كيفية اختيار مسحوق معدني مناسب للأجزاء في ظروف عمل مختلفة؟

一 ، الاختيار بدافع من متطلبات حالة العمل: فحص أربعة أبعاد أساسية
1. متطلبات الأداء الميكانيكي
High strength and resistance to fatigue: Aircraft engine blades need to be able to handle high temperatures (>600 °C) and high stresses (>500 ميجا باسكال). لهذا ، يجب عليك استخدام مسحوق سبائك درجة الحرارة ({2}} المستند إلى ارتفاع - (مثل GH4169). يمكن أن تصمد أمام درجات حرارة عالية دون الانهيار ، ويمكن أن تصل قوة العائد إلى 1100 ميجا باسكال.
يجب أن تكون علبة البطارية لمركبات الطاقة المستقبلية أكثر من 30 ٪ ولديها قوة أعلى - إلى - نسبة الوزن. أصبح مسحوق سبيكة الألمنيوم (مثل ALSI10MG) هو الخيار الأفضل الآن لأنه خفيف (2.7 جم/سم) وقوي (310 ميجا باسكال).
ارتداء وتأثير المقاومة: يجب أن تكون تروس آلات التعدين قادرة على التعامل مع الآثار الثقيلة. يمكن للمواد المعدنية القائمة على مسحوق الحديد- الوصول إلى صلابة HRC 55 أو أعلى عن طريق إجراءات المعادن المسحوق. كما أنها مرتين مثل ارتداء - المقاومة كصلب منتظم.
2. متطلبات التكيف مع البيئة
مقاومة التآكل: يجب أن تكون خطوط الأنابيب على المنصات الخارجية قادرة على تحمل التآكل من مياه البحر لفترة طويلة. في بيئة CL⁻ ، يحتوي مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ 316L على إمكانية مقاومة التآكل لـ +0.3 v (SCE) وعمر أطول 10 مرات من الصلب الكربوني.
ثبات درجات الحرارة المرتفع: يجب أن تكون غرفة الاحتراق لتوربينات الغاز قادرة على التعامل مع درجات الحرارة تصل إلى 1200 درجة. إن إضافة 15 ٪ من التنغستن إلى مسحوق السبائك القائم على الكوبالت - يمكن أن يبقيه بقوة في درجات حرارة عالية ، مع صلابة HRC 40 أو أعلى.
صلابة درجة الحرارة المنخفضة: تحتاج خزانات التخزين للغاز الطبيعي المسال إلى العمل في- 196 درجة. يمكن أن تصل صلابة تأثير درجة الحرارة المنخفضة لمسحوق سبيكة التيتانيوم TI6AL4V إلى 50 J/CM² بعد علاج الضغط المتساوي الساخن (HIP) ، مما يمنع إمكانية كسر هش.
3. متطلبات التكيف العملية
Additive manufacturing (3D printing): You need to use powders that are very round (>90 ٪) ولديها نطاق حجم الجسيمات المقيد (15-53 μ م). على سبيل المثال ، إذا كان مستوى أكسجين المسحوق أكثر من 0.2 ٪ أثناء طباعة مكونات سبيكة التيتانيوم مع تقنية SLM ، فقد تنخفض قوة الترابط بين الطبقة البينية بنسبة 20 ٪.
مسحوق المعادن: يجب أن يكون معدل تدفق القاعة أقل من 40 ثانية/50 غرام ويجب أن تكون الكثافة الكبيرة أكثر من 3.2 جم/سم مكعب. إذا كانت قابلية تدفق المسحوق الحديد - (FE-2CU-0.8C) غير جيد بما فيه الكفاية عندما يتم الضغط عليه في محور متزامن السيارة ، فإنه يمكن أن يسبب بسهولة كثافة خضراء وتشوه أكثر من 0.5 مم بعد التلبيد.
لجعل الطلاء أكثر كثافة ، تحتاج إلى توظيف مساحيق ذات جزيئات خشنة (45-106 ميكرون) عند الرش الحراري. على سبيل المثال ، قد يؤدي استخدام طلاء مسحوق Nicraly لإصلاح شفرات محركات الطائرات إلى الحفاظ على مسامية الطلاء بأقل من 1 ٪ ، وهو أطول ثلاث مرات من طرق الطلاء الكهربائي النموذجي.
4. احتياجات الاقتصاد
التطبيق حساس للتكلفة: يتم إنشاء مسامير فرامل السيارات من مواد المعادن الحديد - (تكلف حوالي 20 يوان/كغ) ، وهو أقل بنسبة 60 ٪ من الأجزاء الصلب المزورة (تكلف حوالي 50 يوان/كغ). ارتفع معدل استخدام المواد من 40 ٪ إلى 95 ٪.
