تعدين المساحيق

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 15 صور
الموسوعة الحرة
يُستخدم مسحوق الحديد بشكل شائع في التلبيد

تعدين المساحيق ( PM ) مصطلح يشمل طيفًا واسعًا من الطرق التي تُصنع بها المواد أو المكونات من مساحيق المعادن . تُستخدم عمليات تعدين المساحيق أحيانًا لتقليل أو إلغاء الحاجة إلى عمليات التصنيع التقليدية ، مما يقلل من فقد المواد ويخفض تكلفة المنتج النهائي. [ 1 ] ويحدث هذا غالبًا مع الأجزاء المعدنية الصغيرة، مثل تروس الآلات الصغيرة. [ 1 ] تُنتج بعض المنتجات المسامية، التي تسمح بنفاذ السوائل أو الغازات، بهذه الطريقة. [ 1 ] كما تُستخدم هذه التقنية عندما يكون صهر مادة ما غير عملي، نظرًا لارتفاع درجة انصهارها ، أو عندما تكون سبيكة من مادتين غير قابلتين للامتزاج، مثل خليط من النحاس والجرافيت. [ 1 ]

بهذه الطريقة، يمكن استخدام تقنية تعدين المساحيق لإنتاج مواد فريدة يستحيل الحصول عليها من الصهر أو التشكيل بطرق أخرى. [ 1 ] يُعد كربيد التنجستن منتجًا بالغ الأهمية من هذا النوع . [ 1 ] يُستخدم كربيد التنجستن في قطع وتشكيل المعادن الأخرى، وهو مصنوع من جزيئات كربيد التنجستن المرتبطة بالكوبالت. [ 2 ] يُعد كربيد التنجستن الاستخدام الأكبر والأهم للتنجستن ، [ 3 ] إذ يستهلك حوالي 50% من الإمدادات العالمية. [ 4 ] تشمل المنتجات الأخرى المرشحات المُلبدة ، والمحامل المسامية المشبعة بالزيت، والموصلات الكهربائية، وأدوات الماس.

تتألف تقنيات تعدين المساحيق عادةً من ضغط المسحوق وتسخينه ( تلبيده ) عند درجة حرارة أقل من درجة انصهار المعدن، لربط الجزيئات معًا. [ 1 ] يمكن إنتاج المسحوق المستخدم في هذه العمليات بعدة طرق، منها اختزال المركبات المعدنية، [ 1 ] والتحليل الكهربائي للمحاليل المحتوية على المعادن، [ 1 ] والسحق الميكانيكي، [ 1 ] بالإضافة إلى طرق أكثر تعقيدًا، بما في ذلك طرق متنوعة لتفتيت المعدن السائل إلى قطرات، والتكثيف من بخار المعدن. يتم الضغط عادةً باستخدام مكبس، ولكن يمكن أيضًا إجراؤه بالصدمات الانفجارية أو بوضع وعاء مرن في غاز أو سائل عالي الضغط. يتم التلبيد عادةً في فرن مخصص، ولكن يمكن أيضًا إجراؤه بالتزامن مع الضغط (الضغط المتساوي الساخن)، أو باستخدام التيارات الكهربائية.

منذ ظهور التصنيع الإضافي القائم على مسحوق المعادن على نطاق الإنتاج الصناعي في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، أصبح التلبيد الانتقائي بالليزر وعمليات التصنيع الإضافي الأخرى للمعادن فئة جديدة من تطبيقات تعدين المساحيق ذات الأهمية التجارية.

ملخص

تتألف عملية "الضغط والتلبيد" في تعدين المساحيق عمومًا من ثلاث خطوات أساسية: خلط المسحوق (أو طحنه )، وضغطه في القالب ، ثم تلبيده . يُجرى ضغط المسحوق في القالب عادةً عند درجة حرارة الغرفة . أما التلبيد فهو عملية ربط المادة معًا بالحرارة دون تسييلها. ويُجرى عادةً عند الضغط الجوي وتحت تركيبة جوية مضبوطة بدقة. وللحصول على خصائص خاصة أو دقة محسّنة، غالبًا ما تُجرى عمليات معالجة ثانوية مثل السك أو المعالجة الحرارية . [ 5 ]

إحدى الطرق القديمة في هذا المجال هي عملية مزج مساحيق معدنية دقيقة (أقل من 180 ميكرون) مع إضافات، ثم ضغطها في قالب بالشكل المطلوب، ثم تلبيد المادة المضغوطة معًا في جو مُتحكم به. عادةً ما يكون مسحوق المعدن حديدًا ، وتشمل الإضافات شمعًا مُزلقًا، وكربونًا ، ونحاسًا ، و/أو نيكلًا . ينتج عن هذه العملية أجزاء دقيقة، عادةً ما تكون قريبة جدًا من أبعاد القالب، ولكن بمسامية تتراوح بين 5 و15%، وبالتالي خصائص الفولاذ المطروق. لا تزال هذه الطريقة تُستخدم لإنتاج حوالي مليون طن سنويًا من المكونات الهيكلية المصنوعة من سبائك الحديد.

هناك العديد من عمليات إدارة المشاريع الأخرى التي تم تطويرها على مدى الخمسين عامًا الماضية. وتشمل هذه:

