دانلود تحقیق متالورژی پودر

پیشگفتار: یکی از شاخه‌های علم متالورژی که دز سالهای اخیر رشد زیادی یافته است.

متالورژی پودر است.

البته قدمت تولید قطعات با پودر به پنج هزار سال و بیشتر می رسد.

یکی دیگر از دلایل توسعه متالورژی پودر این است که در روش مزبور فلز تلف شده به مراتب کمتر از سایر روشهاست و حتی می توان گفت وجود ندارد.

سرمایه گذاری در صنعت متتالورژی پودر نیز،‌کمتر از سرمایه گذاری برای روشهای کلاسیک ساخت قطعات است.

زیرا در مرحله هم جوشی ، درجه حرارت لازم کمتر از درجه حرارت ذوب فلزات است و در نتیجه، کوده های مورد احتیاح ارزانتر اند.

دامنه استفاده از متالورژی پودر بسیار متنوع و گسترده بوده و در این رابطه کافی است به زمینه هایی همچون تولید رشته های لامپها، بوش های خود روانساز، متعلقات گیربکس اتومبیل، اتصالات الکتریکی، مواد ضد سایش قطعات توربین و آمالگم های دندانپزشکی اشاره شود.

علاوه بر آن پودر فلزات در موارد و کاربردهایی چون صنایع رنگ سازی مدارهای چاپی، آردهای غنی شده مواد منفجره، الکترود های جوشکاری، سوخت راکت ها، جوهر چاپ، باطری الکتریکی قابل شارژ، لحیم کاری و کاتالیزورها مورد استفاده قرار می گیرند.

متالورژی پودر در ابتدا فلزات معمول، همچون مس و آهن شروع شد ولی لانه استفاده از عمل آن به فلزات غیر دیگر نیز سرایت کرد.

کاربردهای جدید تری برای متالورژی پودر به دنبال داشت.

بطوریکه از آغاز دهه 1940 بسیاری از قطعات فلزات غیر معمول از طریع این تکنولوژی تهیه شدند.

در این گروه مواد می توان از فلزات دیر گداز مانند نایوبیم، تنگستن، مولیبدن، زیر کنیم، تیتانیم، رنیم و آلیاژهای آنها نام برد.

همچنین تعدادی از مواد هسته ای و ترکیبات الکتریکی و مغناطسسی نیز با تکنیک های متالورژی پودر تهیه شدند.

هر چند موفقیت اولیه متالورژی پودر بیشتر مدیون مزایای اقتصادی آن است.

ولی در سالهای اخیر ساخت قطعاتی که تولید آنها با روشهای دیگر مشکل می باشد در گسترش این تکنولوژی سهم چشمگیری داشته است.

انتظار می رود که این عوامل در جهت بسط متالورژی پودر و ابداع کاربردهای آتی آن دست به دست هم داده و دست آودرهای تکنولوژیکی تازه ای را به ارمغان آورند.

تداوم رشد متالورژی پودر را میتوان به عوامل پنجگانه زیر وابسته دانست: الف) تولید انبوه قطعات سازه ای دقیق و با کیفیت بالا که معمولاً‌بر بکارگیری آلیاژهای آهن مبتنی می باشند.

ب ) دستیابی به قطعاتی که فرایند تولید آنها مشکل بوده و باید کاملاً فشرده و دارای ریز ساختار یکنواخت ( همگن) باشند.

پ ) ساخت آلیاژهای مخصوص،‌عمدتاً مواد مرکب محتوی فازهای مختلف که اغلب برای شکل دهی نیاز به بالا تولید می شوند.

ت) مواد غیر تعادلی از قبیل آلیاژهای آمورف و همچنین آلیاژ های ناپایدار.

ث ) ساخت قطعات پیچیده که شکل و یا ترکیب منحصر به فرد و عیر معمول دارند متالورژی پودر روز به روز گسترش بیشتری یافته و بر میزان پودر تولیدی به طور پیوسته افزوده، بطوریکه پودر آهن حمل شده از آمریکا از سال 1960 تا 1978 میلادی به ده برابر افزایش یافته است.

هر چند در سالهای اخیر آهنگ رشد این تکنولوژی چندان پیوسته نبوده، ولی مجموعه شواهد دلالت بر گستردگی بیشتر آن، در مقایسه با روشهای سنتی قطعه سازی دارد.

باز خوردهای دریافت شده از مهندسین طراح نشان می دهد که هر چه دانش ما در متالورژی پودر افزودن تر می شود، دامنه کاربرد این روش نیز گسترش بیشتری می یابد.

اغلب دست آوردهای نوین این زمینه صنعتی بر قابلیت آن در ساخت،‌ مقرون به صرفه قطعات با شکل و ابعاد دقیق مبتنی است.

