Спечені матеріали металеві, отримують методами порошковій металургії . Виробництво С. м. розвивається у зв'язку з рядом їх переваг, в порівнянні з металевими матеріалами, що отримуються плавленням, Шляхом плавлення важко або навіть неможливо виробляти металеві матеріали з деякими особливостями хімічного складу (композиції з металевих і неметалічних матеріалів; псевдосплави з металевих і неметалічних компонентів, що не змішуються в розплавленому вигляді, наприклад залізо — свинець, вольфрам — мідь і ін.). Лише методами порошкової металургії можна виготовити деякі матеріали з особливими фізичними характеристиками і структурою (наприклад, багато пористих металів). С. м. можна виробляти не лише у вигляді заготовок і напівфабрикатів, але і у вигляді готових виробів, що не вимагають подальшої обробки різанням. У ряді випадків С.м. мають вищі властивості, ніж аналогічні матеріали, що отримуються плавленням (наприклад, деякі швидкорізальні стали і жароміцні сплави, берилій і ін.). Перші С. м. — платинові вироби і напівфабрикати (медалі, гущавина, тиглі, дріт і ін.) — були виготовлені П. Р. Собольовським і В. Ст Любарським в 1826 (техніка того часу не дозволяла отримувати температуру вище 1770 °С, необхідну для плавлення платини). На рубежі 19 і 20 вв.(століття) були створені перші тугоплавкі С. м. (наприклад, вольфрам, t пл 3400 °С), які у той час не могли бути отримані плавленням. Промислові методи виготовлення вольфрамових ниток напруження для електричних ламп були введені в 1910 (Кулідж, США), Сучасна техніка (дугове плавлення електроннопроменеве плавлення і ін.) дозволяє розплавити будь-які тугоплавкі метали і сплави, проте велику частину тугоплавких металів виробляють методами порошкової металургії. Перші композиції з С. м., які можна отримувати лише методами порошкової металургії (меднографітовиє щітки для електромашинних генераторів і електродвигунів), були виготовлені близько 1900. Під час 1-ої світової війни 1914—18 була розроблена ін. важлива композиція — магнітодіелектрики на основі феромагнітних металевих порошків, розподілених в діелектричній в'язці. Важливе значення для прогресу техніки мала розробка спечених твердих сплавів (20-і рр., До. Шретер, Німеччина). Контакти для електротехніки з псевдосплавів і композицій на основі С. м. (вольфрам — мідь, срібло — графить і ін.) почали випускати в 30-х рр. Композиції з С. м. на основі міді з оловом, свинцем (інколи цинком) з добавкою неметалічних компонентів, зазвичай окисли кремнію, для фрикційних дисків виробляють з 1932. Фрикційні С. м. на залізній основі почали розробляти в 40-х рр. Широко застосовують діамантово-металеві композиції на основі діамантових порошків і крихти і металевих порошків (мідь і її сплави, вольфрамокобальтовиє тверді сплави, сплави на основі вольфраму, міді і нікелю і ін.). Перші патенти на діамантово-металеві композиції були опубліковані в 1922. У промисловому масштабі виробляють композиції на основі С. м. для різних галузей нової техніки. Наприклад САП (спечена алюмінієва пудра) — С. м. на основі алюмінію і його окислу(6—20%), по жароміцності при 300—550 °С перевершує плавлені алюмінієві сплави. Важлива група С. м., які практично можна отримувати лише методами порошкової металургії, — пористі метали, сплави і композиції (на основі заліза, железографіта, бронзи і неіржавіючої сталі). Зазвичай ці С. м. містять близько 15—30% (об'ємних) пір. Виготовлення пористих С. м. (для підшипників, фільтрів і ін.) було запропоновано в 1909 (Льовендаль, англ.(англійський) патент). Промислове виробництво пористих С. м. для підшипників почато в середині 20-х рр. Переваги пористих С. м. для підшипників — наявність аварійного мастила в порах («самосмазиваємость») і хороша прірабативаємость в експлуатаційних умовах за рахунок деформації об'єму пір. Надалі виробництво пористих С. м. для різних областей техніки безперервно прогресувало (металеві фільтри для тонкого очищення рідин і газів від різних домішок; снарядні поясочки з пористого заліза, замінюючі мідні під час 2-ої світової війни 1939—45; пористі С. м. для паливних елементів, для пристроїв антиобморожувачів в літаках, для того, що перегородило поширення полум'ю у вибухонебезпечній атмосфері; пористі С. м. з металевих порошків або волокна для поглинання звуку і вібрації; пористі елементи для хімічних реакцій і транспорту сипких матеріалів в «киплячому слоє»,т. е. у зваженому стані, і др.).В 70-і рр. розроблені теплообмінні металеві труби з пористим шаром з порошків міді, нікелю, неіржавіючої сталі. В середині 30-х рр. почалося масове виробництво С. м. на залізній і мідній основі у вигляді точних деталей, що не вимагають обробки різанням, для різних галузей машинобудування (автомобільна і тракторна промисловість, з.-х.