Металлические порошки. Изделия из металлических порошков
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Металлургия. Литейное производство
Издательство:
Инфра-Инженерия
Авторы:
Алымов Михаил Иванович, Левинский Юрий Валентинович, Вершинина Е. В., Набойченко Станислав Степанович, Касимцев Анатолий Владимирович, Панов Владимир Сергеевич
Год издания: 2021
Кол-во страниц: 560
Дополнительно
Вид издания:
Справочная литература
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-9729-0736-6
Артикул: 766563.01.99
Изложены сведения о химических составах, способах получения, свойствах и областях применения порошковых материалов и изделий, получаемых методами порошковой металлургии. Приведены характеристики изделий различного назначения, в том числе конструкционных, из твердых сплавов, пористых, магнитных, электротехнических, триботехнических, дисперсно-упрочненных и др. Для производителей и потребителей продукции порошковой металлургии, а также научных сотрудников, инженеров, технологов и студентов, интересующихся вопросами материаловедения и металловедения.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 22.03.01: Материаловедение и технологии материалов
- 22.03.02: Металлургия
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОРОШКИ. ИЗДЕЛИЯ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ Справочник Под редакцией члена-корреспондента РАН, доктора технических наук, профессора М. И. Алымова и доктора технических наук, профессора Ю. В. Левинского Рекомендовано к печати ученым советом ФГБУН Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова РАН и Отделением химии и наук о материалах РАН Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2021
УДК 621.762 ББК 34.39+30.36 М41 Авторы: М. И. Алымов, Ю. В. Левинский, Е. В. Вершинина, С. С. Набойченко, А. В. Касимцев, В. С. Панов, С. А. Оглезнева, И. М. Миляев, И. А. Тимофеев, А. Ю. Албагачиев, Ю. В. Тузов, В. С. Комлев Рецензенты: доктор физико-математических наук, профессор Столин Александр Моисеевич; кандидат технических наук, профессор Нарва Валентина Константиновна Для оформления обложки использована картина В. В. Кандинского «Радостная структура», 1926 г. М41 Металлические порошки. Изделия из металлических порошков : справочник / [М. И. Алымов и др.] ; под ред. д. т. н., проф. М. И. Алымова и д. т. н., проф. Ю. В. Левинского. – Москва ; Вологда : ИнфраИнженерия, 2021. – 560 с. : ил., табл. ISBN 978-5-9729-0736-6 Изложены сведения о химических составах, способах получения, свойствах и областях применения порошковых материалов и изделий, получаемых методами порошковой металлургии. Приведены характеристики изделий различного назначения, в том числе конструкционных, из твердых сплавов, пористых, магнитных, электротехнических, триботехнических, дисперсно-упрочненных и др. Для производителей и потребителей продукции порошковой металлургии, а также научных сотрудников, инженеров, технологов и студентов, интересующихся вопросами материаловедения и металловедения. УДК 621.762 ББК 34.39+30.36 ISBN 978-5-9729-0736-6 Издательство «Инфра-Инженерия», 2021 Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2021
СОДЕРЖАНИЕ Предисловие ................................................................................................. 6 ЧАСТЬ I. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОРОШКИ ......................................... 9 Раздел 1. Способы получения и свойства металлических порошков ......................................................................... 9 1.1. Порошки железа и сплавов на его основе............................................ 9 1.1.1. Основные способы получения железных порошков ..................... 9 1.1.2. Железные порошки .......................................................................... 14 1.1.3. Легированные порошки на основе железа ..................................... 20 1.2. Порошки цветных металлов и сплавов на их основе.......................... 27 1.2.1. Основные способы получения порошков цветных металлов ...................................................................................... 27 1.2.2. Структура ГОСТов и ТУ на порошки цветных металлов и их сплавов ............................................................................... 33 1.2.3. Алюминиевые порошки и пудры .................................................... 41 1.2.4. Ванадиевый порошок электролитический ..................................... 60 1.2.5. Вольфрамовые порошки .................................................................. 61 1.2.6. Гафний порошковый ........................................................................ 69 1.2.7. Порошок золота мелкозернистый ................................................... 