  • تشكيل المساحيق: يتم تسخين "الشكل الأولي" المصنوع بالطريقة التقليدية "للضغط والتلبيد" ثم يتم تشكيله بالحرارة إلى الكثافة الكاملة، مما ينتج عنه خصائص عملية التشكيل بالطرق التقليدية.
  • الضغط المتساوي الساخن (HIP): في هذه العملية، يُملأ قالب ، عادةً ما يكون على شكل علبة معدنية، بمسحوق مُذرّر بالغاز وكروي الشكل. تُهتز العلبة، ثم تُفرغ من الهواء وتُغلق بإحكام. لتلبيد المسحوق، يُوضع في مكبس متساوي ساخن لعدة ساعات، حيث يُسخّن إلى حوالي 0.7 ضعف درجة انصهاره، ويُعرّض لضغط غاز خارجي يبلغ حوالي 100 ميجا باسكال. [ 6 ] ينتج عن ذلك قطعة مُشكّلة ذات كثافة كاملة وخصائص مماثلة أو أفضل من خصائص القطعة المشغولة. طُوّرت تقنية الضغط المتساوي الساخن في خمسينيات وستينيات القرن العشرين، ودخلت حيز الإنتاج بكميات كبيرة في سبعينيات وثمانينيات القرن العشرين. في عام 2015، استُخدمت هذه التقنية لإنتاج حوالي 25000 طن سنويًا من الفولاذ المقاوم للصدأ وفولاذ الأدوات، بالإضافة إلى أجزاء مهمة من السبائك الفائقة لمحركات الطائرات النفاثة.
  • قولبة حقن المعادن (MIM): في هذه التقنية، يُخلط المسحوق، الذي يكون عادةً ناعمًا جدًا (أقل من 25 ميكرونًا) وكرويًا، مع مادة رابطة بلاستيكية أو شمعية حتى يقترب من الحد الأقصى للحمل الصلب، والذي يبلغ عادةً حوالي 65% من الحجم، ثم يُحقن في قالب لتشكيل جزء "أخضر" (مع المادة الرابطة) ذي هندسة معقدة. بعد ذلك، يُسخّن هذا الجزء أو يُعالج بطريقة أخرى لإزالة المادة الرابطة، لينتج عنه جزء "بني" (بدون مادة رابطة). ثم يُلبّد هذا الجزء وينكمش بنسبة 18% تقريبًا، لينتج عنه جزء نهائي معقد ذو كثافة تتراوح بين 95% و99% (خشونة السطح حوالي 3 ميكرون). [ 7 ] ابتُكرت هذه التقنية في سبعينيات القرن الماضي، وشهد إنتاجها نموًا منذ عام 2000، حيث بلغ حجم الإنتاج العالمي المُقدّر في عام 2014 نحو 12,000 طن بقيمة 1265 مليون يورو. [ 8 ]
  • تستخدم تقنيات التلبيد بمساعدة التيار الكهربائي (ECAS) التيارات الكهربائية لتلبيد المساحيق. يقلل هذا من وقت الإنتاج بشكل كبير (إذ يمكن أن يستغرق من 15 دقيقة إلى بضع ميكروثوانٍ)، ولا يتطلب تسخينًا طويلًا للفرن، ويسمح بكثافات قريبة من الكثافات النظرية، ولكنه يعاني أيضًا من عيب الأشكال البسيطة. [ 9 ] لا تتطلب المساحيق المستخدمة في ECAS مواد رابطة لأنها تُلبّد مباشرةً، دون الحاجة إلى ضغطها مسبقًا أو تكثيفها بمواد رابطة. تُصمّم القوالب وفقًا لشكل القطعة النهائية لأن المساحيق تتلبد أثناء ملء التجويف تحت الضغط المُطبّق. هذا يتجنب مشكلة اختلافات الشكل الناتجة عن التلبيد غير المتجانس، بالإضافة إلى التشوهات الناتجة عن الجاذبية عند درجات الحرارة العالية. أكثر هذه التقنيات شيوعًا هي الكبس الساخن ، والتي استُخدمت لصنع أدوات الماس لصناعة البناء. اعتبارًا من عام 2018، لم يحقق سوى الكبس الساخن، وبشكل محدود، تلبيد البلازما الشرارية، تطبيقًا صناعيًا مباشرًا. [ 10 ]
  • التصنيع بالإضافة (AM) هو مجموعة حديثة نسبياً من التقنيات التي تستخدم مساحيق المعادن (إلى جانب مواد أخرى، مثل البلاستيك) لصنع أجزاء عن طريق التلبيد بالليزر أو الصهر. وقد شهدت هذه العملية نمواً سريعاً اعتباراً من عام 2015.[ 11 ] ومنذ عام 2018، يُستخدم هذا الأسلوب بشكل أساسي في الأبحاث، وتطوير النماذج الأولية، والتطبيقات المتقدمة في صناعة الطيران والفضاء، بالإضافة إلى استخدامه في الصناعات الطبية الحيوية والدفاعية والسيارات. [ 11 ] وقد شاع استخدامه في صناعة الطيران والفضاء لأن العمليات التقليدية تستغرق وقتًا أطول، وتتطلب جهدًا أكبر، وتكلفتها أعلى. [ 11 ] وتشمل هذه العمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد ، والتلبيد الانتقائي بالليزر (SLS)، والصهر الانتقائي بالليزر (SLM)، والصهر بشعاع الإلكترون (EBM).

التاريخ والقدرات

رأس ميدالية فضية تخلد ذكرى المؤتمر الدولي الرابع لعلم المعادن المساحيق في عام 1973

يرتبط تاريخ تعدين المساحيق وفن تلبيد المعادن والسيراميك ارتباطًا وثيقًا. يتضمن التلبيد إنتاج قطعة صلبة من المعدن أو السيراميك من مسحوق أولي. صنع الإنكا القدماء المجوهرات وغيرها من التحف من مساحيق المعادن الثمينة، على الرغم من أن الإنتاج الضخم لمنتجات تعدين المساحيق لم يبدأ إلا في منتصف أو أواخر القرن التاسع عشر. في عمليات التصنيع المبكرة هذه، كان يُستخرج الحديد يدويًا من إسفنجة معدنية بعد اختزاله، ثم يُعاد استخدامه كمسحوق للصهر أو التلبيد النهائي. [ 12 ]

يمكن الحصول على نطاق أوسع بكثير من المنتجات من عمليات المساحيق مقارنةً بالخلط المباشر للمواد المنصهرة. في عمليات الصهر، تنطبق " قاعدة الأطوار " على جميع العناصر النقية والمختلطة، وتحدد بدقة توزيع الأطوار السائلة والصلبة التي يمكن أن توجد في تركيبات محددة. إضافةً إلى ذلك، يتطلب الخلط صهر المواد الأولية بالكامل، مما يفرض قيودًا كيميائية وحرارية وقيودًا على عملية التصنيع. لسوء الحظ، تُشكل معالجة مساحيق الألومنيوم /الحديد مشكلة كبيرة. [ 12 ] [ 13 ] أما المواد الأخرى شديدة التفاعل مع أكسجين الهواء، مثل القصدير ، فيمكن تلبيدها في بيئات خاصة أو باستخدام طلاءات مؤقتة. [ 12 ] [ 14 ]

في مجال تعدين المساحيق أو السيراميك، يُمكن تصنيع مكونات قد تتحلل أو تتفتت لولا ذلك. يُمكن تجاهل جميع اعتبارات تغيرات الطور بين الحالة الصلبة والسائلة، مما يجعل عمليات المساحيق أكثر مرونة من تقنيات الصب أو البثق أو التشكيل . [ 12 ] تشمل الخصائص القابلة للتحكم للمنتجات المُحضّرة باستخدام تقنيات المساحيق المختلفة الخصائص الميكانيكية والمغناطيسية، [ 12 ] [ 15 ] وغيرها من الخصائص غير التقليدية لمواد مثل المواد الصلبة المسامية، والتجمعات، والمركبات بين الفلزية . [ 12 ] كما يُمكن التحكم بدقة في الخصائص التنافسية لعمليات التصنيع (مثل تآكل الأدوات، والتعقيد، وخيارات الموردين). [ 12 ]

منتجات خاصة

تُتيح تقنية تعدين المساحيق إمكانية إنتاج العديد من المنتجات الخاصة. ومن بين هذه المنتجات، على سبيل المثال لا الحصر: شعيرات أكسيد الألومنيوم (Al₂O₃ ) المطلية بطبقات رقيقة جدًا من الأكسيد لتحسين الانكسار؛ وقوالب حديدية مطلية بأكسيد الألومنيوم (Al₂O₃ ) لتحسين مقاومة الزحف عند درجات الحرارة العالية؛ وخيوط مصابيح كهربائية مصنوعة بتقنية المساحيق؛ وبطانات لفرامل الاحتكاك؛ وزجاج معدني للأغشية والشرائط عالية القوة؛ ودروع حرارية لمركبات الفضاء عند دخولها الغلاف الجوي للأرض؛ وموصلات كهربائية للتعامل مع تدفقات تيار عالية؛ ومغناطيسات ؛ وفيريتات الميكروويف ؛ ومرشحات للغازات؛ ومحامل يمكن تشريبها بمواد التشحيم . [ 12 ]

