1.Загальна характеристика порошкової металургії та властивості порошків.
Історія розвитку ПМ в Росії. Основним стимулом зародження ірозвитку ПМ до цих пір була потреба в нових матеріалах,неможливість їх отримання та обробки за допомогою традиційних методів.
Основи сучасної ПМ були закладені П. Г. Соболевським в 1826-1827гг.в зв'язкуз необхідністю переробки порошку платини і відсутністю можливості йогопереплавлення. У НГТУ на базі робіт, що проводяться з середини 60-х рр.. буларозпочато розробку нового напряму в порошкової металургії-гарячоюобробки тиском пористих порошкових заготовок, істотно розшириламожливості цієї прогресивної галузі науки і техніки. Створений ууніверситеті науковий доробок і матеріально-технічна база, наявністьвисококваліфікованих кадрів, висока ефективність виконаних робіт іширокі перспективи подальшого розвитку стали відкриттям у 1972р. в його складі проблемної науково-дослідної лабораторіїдинамічного гарячого пресування, довгі роки що була в країні провідною координуючою організацією в області кінематографу гарячого пресування.
З огляду на інтенсивний розвиток порошкової металургії у Ростовській області тана Північному Кавказі, при кафедрі матеріалознавства і технології матеріалівбула відкрита спеціальність''Композиційні та порошкові матеріали,покриття''. Кафедра стала базовою при організації в НГТУ дисертаційногоради.
Основні області застосування ПМ. Порошкові матеріали використовуютьсяпрактично в будь-якій галузі техніки, і обсяг їхнього застосування безперервнорозширюється. Це пов'язано як із зростаючою роллю, яку виконуютьматеріали взагалі, так і зі специфічними особливостями, притаманними тількипорошковим матеріалами. Так, розвиток електронної техніки було б неможливобез розвитку виробництва напівпровідників, те саме можна сказати відноснокосмічної техніки, ядерної енергетики.
спечені антифрикційні матеріали дозволили підвищити надійність ідовговічність вузлів тертя, знизити втрати на тертя, замінитидорогі підшипники кочення, на підшипники ковзання або бабіти ібринзи на железографітовие псевдосплави. Розробка матеріалів твердимимастилами зробила можливим їх застосування в пристроях, де використаннярідких мастил взагалі неприпустимо, наприклад у харчовій промисловості, привисоких температурах.
Пористі порошкові матеріали широко використовуються у вузлах тертя,фільтрах, теплових трубах, ущільненнях.
Фрикційні порошкові матеріали є, по суті, композиційними іскладаються з металевих і неметалічних компонентів. Вони мають найбільшвисокі фрикційні властивості і широко застосовуються.
Електротехнічні матеріали - контакти, магнітомягкіе і магнітотвердиематеріали, інструменти для електроерозійної обробки, точкового іроликовій зварювання - знаходять все більш широке застосування в електротехніці,енерго - і апаратобудуванні, автоматики і телемеханіки, радіоелектроніки таінших галузях.
Порошкові конструкційні матеріали є найбільш поширеноюпродукцією ПМ. Потреба в них становить близько 60% сумарної потребиу продукції ПМ.
Жароміцні, жаростійкі і композиційні матеріали визначають розвитокгалузей сучасної техніки, де без забезпечення спеціальних властивостейнеможлива експлуатація машин і агрегатів: авіаційної, ракетної техніки,космонавтики, хімічного машинобудування. Для їх потреб були створенітугоплавкі метали та сплави, тугоплавкі сполуки, що одержуютьсябільшості випадків тільки методами ПМ.
Тугоплавкі і тверді безкисневі з'єднання та матеріали на їхоснові-карбіди, Бориди, нітриди, силіцидів та інші - знаходять застосуваннязавдяки своїм унікальним властивостям у багатьох галузях промисловості,наприклад інструментальної.
Тверді сплави - найважливіші широко поширені порошковіматеріали, при отриманні яких повною мірою реалізуються можливості ПМ:одержання композиційних матеріалів з компонентів з різко різноїтемпературою плавлення, досягнення унікального комплексу фізико --механічних властивостей, безвідходна технологія. Застосовуються тверді сплави вінструментальної промисловості, буровій техніці, при обробці тиском.
Матеріали для сучасної атомної енергетики повинні витримуватиекстримальні механічні та термічні навантаження з одночаснимвпливом фізичних факторів, вони використовуються як поглинають іуповільнюють елементів, а також палива. Певну їх частину складаютьпорошкові матеріали.