70 1.2.8. Индий порошковый ......................................................................... 71 1.2.9. Кобальтовые порошки ..................................................................... 72 1.2.10. Магниевые порошки ...................................................................... 74 1.2.11. Медные порошки и пудры............................................................. 82 1.2.12. Молибденовые порошки ............................................................... 109 1.2.13. Никелевые порошки....................................................................... 111 1.2.14. Ниобиевые порошки ...................................................................... 115 1.2.15. Оловянные порошки ...................................................................... 119 1.2.16. Порошки платины и платиноидов ................................................ 121 1.2.17. Рений металлический ..................................................................... 131 1.2.18. Свинцовый порошок. ..................................................................... 131 1.2.19. Серебряные порошки ..................................................................... 133 1.2.20. Скандиевый порошок .................................................................... 136 1.2.21. Танталовые порошки ..................................................................... 138 1.2.22. Титановые порошки ....................................................................... 141 1.2.23. Цинковые порошки ........................................................................ 147 1.2.24. Циркониевые порошки .................................................................. 153 1.2.25. Смеси порошковые на основе цветных металлов ....................... 156 1.2.26. Порошки, сплавы и смеси для напыления и наплавки ............... 162 1.2.27. Порошкообразные сплавы и смеси для припоев ......................... 170 1.2.28. Пасты паяльные, содержащие цветные металлы ........................ 178 1.2.29. Порошки на основе цветных металлов для специального назначения ................................................................... 183 1.2.30. Порошки благородных металлов .................................................. 185 1.2.31. Порошки бериллия ......................................................................... 189 1.2.32. Порошки интерметаллидов ........................................................... 195 1.2.33. Порошки для аддитивных технологий ......................................... 201
ЧАСТЬ II. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОРОШКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ............................................................................................. 203 Раздел 2. Порошковые материалы .......................................................... 203 2.1. Твердые сплавы ...................................................................................... 203 2.1.1. Производство твердых сплавов в России. Основные российские производители твердых сплавов ........................ 204 2.1.2. Свойства и области применения твердых сплавов ....................... 214 2.1.2.1. Классификация твердых сплавов .............................................. 214 2.1.2.2. Группы применения твердых сплавов для резания ................. 215 2.1.2.3. Сплавы WC-Co ........................................................................... 216 2.1.2.4. Сплавы WC-TiC-Co .................................................................... 221 2.1.2.5. Сплавы TiC-WC-TaC-Co ............................................................ 222 2.1.2.6. Сплавы с высоким содержанием карбида и карбонитрида титана (керметы) .......................................................... 224 2.1.2.7. Твердосплавные пластины с износостойкими покрытиями ... 229 2.1.2.8. Твердосплавные заготовки для монолитного инструмента ... 246 2.1.2.9. Сплавы для горно-бурового инструмента и дорожных машин ................................................................................. 251 2.1.2.10. Планирующее (плоское) резание (обработка дорожного полотна) ............................................................. 254 2.1.2.11. Сплавы для обработки металлов давлением. Классификация сплавов .......................................................................... 257 2.1.2.12. Специальные твердые сплавы ................................................. 276 2.2. Конструкционные порошковые материалы на основе железа .......... 278 2.3. Пористые материалы ............................................................................. 292 2.3.1. Пористые проницаемые материалы ............................................... 