金属における焼結は、熱と圧力を用いて金属粒子を固体の塊にするプロセスであり、材料は溶融しない。
このプロセスにより、金属の構造的完全性、強度、その他の特性が向上し、様々な用途に適するようになります。
金属における焼結の仕組み4つの主要段階の説明
1.初期段階
焼結プロセスは、金属粉末を炉で加熱することから始まります。
温度は、鋼の硬くて脆い形態であるマルテンサイト結晶構造の形成を誘発するレベルまで上げられる。
この段階では、粒子が完全に溶融することはなく、多くの場合、外部からの圧力や冷間溶接のような方法によって、粒子が圧縮される。
この初期圧密によって、粒子がさらなる加工に耐えるのに十分な強度が得られる。
2.中間工程
中間段階では、粒子が合体し始めるにつれて密度が増加する。
これは通常、過渡液相焼結や永久液相焼結などの方法で達成される。
過渡液相焼結では、銅のような融点の低い材料を金属粉末に加える。
加熱されると銅が溶けて金属と結合し、材料全体の強度が向上する。
永久液相焼結では、炭化物のような材料が添加され、隙間や亀裂に流れ込んで粒子間の結合をさらに強化する。
3.最終段階
焼結の最終段階では、液体とバインダーの添加剤を導入する。
この添加剤は、金属に残った気孔を埋めるのに役立ち、全体的な密度と強度を向上させる。
その後、金属は冷却され、元の圧縮された粉末の形状と寸法を保持した、強固で緻密な構造となります。
4.用途と利点
焼結は、構造用鋼部品、フィルター用多孔質金属、タングステン配線、切削工具など、さまざまな金属製品の製造に使用される。
このプロセスは、従来の方法では製造が困難であった複雑な形状や内部形状を持つ部品の製造に特に有益である。
さらに、焼結は効率的で、大規模生産に対応できるため、多くの産業で経済的に実行可能な選択肢となっています。
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