ерозестійкого матеріали повинні поєднувати різноманітні та незвичнівластивості виробів і забезпечувати їх працездатність в дуже важкихумовах експлуатації. Прикладом можуть служити турбіни, де найбільшнапруженої деталлю є сопловой вкладиш, робоча температура наповерхні становить 3500-3600 ° С.
. Зі збільшенням зв'язності часток збільшуються витрати на формуваннявиробів, але зменшується ймовірність взаємодій матеріалу з зовнішньоїсередовищем і витрати на його захист. Порошок, що є вихідним матеріалом для
ПМ, у цьому відношенні займає проміжне положення між рідиноютвердим тілом, володіючи савокупностью часток плинністю, а в обсязі кожнійчастки - деформуємість.
Металевим порошком - називається сукупність частинок металу, сплаву абометаллоподобного з'єднання розмірами до міліметра, що перебувають у контактіі не пов'язаних між собою. Лігатурами - називаються допоміжні сплави,застосовувані для жидкотекучестью. Частка являє собою індивідуальнетіло з невеликими розмірами у всіх трьох вимірах. У більшості випадківрозміри часток, що використовуються в ПМ, складають 10-100 мкм. У зв'язку з цимвони мають розвинену поверхню, багато в чому визначальну їхній поведінці приподальшої обробки і відрізняє її від звичайних матеріалів навіть ідентичногоскладу. Другою головною особливістю частинки є значно більшезміст (відносне) в ній об'ємних дефектів - пор і включень.
Фізика і хімія поверхні порошків. Поверхня твердого тілає зоною, де міжатомних зв'язку не скомпенсовані. Сорбція --поглинання речовини з навколишнього середовища твердими або рідкими тілами.
Поглинач називають сорбентом, що поглинається речовина - сорбат. Абсорбція
- Поглинання сорбату всім об'ємом сорбенту. Адсорбция - поглинання сорбатуповерхнею сорбенту. Хемосорбция - поглинання сорбенту з утвореннямхімічних сполук, що супроводжується тепловим ефектом. Станповерхні розділу між фазами А і В або навіть між частками однієї фазиможна охарактеризувати поверхневим натягом. ПАР - це речовини,здатні адсорбуватися на поверхнях розділу фаз і знижувати величини.
Поверхневий натяг характеризує роботу переходу атомів з внутрішньоїчастини матеріалу на поверхню при утворенні одиниці нової поверхні.
Поверхнева енергія-надлишок енергії поверхневого шару на межі двохдотичних фаз, обумовлений різним характером межчастічноговзаємодії в обох фазах. При високій температурі і підвищеноїдифузійного рухливості атомів площа поверхні може зберегтися, алеякщо її геометрична форма була неправильна або порушена, то воназмінюється. Збільшення поверхні розділу при подрібненні часток пов'язано зенергетичними витратами, а її зменшення енергетично доцільно іможе бути стимулом для протікання певних процесів, наприклад приспіканні або при температурному нагріванні.
Мікроструктура поверхні. Ідеалізовані поверхні можнарозділити на три типи: сингулярні, віцінальние і дифузійні. Сингулярніповерхні розділу фаз відрізняються від дифузійних кількістю атомнихмолекулярних шарів, паралельних поверхні кристала, в якихздійснюється перехід від кристала до пару. Реальні поверхні містятьтак звані поверхневі дефекти, то є такі порушення в ідеальномурозташуванні атомів, які мають велику протяжність в двохнапрямках і незначну - у третьому.