تتميز الأغشية الرقيقة للغاية والكرات متناهية الصغر بقوة عالية. ومن تطبيقات هذه الظاهرة تغطية المواد الهشة على شكل شعيرات بطبقة رقيقة دون الميكرومتر من معدن أكثر ليونة (مثل التنجستن المطلي بالكوبالت ). يؤدي الإجهاد السطحي للطبقة الرقيقة إلى ضغط المعدن الأكثر صلابة، مما يزيد من قوة التمزق بشكل ملحوظ عند تلبيد المركب بأكمله. وباستخدام هذه الطريقة، لوحظت قوى تصل إلى 2.8  جيجا باسكال مقابل 550 ميجا باسكال لكربيد التنجستن المطلي (25% كوبالت) وغير المطلي على التوالي . [ 12 ] 

إنتاج المساحيق

صورة مقربة لمسحوق النحاس المنتج عن طريق التذرية الغازية باستخدام الهواء

يمكن تحويل أي مادة قابلة للانصهار إلى ذرات. [ 12 ] وقد طُوّرت عدة تقنيات تسمح بإنتاج كميات كبيرة من الجسيمات المسحوقة، مع تحكم دقيق في نطاقات أحجام الحبيبات النهائية. [ 12 ] ويمكن تحضير المساحيق عن طريق السحق أو الطحن أو التفاعلات الكيميائية أو الترسيب الإلكتروليتي. [ 12 ] وتُعدّ المساحيق النحاسية والحديدية من أكثر المساحيق استخدامًا. [ 16 ]

تم إنتاج مساحيق عناصر التيتانيوم والفاناديوم والثوريوم والنيوبيوم والتنتالوم والكالسيوم واليورانيوم عن طريق الاختزال عالي الحرارة للنيتريدات والكربيدات المقابلة . كما تم الحصول على مساحيق الحديد والنيكل واليورانيوم والبريليوم دون الميكرومترية عن طريق اختزال أكسالات وفورمات المعادن. وتم أيضاً تحضير جزيئات دقيقة للغاية بتوجيه تيار من المعدن المنصهر عبر نفث بلازما عالي الحرارة أو لهب ، مما يؤدي إلى تذرية المادة. وتُستخدم عمليات مساحيق كيميائية وأخرى مرتبطة باللهب ، جزئياً، لمنع التدهور الشديد لأسطح الجزيئات بفعل أكسجين الهواء. [ 12 ]

يمكن الحصول على المسحوق من خلال التذرية بالغاز أو الماء، [ 17 ] والتذرية بالطرد المركزي، [ 12 ] والاختزال الكيميائي للمركبات الجزيئية، [ 17 ] والترسيب الإلكتروليتي في ظروف مناسبة، [ 17 ] والطحن والسحق البسيط، [ 17 ] والتحلل الحراري للهيدريدات أو الكربونيلات الجزيئية، [ 17 ] والترسيب من المحلول، [ 17 ] وكذلك التكثيف من المعدن المتبخر. [ 17 ]

تذرية الغاز

رسم تخطيطي لعملية التذرية

تُنجز عملية التذرية بدفع تيار من المعدن المنصهر عبر فتحة عند ضغوط معتدلة. [ 12 ] يُضخ غاز في تيار المعدن قبل خروجه من الفوهة مباشرةً، مما يُحدث اضطرابًا مع تمدد الغاز المُحمل (نتيجة التسخين) وخروجه إلى حيز تجميع كبير خارج الفتحة. [ 12 ] يُملأ حيز التجميع بالغاز لزيادة اضطراب تيار المعدن المنصهر. [ 12 ] يُفصل تيارا الهواء والمسحوق باستخدام الفصل بالجاذبية أو الفصل الإعصاري . [ 12 ]

تتوفر تقنيات تذرية بسيطة يتم فيها دفع المعدن السائل عبر فتحة بسرعة عالية كافية لضمان تدفق مضطرب. يُستخدم عادةً رقم رينولدز كمؤشر للأداء . عند قيم رينولدز المنخفضة، يتذبذب تيار السائل، ولكن عند السرعات العالية، يصبح التيار مضطربًا ويتفتت إلى قطرات. تُطبق طاقة الضخ لتكوين القطرات بكفاءة منخفضة جدًا (في حدود 1000).(1% )، والتحكم في توزيع حجم جزيئات المعدن المنتجة ضعيف نوعًا ما. تتوفر تقنيات أخرى لزيادة كفاءة التذرية، وإنتاج حبيبات أدق، وتضييق نطاق توزيع حجم الجسيمات، مثل اهتزاز الفوهة، وعدم تناظرها، وتدفقات متعددة، أو حقن المعدن المنصهر في الغاز المحيط. لسوء الحظ، يصعب قذف المعادن عبر فتحات أصغر من بضعة ملليمترات في القطر، مما يحد عمليًا من الحد الأدنى لحجم حبيبات المسحوق إلى حوالي10  ميكرومتر . ينتج عن التذرية أيضًا طيف واسع من أحجام الجسيمات، مما يستلزم تصنيفًا لاحقًا عن طريق الفرز وإعادة صهر جزء كبير من حدود الحبيبات. [ 12 ]

تقنيات الطرد المركزي

مخطط توضيحي لعملية التذرية بالطرد المركزي

يُعدّ التفتيت المركزي للجسيمات المنصهرة أحد الحلول لهذه المشكلات. وتتوفر خبرة واسعة في هذا المجال مع الحديد والصلب والألومنيوم. يُشكّل المعدن المراد تحويله إلى مسحوق على هيئة قضيب يُدخل إلى حجرة عبر مغزل يدور بسرعة عالية. يوجد في الجهة المقابلة لطرف المغزل قطب كهربائي يُولّد قوسًا كهربائيًا يُسخّن القضيب المعدني. ومع انصهار المعدن عند الطرف، يُطلق دوران القضيب السريع قطرات صغيرة من المعدن المنصهر تتصلب قبل أن تصطدم بجدران الحجرة. ويقوم غاز متداول بدفع الجسيمات خارج الحجرة. ويمكن استخدام تقنيات مماثلة في الفضاء أو على سطح القمر. إذ يُمكن تدوير جدار الحجرة لدفع مساحيق جديدة إلى أوعية تجميع بعيدة، كما يُمكن استبدال القطب الكهربائي بمرآة شمسية مُركّزة عند طرف القضيب. [ 12 ]

ثمة طريقة بديلة قادرة على إنتاج توزيع ضيق جدًا لأحجام الحبيبات، ولكن بمعدل إنتاجية منخفض، وتتمثل في وعاء يدور بسرعة عالية ويُسخّن إلى درجة حرارة أعلى بكثير من درجة انصهار المادة المراد طحنها. يُضخ المعدن السائل على سطح الوعاء بالقرب من المركز بمعدلات تدفق مضبوطة تسمح بتكوين طبقة رقيقة من المعدن تطفو بالتساوي على الجدران وفوق الحافة، ثم يتفتت إلى قطرات، يبلغ سمك كل منها تقريبًا سمك الطبقة. [ 12 ]

رذاذ الماء

مخطط لرذاذ الماء

تتضمن تقنية أخرى لإنتاج المساحيق استخدام تيار رقيق من المعدن السائل يتقاطع مع تيارات عالية السرعة من الماء المُذرّى، مما يؤدي إلى تفتيت التيار إلى قطرات وتبريد المسحوق قبل وصوله إلى قاع الحاوية. وفي عمليات لاحقة، يُجفف المسحوق. [ 12 ] تُسمى هذه العملية بالتذرية المائية. [ 17 ] تُبرّد التذرية المائية جزيئات المعدن وتُصلّبها بسرعة أكبر من التذرية الغازية. [ 17 ] ولأن معدل التصلب يتناسب عكسيًا مع حجم الجزيئات، يُمكن إنتاج جزيئات أصغر باستخدام التذرية المائية. [ 18 ] كلما صغر حجم الجزيئات، زادت تجانس البنية المجهرية. كما أن الجزيئات المُنتجة بهذه الطريقة ستكون ذات شكل غير منتظم [ 17 ] وسيكون توزيع حجم الجزيئات أوسع. بالإضافة إلى ذلك، قد يحدث بعض التلوث السطحي نتيجة لتكوّن طبقة أكسدة. يُمكن تقليل حجم المسحوق من خلال نوع من المعالجة المسبقة للتصليد، مثل التلدين المُستخدم في صناعة الأدوات الخزفية.

