Toz metalurjisi bileşenlerinin performansı ve uygulama aralığı temel olarak malzeme sistemleri tarafından belirlenir. Uzun-vadeli endüstriyel uygulamalar sonucunda, demir-bazlı, bakır-bazlı, paslanmaz çelik-bazlı, nikel-bazlı ve semente karbür ile temsil edilen ana malzeme kategorileri ortaya çıkmıştır. Her malzemenin, farklı çalışma koşulları altında mukavemet, aşınma direnci, korozyon direnci ve özel fiziksel özellik gereksinimlerini karşılayan bileşim tasarımı, mikro yapı ve işlevsel özellikler açısından kendi avantajları vardır.
Demir-bazlı toz metalurjisi malzemeleri en yaygın kullanılan sistemdir. Tipik olarak matris olarak saf demir tozu veya ön-alaşımlı çelik tozu kullanırlar ve özellikleri ayarlamak için grafit, bakır, nikel ve molibden gibi elementlerle desteklenirler. Presleme ve sinterleme yoluyla iyi bir dayanım ve sertlik elde edilebilir ve gözenek yapısı tasarımı yoluyla kendi kendini-yağlama veya titreşim sönümleme işlevleri elde edilebilir. Demir-bazlı malzemeler orta düzeyde maliyete ve gelişmiş teknolojiye sahiptir ve otomotiv motor dişlilerinde, dişli kutusu senkron göbeklerinde, yağ pompası rotorlarında ve çeşitli mekanik şanzıman bileşenlerinde yaygın olarak kullanılır ve orta yükler ve normal ortamlarda mükemmel maliyet-etkinliği sergiler.
Bronz ve pirinç gibi alaşım tozlarına dayanan bakır{0}}bazlı toz metalurji malzemeleri, mükemmel ısı ve elektrik iletkenliği ve iyi korozyon direnci ile karakterize edilir. Bu malzemeler elektrik konnektörlerinde, kayar yataklarda, contalarda ve ısı eşanjörü parçalarında yaygın olarak kullanılır ve özellikle iyi ısı dağılımı ve elektrik iletkenliği gerektiren uygulamalar için uygundur. Bakır-bazlı bileşenler, yağsız-veya düşük-yağlı koşullar altında düşük bir sürtünme katsayısını koruyabilir, ancak bunların mukavemeti ve yüksek-sıcaklık direnci genellikle demir-bazlı ve paslanmaz çelik-bazlı malzemelerden daha düşüktür; bu nedenle, bunları yüksek-yük veya yüksek{10}}sıcaklıktaki ortamlar için seçerken dikkatli olmak gerekir.
Paslanmaz çelik-bazlı toz metalurjisi malzemeleri, bir pasivasyon filmi oluşturmak için krom ve nikel gibi elementler kullanır; belirli bir düzeyde güç ve sağlamlığı korurken mükemmel korozyon direnci ve oksidasyon direnci sergiler. Bu malzemeler gıda makinelerinde, kimyasal ekipmanlarda, tıbbi cihazlarda ve deniz ortamlarına yönelik bileşenlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Sinterleme prosesi ve alaşım oranı optimize edilerek, korozyon direnci korunurken yoğunluk ve mekanik özellikler iyileştirilebilir, hijyen, dayanıklılık ve karmaşık ortamlarla uyumluluk açısından sıkı gereklilikler karşılanabilir.
Nikel-bazlı toz metalurjisi malzemeleri, yüksek-sıcaklık dayanımı, oksidasyon direnci ve sürünme direnci açısından üstündür, bu da onları havacılık-motorları, gaz türbinleri ve yüksek-sıcaklık ısıl işlem ekipmanlarındaki temel bileşenler için uygun kılar. Bu malzemeler genellikle matris olarak nikel kullanır; buna ek olarak krom, molibden, tungsten ve takviye fazları oluşturan diğer elementler eklenir, yapısal stabilite ve yüksek-uzun süreli performans daha yüksek sıcaklıklarda korunur. Daha yüksek hammadde maliyetlerine ve daha dar sinterleme süreci penceresine rağmen, aşırı yüksek sıcaklıklar ve karmaşık stres koşulları altında yeri doldurulamaz avantajlar sunarlar.
Sert alaşımlar ise matris olarak tungsten karbür gibi yüksek-sertlikli seramik fazları ve kobalt gibi metalik bağlayıcı fazları kullanır. Son derece yüksek sertliğe, aşınma direncine ve basınç dayanımına sahiptirler ve kesici takımlarda, delme takımlarında ve aşınmaya{2}dirençli astarlarda yaygın olarak kullanılırlar. Toklukları sınırlı olmasına rağmen, toz parçacık boyutunu kontrol ederek ve sinterleme sürecini optimize ederek, çeşitli işleme nesnelerinin sıkı gereksinimlerine uyum sağlayarak keskinliği korurken darbe dirençleri geliştirilebilir.
Yukarıda bahsedilen ana akım sistemlere ek olarak, alüminyum-bazlı, titanyum-bazlı ve özel fonksiyonel toz metalurjisi malzemeleri de uygulama alanlarını sürekli olarak genişletmektedir. Alüminyum-bazlı malzemeler hafiftir ve iyi ısı iletkenliğine sahiptir; bu da onları ulaşım ve elektronik ekipmanlarda hafif bileşenler için uygun kılar; titanyum-bazlı malzemeler yüksek özgül gücü iyi biyouyumlulukla birleştirerek havacılık ve tıbbi implantlarda büyük umut vaat ediyor; manyetik toz metalurjisi malzemeleri motorların, sensörlerin ve diğer uygulamaların özel manyetik performans gereksinimlerini karşılayabilir.
Genel olarak, toz metalurjisi bileşenlerine yönelik ana malzeme sistemleri, sıradan yapısal parçalardan yüksek-performanslı özel parçalara kadar geniş bir yelpazeyi kapsar. Seçimleri, servis ortamı, mekanik gereksinimler, korozyon direnci ve ekonomik verimlilik gibi faktörleri kapsamlı bir şekilde dikkate almalıdır. Toz hazırlama ve şekillendirme/sinterleme teknolojilerindeki gelişmelerle birlikte malzeme tasarımı daha rafine ve işlevsel hale gelecek ve üst düzey üretim ve gelişmekte olan endüstriler için daha-daha güvenilir çözümler sunulacak.