Об'ємні дефекти часток порошків. Поряд з точковими і лінійнимиповерхневими, притаманне структурі литих металів. Вони мають розміри одногопорядку в трьох вимірах і кілька порядків перевищують розміри точковихдефектів. До цього виду дефектів литих металів відносяться субмікропори,що є результатом ізотропного зростання скупчень вакансій,субмікропузирі, сегрегації і так далі. Зі зменшенням розмірів тел (часток)вплив цих чинників зростає, одночасно збільшується інтенсивністьвзаємодії з навколишнім середовищем, що призводить до підвищення газонасиченостіі окислення металу. Все це викликає збільшення кількості об'ємнихдефектів в порошкових частках в порівнянні з литими і обробленимитиском металами. Неметалічні включення-це переважно оксидиосновного (заліза) і домішкових елементов.Пори у вихідних частках можутьбути тільки внутрішні, вони дрібні, виникають при одержанні порошку за рахунокусадки, газоутворення, механічної дії (тріщини) та ін
Хімічні властивості порошків. До хімічних властивостях металевихпорошків належать їх хімічний склад, газонасиченості, пірофорних,токсичність, вибухонебезпечність. Хімічний склад оцінюють змістомосновних компонентів, домішок або забруднень і газів. Залежить він відскладу вихідних матеріалів і методи отримання порошків. Лімітвміст домішок у порошках визначається їх допустимим кількістю вготової продукції. Хімічний аналіз за методиками, прийнятими для загальногоаналізу металів. Винятком є лише визначення вмістукисню. Газонасиченості-характерна особливість порошків. Містятьсягази на поверхні частинок (адсорбовані) і всередині їх, потрапляючи впроцесі виготовлення і при розкладанні добавок.Ухудшаются умовипресування (крихкість) і спікання (викривлення).
Фізичні властивості. До фізичних властивостей порошків відносяться:форма частинок, їх розмір, питома поверхня, щільність, мікротвердість.
Фракція це сукупність частинок в певному діапазоні розмірів.
Гранулометричний склад-зміст фракцій часток (%) по відношенню дозагальної кількості. Гранулометричний склад визначають ситові,седиментаційних, мікроскопічним та іншими методами. Ситові аналізпроводять механічним поділом наважки порошку 100г при насипнийщільності більше 1,5 г/смі і 50г при меншому значенні через потрібнийнабір сит, що розташовуються одне над іншим. Порошок перед розсівупросушують.
Частинки мають неправильну геометричну форму, їх взаімооріентіровкавипадкова, тому обсяг даних для розрахунку визначають в одному яких-небудьнапрямі, незалежно від їх розташування. Питома поверхняявляє собою сумарну поверхню всіх часток, що складають одиницюїх маси або об'єму. Щільність частинки порошку-ставлення її маси дозайманого об'єму. Мікротвердість дозволяє побічно оцінити здатністьчастинок порошку до деформації, що не можна зробити, як для звичайнихматеріалів, за механічними властивостями, оскільки останні не визначаютьсядля дискретних тел.
Адсорбційні методи діляться на статичні і динамічні. Підпершого вимірювання проводять після досягнення рівноваги газ - тверде тіло, у
- Другий при безперервному плині газу. Метод ртутноїпорометріі зазвичай використовується для вимірювання
Ѕw коли ртуті не змочує досліджуваний порошок. Суть методуполягає у вдавленням ртуті в пори при визначеному тиску,
Технологічні властивості. Це кут природного укосу, насипнущільність, щільність утруски, плинність, уплотняемость, пресованого іщо формується. Формується порошку в основному залежить від форми, розміру істану поверхні частинок. Аутогезія залежить від природи частинок, їхрозмірів, стану поверхні, параметрів середовища, в якому вони знаходяться.
Кут природного укосу? утворюється поверхнею конуса вільнонасипаного порошку і горизонтальною площиною в його основі. Такимчином, кут природного укосу? є також і кутом тертя.
Насипна обсяг - величина, обернена насипної щільності. Щільність утруски
? ранків - це відношення порошку до обсягу після утруски його за певноюпрограмі. Плинність порошку, тобто йогоздатність переміщатися під дією сили тяжіння, оцінюється часомзакінчення (?, с) навішування 50г через калібровані отвір діаметром 2,5мм. Уплотняемость порошків показує їх здатність до зменшеннязайманого обсягу під впливом тиску або вібрації. Пресованоїпорошку оцінюють його здатністю утворювати під тиском тіло, що маєзадані розміри, форму і щільність. Формуемости порошку оцінюють йогоздатність зберігати додану форму в заданому інтервалі значеньпористості. Формуемости порошку в основному залежить від форми, розміру істану поверхні частинок. Ефекти, що виникають при діїперіодичних сил на дисперсну середу, можна об'єднати в наступні групи:
1. Зміна поведінки нелінійних механічних систем: поява нових положень рівноваги і видів руху, зміна характеру положень рівноваги, зміна власних частот малих коливань.
2. Ефекти переміщення і відведення: сепарація частинок матеріалу за властивостями, виникнення повільних потоків дисперсних середовищ, дрейф і локалізація частинок в неоднорідних полях періодичних сил і взаємні мікросмещенія.