الاحتياجات ذات الأداء العالي: يتم استخدام مسحوق سبائك البلورة المفردة النيكل - لجعل شفرات التوربينات البلورية المفردة في محركات الطائرات. يكلف هذا المسحوق حوالي 5000 يوان لكل كيلوغرام. السعر مرتفع ، لكن قوة الدفع للمحرك - إلى - ترتفع بنسبة 20 ٪ عندما يتم قطع الوزن بنسبة 15 ٪ وترتفع مقاومة درجة الحرارة بمقدار 100 درجة. هذا يوفر 30 ٪ على تكاليف التشغيل الطويلة-.
2 ، مكتبة حالة اختيار حالة العمل النموذجية
الحالة 1: أوعية ضغط سبيكة التيتانيوم في صناعة الطيران
يجب أن تكون قادرة على التعامل مع درجة حرارة منخفضة قدرها -196 درجة وضغط مرتفع من 330 بار ، ويجب أن تلبي أيضًا معيار ASME BPVC.
منطق الاختيار:
المواد: سبيكة التيتانيوم TI6AL4V (قوة الشد 900 ميجا باسكال ، استطالة 10 ٪).
الإجراء: ذوبان شعاع الإلكترون (EBM) طباعة قطع نصف كروية مع الإجهاد المتبقي أقل من 50 ميجا باسكال ، وهو أقل بنسبة 60 ٪ من إجراء SLM.
بعد العلاج مع الورك (920 درجة /150 ميجا باسكال) ، كانت كثافة المادة 99.9 ٪ وتم تعزيز عمر التعب إلى 10 دورات.
أنشأ معهد أبحاث التكنولوجيا الصناعية كوريا وعاء ضغط سبيكة من تيتانيوم 800 لتر الذي اجتاز اختبار الانفجار المنخفض درجة الحرارة- 196. كان أخف 40 ٪ وأرخص بنسبة 25 ٪ من طرق التزوير النموذجية.
الحالة 2: الحقل الطبي الحيوي - يزرع مفصل الورك
يجب أن تفي بمعيار ISO 13485 ، وأن تكون متوافقة حيوياً مع أنسجة العظام البشرية ، وأن تكون قادرة على الاستمرار لأكثر من 10 دورات.
أسباب الاختيار:
المادة: مسحوق سبيكة Cocrmo مع 6 ٪ الموليبدينوم وصياد HRC 45.
العملية: طباعة SLM بنية مسامية (مسامية 60 ٪ ، حجم مسام 500 ميكرون) لمساعدة خلايا العظام تتكاثر.
المعالجة السطحية: البلازما - تم رش طلاء هيدروكسيباتيت (50 μ م) لجعل النشاط البيولوجي أفضل.
التأثير: توضح البيانات السريرية من مستشفى جامعة بكين ثالثا أن عمليات الزرع المطبوعة ثلاثية الأبعاد لديها فرصة بنسبة 98.7 ٪ للبقاء على قيد الحياة لمدة خمس سنوات ، وهو أفضل بنسبة 15 ٪ من عمليات الزرع التقليدية.
الحالة 3: حقل مركبات الطاقة الجديدة - دوار المحرك
يجب أن تعمل بسرعة عالية تبلغ 20000 دورة في الدقيقة ، مع فقدان مغناطيسي<5 W/kg and magnetic permeability>1000.
كيفية الاختيار:
المواد: مسحوق سبيكة الألمنيوم من الحديد (Fe-6.5 ٪ Si-0.5 ٪ AL ، نفاذية المغناطيسية 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 كيلو فولت) لخفض الخسائر الحالية الدوامة.
بعد استخدام هذا النهج على ROTOR BYD E - 3.0 محرك ، ارتفعت الكفاءة إلى 97.5 ٪ ، وهو أكثر بنسبة 8 ٪ من الطاقة - كفاءة من الدوار الصلب السيليكون العادي.
3 ، شجرة القرار الاختيار: عملية خطوة أربعة- للانتقال من الاحتياجات إلى الحلول
توضح المعلمات التشغيلية من خلال إدراج عوامل مهمة مثل درجة الحرارة والضغط والوسائط المسببة للتآكل ونوع الحمل.
التحقق من مواد المرشح: استخدم قواعد بيانات المواد مثل كتيب ASM للعثور على مواد لها صفات أساسية مماثلة ، مثل قوة الشد ، والصلابة ، ومقاومة التآكل.
التحقق لمعرفة ما إذا كانت العملية تعمل مع: للتحقق من عوامل العملية مثل قابلية تدفق المسحوق والتلبيس معدل الانكماش ، قم بإجراء اختبارات صغيرة مثل قطع الطباعة التي تبلغ 10 × 10 × 10 مم.
تحليل تكلفة دورة الحياة بأكملها: ابحث عن البديل بأقل تكلفة إجمالية عن طريق إضافة تكاليف المواد والمعالجة والصيانة والفشل.