ضغط المسحوق

رسم تخطيطي لمراحل انضغاط الحبوب

تُعدّ عملية ضغط المساحيق، إحدى أهم الخطوات في عمليات تعدين المساحيق، وهي عملية ضغط مسحوق المعدن بتطبيق ضغوط عالية. [ 19 ] تُجرى معظم عمليات ضغط المساحيق باستخدام مكابس ميكانيكية وأدوات صلبة، ولكن يمكن أيضًا استخدام تقنيات هيدروليكية وهوائية، بالإضافة إلى طرق تجمع بين الضغط والتلبيد، مثل الضغط المتساوي الساخن. [ 19 ] كما تُستخدم عمليات تشكيل المعادن التقليدية، بما في ذلك الدرفلة والتشكيل والبثق والتشكيل بالضغط . [ 19 ]

تزداد كثافة المسحوق المضغوط بزيادة الضغط المُطبق. تتراوح الضغوط النموذجية بين 80 و1000 رطل لكل بوصة مربعة (0.55 إلى 6.89 ميجا باسكال) ، وقد تم الحصول على ضغوط تتراوح بين 1000 و1000000 رطل لكل بوصة مربعة (6.9 إلى 6894.8 ميجا باسكال) . ويُستخدم ضغط يتراوح بين 10 و50 طن/بوصة مربعة (150 إلى 700 ميجا باسكال) بشكل شائع لضغط مساحيق المعادن. وللحصول على نفس نسبة الضغط عبر مكون ذي أكثر من مستوى أو ارتفاع، من الضروري استخدام عدة مكابس سفلية. تُصنع قطعة العمل الأسطوانية باستخدام أدوات أحادية المستوى، بينما يُمكن تصنيع أشكال أكثر تعقيدًا باستخدام أدوات متعددة المستويات.      

الضغط بالقالب

ضغط المساحيق

تُعدّ تقنية الضغط بالقوالب التقنيةَ السائدةَ لتشكيل المنتجات من المواد المسحوقة، سواءً من حيث كميات الإنتاج أو عدد القطع المُنتَجة. وتتوفر في السوق مكابس ميكانيكية، ومكابس كهربائية مؤازرة، ومكابس هيدروليكية، حيث تُعالَج أكبر كمية من المساحيق باستخدام المكابس الهيدروليكية. وتتضمن هذه التقنية دورة الإنتاج الموضحة أدناه، والتي توفر عمليةً مؤتمتةً بسهولة وبمعدل إنتاج عالٍ:

  1. ملء تجويف القالب بحجم معروف من مسحوق التغذية ، يتم توصيله من خلال أداة التعبئة.
  2. يتم ضغط المسحوق داخل القالب باستخدام مكابس لتشكيل المادة المضغوطة. وعادةً ما يتم تطبيق ضغط الضغط من خلال المكابس من كلا طرفي مجموعة الأدوات لتقليل مستوى تدرج الكثافة داخل المادة المضغوطة.
  3. إخراج القرص المضغوط من القالب، باستخدام أداة السحب السفلية (أو أدوات السحب السفلية) من القالب.
  4. إزالة المادة المضغوطة من الوجه العلوي للقالب باستخدام أداة التعبئة في مرحلة التعبئة من الدورة التالية، أو نظام أتمتة أو روبوت.

عادةً ما تُثبّت الأدوات في وضع رأسي بحيث تُشكّل أداة التثقيب قاع التجويف. [ 20 ] ولعلّ أهمّ الاعتبارات الأساسية هو إمكانية إزالة القطعة من القالب بعد كبسها، بالإضافة إلى تجنّب الزوايا الحادة في التصميم. يُوصى بأن تكون مساحة السطح القصوى أقل من 20 بوصة مربعة (0.013 متر مربع ) وأن تكون نسبة الارتفاع إلى القطر أقل من 7 إلى 1. كما يُوصى بأن تكون سماكة الجدران أكبر من 0.08 بوصة (2.0 مم) وأن تكون نسب سماكة الجدران المتجاورة أقل من 2.5 إلى 1. [ 20 ]  

إحدى المزايا الرئيسية لهذه العملية هي قدرتها على إنتاج أشكال هندسية معقدة. تتطلب الأجزاء ذات التجاويف والخيوط عملية تشغيل ثانوية. تتراوح أحجام الأجزاء النموذجية من 0.65 سم² إلى 130 سم² في المساحة ، ومن 0.25 سم إلى 10.16 سم في الطول . مع ذلك، من الممكن إنتاج أجزاء أصغر من 0.65 سم² وأكبر من 160 سم² في المساحة، ومن جزء من البوصة (2.54 سم ) إلى حوالي 20 سم في الطول. [ 20 ] تستطيع المكابس الميكانيكية الصغيرة عمومًا ضغط حوالي 100 قطعة في الدقيقة . [ 19 ]       

في عملية ضغط القوالب، توجد أربعة أنواع رئيسية من أدوات الضغط: الضغط أحادي الحركة، المستخدم للمكونات الرقيقة والمسطحة؛ والضغط ثنائي الحركة المتقابل بحركتي ضغط، والذي يُستخدم للمكونات السميكة؛ والضغط ثنائي الحركة بقالب عائم؛ والضغط ثنائي الحركة بقالب سحب. توفر أدوات الضغط ثنائي الحركة توزيعًا أفضل للكثافة مقارنةً بأدوات الضغط أحادي الحركة. يجب تصميم الأدوات بحيث تتحمل الضغط الشديد دون أن تتشوه أو تنحني. كما يجب أن تُصنع من مواد مصقولة ومقاومة للتآكل. [ 20 ]

توطيد الصدمة

التصليد بالصدمة، أو التصليد الديناميكي، هو أسلوب تجريبي لتصليد المساحيق باستخدام موجات صدمية عالية الضغط. [ 21 ] [ 22 ] يُعد هذا الأسلوب مفيدًا للمنتجات الضخمة جدًا، بما في ذلك تلك التي يزيد وزنها عن 3000 طن ومساحتها عن 100 بوصة مربعة. [ 19 ] ويتم إنتاج هذه المنتجات عادةً عن طريق اصطدام قطعة العمل بلوحة متسارعة انفجاريًا. على الرغم من البحث الذي أُجري على هذا الأسلوب لفترة طويلة، إلا أنه لا يزال يعاني من بعض المشاكل في التحكم والتجانس. ومع ذلك، فإنه يوفر بعض المزايا المحتملة القيّمة. على سبيل المثال، يحدث التصليد بسرعة كبيرة لدرجة أنه قد يتم الاحتفاظ بالبنى المجهرية شبه المستقرة. [ 23 ]

