Большая советская энциклопедия - спеченные материалы

ная алюминиевая пудра) — С. м. на основе алюминия и его окиси(6—20%), по жаропрочности при 300—550 °С превосходит плавленые алюминиевые сплавы. Важная группа С. м., которые практически можно получать только методами порошковой металлургии, — пористые металлы, сплавы и композиции (на основе железа, железографита, бронзы и нержавеющей стали). Обычно эти С. м. содержат около 15—30% (объемных) пор. Изготовление пористых С. м. (для подшипников, фильтров и др.) было предложено в 1909 (Левендаль, англ. патент). Промышленное производство пористых С. м. для подшипников начато в середине 20-х гг. Преимущества пористых С. м. для подшипников — наличие аварийной смазки в порах («самосмазываемость») и хорошая прирабатываемость в эксплуатационных условиях за счет деформации объема пор. В дальнейшем производство пористых С. м. для различных областей техники непрерывно прогрессировало (металлические фильтры для тонкой очистки жидкостей и газов от различных примесей; снарядные пояски из пористого железа, заменявшие медные во время 2-й мировой войны 1939—45; пористые С. м. для топливных элементов, для антиобледенительных устройств в самолетах, для преграждения распространения пламени во взрывоопасной атмосфере; пористые С. м. из металлических порошков или волокна для поглощения звука и вибрации; пористые элементы для химических реакций и транспорта сыпучих материалов в «кипящем слое»,т. е. во взвешенном состоянии, и др.).В 70-е гг. разработаны теплообменные металлические трубы с пористым слоем из порошков меди, никеля, нержавеющей стали. В середине 30-х гг. началось массовое производство С. м. на железной и медной основе в виде точных деталей, не требующих обработки резанием, для различных отраслей машиностроения (автомобильная и тракторная промышленность, с.-х. машиностроение, производство бытовых машин, станкостроение и др.). К таким изделиям из С. м. относятся различные шестерни, зубчатые колеса, звездочки, детали кулачкового механизма, рычаги, защелки дверных замков, детали переключателей: детали электрических машин — коллекторные пластины, магнитопроводы постоянного и переменного тока из магнитомягких С.м.; постоянные магниты из С.м. на основе железа — никеля — алюминия (ални) и железа — никеля — алюминия — кобальта (алнико) и др. детали массового производства. Последняя по времени возникновения (но не по важности) группа С. м. в виде заготовок, полуфабрикатов и изделий — высококачественные С. м., которые по свойствам (прочность, жаропрочность, износостойкость и др.) превосходят плавленые металлы и сплавы аналогичного состава и назначения. У ряда литых сплавов в связи с крупнозернистой структурой и ликвацией снижены механические свойства. К таким материалам относятся упомянутые магнитные сплавы типа ални и алнико. Эти С. м. получают с 40-х гг. методами порошковой металлургии не только для магнитных деталей массового производства, но и в тех случаях, когда требуется повышенная прочность. С 50-х гг. бериллий для атомной промышленности получают преимущественно методами порошковой металлургии из-за низких механических свойств и крупнозернистости литого металла. В конце 60-х гг. начали производить быстрорежущую сталь, с 70-х гг. — жаропрочные суперсплавы на основе никеля из С. м.; некоторые характеристики этих С. м. лучше, чем у литых сплавов аналогичного состава. Производство С. м. развивается более высокими темпами, чем получение плавленых металлических материалов. Так, с 1964 по 1972 годовой выпуск С. м. в США возрос в 2,5 раза (с 47 до 118 тыс. т), в Японии — примерно в 4 раза (с 4 до 17 тыс. т). Как для литых, так и для деформируемых материалов, получаемых обычными методами, нежелательно присутствие таких компонентов, добавок и примесей, которые способствуют образованию значительного температурного интервала между линиями ликвидуса и солидуса или появлению жидкой фазы при температурах ниже температур плавления-затвердевания основной массы металла. Введение таких элементов в С. м., наоборот, повышает их прочность и облегчает их изготовление, способствуя снижению температуры спекания. Так, в литых сплавах на железной основе фосфор — нежелательная примесь, допустимая в количестве не более 0,1%. В С. м. на железной основе, напротив, фосфор — легирующая добавка, которую специально вводят в количестве 0,3—0,6% для повышения механических свойств деталей и снижения себестоимости изделий (вследствие образования жидкой фазы и уменьшения температуры спекания). Специфическая для С. м. на железной основе добавка — медь (1—20%), способствующая благодаря образованию жидкой фазы при спекании повышению свойств и удешевлению спекания. Обычно компактные (беспористые) С. м. имеют такие же физические и механические свойства, как и литые (деформированные и отожженные) металлы. В таблице приведена в зависимости от пористости достижимая величина свойств пористых С. м. (модуль упругости Е, коэффициент Пуассона u, предел прочности при растяжении sв, электропроводность l, теплопроводность lТ) по отношению к соответствующим свойствам компактного металла (Ек, uk, sвк, lк, lТк). Влияние пористости на некоторые свойства спеченных материалов Пористость, %ЕЕ/kn/nksв/sвкl/lklT/lTk 0 5 10 20 30 40 501 0,88 0,73 0,51 0,34 0,21 0,121 0,95 0,90 0,80 0,70 0,60 0,501 0,88 0,73 0,51 0,34 0,21 0,121 0,93 0,81 0,64 0,49 0,36 0,251 0,93 0,81 0,64 0,49 0,36 0,25 По сравнению со всеми др. методами получения деталей — литьем, обработкой давлением, резанием и т. д., изготовление изделий из С. м. требует наименьших затрат рабочего времени, заводских площадей, оборудования. Имеются следующие ограничения применения С. м.: 1) наибольший экономический эффект С. м. дают при достаточно массовом выпуске деталей. Это связано с необходимостью изготовления индивидуальных приспособлений (прессформ) для каждого вида деталей. Отчасти это ограничение имеет временный характер; при развитии новых методов формования С. м. оно может в известной степени отпасть; 2) дороговизна исходных порошков. Это также временно действующий фактор: с увеличением масштаба выпуска и совершенствованием методов изготовления порошков их стоимость будет уменьшаться; 3) необходимость получения достаточно чистых исходных металлических порошков, в особенности железа и его сплавов, т. к. С. м. не могут быть эффективно очищены от примесей, находящихся в исходных материалах. Это ограничение постепенно теряет свое значение: налажено массовое производство чистых порошков распылением расплавленного железа. Специфические меры по консервации и хранению деталей и полуфабрикатов (пропитка деталей маслом или парафином) необходимы только для пористых С. м. Лит.: Вязников Н. Ф., Ермаков С. С., Металлокерамические материалы и изделия, 2 изд., Л., 1967; Кипарисов С. С., Либенсон Г. А., Порошковая металлургия, М., 1972; Бальшин М. Ю., Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна, М., 1972. М. Ю. Бальшин.