(сільськогосподарський) машинобудування, виробництво побутових машин, верстатобудування і ін.). До таких виробів з С. м. відносяться різні шестерні, зубчасті колеса, зірочки, деталі кулачкового механізму, важелі, клямки дверних замків, деталі перемикачів: деталі електричних машин — колекторні пластини, магнітопроводи постійного і змінного струму з магнітомягких С.м.; постійні магніти з С.м. на основі заліза — нікелю — алюмінію (алні) і заліза — нікелю — алюмінію — кобальту (алніко) і ін. деталі масового виробництва. Остання за часом виникнення (але не по важливості) група С. м. у вигляді заготовок, напівфабрикатів і виробів — високоякісні С. м., які по властивостях (міцність, жароміцність, зносостійкість і ін.) перевершують плавлені метали і сплави аналогічного складу і призначення. В ряду литих сплавів у зв'язку з грубозернистою структурою і ліквацією понижені механічні властивості. До таких матеріалів відносяться згадані магнітні сплави типа алні і алніко. Ці С. м. отримують з 40-х рр. методами порошкової металургії не лише для магнітних деталей масового виробництва, але і в тих випадках, коли потрібна підвищена міцність. З 50-х рр. берилій для атомної промисловості отримують переважно методами порошкової металургії із-за низьких механічних властивостей і крупнозернистості литого металу. В кінці 60-х рр. почали виробляти швидкорізальну сталь, з 70-х рр. — жароміцні суперсплави на основі нікелю з С. м.; деякі характеристики цих С. м. кращий, ніж в литих сплавів аналогічного складу. Виробництво С. м. розвивається вищими темпами, ніж здобуття плавлених металевих матеріалів. Так, з 1964 по 1972 річний випуск С. м. в США зріс в 2,5 разу (з 47 до 118 тис. т ), в Японії — приблизно в 4 рази (з 4 до 17 тис. т ).
Як для литих, так і таких, що для деформуються матеріалів, що отримуються звичайними методами, небажана присутність таких компонентів, добавок і домішок, які сприяють утворенню значного температурного інтервалу між лініями ліквідуса і солідусу або появі рідкої фази при температурах нижче за температури плавлення-твердіння основної маси металу. Введення таких елементів в С. м., навпаки, підвищує їх міцність і полегшує їх виготовлення, сприяючи зниженню температури спікання. Так, в литих сплавах на залізній основі фосфор — небажана домішка, допустима в кількості не більше 0,1%. У С. м. на залізній основі, навпаки, фосфор — легуюча добавка, яку спеціально вводять в кількості 0,3—0,6% для підвищення механічних властивостей деталей і зниження собівартості виробів (унаслідок утворення рідкої фази і зменшення температури спікання). Специфічна для С. м. на залізній основі добавка — мідь (1—20%), сприяюча завдяки утворенню рідкої фази при спіканні підвищенню властивостей і здешевленню спікання.
Зазвичай компактні (безпористі) С. м. мають такі ж фізичні і механічні властивості, як і литі (деформовані і такі, що відпалюють) метали. У таблиці приведена залежно від пористості досяжна величина властивостей пористих С. м. (модуль пружності Е , коефіцієнт Пуассона u, межа міцності при розтягуванні s в , електропровідність l, теплопровідність l Т ) по відношенню до відповідних властивостей компактного металу ( Е до , u до , s вк , l до , l Тк ).
Вплив пористості на деякі властивості спечених матеріалів
Пористість %
ЄЄ/ до
n/n до
s в /s вк
l/l до
l T /l T до
0
5
10
20
30
40
50
1
0,88
0,73
0,51
0,34
0,21
0,12
1
0,95
0,90
0,80
0,70
0,60
0,50
1
0,88
0,73
0,51
0,34
0,21
0,12
1
0,93
0,81
0,64
0,49
0,36
0,25
1
0,93
0,81
0,64
0,49
0,36
0,25
В порівнянні зі всіма ін. методами здобуття деталей — литвом, обробкою тиском, різанням і т. д., виготовлення виробів з С. м. вимагає найменших витрат робочого часу, заводських площ, устаткування.
Є наступні обмеження вживання С. м.: 1) найбільший економічний ефект С. м. дають при досить масовому випуску деталей. Це пов'язано з необхідністю виготовлення індивідуальних пристосувань (прессформ) для кожного виду деталей. Частково це обмеження має тимчасовий характер; при розвитку нових методів формування С. м. воно може до певної міри відпасти; 2) дорожнеча вихідних порошків. Це також чинник, що тимчасово діє: із збільшенням масштабу випуску і вдосконаленням методів виготовлення порошків їх вартість зменшуватиметься; 3) необхідність здобуття досить чистих вихідних металевих порошків, особливо заліза і його сплавів, оскільки С. м. не можуть бути ефективно очищені від домішок, що знаходяться у вихідних матеріалах. Це обмеження поступово втрачає своє значення: налагоджено масове виробництво чистих порошків розпиляло розплавленого заліза.
Специфічні заходи по консервації і зберіганню деталей і напівфабрикатів (просочення деталей маслом або парафіном) необхідні лише для пористих С. м.
Літ.: Вязников Н. Ф., Ермаков С. С. Металокерамічні матеріали і вироби, 2 видавництва, Л., 1967; Кипарисів С. С., Лібенсон Р. А., Порошкова металургія, М., 1972; Бальшин М. Ю., Наукові основи порошкової металургії і металургії волокна, М., 1972.