الضغط المتساوي البارد

الضغط المتساوي للمساحيق هو طريقة بديلة لضغط المساحيق. [ 19 ] في الضغط المتساوي البارد، توضع جزيئات معدنية دقيقة في قالب مرن، ثم يُغمر القالب في غاز أو سائل عالي الضغط من جميع الجهات (ضغط متساوي). [ 19 ] بعد التلبيد، تُنتج هذه العملية التصنيعية كمية قليلة جدًا من الخردة المعدنية، ويمكن استخدامها لصنع العديد من الأشكال المختلفة. تتميز التفاوتات التي يمكن تحقيقها بهذه العملية بالاشتراك مع التلبيد بدقة عالية جدًا، حيث تتراوح من ± 0.2  مم (0.008 بوصة  ) للأبعاد المحورية و ± 0.5  مم (0.020 بوصة  ) للأبعاد القطرية. يُعد هذا النوع الأكثر كفاءة من أنواع ضغط المساحيق (الفئات الفرعية التالية مأخوذة أيضًا من هذا المرجع). [ 20 ] عادةً ما تكون هذه العملية قابلة للتطبيق فقط على كميات الإنتاج الصغيرة، وعلى الرغم من أن تكلفة القالب أقل بكثير من تكلفة قوالب الضغط، إلا أنه غير قابل لإعادة الاستخدام بشكل عام، كما أن وقت الإنتاج أطول بكثير. [ 24 ] عادةً ما تكون معدلات الإنتاج منخفضة للغاية، ولكن يمكن ضغط أجزاء يصل وزنها إلى 100 رطل بكفاءة. [ 19 ] نظرًا لتطبيق الضغط من جميع الاتجاهات، يلزم ضغط أقل لإنتاج كثافات أعلى من المسحوق في المنتج النهائي. [ 19 ]

تتراوح ضغوط الكبس من 15000 رطل لكل بوصة مربعة (100000 كيلو باسكال ) إلى 40000 رطل لكل بوصة مربعة (280000 كيلو باسكال) لمعظم المعادن، ومن 2000 رطل لكل بوصة مربعة (14000 كيلو باسكال) إلى 10000 رطل لكل بوصة مربعة (69000 كيلو باسكال) للمواد غير المعدنية. [ 20 ] تزيد كثافة الأجزاء المضغوطة بالضغط المتساوي بنسبة 5% إلى 10% عن كثافة الأجزاء المضغوطة في عمليات تعدين المساحيق الأخرى. [ 20 ] تتراوح أحجام قطع العمل النموذجية من 6.35 مم (0.25 بوصة) إلى 19.05 مم (0.75 بوصة) في السماكة، ومن 12.70 مم ( 0.5 بوصة) إلى 254 مم ( 10 بوصات) في الطول. من الممكن ضغط قطع العمل التي يتراوح سمكها بين 0.0625 بوصة (1.59 مم) و 5 بوصات (127 مم) وطولها بين 0.0625 بوصة (1.59 مم) و 40 بوصة (1016 مم) . [ 20 ]                        

تتميز هذه الطريقة عن ضغط المساحيق التقليدي بإمكانية الحصول على جدران أرق وقطع عمل أكبر. ولا توجد قيود على نسبة الارتفاع إلى القطر. كما لا توجد قيود محددة على اختلافات سماكة الجدار، أو التجاويف ، أو الفتحات، أو الخيوط، أو الثقوب المتقاطعة. ولا تتطلب عملية ضغط المساحيق المتساوي الضغط أي مواد تشحيم. الحد الأدنى لسماكة الجدار هو 1.27  مم (0.05 بوصة  )، ويمكن أن يتراوح وزن المنتج بين 18 و136 كجم (40 و300 رطل  ). ويحدث انكماش للمسحوق بنسبة تتراوح بين 25 و45% بعد الضغط. [ 20 ]

تتوفر أدوات الضغط المتساوي بثلاثة أنواع: القالب الحر (الكيس الرطب)، والقالب الخشن (الكيس الرطب)، والقالب الثابت (الكيس الجاف). يُعدّ القالب الحرّ الطريقة التقليدية للضغط المتساوي، ولا يُستخدم عادةً في الإنتاج بكميات كبيرة. في هذه الطريقة، يُزال القالب ويُملأ خارج العلبة. أما في طريقة الكيس الرطب، فيكون القالب داخل العلبة، ولكن يُملأ خارجها. وفي طريقة القالب الثابت، يكون القالب داخل العلبة، مما يُسهّل أتمتة العملية. [ 20 ]

التلبيد

حبيبتان يتم تلبيدهما معًا
مقطع عرضي لأداة التلبيد مع الجزء المُلبد

بعد عملية الضغط، يتم تسخين المواد المسحوقة في جو متحكم به في عملية تُعرف باسم التلبيد. خلال هذه العملية، تترابط أسطح الجزيئات ويتم الحصول على الخصائص المطلوبة. [ 6 ]

تُعدّ عملية تلبيد مساحيق المعادن عمليةً تترابط فيها الجزيئات كيميائيًا تحت الضغط لتشكيل بنية متماسكة عند تعرضها لدرجة حرارة عالية. وتكون درجة حرارة التلبيد عادةً أقل من درجة انصهار المكون الرئيسي في المسحوق. [ 25 ] أما إذا كانت درجة الحرارة أعلى من درجة انصهار أحد مكونات مسحوق المعدن، فإن سائل الجزيئات المنصهرة يملأ المسام. يُعرف هذا النوع من التلبيد بالتلبيد في الحالة السائلة. [ 6 ] يتمثل أحد التحديات الرئيسية في عملية التلبيد عمومًا في معرفة تأثيرها على أبعاد الجزيئات المضغوطة. ويُعدّ هذا الأمر بالغ الصعوبة، خاصةً في أغراض تصنيع الأدوات التي قد تتطلب أبعادًا محددة. ومن الشائع أن ينكمش الجزء المُلبّد ويزداد كثافة، ولكنه قد يتمدد أيضًا أو لا يشهد أي تغيير يُذكر. [ 25 ]

القوة الدافعة الرئيسية للتلبيد في الحالة الصلبة هي فائض الطاقة السطحية الحرة. عملية التلبيد في الحالة الصلبة معقدة وتعتمد على المادة وظروف الفرن (درجة الحرارة والغاز). يمكن تصنيف عمليات التلبيد إلى ست مراحل رئيسية قد تتداخل فيما بينها: 1) الترابط الأولي بين الجزيئات، 2) نمو العنق، 3) إغلاق قنوات المسام، 4) استدارة المسام، 5) التكثيف أو انكماش المسام، و6) تضخم المسام. الآليات الرئيسية الموجودة في هذه المراحل هي التبخر ، والتكثيف ، وحدود الحبيبات ، وانتشار الحجم ، والتشوه اللدن . [ 25 ]

خلال هذه العملية، تتحسن العديد من خصائص المادة، بما في ذلك قوتها ، وليونتها ، ومتانتها ، وتوصيلها الكهربائي والحراري . عند ضغط مساحيق العناصر المختلفة وتلبيدها، تتشكل سبائك ومركبات بين فلزية. [ 6 ] ومع انخفاض أحجام المسام، تزداد كثافة المادة. وكما ذُكر سابقًا، يُعد هذا الانكماش مشكلة كبيرة في تصنيع الأجزاء أو الأدوات التي تتطلب أبعادًا محددة. تتم مراقبة انكماش المواد المختبرة واستخدامه للتحكم في ظروف الفرن أو لتكبير حجم المواد المضغوطة لتحقيق الأبعاد المطلوبة. مع ذلك، لا يُزيل التلبيد المسامية من الجزء المضغوط . عمومًا، تحتوي أجزاء مسحوق المعادن على مسامية تتراوح بين 5 و25% بعد التلبيد. [ 6 ]

فرن تلبيد عام

فرن تلبيد قابل للبرمجة مزود ببرنامج تحكم في درجة الحرارة، يستخدم لتلبيد السيراميك.