مقدمه در قرن بیستم و در سالهای اخیر، تکنیک متالورژی پودر بطور جدی تر،‌ مورد توجه قرار گرفته و جای خود را به اندازه کافی در صنعت باز کرده است بطوری که در حال حاضر می توان آن را به عنوان یکی از تکنیک های جدید متالورژی به حساب آورد.

البته قدمت تولید قطعات با پودر به بیش از پنج هزار سال پیش می رسد، درآن زمان کوره هایی که بتوانند حرارت لازم را برای ذوب فلزات ایجاد کند، وجود نداشتند.

روش معمول، احیا سنگ معدن با ذغال چوب بود و محصولی که به دست می آمد نوعی فلز اسفنجی بود که در حالت گرم با چکش کاری امکان شکل دهی مطلوب داشت.

هم اکنون، ستونی آهنی با وزنی حدود شش تن در شهر دهلی وجود دارد که در هزار وششصد سال پیش با همین روش تهیه شده است .

در اواخر قرن هیجدهم و لاستون ( wollaston ) کشف کرد که می توان پودر فلز پلاتین را که در طبیعت به صورت آزاد شناخته شده بود، پس از تراکم و حرارت دادن، درحالت گرم با چکش کاری شکل داد.

ولاستون جزئیات روش خود را درسال 1829 منتشر کرد و اهمیت فاکتورهای نظیر اندازه دانه ها، متراکم کردن پودر با وزن مخصوص بالا و اکتیویته سطحی و غیره..

را توضیح داد.

همزمان با ولاستون وبطور جداگانه متالوریست بر جسته روسی پیومتر زابولفسکی ( pyotrsobolevsky ) در یال 1826، از این روش برای ساختن سکه ها و نشان ها از جنس پلاتین استفاده کرد.

در نیمه دوم قرن نوزدهم، متخصصین متالورژی به روشهای روب فلزات با نقطه روب بالا دست یافتند و همین مسئله باعث شد که مجدداً استفاده از متالورژی پودر محدود شود،‌ هر چند تقاضا برای تولید قطعاتی مانند تنگستن از طریق متالورژی پودر فلز، تلف شده به مراتب کمتر از سایر روشهاست و حتی می توان گفت وجود ندارد.

دراین مورد، بطوری که تجربه نشان می دهد،‌ هر یک کیلوگرم محصول ساخته شده باروش متالورژی پودر، معادل است با چند کیلو گرم محصول ساخته شده با سایر روشهای شکل دادن نظیر برش و تراشکاری، چون در روشهایی نظیر تراشکاری مقادیر زیادی از فلزبه صورت براده در می آید که تقریباً غیر قابل استفاده است.

علاوه بر آن یک کیلو گرم از مواد ساخته شده بوسیله روشهای متالورژی پودر می تواند کار ده ها کیلو گرم فولاد آلیاژی ابزار را انجام دهد.

روش پاشش نظر به نقشاساسی آن در رشد متالورژی پودر، در مقایسه با روشهای دیگر با تفصیل و بسط بیشتری بررسی خواهد شد.

1-1- روشهای مکانیکی تولید پودر 1-1-1- روش ماشین کاری ماشین کاری کردن فلزات در حالات خاصی انجام می شود، زیرا پودر حاصل از این روش دارای دانه های زبر درشت با لبه های تیز است.

این پودر سخت قالب گیری می شود وقطعه پرس شده آن خیلی متخلخل و دارای استحکام خام پایین است.

آسیاب کردن این پودر در آسیابهای گلوله ای قابلیت فشرده شدن را بهتر می کند، هر چند باعث افزایش کار سختی می شود که باید قبل از متراکم کردن آینل شود.

یکی از موارد عمده استفاده از ماشین کاری تولید پودر منیزیم برای مقاصد آتش زایی است،‌ حالت انفجاری این پودر مانع استفاده از روشهای دیگر می شود.

با استفاده از ماشین کاری و تولید براده های نسبتاً‌ زبر و درشت خطر به طور قابل ملاحظه ای کم می شود.

وقتی براده ها در آسیاب از اتمسفر خنثی درآسیاب از ترکیب ذرات پودر و اکسیژن هوا جلوگیری می کند.

و مانع انفجار می شود.

تخلیه پودر از آسیاب نباید به نحوی باشد که پودر فوراً در تماس با هوا قرار گیرد و باعث احتراق شود.

اگر آسیاب کردن در مجاورت هوا انجام شود،‌ باید جدار آسیاب و نوع گلوله طوری باشد که از جرقه زدن جلو گیری شود.

لحیم های نقره و بعضی از آلیاژهای مورد استفاده در دندان پزشکی از طریق ماشین کاری تهیه می شوند.

روش ماشین کاری، گران است و این روش فقط وقتی بکار گرفته می شود که روشهای دیگر قابل استفاده نباشد.

مثل تهیه پودر منیزیم یا در مواقعی که قیمت فلز بسیار گران است و قیمت ماشین کاری ناچیز به حساب می آید،‌ مثل تولید آلیاژ های دندان پزشکی.

