В России зарождение порошковой металлургии можно отнести к началу XX в. Хотя точных дат нет, первые исследования и разработки в этой области проводились в связи с военными заказами и развитием новых технологий. Активное развитие началось в советский период, особенно в годы индустриализации и во время Второй мировой войны, когда потребовались изделия с высокой износостойкостью и специфическими свойствами, которые было трудно получить традиционными методами [1–5].
Таким образом, нельзя указать точный год появления порошковой металлургии в России. Это был постепенный процесс, начавшийся в начале XX в. и получивший мощное развитие в советский период.
Востребованность отрасли обусловлена ее преимуществами над другими способами металлообработки:
• минимизируются затраты средств и времени на финальную обработку продукции. Изделия точно соответствуют заданным формам и чертежным габаритам, отличаются качественной поверхностью (рис. 1);
• удается создавать продукцию с необычными свойствами за счет объединения металлических компонентов с неметаллическими;
• уменьшается число технологических операций, за счет чего экономятся ресурсы, энергия. Стартовое сырье используется на 97%;
• готовые изделия характеризуются более высокими эксплуатационными и техническими характеристиками по сравнению с изготовлеными традиционными методами;
• удается снизить трудоемкость при производстве изделий со сложной формой.
Для производства деталей используют металлические и неметаллические порошки. То есть маслонаполненная втулка может быть сделана из чистого железного порошка, а подшипник скольжения — из смеси меди и графита.
Порошок можно получить физическими способами и путем химического восстановления. Схема получения изделий из порошков представлена на рис. 2.
Первая стадия — это получение порошков, является наиболее трудоемкой. Существует несколько способов получения порошков. Самые простые — физические. Например, механическое дробление с последующим отделением фракций. Материал дробят твердосплавными шарами в барабанах. Полученное сырье при необходимости разделяют на разные фракции и отправляют на производство. Чаще всего такой способ применяют для разработки неметаллических порошков, участвующих в производстве композитных материалов. Формы и виды мельниц разнообразны и применяются в зависимости от используемого вещества. Еще один способ получения порошков — высокотемпературное распыление. Расплавленный металл пропускают через сопло. В точке выхода подают инертный газ, который за счет температурного расширения разделяет струю потока металла на множество мелких капель. Микрочастицы успевают остыть до касания стенок. Вместо газа иногда используют воду, которая при закипании создает похожий эффект. Также к физическим способам можно отнести центробежный способ. Через вращающийся шпиндель внутрь камеры, наполненной инертным газом, подают пруток из нужного металла. На конец прута на постоянной основе воздействуют электрической плазмой. Разогретые капли под действием центробежной силы разлетаются в стороны. Такую технологию часто используют с алюминиевыми прутками, так как инертная среда камеры не позволяет появиться толстому слою оксида алюминия.