Toz alaşımı Toz formunda birbirine harmanlanan iki veya daha fazla elementten oluşan metalik bir malzemeyi ifade eder. Erime ve dökümle oluşan geleneksel alaşımların aksine, toz alaşımları Toz Metalurjisi (PM) , ince metalik tozların sıkıştırılmasını ve sinterlenmesini içeren bir üretim süreci. Bu farklı yaklaşım, malzeme özellikleri, tasarım esnekliği ve üretim verimliliği açısından benzersiz avantajlar sunar.
Toz alaşımları nasıl yapılır? Toz metalurji işlemi
Toz alaşımlarının oluşturulması birkaç temel adım içerir:
-
Toz üretimi: Birincil adım, kurucu metal tozlarının üretimidir. Aşağıdakiler dahil olmak üzere çeşitli yöntemler kullanılır:
-
Atomizasyon: Erimiş metal, bir gaz veya sıvı jet ile ince damlacıklara bölünür, bu da daha sonra toz parçacıklarına katılaşır. Bu, küresel veya düzensiz tozlar üretmek için yaygın bir yöntemdir.
-
Kimyasal Azaltma: Metal oksitler kimyasal olarak metalik toz formlarına indirgenir.
-
Elektroliz: Metal tozları bir elektrolitik çözeltiden biriktirilir.
-
Mekanik Alaşım: Yüksek enerjili bilyalı öğütme, tekrar tekrar kırılma ve soğuk alıcı toz parçacıkları için kullanılır, bu da sıvı durumda karışmaz olsalar bile elementlerin homojen bir dağılımına yol açar.
-
-
Toz karıştırma: Farklı element tozları, istenen alaşım bileşimini elde etmek için kesin oranlarda dikkatlice karıştırılır. Bağlayıcılar, yağlayıcılar veya diğer katkı maddeleri, bu aşamaya sıkışabilirliği artırmak ve sonraki işlemeyi kolaylaştırmak için dahil edilebilir.
-
Sıkıştırma: Karma toz daha sonra bir kalıpta yüksek basınç kullanılarak "yeşil kompakt" olarak bilinen istenen bir şekle bastırılır. Bu adım, kompakt'a kullanım için yeterli mukavemet sağlar. Teknikler şunları içerir:
-
Die Sıkıştırma: Tozun sert bir kalıpta bastırıldığı en yaygın yöntem.
-
İzostatik pres (CIP/kalça): Toz, oda sıcaklığında (soğuk izostatik pres) veya yüksek sıcaklıklarda (sıcak izostatik pres) her yönden basınca tabi tutulur. Kalça, özellikle üstün özelliklere sahip yüksek yoğunluklu, net şekilli bileşenler elde etmek için etkilidir.
-
-
Sinterleme: Yeşil kompakt, birincil bileşenin erime noktasının altındaki bir sıcaklığa kontrollü bir atmosferde (genellikle inert veya indirgeyici) ısıtılır. Sinterleme sırasında, parçacıklar atomik difüzyon yoluyla birbirine bağlanır, bu da artan mukavemet, yoğunluk ve gözeneklilikte bir azalmaya yol açar. Dikkatle kontrol edilen atmosfer oksidasyonu ve dekarbürizasyonu önler.
-
İkincil işlemler (isteğe bağlı): İstenen özelliklere ve uygulamaya bağlı olarak, daha fazla işleme adımları kullanılabilir:
-
Boyutlandırma/Meşe: Geliştirilmiş boyutsal doğruluk için.
-
Süzülme: Geliştirilmiş özellikler için sinterlenmiş parçanın gözeneklerine daha düşük bir erime noktası metalinin sokulması.
-
Isıl işlem: Mekanik özellikleri değiştirme için (örn. Sertleştirme, temperleme).
-
İşleme: Nihai boyutlara veya özelliklere ulaşmak için, PM'nin faydalarından biri genellikle net şekilli üretime yakındır ve işlenmeyi en aza indirir.
-
Toz alaşımlarının temel avantajları ve özellikleri
Toz alaşımları ve PM işlemi zorlayıcı bir fayda kümesi sunar:
-
Özel Özellikler: PM, geleneksel eritme ve döküm yoluyla elde edilmesi zor veya imkansız olan benzersiz özellik kombinasyonlarına sahip malzemelerin oluşturulmasını sağlayarak alaşım bileşimi ve mikro yapı üzerinde hassas bir kontrol sağlar. Bu, spesifik manyetik, elektriksel, termal veya aşınmaya dayanıklı özellikleri içerir.
-
Net şekilli veya net şekilli üretim: Karmaşık geometriler, yüksek boyutlu doğrulukla üretilebilir, maliyetli işleme operasyonları ihtiyacını önemli ölçüde azaltır veya ortadan kaldırabilir. Bu, maddi tasarruflara ve üretim süresinin azalmasına yol açar.
-
Malzeme Kullanımı: PM işlemi, ekstraktif üretim yöntemlerine kıyasla çok az malzeme atığı ile yüksek verimlidir.
-
Gözenekli malzemeler: PM, filtreler, kendini yağlama yatakları ve biyomedikal implantlar gibi uygulamalar için çok önemli olan kontrollü gözenekliliğe sahip bileşenler oluşturabilir.
-
Karışık Malzemelerin Kombinasyonu: Mekanik alaşım olan bir PM tekniği, sıvı durumlarında karışmayan elemanları birleştirebilir ve yeni malzeme bileşimleri için olanaklar açabilir.
-
Yüksek performanslı malzemeler: Toz alaşımları genellikle havacılık, otomotiv ve tıbbi endüstriler gibi geleneksel alaşımların yetersiz kalabileceği yüksek performanslı uygulamalar için kullanılır.
Toz alaşımlarının uygulamaları
Toz alaşımlarının çok yönlülüğü, çok sayıda endüstride yaygın kullanımlarına yol açmıştır:
-
Otomotiv: Dişliler, bağlantı çubukları, valf kılavuzları, kam lobları ve çeşitli yapısal bileşenler, PM parçalarının maliyet etkinliğinden ve performansından yararlanır.
-
Havacılık ve Uzay: Uçak motorları ve yapısal parçalar için yüksek mukavemetli, hafif bileşenler, toz alaşımlarından, özellikle süper alaşım ve titanyum alaşımlarından giderek daha fazla yapılır.
-
Tıbbi: Kalça ve diz değiştirme, cerrahi aletler ve kemik büyümesi için gözenekli malzemeler gibi implantlar, biyouyumluluk ve belirli gözenekli yapılar oluşturma yeteneği nedeniyle PM kullanılarak üretilir.
-
Elektrik ve Elektronik: Motorlar ve transformatörler, elektrik kontakları ve ısı lavaboları için yumuşak manyetik malzemeler.
-
Araçlar ve ölür: Yüksek hızlı çelik aletler, çimentolu karbürler ve aşınmaya dayanıklı bileşenler.
-
Tüketici Malları: Aletler, elektrikli aletler ve spor ekipmanlarındaki bileşenler.