293 2.3.1.1. Свойства проницаемых материалов ......................................... 293 2.3.1.2. Способы производства пористых проницаемых материалов ....................................................................... 297 2.3.1.3. Применение пористых проницаемых материалов .................. 300 2.3.1.4. Пористые изделия из порошков титана ................................... 301 2.3.1.5. Изделия из порошков распыленной оловянной бронзы ......... 303 2.3.1.6. Пористые изделия из никеля ..................................................... 305 2.3.1.7. Пористые изделия из порошков нержавеющей стали ............ 306 2.3.2. Пористые непроницаемые материалы ........................................... 308 2.3.2.1. Технология производства пористых непроницаемых материалов ................................................................... 308 2.3.2.2. Применение пористых непроницаемых материалов ............... 309 2.3.2.3. Алюминиевые пористые непроницаемые материалы ............. 310 2.4. Тяжелые сплавы ..................................................................................... 310 2.5. Дисперсноупрочненные сплавы ........................................................... 313 2.6. Магнитные материалы .......................................................................... 322 2.6.1. Магнитотвердые материалы ........................................................... 322 2.6.1.1. Основные величины и единицы измерения ............................. 322 2.6.1.2. Технические определения и термины ...................................... 325 2.6.1.3. Основные типы постоянных магнитов, получаемых методами порошковой металлургии ..................................................... 326
2.6.1.4. Ферритовые постоянные магниты ............................................ 329 2.6.1.5. Редкоземельные магниты .......................................................... 331 2.6.1.6. Контроль и испытание постоянных магнитов ......................... 338 2.6.2. Магнитомягкие материалы ............................................................. 343 2.6.2.1. Свойства и области применения магнитомягких материалов .................................................................... 343 2.6.2.2. Магнитомягкие ферриты для низкой и высокой частот ......... 348 2.7. Порошковые материалы на основе вольфрама, молибдена и их сплавов ............................................................................... 381 2.7.1. Способы получения ......................................................................... 381 2.7.2. Технические условия и свойства .................................................... 383 2.7.3. Нормативно-техническая документация........................................ 402 2.8. Электротехнические материалы ........................................................... 405 2.8.1. Основные виды материалов и изделий .......................................... 405 2.8.2. Электрические контакты ................................................................. 406 2.8.3. Электропроводниковые материалы и изделия различного назначения .............................................................................. 451 2.8.3.1. Катодные материалы .................................................................. 451 2.8.3.2. Сварочный инструмент .............................................................. 452 2.8.3.3. Вставки троллейбусные контактные ........................................ 459 2.8.3.4. Конструкционные электротехнические изделия ..................... 463 2.9. Триботехнические антифрикционные и фрикционные порошковые материалы................................................................................ 472 2.9.1. Антифрикционные порошковые материалы и требования к ним .................................................................................... 472 2.9.1.1. Антифрикционные материалы на основе железа .................... 473 2.9.1.2. Антифрикционные материалы на основе меди ....................... 479 2.9.1.3. Спеченные подшипниковые материалы, пропитанные маслом .............................................................................. 487 2.9.1.4. Материалы для электрических контактов ................................ 492 2.9.2. Порошковые фрикционные материалы и требования к ним ........ 493 2.9.2.1. Производство спеченных композиционных фрикционных изделий ............................................................................ 503 2.9.2.1.1. Порошковые фрикционные материалы на основе меди ...... 503 2.9.2.1.2. Фрикционные материалы на медно-титановой основе ........ 506 2.9.2.1.3. Фрикционные материалы на основе железа ......................... 510 2.9.3. Металлические порошковые имплантационные материалы для хирургии ........................................................................... 513 Раздел 3. Приложения ............................................................................... 517