2-1-1- روش خرد کردن خرد کردن فلزات به آسیاب کردن شبیه است و با توجه به چکش خواری آنها از خرد کن های تکی و چکشی وغیره استفاده می شود.

معدودی از فلزات به قدر کافی ترد و شکننده هستند.

( مانند برلیوم آلیاژ Mg ،Al اسفنج های فلزی که از راه احیای اکسید ها با الکترولیز به دست آمده اند) و به آسانی خرد می شوند.

بعضی از فلزات را می توان ترد کرد تا آسانتر خرد شوند .

با افزودن گوگرد یا ناخالصیهای دیگر یک لایه ترد در مرز دانه ها رسوب می کند وعمل خرد کردن را آسان می کند.

اندازه ذرات پودر خرد شده مشابه دانه های قطعه ریخته گری شده است فلزات گروه VA.IVA ( سر گروه های در جدول مندلیف (C )،VA (A ) IV هستند) با حرارت دادن در محیط هیدروژن ترد می شوند ( H2 بعداً خارج می شود)‌ هیدراتهای تردی که ببه این طریق به دست می آیند به آسانی پودر می شوند.

پودرهای به دست آمده معمولا زاویه ای هستند و باید آسیاب شوند.

3-1-1- روش آسیاب واژه آسیاب کردت به پروسه هایی اطلاق می شود که در آن نیروی ضربه ای به مواد خرد شدنی وارد می شود.

در بعضی از این روشها مانند آسیاب گلوله ای، پودر با گلوله های آسیاب که سخت و مقاوم در مقابل فرسایش اند برخورد می کند و به رزات ریز تبدیل می شود.

نوع آسیابها، لرزشی و یا دورانی هستند تجربه نشان داده است که آسیابهای لرزشی راندمان بیشتری دارند و در مقایسه با آسیا بهای دوار در زمان کوکتاه تری عمل کرد را انجا م می دهند.

در روشHametag با یک ونتیلاتور به ذرات پودر سرعت زیادی داده می شود تا به یکدیگر برخورد کنند.

در روشMicronizer جت های گاز با سرعت زیاد ذرات را به همدیگر و یا به سطحی پرتاب می کنند.

خرد کردن فلزات چکش خوار فقط زمانی عملی می شود که فلز با عمل کار سختی ترد وشکننده شده باشد.

در آسیاب مرطوب با افزودن فعال ساز، به اکتیو کردن سطح کمک کرده و از چسبندگی ذرات جلوگیری می کنند که باعث ریزی ذرات می شود.

بهترین عامل آلی اکتیو کردن سطح اسید- استثاریک است که با استفاده از آن ذرات به اندازه متوسط 3% میکرون به دست می آید.

بااستفاده از پتاسیم فریک سیانید به عنوان فعال ساز پودر فلزاتی چون آهن، نیکل ، مس، و کروم با ابعاد ریز میکرون به دست می آید .

4-1-1- روش ساچمه ای کردن با عبور مواد مذاب از روی صفحه ای مشبک یا وسیله ای مشابه آن جریان فلز مذاب به قطرات زیادی تبدیل می شود.

اگر این قطرات در حال سقوط آزاد سخت و منجمد شوند، ذرات کروی ( ساچمه ای ) به دست می آید.

با عبور مواد مذاب از روی صفحه ای مشبک یا وسیله ای مشابه آن جریان فلز مذاب به قطرات زیادی تبدیل می شود.

5-1-1- روشدانه بندی باگرانوله کردن اگر انجماد در اثر تماس با آب حاصل شود دانه های نامنظم تولید می شود( مانند تولید سر باره دانه بندی شده در ذوب آهن اصفهای) دانه ها نامنظم و درشت اند و به آسیاب کردن احتیاج دارند تا برای مصرف مناسب تر شوند.

6-1-1- روش اتمایز کردن در این روش فلز مذاب را با فشار یا سقوط آزاد از دهانه ای خارج می کنند مذاب با جتی تحت فشار برخورد می کند و در نتیجه فلز مایع متلاشی شده و به صورت ذاتی پراکنده می شود.

اندازه ذرات به پارامترهای اتمایز کردن ( فشار،‌ شکل فطراگذاب، درجه حرارت و ...

)‌بستگی دارد.

شکل ذرات در سرد کردن سریع،‌ نامنظم و در سرعتهای کمتر کروی است.

سرعت مذاب که از دهانه نازل خارج می شود از طریق فرمول ذیل به دست می آید: عدد ثابت که شکل دهانه = C m/sec سرعت = 9.8m/sec2 V شتاب ثقل = فشار مذاب خروجی = p1 kg/cm2 فشار اتمسفر = p2 Gr/cm2 وزن مخصوص فلز = متلاشی شدن مذاب خروجی بستگی به سرعت خروج و شکل دهانه فازل دارد.