3. Зміна під дією періодичних сил реологічних властивостей дисперсних систем: уявні перетворення сухого тертя в в'язке, зниження коефіцієнта сухого тертя, що здаються зміни коефіцієнта в'язкості і багато інших.
4. Виникнення інтенсивного механічної взаємодії між частинками та обсягами багатокомпонентних систем: розпушення дисперсної середовища.
2.Метод отримання порошків.
Загальна характеристика методів одержання порошків та їх класифікація.
Порошок-вихідна сировина ПМ-не є в більшості випадків матеріалами,зустрічаються в природі у вільному стані, а являють собоювторинний продукт, на властивості якої впливає спосіб виготовлення, томутеоретичні основи їх отримання займають важливе місце в процесах ПМ.
Фізичні основи подрібнення матеріалів. Механічним подрібненнямможна перетворити в порошок практично будь-який метал або сплав. Воно широковикористовується в ПМ. Під подрібненням розуміють зменшення початкового розмірутвердого тіла шляхом руйнування його під дією зовнішніх зусиль,долають внутрішні сили зчеплення. У момент руйнування напруги вдеформується тілі перевищує деяке граничне значення. Відповідно до теоріїдроблення, запропонованої П. А. Ребиндера, робота? изм, витрачається наподрібнення: у загальному випадку яляется сумою двох енергій: енергії,затрачуваної на утворення нових поверхонь dWs і енергії,витрачається на деформацію обсягу dW? .
При великому дробленні величина знов утворюється поверхні невелика.
Практика подрібнення, обробка різанням. Спеціальна отримання стружкиабо тирси для подальшого виготовлення з них виробів невигідно і томуна практиці його застосовують вкрай рідко. Різання металу - складний процесвзаємодії різального інструменту та заготовки, що супроводжується низкоюфізичних явищ. У зрізаємо шарі виникають спочатку пружні, потімпластичні деформації, що приводять до зсуву і руйнування, тобтодеформуючих елементарного об'єму металу під кутом? до напрямку подачі іутворення стружки. Тип стружки залежить від властивостей оброблюваногоматеріалу. Під час обробки крихких металів утворюється елементна стружка
(надлому). На тип стружки впливає подача і швидкість різання. При різаннібільшості вуглецевих і легованих сталей у міру збільшення швидкостірізання стружка з елементної стає суглобової потім зливний.
Безпосередньо після виготовлення деталей може бути використана тількистружка надлому. Відомі приклади такого використання чавунної стружки.
Спеціально для потреб ПМ одержують стружку хімічно активних металів.
Отримання магнієвого порошку на кратцмашінах дряпання компактного магніюсталевими щітками.
Подрібнення у кульових обертових, вібраційних та планетарнихмлинах. Подрібнення у кульових млинах обертаються може бутисамостійним способом перетворюється?? ения матеріалу в порошок або додатковоїоперацією при інших способах отримання порошків. У кульовий млиніматеріал стирається між внутрішньою поверхнею барабана і зовнішньої --шарового сегменту, між кулями або дробиться ударами. Подрібнення у кульовихвібраційних млинах забезпечує швидке і тонке подрібнення такихматеріалів, як карбіди титану, вольфраму, кремнію, хрому, бору, ванадію.
Подрібнення у вихрових млинах застосовується для пластичних металів. Воновідбувається за рахунок ударних і стираючим зусиль, що виникають при зіткненнібезпосередньо подрібнюють частинки. Струминні млини відрізняються тим, щоенергоносієм в них є газ чи перегріта пара надходить із сопелз надзвуковою швидкістю. Млини забезпечують тонке подрібнення частинокдо розмірів 1-5 мкм. Подрібнення в планетарних відцентрових млинах (ПЦМ)забезпечує тонке подрібнення трудноразмаливаемих матеріалів ефективніше,ніж у млинах інших типів. У гіроскопічних млинах барабан обертаєтьсяодночасно навколо горизонтальної та вертикальної осей, рух кульздійснюється аналогічно ПЦМ.
Подрібнення ультразвуком. Подрібнення ультразвуком виробляють у середовищі,де поширюються пружні хвилі, що утворюються при періодичномучергуванні стиснення і розрідження цього середовища з частотою понад 16000 Гц Врідкому середовищі виникає кавітація, тобто розриви через дію нарідина розтягуючих зусиль. Диспергирование ведуть у воді, спирті,ацетоні. Генерування ультразвукових коливань проводиться звикористанням Магнітострикція і зворотного пьезокварцевого ефекту.