ПРЕДИСЛОВИЕ Порошковая металлургия на протяжении многих десятилетий остается высокотехнологичной и экологически ответственной отраслью производства. Возможность получения изделий на порошковой основе с уникальными и, зачастую, недостижимыми при стандартных технологиях свойствами выделяет производство порошковых материалов и изделий из них в число приоритетных и наиболее перспективных технологических процессов. К неоспоримым преимуществам порошковой металлургии следует также отнести оперативность разработки новых материалов и изделий сложных форм, возможность сочетания в готовом продукте разнородных компонентов и создания композиционных изделий при использовании стандартного оборудования. Переработка порошковых материалов в готовый продукт реализуется по двум направлениям: 1) получение паст, красок, суспензий, смесей для напыления, т. е. использование порошков в некомпактированном состоянии со связующими или иными компонентами и 2) изготовление методами порошковой металлургии деталей различного назначения, например, конструкционных, инструментальных, электротехнических, триботехнических, магнитных, тугоплавких и др. Развитие порошковой металлургии, начавшееся в СССР в 30-е годы прошлого столетия, активно продолжается в Российской Федерации. За прошедшие годы научными работниками и инженерами-технологами был наработан обширный научный и производственный опыт получения как самих порошков, так и порошковых изделий. Масштабность порошковой отрасли в советский период обусловила разработку и введение в практику значительного числа ГОСТов, регламентировавших качество самих порошковых материалов и характеристики готового порошкового продукта. Переход от системы ГОСТов к регламентации производственного процесса техническими условиями (ТУ) существенно расширил объем производственной документации. Актуальным стал вопрос доступности для потенциальных потребителей тех
нической информации о производителях порошков, их адресах, свойствах и качестве порошковой продукции. Следует отметить, что порошковая отрасль не обделена справочной литературой. Однако большая часть публикаций относится к советскому периоду и носит узкоспециализированный характер. В первую очередь следует отметить выдержавший несколько переизданий справочник под руководством И. М. Федорченко, подготовленный коллективом авторов из Института проблем материаловедения им. И. Н. Францевича (г. Киев, Украина) и охватывающий практически все технологические процессы и свойства изделий, получаемых методами порошковой металлургии. Последнее издание справочника «Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства и области применения» было опубликовано в 1985 году. Наиболее поздний по дате выпуска отечественный справочник по обсуждаемому вопросу («Металлические порошки. Порошковые материалы». Под ред. члена-корреспондента РАН, доктора технических наук, профессора М. И. Алымова и доктора технических наук, профессора Ю. В. Левинского (М.: «Научный мир», 2018. 610 с) был издан несколько лет назад ограниченным тиражом и в продажу не поступал. Активный спрос на литературу, содержащую техническую, производственную и контактную информацию обо всех направлениях развития порошковой металлургии, явился причиной подготовки настоящего издания. Справочник призван знакомить потребителей и производителей с основными характеристиками, свойствами и технологиями получения порошковых материалов и порошковых изделий. Показатели представлены в виде совокупности ГОСТов, технических условий, регламентов и других документов, удостоверяющих свойства продукции с установившейся маркировкой. Изложенная в книге информация должна служить ориентиром, отправной точкой для производителей, желающих расширить или изменить сортамент производимой продукции. С другой стороны, потребители изделий данного металлургического сегмента смогут получить информацию о возможностях и перспективах порошковой металлургии. Как было сказано выше, порошковая металлургия как отрасль экономики характеризуется высокой мобильностью организа