با ازدیاد سرعت نسبی گاز و ناب درجه اتمایز شدن افزایش می یابد.

به همین جهت دهانه ها را طوری می کنند که سرعت نسبی را زیاد کند(‌ شکل 3 ) بر اساس تحقیقات Ohnesorge سرعت لازم برای متلاشی شدن مذاب به عدد رینولد ( Reynold ) بستگی دارد و در صورتی که این عدد از مقادیر معینی بیشتر باشد.

مذاب متلاشی خواهد شد.

عدد رینولد با رابطه زیر تبدیل می شود: عدد رینولد= R وزن مخصوص فلز مذاب= سرعت = V قطر = d ویسکوزیته سیال= ساختمان دستگاه می تواند به صورتی باشد که مایع بطور افقی یا عمودی خارج شود.

اتمایزکردن با توجه به نوع و خواص پودر مورد احتیاج در هوا،‌ اتمسفر محافظ یا خلاء انجام می شود.

اتمایز کردن در خلاء از نظر درجه خلوط پودر بسیار خوب است ولی از لحاظ اقتصادی گران می باشد.

معمولاً اتمایز کردن در هوا یا اتمسفر محافظ انجام میشود و در چنین مواردی متلاشی شدن به سرعت نسبی برخومرد مذاب بستگی دارد.

پس می توان مذاب را با سرعت کمی خارج کرد و گاز را با سرعت زیاد ( توسط جت) به آن دمید.

جت ها می توانند به صورتهای مختلفی موازی یا عمودی، هم جهت یا غیر هم جهت و ...

قرار بگیرند.

ولی آنچه مهم است ایجاد سرعتی نسبتاً زیاد می باشد که موجب متلاشی شدن مذاب شود از این روش برای تهیه پودر آلیاژ هایی مانند برنز استفاده می شود.

7-1-1- تولید پودر با روش مانسمن در زمان جنگ جهانی دوم مس کمیاب شد.

به این علت از پودر آهن قطعاتی ساخته شد و جایگزین قطعات تی گردیدندکه قبلاً با مس ساخته می شدند.

در روشی که به D.P.G معروف است، تعدادی تیغه با چرخشی سریع به جریان مذاب برخورد می کنند و آن را به قطراتی مبدل می سازد.

قطرات مزبور با جتی از آب برخورد می کنند و سرد می شوند این روش چند سالی مورد استفاده قرار گرفت و سپس به علت نقایصی مانند انجماد فلز روی تیغه ها و اکسید شدن زیاد ذرات منسوخ شد و روش مانسمن جای آن را گرفت.

در این روش فلز مذاب (‌چدن با سیلیسیم پایین ) با هوای فشرده اتمایز می شود.

با عملیات حرارتی در 950 درجه و کنترل مقدار کربن و اکسیژن پودر آهن نسبتاً خالصی به دست می آید.

این روش هنوز برای تولید پودر آهن استفاده می شود.

اما برای آلیاژ فلزاتی چون کروم - آلومنیم و تیتان ینم که ایجاد اکسیدهای پایدارمی کنند بکار برده نمی شود.

اگر هوای فشده یا گاز، عامل اتمایز کردن باشند، سرعت سرد شدن قطرات مذاب آرام است و نیروی کششی سطحی، آنها را قبل از انجماد کروی می کند، ( این ذرات کروی برای فیلترهای فلزی متخلخل و فلز پاشی مناسب است،‌ در حالیکه برای بیشتر کاربردها متالورژی یکی این پودر نامناسب است).

اگر مذاب با آب اتمایز شود، قطرات در حال اتمایز منجمد می شوند که معمولاً شکل آنها نامظم است.

البته با بالا بردن حرارت ذوب پودر شکل تقریباً‌کروی پیدا می کند با کنترل حرارت فلز، فشار آب وقطر دهانه پودر مناسب به دست می آید.

2-1 فصل دوم: تولید پودر به روش شیمیایی 1-2-1 روش احیاء : در صنعت متالورژی پودر از این روش بیشتر از هر روش دیگری استفاده می شود.

نخستین مواد خامی که برای تهیه پودر با روش احیاء بکار می روند اکسیدهای مختلف و در بعضی مواقع اکسالات ها ونمکهای هالوژنی هستند.

اکسید های موجود در طبیعت ناخالصی دارند و مستقیماً قابل احیاء نیستند.

بدین جهت قبل از احیاء‌باید درجه خلاوص اکسیدها را بالابرد.

برای انتخاب عامل احیاء‌کننده باید به خواص ترمودینامیکی ارزش اقتصادی و سهولت استفاده از آن توجه کرد.

کربن ارزانترین ماده احیاء کننده است و معمولاً برای اکسید های آهن بکار می رود، ولی چون،‌ کنترل مقدار کربن در پودر تولید شده مشکل است از این نظر اشکالاتی به وجود می آورد.