تحتوي معظم أفران التلبيد على ثلاث مناطق ذات خصائص مختلفة تُساعد في تنفيذ الخطوات الست المذكورة أعلاه. المنطقة الأولى، والتي تُعرف عادةً بمرحلة الحرق أو التنقية، مُصممة لحرق الهواء، وإزالة أي ملوثات مثل مواد التشحيم أو المواد الرابطة، ورفع درجة حرارة المواد المضغوطة تدريجيًا. إذا ارتفعت درجة حرارة الأجزاء المضغوطة بسرعة كبيرة، فسيكون ضغط الهواء داخل المسام مرتفعًا جدًا، مما قد يؤدي إلى تمدد الجزء أو تشققه. المنطقة الثانية، والمعروفة بمرحلة درجة الحرارة العالية، تُستخدم لإنتاج الانتشار في الحالة الصلبة وربط الجسيمات. تسعى المادة إلى خفض طاقة سطحها ، وذلك بالتحرك نحو نقاط التلامس بين الجسيمات. تكبر نقاط التلامس، وفي النهاية تتكون كتلة صلبة ذات مسام صغيرة. المنطقة الثالثة، والتي تُسمى أيضًا فترة التبريد، تُستخدم لتبريد الأجزاء في جو مُتحكم به. تُعد هذه المنطقة مهمة لأنها تمنع الأكسدة الناتجة عن التلامس المباشر مع الهواء، أو ما يُعرف بظاهرة التبريد السريع. يجب تنفيذ جميع المراحل الثلاث في جو مُتحكم به خالٍ من الأكسجين. يُعد الهيدروجين والنيتروجين والأمونيا المتفككة والهيدروكربونات المتشققة من الغازات الشائعة التي يتم ضخها إلى مناطق الفرن لتوفير جو مختزل ، مما يمنع تكوين الأكاسيد. [ 6 ]

الضغط المتساوي الساخن

البنية المجهرية لسبائك النيكل بعد الضغط المتساوي الساخن

تُضغط وتُلبّد القطعة في آنٍ واحد باستخدام الضغط المتساوي الساخن (HIP) [ 12 ] بتطبيق حرارة تصل إلى 1250  درجة مئوية (2300  درجة فهرنهايت) في حالة الحديد، أو 1500  درجة مئوية (2750  درجة فهرنهايت) في حالة سبائك النيكل. [ 19 ] تُستخدم هذه العملية، إلى جانب تقنيات الضغط المدفوعة بالانفجار، على نطاق واسع في إنتاج الأجزاء عالية الحرارة وعالية القوة، مثل أقراص التوربينات لمحركات الطائرات النفاثة. [ 12 ] في معظم تطبيقات تعدين المساحيق، يُضغط المنتج المضغوط ساخنًا، ويُسخّن إلى درجة حرارة لا يمكن للمواد عندها أن تبقى صلبة بالتشكيل. [ 12 ] يُقلل الضغط الساخن الضغوط اللازمة لتقليل المسامية، ويُسرّع عمليات اللحام وتشكيل الحبيبات. [ 12 ] كما يسمح بتحكم أفضل في أبعاد المنتج، ويُقلل من حساسيته للخصائص الفيزيائية للمواد الأولية، ويسمح بضغط المسحوق إلى كثافات أعلى من الضغط البارد، مما ينتج عنه قوة أعلى. [ 12 ] تشمل الجوانب السلبية للضغط الساخن قصر عمر القالب، وانخفاض الإنتاجية بسبب تسخين المسحوق، والحاجة المتكررة إلى استخدام أجواء واقية أو فراغ بسيط أثناء مراحل التشكيل والتبريد. [ 12 ] [ 19 ]

تُنتج عملية الضغط المتساوي الحرارة (HIP) منتجات ذات جودة أعلى في كثير من الأحيان مقارنةً بالعمليات الأخرى. [ 19 ] ومع ذلك، تُعدّ هذه العملية مكلفة، وغير جذابة عمومًا للإنتاج بكميات كبيرة، نظرًا للتكلفة العالية لوضع المسحوق في وسط عازل مرن يتحمل درجات الحرارة والضغوط ( التعبئة )، ثم إزالته من هذا الوسط ( فك التعبئة )، فضلًا عن طول المدة الزمنية اللازمة، والتي قد تتراوح بين 6 و8 ساعات. [ 19 ]

التلبيد بمساعدة التيار الكهربائي

التلبيد بالبلازما الشرارية، وهو نوع من التلبيد بمساعدة التيار الكهربائي لا يتضمن شرارات ولا بلازما

تستخدم هذه التقنيات التيارات الكهربائية لتحفيز عملية التلبيد أو تعزيزها. [ 26 ] ويؤدي الجمع بين الضغط الميكانيكي والتيار الكهربائي، المار عبر المسحوق أو الحاوية، إلى تقليل زمن التلبيد بشكل ملحوظ مقارنةً بالحلول التقليدية. [ 26 ] توجد تصنيفات عديدة لهذه التقنيات، ولكن يمكن تقسيمها إلى فئتين رئيسيتين: تقنيات التلبيد المقاوم، التي تستخدم فولتيات وتيارات منخفضة وتستغرق من حوالي عشر ثوانٍ إلى عشر دقائق؛ وتقنيات التلبيد بالتفريغ الكهربائي، التي تستخدم مكثفات لتحقيق تيارات وفولتيات أعلى، وتستغرق من عشرات الميكروثواني إلى عشرات الميلي ثوانٍ. [ 26 ] تشمل تقنيات التلبيد المقاوم التلبيد بالبلازما الشرارية (SPS)، والتلبيد المنشط بالبلازما (PAS)، والتلبيد بتيار كهربائي نبضي (PECS). [ 27 ] وتشمل تقنيات التلبيد بالتفريغ الكهربائي التلبيد بتفريغ المكثف . [ 27 ] حاليًا، يُعدّ التلبيد بالبلازما الشرارية الطريقة الأكثر شيوعًا لدمج النبضات الكهربائية بشكل عام. [ 27 ]

تصل تيارات التلبيد المقاوم عادةً إلى حوالي 1 كيلو أمبير لكل سنتيمتر مربع، بينما تتطلب جهود التلبيد بالتفريغ الكهربائي، التي تصل إلى عدة كيلو فولت، تيارات عالية جدًا، تتجاوز 10 كيلو أمبير لكل سنتيمتر مربع. [ 27 ] تُعد تقنيات التلبيد المقاوم طرقًا للتلبيد تعتمد على درجة الحرارة، حيث يتم تسخين القالب والمساحيق باستخدام التيارات الكهربائية، وعادةً ما يستغرق التلبيد من 15 إلى 30 دقيقة. من ناحية أخرى، تعتمد طرق التلبيد بالتفريغ الكهربائي على تيارات عالية الكثافة (من 0.1 إلى 1 كيلو أمبير/مم² ) لتلبيد المساحيق الموصلة للكهرباء مباشرةً، ويستغرق التلبيد من عشرات الميكروثواني إلى مئات الميلي ثوانٍ.

