انتخاب مواد برای اجزای متالورژی پودر یک عامل حیاتی است که عملکرد، قابلیت اطمینان و عمر مفید آنها را تعیین می کند و به طور مستقیم بر سازگاری و کارایی اقتصادی آنها در شرایط عملیاتی پیچیده تأثیر می گذارد. از آنجایی که متالورژی پودر امکان اختلاط انعطافپذیر پودرهای فلزی و غیر فلزی را در نسبتهای مختلف فراهم میکند و عملکرد سفارشیسازی شده را از طریق فرآیندهای شکلدهی و تف جوشی امکانپذیر میسازد، انتخاب مواد باید تعادل بهینهای بین خواص مواد، شرایط عملیاتی، امکانسنجی فرآیند و هزینه ایجاد کند و یک تصمیم علمی و سیستماتیک-در منطق اتخاذ کند.
اول، اهداف عملکرد باید به وضوح بر اساس محیط خدمات و ویژگی های بار تعریف شوند. سناریوهای کاربردی مختلف الزامات مختلفی را در مورد استحکام، سختی، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی، هدایت حرارتی، هدایت الکتریکی و زیست سازگاری تحمیل میکنند. به عنوان مثال، اجزای انتقال در موتورهای خودرو و گیربکسها به استحکام و مقاومت خوبی در برابر سایش نیاز دارند، که اغلب از مواد متالورژی پودر پایه آهن- با تقویت آلیاژی با استفاده از عناصری مانند کربن، مس، نیکل و مولیبدن استفاده میکنند. در محیطهای با دمای بالا، خورنده یا محیطهای رسانهای خاص، مواد مبتنی بر فولاد ضد زنگ-یا نیکل{6}}بهدلیل لایههای غیرفعال پایدار، مقاومت در برابر اکسیداسیون قوی و مقاومت در برابر خزش، عملکرد بهتری را ارائه میدهند. کانکتورهای الکتریکی و یاتاقانهای کشویی تمایل دارند از مواد- بر پایه مس استفاده کنند تا از هدایت حرارتی و الکتریکی عالی خود استفاده کنند و مقاومت تماس و گرمای اصطکاک را کاهش دهند.
ثانیاً، مواد مناسب باید با ویژگیهای ساختاری و طراحی عملکردی اجزا مطابقت داشته باشند. متالورژی پودر امکان ساخت سازه های متخلخل را فراهم می کند که برای عملکردهای خاصی مانند روانکاری، میرایی ارتعاش، یا فیلتراسیون طراحی شده اند. در این موارد، روان کننده های جامد باید به مواد ماتریس اضافه شود یا تخلخل باید کنترل شود، در حالی که اطمینان حاصل شود که استحکام با الزامات استفاده مطابقت دارد. برای قطعات با اشکال پیچیده و نیازهای دقت بالا، سیستمهای پودری با عملکرد پرس خوب و انقباض زینترینگ پایدار برای کاهش انحرافات ابعادی و پردازش پس از{4} ترجیح داده میشوند. برای ابزارهای برش یا آسترهای مقاوم در برابر سایش که به سختی و مقاومت سایشی بالا نیاز دارند، باید سیستم های کاربید سیمانی انتخاب شوند. این سیستمها فازهای سختی بالا مانند کاربید تنگستن را با فاز بایندر فلزی ترکیب میکنند تا مقاومت سایش و مقاومت فشاری عالی را به دست آورند.
امکان سنجی فرآیند نیز یک ملاحظات اساسی در انتخاب مواد است. مواد پودری مختلف تفاوت های قابل توجهی را در جریان پذیری پرس، فعالیت تف جوشی و سازگاری با سایر اجزا از خود نشان می دهند. بنابراین، ارزیابی سازگاری آنها با تجهیزات موجود، پنجره های فرآیند و قابلیت های کنترل جو ضروری است. به عنوان مثال، در حالی که پودرهای بسیار فعال-ذرات- برای چگالش مفید هستند، نیاز بیشتری به دقت تجهیزات پرس و مقاومت در برابر سایش قالب ها دارند. پودرهای حاوی عناصری که به راحتی اکسید می شوند نیاز به تف جوشی در اتمسفرهای کاهنده یا خنثی دارند که به ترتیب هزینه های فرآیند و الزامات ایمنی را افزایش می دهد. انتخاب مواد باید بین قابلیت ساخت و پایداری دسته ای تعادل ایجاد کند تا از تاثیرگذاری بر راندمان و بازده تولید به دلیل پیچیدگی بیش از حد فرآیند جلوگیری شود.
عوامل هزینه به همان اندازه مهم هستند. در حالی که الزامات عملکرد و فرآیند برآورده می شود، سیستم های مواد با هزینه{1}}اثربخشی بالا باید اولویت بندی شوند. مواد مبتنی بر آهن{3}}معمولاً به دلیل مواد اولیه در دسترس و فرآیندهای بالغ، هزینه کلی کمتری دارند. مواد مبتنی بر فولاد ضد زنگ و{5}}نیکل عملکرد برتری دارند، اما هزینههای مواد خام و انرژی بالاتری دارند، که آنها را برای کاربردهای حیاتی یا مواردی که به مقاومت در برابر خوردگی خاص یا عملکرد دمای بالا نیاز دارند، مناسب میسازد. مواد مبتنی بر مس هزینههای متوسط و مزایای قابلتوجهی در رسانایی حرارتی و الکتریکی ارائه میدهند و آنها را برای وسایل الکتریکی و کاربردهای سبک-با سرعت بالا مناسب میسازد. با بهینهسازی ترکیب آلیاژ و فرآیندهای ساخت، عملکرد مواد را میتوان بدون افزایش قابلتوجه هزینهها بهبود بخشید، و به یک موقعیت برد{12}}هم برای اقتصاد و هم برای عملکرد دست یافت.
علاوه بر این، الزامات پایداری باید در انتخاب مواد منعکس شود. اولویت باید به سیستمهای مواد با قابلیت بازیافت خوب و مصرف انرژی کم داده شود و امکان بازیافت پودر باید برای کاهش مصرف منابع و بار زیستمحیطی، همسو با روند توسعه تولید سبز در نظر گرفته شود.
به طور خلاصه، انتخاب مواد برای اجزای متالورژی پودر باید بر روی عملکرد خدمات متمرکز شود، به طور جامع در ارتباط با عملکرد ساختاری، امکانسنجی فرآیند، و اقتصاد ارزیابی شود، در حالی که پایداری محیطی و منابع را نیز در نظر میگیرد. ایجاد یک فرآیند انتخاب بر اساس دادهها و معیارهای طراحی میتواند بهترین تطابق بین عملکرد، هزینه و قابلیت اطمینان را در کاربردهای مختلف به دست آورد و پایهای محکم برای کاربرد-کیفیت و مقیاس بزرگ- اجزای متالورژی پودر ایجاد کند.