هیدروژن و اتمسفرهای غنی از آن احیاء کننده خوبی هستند و استفاده از آنها بسیار آسان است ولی از نظر اقتصادی گران تمام می شود.

همچنین برای احیای اکسیدها، می توان از فلز هم استفاده کرد.

مثلاً از Al برای احیای cr2o3 و از Mg برای احیای بخار Ticl4 و ZrCl4 استفاده می شود.

عمل احیاء معمولاً در درجه حرارت بالا انجام می شود این این جهت ذرات بدست آمده اکثراً‌ به هم می چسبند و به صورت اسفنج در می آیند،‌ اسفنج مزبور به آسانی در آسیاب تبدیل به پودر می شود.

اندازه ذرات پودر حاصل از احیاء به عوامل زیر بستگی دارد: 1- اندازه ذرات اول ترکیباتی که احیاء‌ می شوند.

2- درجه حرارتی که احیاء انجام می شود.

3- مدت زمان احیاء معمولاً‌ پودر حاصل از این روش ذرات بسیار ریز و منخلخلی دارد و شکل آن نامنظم است، در نتیجه وزن مخصوص ظاهری و سرعت جریان پودر کم است ولی به آسانی زینتر می شود 2-2-1 روش رسوب دهی ( ته نشین سازی از مایع) : در این روش فلزات و یا ترکیبات فلزی از نمکهای محلول در آب همچون نیترات،‌ کلرور و سولفات رسوب می یابد.

در این روش تولید، پودر نمک مورد نظر در آب حل شده وسپس با افزودن یک ترکیب ثانوی به آن ایجاد رسوب می گردد که پس از جمع آوری و در صورت لزوم احیاء کردن، به پودر تبدیل می شود.

در یک روش دیگر می توان یونهای فلزی را با هیدروژن احیاء کرده و به رسوب فلزی دست پیدا کرد،‌ پودر فلزات مس، نیکل و کبالت مثالهایی از پودرهای تولید شده با این روش بوده و درجه خلوص آنها قابل توجه و در حدود 8/99 درصد است.

پودرهای حاصل از رسوب ریز و کلوخه ای هستند و ویژگیهای آنها با کنترل پارامترهای حمام واکنش قابل تنظیم می باشد.

روشهای رسوب دهی برای تولید پودرهای کامپوزیتی نیز مناسب اند.

در انی موارد برای آغاز واکنش رسوب از یک جوانه زا استفاده می شود، اکسیدها ی توریم و تیتانیم و کربور تنگستن از جمله جوانه زاهای مورد استفاده می باشند.

پودرهای کامپوزیتی حاصل از روست مرسوب، درتولید آلیاژهای ODS کاربد کسترده ای دارند، واکنش رسوب، همچنین برای تولید فلزات فعال ( واکنش پذیر ) از قبیل زیر کنیم و تیتانیم نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

نمکهای کلریدی درواکنش با فلزی مثل منیزیم پودر اسفنجی تولید می نمایند.

از جمله ویژگیهای مشترک کلیه پودرهای تولیدی به روش رسوب دهی می توان ریز بودن و تمایل آنها به کلوخه شدن،‌ بالا بودن درجه خلوص ( معمولاً‌ بالاتر از 5/99 درصد ) نا منظم و یا مکعبی بودن دانه ها و در برخی موارد اسفنجی بودن آنها را نام برد.

با توجه به این مشخصات است که پودرهای حاصل از ته روش رسوب از سیالیت قابل توجهی برخوردار نبوده و چگالی آنها پس از فشرده شده نیز کم است.

3-2-1- روش تجزیه گرمایی در این روش تولید پودر، از تجزیه بخار ومیعان آن بهره گیری می شود.

تولید پودر نیکل از کربونیل آن را می توان به عنوان شناخته شده ترین مورد بکارگیری این روش ذکر کرد.

کر بونیل نیکل Ni(co)4 از کیب منواکسید کربن و نیکل حاصل می شود، تشکیل این مولکول گازی نیاز به گرما و فشار هم زمان دارد.

سرد کردن کربونیل نیکل تا 43 درجه سانتیگراد باعث تبدیلب آن به مایعی می شود که تقطیر جزء به جزء آن و گرم کردن مجدد مایع خالص شده حاصل از تقطیر باعث تجزیه بخار و تولید پودر می شود.

پودر نیکل تولید شده با این روش ریز، شکل آن نامنظم، یا گرد و خوص آن درحدود 5/99 درصد است..فلزاتی از فبیل، کرم ، پالادیم، و کبالت نیز از فلزاتی هستند که فراین دفوق را می توان برای آنها بکار گرفت، هرچند که زیاد بودن انرژی مورد نیاز،‌ استفاده از آن را تنها به نیکل و آهن محدود کرده است.