معالجة المساحيق المستمرة

من الناحية الدقيقة، ينبغي استخدام عبارة "العملية المستمرة" فقط لوصف أساليب التصنيع التي يمكن تمديدها إلى أجل غير مسمى. ومع ذلك، يشير المصطلح عادةً إلى العمليات التي تكون منتجاتها أطول بكثير في بُعد مادي واحد مقارنةً بالبُعدين الآخرين. ومن الأمثلة الشائعة على ذلك: الضغط، والدرفلة، والبثق. [ 12 ]

ضغط

الأسطوانات الهيدروليكية، أو المكابس الهيدروليكية، المستخدمة في مكبس التسخين لآلة ألواح الخشب المضغوط

في عملية ضغط بسيطة، يتدفق المسحوق من حاوية إلى قناة ذات جدارين، ويُضغط عموديًا بشكل متكرر بواسطة مكبس ثابت أفقيًا. بعد فصل المادة المضغوطة عن الناقل، تُدخل الكتلة المضغوطة إلى فرن تلبيد. ثمة طريقة أسهل تتمثل في رش المسحوق على حزام متحرك وتلبيده دون ضغط. مع ذلك، يصعب إيجاد طرق فعالة لفصل المواد المضغوطة على البارد عن الأحزمة المتحركة. أحد البدائل التي تتجنب صعوبة فصل الأحزمة تمامًا هو تصنيع الصفائح المعدنية باستخدام مكابس هيدروليكية متقابلة ، على الرغم من احتمال ظهور خطوط ضعف عبر الصفيحة أثناء عمليات الضغط المتتالية. [ 12 ]

التدحرج

رسم تخطيطي لعملية دلفنة المعادن

يمكن أيضًا دحرجة المساحيق لإنتاج صفائح معدنية. يُغذى مسحوق المعدن إلى مطحنة دحرجة ثنائية الأسطوانات، [ أ ] ويُضغط على شكل شريط بسرعة تصل إلى 100 قدم في الدقيقة (0.5 متر/ثانية) . ثم يُلبّد الشريط ويُخضع لعملية دحرجة أخرى وتلبيد إضافي. تُستخدم الدرفلة بشكل شائع لإنتاج الصفائح المعدنية للمكونات الكهربائية والإلكترونية، وكذلك العملات المعدنية . كما أُجريت دراسات عديدة حول دحرجة طبقات متعددة من مواد مختلفة في وقت واحد لإنتاج صفائح معدنية. [ 12 ] 

البثق

تنقسم عمليات البثق إلى نوعين رئيسيين. في النوع الأول، يُخلط المسحوق مع مادة رابطة أو مُلدِّن في درجة حرارة الغرفة؛ أما في النوع الثاني، فيُبثق المسحوق في درجات حرارة مرتفعة دون إضافة مواد مُقوِّية. تُستخدم عمليات البثق مع المواد الرابطة على نطاق واسع في تحضير مركبات كربيد التنجستن. تُصنَّع الأنابيب والمقاطع المعقدة وأشكال المثاقب الحلزونية بأطوال وأقطار تتراوح بين 0.5 و300 مم (0.020 و11.811 بوصة) . كما تم سحب أسلاك معدنية صلبة بقطر 0.1 مم (0.0039 بوصة) من مخزون المسحوق. وعلى النقيض من ذلك، قد يكون من الممكن إجراء عمليات بثق كبيرة الحجم. [ 12 ]    

بالنسبة للمعادن اللينة سهلة التشكيل، مثل سبائك الألومنيوم والنحاس، يمكن أيضًا إجراء عملية البثق المستمر باستخدام عمليات مثل البثق الدوراني المطابق أو المستمر. تستخدم هذه العمليات عجلة دوارة ذات أخدود حول محيطها لدفع المسحوق السائب عبر قالب التشكيل. من خلال مزيج من الضغط العالي ومسار إجهاد معقد، تتشوه جزيئات المسحوق، وتولد كمية كبيرة من الحرارة الاحتكاكية، وتترابط معًا لتشكيل كتلة صلبة. نظريًا، يُمكن التشغيل المستمر بالكامل طالما أمكن تغذية المسحوق إلى العملية. [ 28 ]

يبدو أنه لا توجد قيود على تنوع المعادن والسبائك التي يمكن بثقها، شريطة أن تكون درجات الحرارة والضغوط ضمن قدرات مواد القوالب. [ 12 ] قد تتراوح أطوال البثق من 3 إلى 30  مترًا [ 29 ] والأقطار من 0.2 إلى 1  متر. المكابس الحديثة أوتوماتيكية إلى حد كبير وتعمل بسرعات عالية (في حدود أمتار في الثانية). [ 12 ]

المخاطر

قد تُشكل المواد والعمليات الخاصة المستخدمة في تعدين المساحيق مخاطر على الأرواح والممتلكات. فارتفاع نسبة مساحة السطح إلى الحجم في هذه المساحيق يزيد من تفاعلها الكيميائي عند تعرضها للمواد البيولوجية (مثل الاستنشاق أو الابتلاع)، ويزيد من خطر انفجارات الغبار . ويمكن للمعادن غير المتفاعلة عمومًا أن تشتعل بسرعة عند ارتفاع مساحة سطحها. فعلى سبيل المثال، الفولاذ غير قابل للاشتعال عادةً، لكن الصوف الفولاذي يشتعل بسرعة. كما أن المواد التي تُعتبر غير ضارة نسبيًا في حالتها الصلبة قد تُشكل مخاطر سمية خاصة عند استخدامها في شكل مسحوق ناعم. ويمكن أن يؤدي استنشاق المعادن الثقيلة إلى العديد من المشاكل الصحية. فالرصاص والكادميوم سامّان عمومًا، ويمكن أن يُسبب الكوبالت الربو والتليف لدى الأشخاص ذوي الحساسية. [ 30 ]

مخاطر مسحوق معدن الألومنيوم

من المعروف أن مساحيق الألومنيوم تسبب تليف الرئة لدى العاملين بها في المصانع. [ 31 ] ووفقًا لمراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها، فإن العمال الذين يتعرضون لكميات كبيرة من الألومنيوم قد يعانون من مشاكل رئوية أخرى وظهور نتائج غير طبيعية في صور الأشعة السينية للصدر. كما لوحظ انخفاض في أداء بعض العمال في الاختبارات العصبية. [ 32 ] وقد يؤدي التعرض للألومنيوم إلى تهيج الجلد والعينين.

مسحوق الألومنيوم قابل للاشتعال بدرجة عالية أيضاً.

إلى جانب مخاطر مسحوق المعادن نفسه، هناك العديد من المخاطر أثناء عملية الإنتاج أيضاً.

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ تعني عبارة "ثنائية الارتفاع" وجود عجلتين في عملية الدوران. أما عبارة "ثلاثية الارتفاع" فتعني وجود ثلاث عجلات تدور في اتجاهات مختلفة فوق بعضها البعض.