диспергирование розплавів. Ці методи кваліфікуються за трьомаознаками.
? вид енергії, яка використовується для створення розплаву: електрична дуга,плазма, лазерний, індукційний нагрів.
? вид силового впливу на розплав: гравітація, енергія газових іводяних струменів, відцентрові сили, енергія газів і парів, що виділяються зрозплаву, механічне, магнітогідродинамічні, ультразвукове.
? Середа реалізації процесу плавлення і диспергирування: окислювальна,відновлювальна, інертна, реакційна заданого складу, вакуум іінша.
Основи теорії, практика розпилення - механічні, електричніметоди, розпилення газовим потоком і водою. Механічні методи розпилення
- Струмінь металу, що випливає з каліброваного отвору, руйнуєтьсяобертовим диском. Для підвищення ефективності диск може бути забезпеченийспеціальними виступами або отворами. Основна складність - налипанняметалу на деталі, що обертаються. Струмінь металу з плавильного агрегатупотрапляє під обертається тигель з отворами в бічних стінах. Дляодержання гранул однакової величини розміри отворів збільшуються заміру віддалення від дна тигля. Швидкість забезпечення високої швидкості,необхідної для розпилювання (до 18000 мин? №), стримує застосуванняметоду. Розпилення розплаву і загартування (кристалізація і придбання формичастками) відбуваються в момент удару об водоохолоджуваних поліровануповерхня екрана, що забезпечує швидкість охолодження частинок.
Високошвидкісне затвердіння з розплаву. Обертається мідним дискомвитягуються (екстрагуються) обмежені обсяги металу і миттєвотверднуть. Залежно від форми кромки диска можна отримувати частинкилускатій, голчатою форми, волокна та ін
Електричні методи Електроімпульсне метод полягає в діїімпульсного електричного струму на струмінь пульпи або розплаву. Накопичуваченергії - конденсатор - заряджається від джерела постійного або змінногоструму. При певній величині заряду пробивається проміжок, і всянакопичена за час? енергія виділиться за час? 0 в робочому проміжкуі елементах ланцюга розрядного контуру. Електродугової розпорошенняздійснюється наступним чином. Пруток металу, що підлягає розпорошення,служить катодом. Анод виконується у вигляді водоохолоджуваних порожнього циліндра.
Використовуються також плазмові пальники з незалежною або залежною дугою,коли анодом служить розпилює матеріал.
Розпилення газовим потоком. В інженерному відношенні можливоздійснення трьох основних схем руйнування струменя: співвісні потоком газу,потоком під кутом, поперечним потоком. При розпиленні струменя розплаву можнавиділити три структурні зони: не розпалася, суцільну частину струменя; зонуподілу струменя на окремі волокна, пасма, нитки, краплі; зонуостаточного формування частинок, інтенсивного протікання теплообмінногота інших процесів.
розпилення рідинами. Висока щільність енергоносія, інтенсивнеохолодження крапель розплаву, утворення значної кількості пари взоні безпосереднього контакту рідини з розплавом. В якостірозпилюючи рідини використовується вода або масло. Розпилюючи вузолфорсунки повинен забезпечувати можливість використання максимальної силиудару водяного струменя, воно пов'язане з довжиною її початкового ділянки, величинаякого визначається вихідним діаметром насадки, тиском води переднасадкою і ступенем стиснуті струменя.
Технологія одержання порошків розпиленням розплавів. Водою можнарозпорошувати низько - і високолеговані сплави розпиленням отримують порошкишвидкорізальних сталей. Отримання порошків титану і його сплавів з низькимвмістом кисню та азоту здійснюється в основному відцентровимрозпиленням в аргоні, гелії або вакуумі. Отримання порошків алюмінію імагнію. Розпилення повітрям, азотом, інертними газами використовуютьінжекційні форсунки, в яких метал надходить за рахунок розрядженнявиникає біля виходу з сопла при закінченні газу з кільцевої щілини підтиском 0,4 - 0,6 МПа.
Фізико-хімічні методи одержання металевих порошків. З'єднаннягалогеніди металів, які відновлюються або воднем, абоактивними металами (натрій, магній). Механізм відновлення більшостітвердих сполук газоподібними відновлювачами грунтується наадсорбційно - автокаталітіческой теорії.