اخیراً فعالیتهای موفقیت آمیزی در جهت تولید پودر بسیار ریز فلزات با روش جوانه زنی همگن از فاز بخار صورت گرفته است، ولی این دست آوردها عمدتاً در مراحل تحقیقاتی است.

در این روش ماده الولیه در محفظه محتوی آرگون که فشار آن 15% اتمسفر است تبخیر شده و با توجه به اینکه دمای محفظه نتناسب با عکس معکب فاصله از منبع تبخیر کاهش می یابد.

بخار سرانجام به دمای فوق تبرید ( ابر سرد) رسیده و دراثر پدیده جوانه زنی پودری با دانه بندی 50 تا100 نانومتر و دانه های مکعبی تشکیل می گردد.

مزیت عمده این روش خلوص و ریزی زیاد دانه های پودر است و تاکنون برای تولید پودر مس، نقره، طلا، پلاتین، کبالت و روی مورد استفاده قرار گرفته است.

4-2-1- روش رسوب از فاز گازی برای بدست آوردن پودر فلزات از فاز گازی راههای مختلفی موجود است.

مثلاً پودر Zn را می توان مستقیماً از سرد کردن بخار Zn بدست آورده و یا در بعضی موارد توسط تجزیه شیمیایی می توان فلز را به صورت پودر یا اسفنج تهیه کرد.

در صنعت برای تهیه پودر Ni.Fe از کربناتهای آنها استفاده می شود.

به این ترتیب که گاز CO در درجه حرارتی مابین oc-o3 و فشار زیاد ( تا 200 اتسمفر ) از روی اسفنج یا براده فلز عبور می کند و در نتیجه کربنیل فلز به دست می آید که این کربنیل ها ر همان درجه حرارت و فشار خیلی کمتر ( یک اتسمفر )‌ تجزیه می شود و فلز به صورت ذرات خیلی کوچک رسوب می کند.

معمولاً اندازه بدست آمده بین 100 تا 1% میکرون است.

بطور معمول ذرات آهن کروی و ذرات نیکل نامنظم اند.

درجه خلوص پودر بدست آمده بالاست و فقط ممکن است مقدار C-N2-O2 در آن وجود داشته باشد که با آنیل کردن مقدار آنها بسیار کم می شود.

5-2-1- روش خوردگی مرزدانه ها تا قبل از پیشرفت روش تمایز کردن از این روش زیاد استفاده می شد ولی امروزه زیاد مورد استفاده قرار نمی گیرد.

کر بوره کردن ( Carburizing ) آهن زنگ نزن در ( 750 -500 ) درجه سانتیگراد سبب می شود که کاربید کروم در مرز دانه ها رسوب کند و نتیجتاً‌ مرزها بسیار حساس شوند، این مرزها حساس در برابر بعضی از محلولها مثل H2SO4.CUSO4 جوشان خورده می شوند.

تحقیقات و تجربیات بعدی نشان داده که آهن زنگ نزن را با قرار دادن در یک پیل به جای آند ( با الکترولیت CUSO4 ) بهتر می توان حس کرد.

ذرات حاصل از این روش زاویه ای شکل اند و اندازه آنها به اندازه دانه فلز بکار رفته مربوط می شود.

روش دیگر شیمیایی نیز وجود دارند که اکنون زیاد مورد استفاده نیستند.

6-2-2- روش پیرون ( pyron ) : تهیه پودر آهن از پوسته های نورد پوسته های نورد که غیر از منگنز فاقد عناصر آلیاژی دیگر باشند، از کارگاههای مختلف نورد در انباری انباشته می شود.

پوسته های نورد را تا قبل از انبار کردن سرند می کنند تا قطعات بزرگ و اشیاء زائد از آن جدا شوند، سپس برای جدا کردن شن واضافات غیر مغناطیسی از آن با ماگنت نیز تمیز می شوند.

آنگاه پوسته های نورد در یک آسیاب گلوله ای تا 100 - مش خرد می شوند.

کنترل دقیق این مرحله از کار، پودری با توزیع اندازه ذرات مورد نظر تولید می کند.

اکسید های آهنی پوسته های نورد یعنی FeO.Fe3O4 برای همگن شدن پودر در 980 درجه سانتیگراد اکسیده وبه Fe2O3 تبدیل می شوند.

برای این کار از کوره های گازی استفاده می کنند.

احیاء با هیدروژن در کوره های الکتریکی با طول 37 متر انجام می شوند.

اکسید آماده شده از کوره های تشویه با تسمه نقاله ای به عرض 183 سانتیمتر به کوره احیاء انتقال می یابد و تبدیل به آهن می شوند: Fe2o3+3H22Fe+3H2O هیدروژن مصرفی در این پروسه از کارخانه تولید مواد شیمیایی ارسال می شود.

در ذوب آهن اصفهان هیدروژن می تواند از گازکک که محتوی 60 درصد هیدروژن است به دست آید.

