Powder Metallurgy Processing

Книга «Обработка в порошковой металлургии: новые методы и анализ» рассматривает применение передовых аналитических методов металлургии, механики и экономики к основам процессов изготовления изделий из порошков. В книге обсуждаются производство порошков газовым и водяным распылением жидких металлов, прессование порошков в трёхосном напряжённом состоянии и диффузионная гомогенизация спрессованных смесей порошков.

Текст также описывает деформационную обработку спечённых порошковых материалов, анализ связей между механическими свойствами и структурой порошковых поковок и экономический анализ риска мини-завода по производству стальной полосы из порошка. Инженеры-химики, металлурги и студенты соответствующих курсов сочтут эту книгу чрезвычайно ценной.

За последние десять лет порошковая металлургия и порошковая технология достигли замечательного прогресса. Порошковый маршрут обработки теперь признан и уважаем как конкурентоспособная технология и альтернатива литью или традиционному формованию металлов. Потенциальные возможности также уступили место доказанной способности производить новые и необычные материалы, детали и компоненты исключительно методами порошкового изготовления.

Прогресс проявляется в: (i) традиционном подходе, где важными стадиями являются прессование порошка и спекание, и (ii) более новой области высокоэффективной порошковой металлургии, где полная плотность достигается горячим изостатическим прессованием свободного порошка или деформационной обработкой порошковой заготовки. В свете этих последних разработок можно действительно считать, что порошковая металлургия «достигла зрелости». Высокоэффективная порошковая металлургия обеспечивает целостность микроструктуры, однородность состава и уровни механических свойств, равные соответствующим литым и деформированным материалам, а часто и превосходящие их.

В этот период Университет Дрекселя получил крупный грант от Министерства обороны в рамках проекта «Themis» для проведения исследований и разработок в порошковой металлургии. Признавая техническую привлекательность порошковой металлургии для производства металлов и сплавов в виде полууплотнённых готовых деталей или полностью плотных конструкционных форм, главной целью программы было ускорить развитие необходимой научной и инженерной базы, то есть утвердить порошковый маршрут изготовления как технологически и экономически жизнеспособный способ производства материалов. Результатом стала серия исследований взаимосвязанных внутренних и внешних этапов порошковой металлургии, каждый из которых считался критически важным для общего успеха этой формы обработки и изготовления материалов. Были выбраны следующие области: производство порошков распылением, прессование порошков в трёхосном напряжённом состоянии, гомогенизация сплавов металлических порошков, деформация и уплотнение пористых спечённых порошковых заготовок, механические свойства порошковых материалов высокой плотности и экономический анализ представительной промышленной операции порошковой металлургии. Каждая область отражает использование новых аналитических методов металлургии, механики и экономики для разработки основных сведений о процессах порошкового изготовления. Традиционные процессы прессования и спекания не включались, поскольку они были подробно рассмотрены другими исследователями; вместо этого были разработаны новаторские анализы и применения этих процессов, отражённые в разделах о гомогенизации и трёхосном прессовании.

Значение программы «Themis» впоследствии проявилось в интересе и финансовой поддержке со стороны Национального научного фонда и промышленности. Это позволило группе далее развивать и применять эти аналитические методы к широкому кругу проблем порошковой обработки. В работе участвовали Alcoa, Ford Motor Company, Gleason Works and Hoeganaes Corporation и International Nickel Company, Inc.

Эта книга является результатом данных исследований. Каждая из шести главных областей программы представлена как самостоятельная глава. Принят учебный стиль, поскольку книга предназначена прежде всего для использования в курсе первого года магистратуры по обработке материалов или как самостоятельное введение в передовую порошковую металлургию. Рассматриваемый материал должен также помочь практикующим инженерам отрасли порошковой металлургии. Акцент сделан на задействованных фундаментальных явлениях, аналитических методах и их применении.

В настоящее время нет текста, который выходил бы за пределы вводного уровня в обработке методами порошковой металлургии. Есть надежда, что эта новая книга отчасти заполнит пробел и выведет читателя за рамки качественного и описательного рассмотрения различных порошковых процессов. Подводя итог, цель текста — продемонстрировать применение передовых аналитических методов металлургии, механики и экономики к основам процессов порошкового изготовления.