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 "علم المعادن المساحيق" . موسوعة بريتانيكا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 يوليو 2024 .
  2. ↑ "كربيد التنجستن" . موسوعة بريتانيكا . 2024-06-03 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2024-07-04 .
  3. ↑ "إحصاءات ومعلومات التنجستن" . المركز الوطني لمعلومات المعادن . هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. 2024. تاريخ الاسترجاع: 4 يوليو 2024 .
  4. ↑ إريك لاسنر، وولف-ديتر شوبرت، إيبرهارد لودريتز، هانز أوي وولف، "التنغستن، سبائك التنغستن، ومركبات التنغستن" في موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية، وايلي-VCH، واينهايم. دوى : 10.1002/14356007.a27_229 .
  5. ↑ ديغارمو ، ص 473
  6. 1 2 3 4 5 6 ديغارمو ، الصفحات 469-470
  7. ↑ ديغارمو ، ص 472
  8. ↑ الأرقام الرئيسية لجمعية علم المعادن المساحيق الأوروبية
  9. ↑ "تقنيات إنتاج المساحيق" . مجلة مراجعة علم المعادن المساحيق . 6 يوليو 2016.
  10. ↑ فايس، أليساندرو (2018-03-01). "تقنية FAST أسرع: التلبيد الكهربائي والتشكيل" . تقرير مسحوق المعادن . 73 (2): 80-86 . doi : 10.1016/j.mprp.2017.06.001 . ISSN 0026-0657 . 
  11. 1 2 3 نجو، توان د.؛ كاشاني، علي رضا؛ إمبالزانو، غابرييل؛ نغوين، كيت ت. كيو.؛ هوي، ديفيد (15-06-2018). "التصنيع الإضافي (الطباعة ثلاثية الأبعاد): مراجعة للمواد والأساليب والتطبيقات والتحديات" . Composites Part B: Engineering . 143 : 172–196 . doi : 10.1016/j.compositesb.2018.02.012 . ISSN 1359-8368 . 
  12. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 فريتاس، ر. أ.؛ جيلبريث، و. ب. (1 نوفمبر 1982). الأتمتة المتقدمة لمهام الفضاء . ناسا .
  13. ↑ شيزبي، جيه إس (أكتوبر 1979). "علم المعادن المساحيق للحديد والألومنيوم". المجلة الدولية لعلم المعادن المساحيق وتقنية المساحيق . 15 (4): 301-305 .
  14. ↑ مخلوف، م.م.؛ مولد، أ.م.؛ ميرشانت، هـ.د. (يوليو 1979). "تلبيد مسحوق القصدير المُهيأ كيميائياً". المجلة الدولية لعلم المعادن المساحيق وتقنيات المساحيق . 15 (3): 231-237 .
  15. ↑ خان، م.ك. (أبريل 1980). "أهمية حجم جسيمات المسحوق وسلوك التدفق في إنتاج أجزاء المساحيق المعدنية للتطبيقات المغناطيسية اللينة". المجلة الدولية لعلم المعادن المساحيق وتقنيات المساحيق . 16 (2): 123-130 .
  16. ↑ جايسوال، فيشال. "تعريف علم المعادن المساحيق" . موقع ميكانيكال سايت . مؤرشف من الأصل في 6 أغسطس 2020. تم الاطلاع عليه في 6 يناير 2020 .
  17. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ديجارمو ، ص. 462
  18. ↑ تشانغ، إسحاق؛ تشاو، يويوان (2013). التطورات في علم المعادن المساحيق: الخصائص والمعالجة والتطبيقات . دار وود هيد للنشر. الصفحات 7-8 . ISBN  978-0-85709-420-9.
  19. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ديجارمو ، ص. 464
  20. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 تود، روبرت هـ.، ألين، ديل ك.، ألتينغ، ليو 1994 دليل مرجعي لعمليات التصنيع ، دار النشر الصناعية، نيويورك، ISBN 0-8311-3049-0
  21. ↑ فريلاند، ت.؛ كاسيراج، ب.؛ أهرنز، توماس ج.؛ شوارتز، ر.ب. (1983). "التماسك الصدمي للمساحيق - النظرية والتجربة" (ملف PDF) . وقائع جمعية أبحاث المواد . 28 139. doi : 10.1557/PROC-28-139 .
  22. ↑ مايرز، إم إيه؛ وانغ، إس إل (1988). "طريقة محسّنة لدمج المساحيق بالصدمات" (ملف PDF) . أكتا ميتالورجيكا . 36 (4): 925-936 . doi : 10.1016/0001-6160(88)90147-2 .
  23. ↑ فاسيليو، ماريوس؛ رودس، سي جي؛ ميتشل، إم آر؛ غريفز، جيه إيه (1989). "البنية المجهرية شبه المستقرة في ألومينيد التيتانيوم غاما المتماسك ديناميكيًا". سكريبت ميتالورجيكا . 23 (10): 1791-1794 . doi : 10.1016/0036-9748(89)90362-1 .
  24. ↑ PICKPM.COM: مصدر معلومات حول تعدين المساحيق، مؤرشف بتاريخ 12 يوليو 2016 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
  25. 1 2 3 أوباديايا، جي إس (1996). تكنولوجيا تعدين المساحيق . دار كامبريدج الدولية للنشر العلمي.
  26. 1 2 3 أورو، روبرتو (12 فبراير 2009). "علوم وهندسة المواد: تقارير : دمج/تخليق المواد عن طريق التلبيد المُنشط/المُساعد بالتيار الكهربائي". علوم وهندسة المواد: تقارير . 63 ( 4-6 ): 127-287 . doi : 10.1016/j.mser.2008.09.003 . 
  27. يورلوفا ، م.س. ( 2014 ). "مجلة علوم المواد : التصليد بالنبضات الكهربائية: بديل للتلبيد بالبلازما الشرارية". مجلة علوم المواد . 49 (3): 952-985 . doi : 10.1007/s10853-013-7805-8 . S2CID 137613369 . 
  28. ↑ ديغارمو ، ص 406
  29. ↑ ديغارمو ، ص 407
  30. ↑ كيبلينج، دكتور في الطب (يوليو 1976). "المخاطر الصحية وعلم المعادن المساحيق" . الطب المهني . 26 (3): 81-84 . doi : 10.1093/occmed/26.3.81 . PMID 957627 . 
  31. ↑ ديوانجان، شيتال كومار (13 سبتمبر 2025). "مراجعة المخاطر الصحية في معالجة سبائك عالية الإنتروبيا في ظروف المختبر وتقييم المخاطر باستخدام نموذج بسيط لتسجيل المخاطر" . مجلة السموم . 13 (9): 777. Bibcode : 2025Toxic..13..777D . doi : 10.3390/toxics13090777 . ISSN 2305-6304 . PMC 12474114. PMID 41012398 .   
  32. ↑ "الألومنيوم | الأسئلة الشائعة حول السمية™ | ATSDR" . www.cdc.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 نوفمبر 2025 .

المصادر المذكورة

  • ديغارمو، إي بي (2008). المواد والعمليات في التصنيع (ملف PDF) (  الطبعة العاشرة). وايلي. رقم ISBN 9780470055120أُرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 9 أكتوبر 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 أكتوبر 2019 .

للمزيد من القراءة

  • تم نسخ نسخة سابقة من هذه المقالة من الملحق 4C من تقرير ناسا بعنوان "الأتمتة المتقدمة لمهام الفضاء" وهو تقرير متاح للجمهور.
  • RM German, "Powder Metallurgy and Particulate Materials Processing," Metal Powder Industries Federation, Princeton, New Jersey, 2005.
  • إف. ثوملر و ر. أوبراكر "مقدمة في علم المعادن المساحيق" معهد المواد، لندن 1993
  • جي إس أوباديايا، "المواد المعدنية والخزفية المتلبدة"، جون وايلي وأولاده، غرب ساسكس، إنجلترا، 2000