هیدروژن در کوره ای با سیستم کاملاً بسته جریان می یابد و رطوبت را برطرف می کند و هیدروژن باقیمانده، به کوره بر می گردد.

احیاء در 980 درجه سانتیگراد انجام می شود.

با تغییر جزئی در درجه حرارت و سرعت تسمه نقاله، کیفیت پودر آهن تولیدی کنترل می شود.

کیک زینتر شده به دست آمده، ترد و شکننده است و در آسیاب به سادگی به پودر به آهن تبدیل می شود.

توزیع اندازه ذرات به خرد کردن اولیه پوسته های نورد بستگی دارد.

پودر از آسیاب با تسمه نقاله به مخازن بزرگ حمل می شود و پس از دانه بندی و مخلوط شدن، بسته بندی و آماده مصرف در کارخانه های الکترود سازی و قطعه سازی می شود.

پودر آهن که با این روش ( پیرون ) تهیه می شود دارای تخلخل ریز و ساختمان میکروسکوپی اسفنجی شکل است و در مقایسه با روشهای دیگر تجارتی قطعه خام آن بهتر زینتر می شود.

3-1- فصل سوم: تولید پودر به روش الکترولیتی : تحت شرایط مناسب می توان پودر فلزات را بر روی کاتد سلول الکترولیز رسوب داد.

پودر خالص فلزات تیتا نیوم، مس،آهن و برلیم نمونه هایی از پودرهای تولید شده با روش اخیر می باشد.

انحلال در سطح آند و ایجاد رسوب پودری در کاند انجام می گیرد.

انتقال یونها در الکترولیت منجر به تولید شد پودری با درجه خلوص بالا در سطح کاتد می شود که پس از جمع آوری،‌ آسیاب و نهایتاً برای کاهش سختی کرنشی ایجاد شده در آن تحت عمل آنیلینگ قرار می گیرد.

نیروی محرکه تولید پودر در این روش ولتاژ خارجی اعمال شده بردو قطب الکترولیز بوده و جمع آوری پودر از سطح کاتد با نشستن سطح آن و خشک کردن رسوب حاصله عملی می شود.

پودر تولید شده به روش الکترولیتی معمولاً شاخه ای و یا اسفنجی بوده و ویژگیهای آن تابع شرایط حمام درحین رسوب و همچنین عملیات بعدی انجام گرفته بر روی پودر می باشد.

بالا بودن دانسیته جریان خارجی،‌ کم بودن غلظت یونی در محلول الکترولیت و اسیدی بودن آن و همچنین افزایش مواد کلوئیدی به حمام به تولید پودر اسفنجی کمک می کند.

دمای حمام در شرایط کار در حدود 60 درجه سانتیگراد بوده و از الکتولیت با گران و سیکوزیه بالا استفاده می شود.

از بهم زدن الکترولیت نیز پرهیز می شود تا رسوب ایجاد شده بر سطح کاتد حتی الامکان باشد.

هر چند الکترولیز برای تولید پودرهای با درجه خلوص بالا روشی شناخته شده می باشد ولی انجام آن مشکلاتی را نیز به همراه دارد.

ترکیب شیمیایی حمام الکترولیت بسیار حائز اهمیت بوده و ناخالصی های موجود در آن می تواند رسوب پودر بر سطح کاتد را با وقفه مواجه سازد.

علاوه بر این روش مذکر تنها برای تولید پودرهای فلزی( غیر آلیاژی ) قابل استفاده می باشد.

همچنین تمیز کردن و آماده سازی پودر تولید شده برای فرایند های بعدی می تواند هزینه تولید را به میزان زیادی افزایش دهد.

4-1- فصل چهار: تولید پودر به روش پاشش 4-1-1- پاشش با گاز بکارگیری هوا، ازت، هلیم و آرگون بعنوان سیالات متلاشی کننده جریان مذاب در تولید پودر فلزات و آلیاژها از کار آیی چشمگیری برخوردار می باشد.

جریان فلز ( آلیاژ) مذاب در اثر برخورد با گاز منبسط شده ای که از یک افشانک خارج می گردد متلاشی شده و در مراحل بعدی به دانه های پودر کروی تبدیل می گردد.

پاشش گازی برای تولید پودر سوپر آلیاژ ها و مواد پر آلیاژ روشی ایده آل و شناخته شده می باشد.

طرحهای گوناگون مورد استفاده تابعی از مکانیزم تغذیه فلز مذاب و پیچیدگی تجهیزات ذوب و جمع آوری پودر می باشد، ولی ویژگی مشترک همه این روشها انتقال انرژی از یک گاز سریعاً منبسط شونده به جریان مذاب و تبدیل آن به دانه های پودر است.

افشاننده های با دمای کم دارای طرح افقی مطابق شکل11 می باشند.

و گاز دارای سرعت بالا که از یک افشانک خارج می گردد فلز مذاب را به منطقه انبساط گاز می کشاند.

