0 Rotor del motor, l’eficiència ha passat fins al 97,5%, la qual cosa és un 8% més d’energia - eficient que un rotor d’acer regular de silici.
3, arbre de decisió de selecció: un procés de pas de quatre - per passar de les necessitats a solucions
Feu que els paràmetres operatius siguin clars en la llista de factors importants com la temperatura, la pressió, els suports corrosius i el tipus de càrrega.
Comproveu els materials candidats: utilitzeu bases de dades de materials com el manual ASM per trobar materials que tinguin qualitats bàsiques similars, com la resistència a la tracció, la duresa i la resistència a la corrosió.
Comproveu si el procés funciona amb: Per comprovar els factors de procés com la fluïdesa de pols i la velocitat de contracció de sinterització, feu proves minúscules com ara peces d’impressió que són de 10 × 10 × 10 mm.
Anàlisi del cost de tot el cicle de vida: cerqueu l’alternativa amb el cost total més baix afegint els costos dels materials, el processament, el manteniment i el fracàs.