Відновлювачі, що використовуються при відновленні порошків.
Відновлювачами служать гази (водень, оксид вуглецю, дисоційованомуаміак, природний конвертований, водяний, коксовий або доменний гази,ендогаз), твердий вуглець (кокс, деревне вугілля, сажа) і метали. Вибірвідновлювача залежить не тільки від термодинамічних оцінок, а й відлетючості, яка повинна бути мінімальною, тому що інакше процес потрібновести при підвищеному тиску за рахунок аргону або інших інертних газів.
Залізний порошок - основа багатотоннажний ПМ. Існують методиотримання порошків з FeCl2. Відновлений воднем залізний порошокмає високу чистоту і вартість.
Відновлення оксидом вуглецю проводиться при температурах вище 1000ЄС на основі адсорбційно - каталітичного механізму. Відновленнятвердим вуглецем відбувається при 900-1000єС.
Содовий метод застосовується для отримання порошку підвищеної чистоти. Ушихту додають 10 - 20% соди з якою при відновленні взаємодіютьдомішки, утворюючи розчинні у воді натрієві алюмінати.
Металотермія. Відновлення діоксиду титану кальцієм.
Комбінований процес включає в себе відновленнямагнієм, а після відмивання - кальцієм, витрата якого знижується в два рази.
Відновлення гідридів кальцію отримують порошок титану і його гідридах.
Відновлення хлориду титану натрієм. Хлорид титану отримуютьхлоруванням концентрату руд, очищенням та фракційної дистиляцією.
Відновлення хлориду титану магнієм найбільш економічний спосіб. Реакціявідбувається при 800 - 900єC.
Сталевий герметичний апарат заповнюють злитками магнію, відкачують повітря,заповнюють аргоном, плавлять магній, зверху подають лімітоване кількістьхлориду титану, щоб не було перегріву.
Відновлення з розчинів, газоподібних сполук і в плазмі. Зрозчинів сполук? і, Cu, Co метали витісняють воднем в автоклавах.
Зрушувати потенціал водню в негативну сторону можна, підвищуючи pH абозбільшуючи тиск водню. Найефективніше змінювати pH, підвищення якогона одиницю еквівалентно зміні тиску водню в 100 разів. Термічнірозрахунки показують, вказані меалли можна осадити вже при 25єC і 0,1 МПа.
Відновлення газоподібних сполук воднем здійснюється в киплячомушарі з галогенідів вольфраму, ренію, молібдену, ніобію та титану. Отриманнявисокодисперсних порошків в плазмі перспективно для металів, карбідів,нітридів та ін Відновлювачі - водень або продукти плазмової конверсії звисокою температурою і без окислювачів. Оксид нікелю відновлюють вструмені Ar - H2 або Ar - CO, причому вміст водню близько достехіометричної, а теплообмін і плазмообразованіе відбуваються за рахунокаргону. Реакція лімітується дисоціацією NiO, повне його відновленнядосягається при 7000єC.
Фізико - хімічні основи отримання порошків електролізом. Процесявляє собою своєрідне відновлення: передача електронів дометалу з одночасною перебудовою структури відбувається не за допомогоювідновників, а за рахунок електричної енергії. Спосіб універсальний,забезпечує високу чистоту порошків. Електроліз - одна з найскладнішихфізико - хімічних процесів виробництва порошків. Процес полягає врозкладанні водних розчинів сполук виділяється матеріалу. Наявність хлоруабо фтору на аноді змушує вживати заходів щодо запобігання йоговзаємодії з електролітом і порошком. Електроліт від порошків відокремлюєтьсяотгонкой нагріванням або центрифугуванням і відмиванням.
електроліз водних розчинів. Спосіб для отримання порошків міді, срібла,заліза, нікелю, кобальту, олова та ін Нікель, цинк, кобальт утворюютьрівномірні щільні дрібнозернисті опади незалежно від природиелектроліту. Срібло або кадмій ростуть у вигляді окремо сильнорозгалужуються кристалів при електролізі простих солей, з розчинуціанистих солей вони виділяються у вигляді рівного гладкого шару.