ции и восстановления производственного процесса. Даже если производство отдельных позиций было прекращено, то на основании имеющейся технической документации и сведений о производителях технологический процесс может быть восстановлен в достаточно короткие сроки с приемлемыми реновационными затратами. Также необходимо иметь ввиду, что у производителей или торговых организаций имеется запас ранее произведенной или закупленной продукции, и знание о последних может помочь в оперативном порядке решить срочные задачи приобретения отдельных изделий. Целесообразность и полезность справочника заключается в аккумулировании в «одном файле» информации, рассредоточенной в рекламных материалах, документационных центрах, официальных сайтах производителей порошков и порошковых изделий. Сведения, изложенные в справочнике, будут полезны как для производителей и потребителей порошковой продукции, так и для научных работников и студентов, интересующихся вопросами порошковой металлургии. Технические показатели в справочнике приведены в тех единицах, которые использованы в оригинальных работах или нормативных документах. Разделы 1.1.и 2.2 написаны член-корр. РАН, д. т. н., проф. Алымовым М. И., раздел 1.2 - член-корр. РАН, д. т. н., проф. Набойченко С. С.; параграф 1.2.30 - д. т. н. Федосеевым И. В.; параграф 1.2.31 - д. т. н. Тузовым Ю. В.; параграф 1.2.32 - д. т. н. Касимцевым А. В.; раздел 2.1 - д. т. н., проф. Пановым В. С.; раздел 2.3 - д. т. н., проф., Оглезневой С. А.; раздел 2.4 - д. т. н., проф. Левинским Ю. В.; раздел 2.5 - к. т. н. Бабичем Б. Н.; параграф 2.6.1 - д. т. н. Миляевым И. М.; параграф 2.6.2 - д. т. н. Тимофеевым А. А.; раздел 2.7 - д. т. н., проф. Левинским Ю. В.; раздел 2.8 - к. т. н. Вершининой Е. В.; раздел 2.9 - д. т. н., проф. Албагачиевым А. Ю., параграф 2.9.3 - член-корр. РАН Комлевым В. С. Кроме того, М. И. Алымов, Ю. В. Левинский и Е. В. Вершинина в той или иной мере участвовали в подготовке большинства разделов. Авторы будут благодарны за конструктивные замечания и добавления и просят присылать их на электронную почту: levinsky35#mail.ru.
Часть I МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОРОШКИ Раздел 1 СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ И СВОЙСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ 1.1. Порошки железа и сплавов на их основе 1.1.1. Основные способы получения железных порошков Совершенствование технологии производства порошков металлов и сплавов, в ча стности железных порошков, - одна из важнейших задач порошковой металлургии. На практике известно большое число методов получения железных порошков, раз нообразие которых обусловлено технологическими возможностями изготовления по рошков несколькими способами из разного вида сырья, а также различными требова ниями к характеристикам порошков для всевозможных областей и условий применения. Общепринято условное деление этих методов на физико-химические и механические (табл. 1.1). К физико-химическим методам относят технологические процессы производства порошков, связанные с глубокими физико-химическими превращениями исходного сырья. В результате получаемый порошок по химическому составу и структуре существенно отличается от исходного материала. Основными являются методы восстановления, электролиз и термическая диссоциация карбонилов. Механические методы обеспечивают превращение исходного материала в порошок без существенного изменения его химического состава. Чаще всего используют размол твердых материалов в мельницах различных конструкций и диспергирование расплавов. Более универсальны физико-химические методы, хотя в практике порошковой ме таллургии четкой границы между двумя указанными группа
Часть I. Металлические порошки 10 Таблица 1.1 Основные методы промышленного производства порошков железа и их сплавов Железо Метод получения Характеристика метода Основа порошка Физико-химические методы Химическое восстановление оксидов и других твердых соединений металлов Восстановители - газы (водород, конвертированный природный газ и др.), твердый углерод (кокс, сажа и др.) и металлы (натрий, кальций). Исходное сырье - окисленные руды, рудные концентраты, отходы и побочные продукты металлургического производства (например, прокатная окалина), а также различные химические соединения металлов. Это один из наиболее распространенных и экономичных способов Железо Химическое восстановление химических соединений металлов из водных растворов Восстановитель - водород или оксид углерода. Исходное сырье- сернокислые или аммиачные растворы солей соответствующих металлов. Один из экономичных способов получения высококачественных железных порошков Железо Электролиз водных растворов или расплавленных солей различных металлов Под действием электрического тока на катоде осаждают из водных растворов или расплавов солей чистые порошки практически любых металлов. Стоимость порошков высока из-за больших энергетических затрат и сравнительно низкой производительности электролизеров Железо Диссоциация карбонилов Разлагают нагреванием соединений металла с СО типа Меа(СO)с . Применяют в промышленности для производства высококачественных мелкодисперсных порошков. Стоимость полученных порошков очень велика