| 8406202 9216 1210 912 1льнейшей обработки резанием. В ряде случаев С. м. имеют более высокие свойства, чем аналогичные материалы, получаемые плавлением (напр., нек-рые быстрорежущие стали и жаропрочные сплавы, бериллий и др.).
Первые С. м.- платиновые изделия и полуфабрикаты (медали, чаши, тигли, проволока и др.) - были изготовлены П. Г. Соболевским и В. В. Любарским в 1826 (техника того времени не позволяла получать температуру выше 1770 0C, необходимую для плавления платины). На рубеже 19 и 20 вв. были созданы первые тугоплавкие С. м. (напр., вольфрам, tпл 3400 0C), к-рые в то время не могли быть получены плавлением. Пром. методы изготовления вольфрамовых нитей накала для электрич. ламп были введены в 1910 (Кулидж, США). Совр. техника (дуговое плавление, электроннолучевое плавление и др.) позволяет расплавить любые тугоплавкие металлы и сплавы, тем не менее большую часть тугоплавких металлов производят методами порошковой металлургии.
Первые композиции из С. м., к-рые можно получать только методами порошковой металлургии (меднографитовые щётки для электромашинных генераторов и электродвигателей), были изготовлены ок. 1900. Во время 1-й мировой войны 1914-18 была разработана др. важная композиция - магнитодиэлектрики на основе ферромагнитных металлич. порошков, распределённых в диэлектрич. связке. Важное значение для прогресса техники имела разработка спечённых твёрдых сплавов (20-е гг., К. Шрётер, Германия). Контакты для электротехники из псевдосплавов и композиций на основе С. м. (вольфрам - медь, серебро- графит и др.) начали выпускать в 30-х гг. Композиции из С. м. на основе меди с оловом, свинцом (иногда цинком) с добавкой неметаллич. компонентов, обычно окиси кремния, для фрикционных дисков производят с 1932. Фрикционные С. м. на жел. основе начали разрабатывать в 40-х гг. Широко применяют алмазно-металлич. композиции на основе алмазных порошков и крошка и металлич. порошков (медь и её сплавы, вольфрамокобальтовые твёрдые сплавы, сплавы на основе вольфрама, меди и никеля и др.). Первые патенты на алмазно-металлич. композиции были опубликованы в 1922. В пром. масштабе производят композиции на основе С. м. для различных отраслей новой техники. Напр., САП (спечённая 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., к-рые 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 ок. 15-30% (объёмных) пор. Изготовление пористых С. м. (для подшипников, фильтров и др.) было предложено в 1909 (Лёвендаль, англ, патент). Пром. произ-во пористых С. м. для подшипников начато в сер. 20-х гг. Преимущества пористых С. м. для подшипников - наличие аварийной смазки в порах ("самосмазываемость") и хорошая прирабатываемость в эксплуатац. условиях за счёт деформации объёма пор. В дальнейшем произ-во пористых С. м. для различных областей техники непрерывно прогрессировало (металлич. 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 самолётах, для преграждения распространения пламени во взрывоопасной атмосфере; пористые С. м. из металлич. порошков или волокна для поглощения звука и вибрации; пористые элементы для хим. реакций и транспорта сыпучих материалов в "кипящем слое", т. е. во взвешенном состоянии, и др.). В 70-е гг. разработаны теплообменные металлич. трубы с пористым слоем из порошков меди, никеля, нержавеющей стали.
В сер. 30-х гг. началось массовое произ-во С. м. на железной и медной основе в виде точных деталей, не требующих обработки резанием, для различных отраслей машиностроения (автомоб. и тракторная пром-сть, с.-х. машиностроение, произ-во бытовых машин, станкостроение и др.). К таким изделиям из С. м. относятся различные шестерни, зубчатые колёса, звёздочки, детали кулачкового механизма, рычаги, защёлки дверных замков, детали переключателей; детали электрич. машин - коллекторные пластины, магннтопроводы 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., к-рые 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 механич. 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 произ-ва, но и в тех случаях, когда требуется повышенная прочность. С 50-х гг. бериллий для атомной пром-сти получают преим. методами порошковой металлургии из-за низких механич. свойств и крупнозернистое™ литого металла. В кон. 60-х гг. начали производить быстрорежущую сталь, с 70-х гг.- жаропрочные суперсплавы на основе никеля из С. м.; нек-рые характеристики этих С. м. лучше, чем у литых сплавов аналогичного состава. Производство С. м. развивается более высокими темпами, чем получение плавленых металлич. 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, к-рые способствуют образованию значительного температурного интервала между линиями ликвидуса и солидуса или появлению жидкой фазы при темп-рах ниже темп-р плавления-затвердевания основной массы металла. Введение таких элементов в С. м., наоборот, повышает их прочность и облегчает их изготовление, способствуя снижению темп-ры спекания. Так, в литых сплавах на жел. основе фосфор - нежелательная примесь, допустимая в количестве не более 0,1%. В С. м. на жел. основе, напротив, фосфор - легирующая добавка, к-рую специально вводят в количестве 0,3-0,6% для повышения механич. свойств деталей и снижения себестоимости изделий (вследствие образования жидкой фазы и уменьшения темп-ры спекания). Специфическая для С. м. на жел. 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 физич. и механич. свойства, как и литые (деформированные и отожжённые) металлы. В таблице приведена в зависимости от пористости достижимая величина свойств пористых С. м. (модуль упругости E, коэфф. Пуассона [$\nu$], предел прочности при растяжении [$\sigma$][$\beta$], электропроводность [$\lambda$], теплопроводность [$\lambda$][$\tau$]) по отношению к соответствующим свойствам компактного металла (Ек, [$\nu$][$\kappa$],[$\sigma$]вк, [$\lambda$][$\kappa$], [$\lambda$]т[$\kappa$])·
Влияние пористости на некоторые свойства спечённых материалов
Пористость,
%
ЕЕ/к
[$\nu$]/[$\nu$]к
[$\sigma$]в/[$\sigma$]в[$\kappa$]
[$\lambda$]/[$\lambda$][$\kappa$]
[$\lambda$]т/[$\lambda$]т[$\kappa$]
0
1
1
1
1
1
5
0,88
0,95
0,88
0,93
0,93
10
0,73
0,90
0,73
0,81
0,81
20
0,51
0,80
0,51
0,64
0,64
30
0,34
0,70
0,34
0,49
0,49
40
0,21
0,60
0,21
0,36
0,36
50
0,12
0,50
0,12
0,25
0,25
По сравнению со всеми др. методами получения деталей - литьём, обработкой давлением, резанием и т. д., изготовление изделий из С. м. требует наименьших затрат рабочего времени, заводских площадей, оборудования.
Имеются след, ограничения применения С. м.: 1) наибольший экономии, эффект С. м. дают при достаточно массовом выпуске деталей. Это связано с необходимостью изготовления индивидуальных приспособлений (пресс-форм) 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 |