سرعت زیاد گاز باعث تولید جریانی از قطرات ریز مذاب شده که در حین حرکت در محفظه جمع آوری پودر سرد و منجمد می گردند.

روش پاشش برای فلزات با نقطه ذوب بالا در محفظه بسته ای که با گاز خنثی پر شده انجام می گیرد تا از اکسید اسیدن دانه های پودر جلوگیری شود.

اندازه محفظه ( تانک) پاشش باید به نحوی انتخاب شود که دانه های پودر پیش از برخورد به دیواره های آن بصورت جامد در آیند.

در چنین سیستمهایی مذاب در کوره القایی تحت خلاء، تهیه و به افشانک ریخته می شود.

دمای فوق ذوب تا حد قابل ملاحظخ ای بابد بجای افشانک مدور می توان از افشانکهای چند گانه که بصورت محیطی جریان مذاب را احاطه کرده اند، استفاده نمود.

گاز پاشش مذاب باید از محفظه تولید پودر تخلیه شود تا از ایجاد فشار جلوگیری شود.

در حالیکه در سیستم پاشش افقی اینکار بوسیله فیلتر تعبیه شده در بدنه دستگاه، که نقش جمع آوری پودر را نیز بعهده دارد، انجام می شود.

درتجهیزات پاشش قائم گاز بکار گیری سیلکون، تخلیه و در صورت نیاز بازیابی شده و دانه های ریز پودر نیز از آن جدا می شوند.

پاشش گازی را می توان تحت شرایط کاملاً خنثی انجام داد.

از این تولید پودر های پر آلیاژ با ترکیب آلیاژی دست نخورده ( کنترل شده ) با این روش امکان پذیر می باشد.

دانه های پودر حاصل از فرایند، کروی و توزیع دانه بندی آنها نسبتاً گسترده می باشد متغیرهای کنترل کننده فرایند نسبتاً زیاد و شامل نوع گاز، سرعت گاز، شکل افشانک و دمای گاز می باشد.

2-4-1- پاشش آبی پاشش آب متدوالترین فرایند برای تولید پودر فلزات و آلیاژ های با نقطه ذوب پایینتر از 1600 درجه سانتیگراد می باشد.

جهت دهی آب به سمت مسیر مذاب را می توان با استفاده از افشانک حلقوی، چند تایی و یا منفرد عملی نمود.

این فرایند مشابه پاشش گازی می باشد.

با این تفاوت که سرعت انجماد در این مورد بیشتر و ویژگیهای عامل متلاشی کننده مذاب نیز با حالت پیشین متفاوت می باشد.

در پاشش آبی شکل دانه های پودر ، به علت انجماد سریعتر در مقایسه با روش گازی، نامنظم تر بوده و بعلاوه سطح دانه ها ناصاف تر و اکسید اسیون آنها نیز بیشتر است.

با توجخ به انجماد نسبتاً سریع دانه ها کنترل شکل آنها در صورتی امکان پذیر خواهد بود که دمای فوق ذوب در حد قابل ملاحظه ای بالا شد.

3-4-1-پاشش گریز از مرکز نیاز به کنترل اندازه دانه های پودر و همچنین اشکالات موجود در تولید پودر فلزات فعال منجر به توسعه و بکارگیری این روش پاشش شده است.

در افشانک مختلفی که بر مبنای اعمال نیروی گریز از مرکز بر مذاب بنا شده اند، نیرو باعث پرتاب قطرات مذاب و انجماد آنها بصورت پودر می گردد.

یکی از نمونه های بکار گیری این روش، روش الکترود چرخان است که در تولید پودر فلزات فعال مانند زیر کنیم، وم همچنین سوپر آلیاژ ها بکار گرفته می شود،‌ 1-2 : ریخته گری دوغابی یا Slip Casting از این روش بطور وسیع برای سرامیکها و در مقیاس کمتر برای فلزات استفاده می شود.

مواد ذیل برای ریخته گری لازم است: 1- پودر فلز یا سرامیک 2- مایع برای معلق نگهداشتن ذرات ( آب الکل) 3- مواد افزودنی برای جلو گیری از ته نشینی ذرات و چسبنده ها دراین روش معمولاً‌ ذرات از 5 میکرو است ( از ذرات بزرگتر از 20 میکرومتر به علت سرعت ته نشین زیاد به ندرت استفاده می شود) با کمک افزودنی ها از ته نشینی ذرات بطور سریع جلو گیری بعمل می آید و عمل فشرده شدن در ریخته گری دوغابی یکنواخت می شود.

مواد پس از آماده شدن در قالبی که از مواد جذب کننده مایع ( مثل پلاستر پاریس ) ساخته شده است رسخته می شود، معمولاً چندین ساعت وقت لازم است تا مایع از خلل و فرج مویی (‌ Capillary ) شکل قالب خارج شود و مواد متراکم شده از قالب بیرون آید.