Отримання мідного, нікелевого, залізного порошку. Мідний порошокодержують з розчину сірчанокислої міді, він має високу чистоту ірегульовану дисперсність. Нікелевий порошок отримують елетролізом аміачнихрозчинів хлорно - кислого нікелю. Особливості отримання залізного порошкупов'язані з тим, що в ряді напруг залізо залізо розташовується лівішеводню, тому останній виділяється разом з воднем, погіршуючи вихід потоку і якості порошку.
Отримання порошку танталу суміш фториду і хлориду калію покращуєлегкоплавкість, жидкотекучестью і електропровідність електроліту.
Отримання порошку титану розчинний анод виконують з сбрікетірованнихтитаномістячи матеріалів. Отримання порошку цирконію. Для його отриманнянеобхідно використовувати фтороцірконат калію і хлористий калій високогоякості, проводити процес серед чистого аргону.
Отримання заліза елктролізом хлоридних розплавів забезпечує одержанняпорошку дуже високої чистоти.
Отримання порошків методами термодіффузіонного насичення, випаровування --конденсації. Метод застосовується для отримання сталей і сплавів, легованихелементами, оксиди яких трудновосстановіми. Отримання порошківщо містять три і більше металевих компонентів, можна вироблятиспільним відновленням суміші оксидів з наступним насиченнямтрудновосстановімимі компонентами з точкових джерел. Перенесенняздійснюється через газову фазу у вигляді хлоридів, йодидів або бромідів,що утворюються під час нагрівання при взаємодії металів з продуктамирозкладання галоїдних солей амонію.
Випаровування - конденсація. Суть методу полягає в перекладі металу впароподібний стан і наступної конденсації парів на поверхнях,температура яких менше точки плавлення що осідає, металу.
Корозія металів - їх руйнування внаслідок хімічного абоелектрохімічного взаємодії із зовнішнім середовищем.
Отримання порошків металлоподобних сполук методами прямого синтезу зелементів, відновлення, високотемпературного синтезу. Металлоподобниез'єднання мають, як правило, високу твердість і температуру плавлення,володіють складною зв'язком, в якій поєднуються металеві, іонна йковалентний складові. Для отримання порошків застосовують прямий синтезз елементів, відновлювальні процеси, електроліз розплавлених і методсамораспростроняющегося високотемпературного синтезу (СВС).
Відновлювальні процеси використовують для одержання карбідів, боридів,нітридів і силіцидів шляхом відновлення оксидів вуглецем абовуглевмісні газом.
3. Формування порошкових матеріалів.
Поняття формування. Формування (надання порошкової масіпевної форми) металевого порошку являє собоютехнологічну операцію, в результаті якої металевий порошокутворює порошкову формування, то є тіло з заданою формою, розмірами іщільністю.
Елементи механіки і реології деформованого тіла. Елементи механіки іреології деформівного тіла можливість феноменологічного описубагатьох закономірностей пресування і спікання, але важливим є імікроскопічний підхід до цих процесів, заснований на концепції твердоготіла.
Загальні відомості про механізми процесу масопереносу. Зміна щільностіпри пресуванні і спіканні обумовлено багатьма процесами, різними засвоєю природою: взаємним ковзанням елементів структури щодо одиндруга, пластичною деформацією, в'язким течією, дифузійними явищами.
Більшість з цих процесів має термоактіваціонний характер, апластична деформація, крім того, і пороговий. Переважниммеханізмом дифузії в твердих тілах вважається вакансіонний, і енергіяактивації представляється що складається з доданків, що залежать від параметрівосвіти та утворення вакансій. У процесах спікання та гарячогопресування важливу роль грає протягом речовини - повзучість. При нагріваннів'язкого тіла, у тому числі і порошкового, відбуваються і рекресталізаціонниепроцеси, пов'язані з переходом мкроструктури в більш стабільний стан.
Основи процесу ущільнення порошкоподібних матеріалів. Розглянутийклас матеріалів, як і всі тверді тіла, залежно від умовнавантаження та деформації може проявляти пружні, пластичні та в'язківластивості. Пластичне руйнування виникає в тілі при досягненні в ньомуграничного стану. Пластична деформація тіл, що супроводжується їхкрихким руйнуванням, не може бути розглянута як процес, що лежить воснові механізму ущільнення порошкового матеріалу. Таким чином, можназробити висновок, що кінетика процесу ущільнення повністю визначаєтьсяумовами пластичної деформації стисливого пористого тіла, механічнівластивості якого залежать від технологічних властивостей вихідного порошковогоматеріалу і його щільності в деякий момент часу.
