1. Metody wytwarzania proszków:

-mechaniczne(mielenie, kruszenie, rozbijanie, obróbka skrawaniem)

-fizykochemiczne(rozpylanie, granulacja)

-fizyczne(odparowanie i kondensacja)

-chemiczne(redukcja tlenków, dysocjacja tlenków, korozja międzykrystaliczna, samorozpad, hydrogenizacja dehydrogenizacja)

-fizykochemiczne( redukcja metalotermiczna soli, redukcja roztworów soli wodorem; przez wypieranie, elektroliza roztworów wodnych, elektroliza stopionych soli, synteza i dysocjacja karbonylków, zol-żel)

2. Definicje:

Metalurgią proszków nazywamy metodę wytwarzania metali z ich proszków, bez przechodzenia przez stan ciekły. Oddzielne ziarna proszków łączą się ze sobą w jednolitą masę podczas wygrzewania silnie sprasowanych kształtek w atmosferze redukującej lub obojętnej

Wypraski- wyrób powstały w procesie prasowania pod dużym ciśnieniem również w obecności wysokiej temperatury

Sypkości proszków -cecha proszku określona czasem przesypywania określonej masy proszku przez naczynie o znormalizowanym kształcie

Zgęszczalności proszków- proszku podatność proszku na zagęszczanie. Miarą zgęszczalności jest gęstość uzyskanej z proszku wypraski. Próba zgęszczalności polega na wykonaniu podczas dwustronnego prasowania kształtek o wysokości 10 2 mm i średnicy 25 mm.

Prasowanie odbywa się w znormalizowanej matrycy kolejno pod ciśnieniem 200, 400, 600 i 800 MPa.

Zgęszczalność proszku oblicza się wg

wzoru: $d = \frac{4m}{\pi D^{2\ }h};\ \frac{\text{kg}}{m^{3}}$

gdzie:

d – zgęszczalność proszku, kg/m3

m – masa wypraski, kg

D – średnica wypraski, m

h – wysokość wypraski, m.

Proces spiekania- zabieg cieplny składający się z nagrzania, wygrzania w temperaturze od 0,8 do 0,9 bezwzględnej temperatury topnienia podstawowego składnika i chłodzenia. Z powodu braku definicji teoretycznej, tłumaczącej zjawiska zachodzące w spieku, spiekanie można zdefiniować jako proces, w którym następują ilościowe i jakościowe zmiany styków między cząstkami, na skutek zwiększonej ruchliwości atomów, wywołane podwyższeniem temperatury.

3. Wytwarzanie proszku żelaza metodą redukcji w firmie Hoganas

1 - przygotowanie mieszanki redukcyjnej koksu i wapna,

2 - ruda żelaza,

3 - suszenie,

4 - kruszenie,

5 - przesiewanie,

6 - separacja magnetyczna,

7 - zasyp do tygli ceramicznych,

8 - redukcja w piecach tunelowych, 1200C,

9 - rozładunek,

10 - kruszenie zgrubne,

11 - magazynowanie w silosach,

12 - kruszenie drobne,

13 - seperacja magnetyczna,

14 - mielenie i przesiewanie,

15 - wyżarzanie w piecu taśmowym, około 800 900C,

16 - ujednorodnianie,

17 - pakowanie automatyczne,

18 - ruda żelaza,

19 - mieszanka redukcyjna

4. METODA OPISOWA-(obserwacje kształtu cząstek proszku za pomocą mikroskopu optycznego, skaningowego lub transmisyjnego oraz określenie kształtu ziarna poprzez przyporządkowanie jednemu z 10 typów kształtu cząstek proszków podanych w normie (jak wyżej)

PN przewiduje następujące typy kształtu cząstek proszków:

- kulisty, gąbczasty, globularny, dendrytyczny, zaokrąglony, płytkowy, wielościenny, odłamkowy, iglasty,nieregularny

METODA HAUSNERA- oparta na analizie konturów cząstki. Poprzez obrót badanej cząstki w polu widzenia mikroskopu optycznego lub elektronowego , można obserwować każdorazowo inny jej kontur.

Na konturze opisywane są prostokąty w celu znalezienia tego spośród nich, który charakteryzuje się najmniejszą powierzchnią.

Kształt cząstki scharakteryzowany jest trzema wskaźnikami:

- wydłużenia x, dla x = 1 - kontur cząstki jest kwadratem x= a/b

- masy y, dla y = 1 - kontur cząstki jest zajmuje całą pow.

y = A/a*b

- powierzchni z, z = C2 /12.6 A dla z = 1 -cząstka jest kulą

METODA FOURIERA - mat. opis kształtu cząstek proszku. Kształt cząstki proszku opisywany jest za pomocą pewnej liczby współczynników Fouriera. Na ich podstawie, przy użyciu komputera, można przetworzyć zapis mat. na obraz graficzny.

Przykłady cząstek proszków w zależności od ich metod wytwarzania:

Fe-rozpylanie, redukcja tlenków

Cu-elektroliza roztworów wodnych soli, rozpylanie

Pb-rozpylanie

Al.-rozpylanie, mielenie

Mg-obróbka skrawaniem

Zn-kondensacja par

5. Proces mechanicznej syntezy

MŁYN ATTRITOR (wysokoenergetyczny młyn kulowy) - służy do rozdrabniania i mielenia - na sucho i na mokro - równomierne mielenie, podczas mielenia materiał i elementy mielące tworzą powierzchnię stożkową - proces rozdrabniania jest 2-3 razy szybszy niż w tradycyjnych młynach kulowych

-rozdrabnianie zachodzi głównie dzięki ścierającemu działaniu kul W młynie attritorze otrzymuje się drobne proszki (poniżej 1 μm) ferrytu, palladu, węglików oraz otrzymuje się proszki ceramiczne i stopowe w wyniku tzw. MECHANICZNEGO STOPOWANIA (MECHANICZNEJ SYNTEZY)

Schemat młyna:

-rozdrabniany materiał

-elementy mielące

-atmosfera ochronna (gaz, ciecz)

a)mechaniczne stopowanie

6. Opisz procesy prasowania izostatycznego na zimno i na gorąco

Prasowanie izostatyczne na zimno (CIP-Cold Isostatic Pressing) - zagęszczanie proszku w formie z materiału plastycznego w wyniku oddziaływania ciśnienia hydrostatycznego. Ciśnienie wywierane jest równomiernie, za pośrednictwem wody lub innej cieczy na wszystkie ścianki formy zgodnie z prawem Pascala

Schemat prasowania izostatycznego: a) metoda mokra, b) metoda sucha

Prasowanie izostatyczne na gorąco (HIP-Hot Isostatic Pressing) - stosuje się do wytwarzania części maszyn z proszków trudno zagęszczających się jak metale wysokotopliwe (W, Mo), materiały ceramiczne lub ceramiczno-metaliczne. Tą metoda uzyskuje się bezporowate wyroby.

Odmianą HIP jest tzw. dogęszczanie izostatyczne na gorąco polegające

na:

- spiekaniu swobodnym do momentu otrzymania spieku zawierającego pory zamknięte (ok. 92% gęstości teoretycznej)

- spiekania w gazie pod podwyższonym ciśnieniem