Пластичне руйнування. Граничний стан можна інтерпретувати якстан, що передує руйнуванню. Пластичне перебіг і крихкеруйнування - називають станом пластичного руйнування.
Експериментальне дослідження механічних властивостей пористих стисливих тел.
Схема "зрушення" при достатній простоті реалізації дозволяє контролюватисумарну величину навантажень, прикладених до тіла, і величину переміщеньзрушуваної обсягів брикетів в двох взаємно перпендикулярних напрямках.
Установки тривісного навантаження, не дивлячись на наявність деякогорозподілу за обсягом тіла, дають більш точні значення напруг. Метаексперименту полягала у визначенні величин стискаючих і зрушується зусиль,поєднання яких призводить до пластичного руйнування зразка і виявленняумов переходу деформації крихкого руйнування у розвинуте пластичнепротягом матеріалу, коли повинна спостерігатися відповідна зрушеннядеформація стиснення матеріалу і збільшення його щільності. Без пластичноїдеформації матеріалу неможливо його ущільнення;
Розвиток в стисливим тілі пластичних деформацій вимагає певногопоєднання дотичних і стисливих напруг на поверхнях ковзання.
Збільшення щільності пористої середовища не тільки залежить від величини стискаючихнавантажень і їх зміни, але і є функцією отриманої тіломпластичної деформації.
Пресування являє собою формування металевого порошку в прес --формі під впливом тиску. При насипання порошку в формуповерхневі шари часток сприймають ко?? тактний навантаження.
Енергія пресування витрачається на подолання тертя між частинками,зовнішнього тертя і на деформування частинок. Всі види пресування маютьвласний механізм ущільнення, підпорядковуються різним закономірностям, аледля всіх них одним з найбільш важливих питань є з'ясуваннязалежності щільності порошкового тіла від тиску. Складність фізичнихпроцесів, що спостерігаються протягом ущільнення порошкових матеріалів узакритих прес - формах, не дозволила до цих пір побудувати загальну фізико
- Математичну теорію пресування. Тому до цих пір немає аналітичноговирази, який був би універсальним для пресування різнихматеріалів та широкого інтервалу тисків. Загальним недоліком майже всіхрівнянь пресування є те, що вони не враховуються реальноїграничної щільності, досяжним в даному порошку. У НГТУ використанийенергетичний підхід до проблеми ущільнення пористого тіла при динамічномуі статичному гарячому пресуванні.
Бічне тиск при пресуванні. При додатку тиску деформаціяпорошкової маси може відбуватися за рахунок нормальної деформації контактівчастинок і їх відносного зсуву. При збільшенні тиску пресуваннявідбувається зростання майданчиків взаємних контактів. Важливою характеристикоюпресування є коефіцієнт бічного тиску?, що представляє собоюставлення бічного тиску до тиску пресування? і якіснохарактеризує пластичність ущільнюють матеріал.
Розподіл щільності в спресованих брикетах. Зовнішнє тертяпресованого порошку об стінки прес - форми визначає зусилля, необхіднедля виштовхування брікта після його пресування і зване тискомвиштовхування. Тиск виштовхування завжди менше втрат тиску на тертяпорошку об стінки прес - форми, що пов'язано зі зміною обсягуспресованого брикету після зняття тиску. Розрив контактів міжчастинками на великому протязі може викликати руйнування цілісностіпрессовок, зване розшарувати.
Структурні зміни при пресуванні. Структурні зміни в брикетахпри пресуванні визначаються двома групами факторів: зменшенням приростуі перетвореннями в структурі матеріалу частинок. Можна вважати щопресування в кінцевому рахунку здійснюється за рахунок зниження загальногозапасу енергії порошкової системи. У традиційних поняттях всі властивостіпорошкових матеріалів є функцією контактного перетину, а площацього перерізу визначається значенням нормального до нього стискаючогонапруги.
4.Спеканіе порошкових матеріалів.
Визначення спікання. Спікання порошків є третім способомотримання полікристалічних тел самої різної хімічної природи:металів та їх сполук, оксидів, ковалентних кристалів. Спікання єнагрів і витримка порошкової формування при температурі нижче точки плавленняосновного компонента з метою забезпечення заданих механічних іфізико-хімічних властивостей.
Властивості твердих тіл і зв'язок їх з дисперсністю. При
