Розчинних один в одному - раздел Образование, Основи отримання порошкових У Процесі Спікання Багатокомпонентних Систем Утворення Сплавів Відбувається Д...
У процесі спікання багатокомпонентних систем утворення сплавів відбувається дифузійно, тому важливого значення набувають швидкість і повнота проходження взаємної дифузії (гетеродифузії). Від повноти протікання цього процесу залежить кінетика ущільнення порошкових пресовок і зміна їхніх фізико-механічних властивостей.
На відміну від спікання пресовок з однокомпонентного матеріалу, процеси спікання якого супроводжуються процесами самодифузії, які, як правило, сприяють ущільненню, при спіканні багатокомпонентних систем взаємна дифузія різнорідних елементів може приводити до гальмування процесу усадки. Однак усадка виробів в остаточному підсумку відбувається.
У зв'язку із цим розглянемо процес проходження самодифузії й гетеродифузії в неоднорідних пористих тілах як проміжний стан при спіканні неоднорідних пористих тіл.
Відповідно до теорії Френкеля самодифузія й гетеродифузія в кристалічних тілах здійснюється за допомогою одного і того ж механізму – заміщення вакансій у кристалічних гратках атомами.
У зв'язку із цим у випадку спікання систем із двох компонентів А і В будуть виникати процеси гетеродифузії. При цьому, якщо коефіцієнт дифузії компонента А в компонент В більший, ніж коефіцієнт дифузії компонента В у компонент А, то у частинках компонента А утворяться додаткові вакансії, які при певній їхній концентрації будуть об’єднуватись в пори. У свою чергу частинки компонента В будуть збільшуватися в розмірах через перевагу притоку атомів компонента А над відтоком атомів речовини В.
Рисунок 2.1 – Схема дії ефекта Френкеля І роду при спіканні
багатокомпонентних систем
Виникнення додаткової пористості в цьому випадку розглядається як безпосередній доказ правильності тверджень Френкеля про вакансійний механізм дифузії.
Явище виникнення додаткової пористості в компоненті, який має більший коефіцієнт гетеродифузії при нерухомій початковій межі між компонентами називається ефектом Френкеля I роду.
Крім розглянутого ефекту I роду, або "прямого" ефекту Френкеля, існує ще й зворотний ефект (ефект Френкеля II роду) - поява вихідної гетеродифузії при нерівномірній парціальній самодифузії в сплаві і, як наслідок, появи концентраційної неоднорідності в початковому однорідному сплаві, у якому є градієнт концентрацій вакансій, що обумовлює спрямовану самодифузію атомів обох сортів.
На основі викладеного легко пояснюється зміна усадки при спіканні двукомпонентних систем з необмеженою взаємною розчинністю.
На рисунку 2.2 зображена усадка при спіканні суміші порошків міді і нікелю.
У порошкових пресовках із сумішей порошків різних металів і сплавів при нагріванні відбуваються як процеси самодифузії, так і процеси гетеродифузії, тому повинні проявлятися ефекти Френкеля.
У суміші взаємодифундуючих матеріалів, відзначається значно менша усадка на початкових стадіях спікання, чим у чистих компонентів. На наступних стадіях спікання швидкість усадки із суміші порошків, навпаки, починає перевищувати швидкість усадки виробів з однокомпонентних порошків.
1 – суміш порошків Си і Ni; 2 – порошок Си;
3 – порошок сплаву Си - Ni; 4 – порошок Ni
Рисунок 2.2 – Залежність усадки від часу спікання порошків Си і Ni
Часто на перших стадіях спікання виробів із суміші порошків спостерігається не усадка, а "ріст" (негативна усадка) виробів, що може досягати великих значень.
Ці явища дуже добре відповідають єффекту Френкеля I роду. Зменшення усадки й навіть зміна її знака (перехід від усадки до росту) на початкових стадіях спікання може спостерігатися при неоднаковій швидкості гетеродифузії компонентів.
Прискорення усадки на наступних стадіях пояснюється підвищенням швидкості самодифузії при наявності наявність значної надлишкової концентрації вакансій, що ще не коагулювали в пори, а також збільшенням числа пор. А це, як відомо, сприяє інтенсифікації усадки.
Якщо ж спікатися буде не суміш, а готовий сплав, то усадка займає середнє місце між міддю й нікелем. Цей факт також підтверджує існування ефекту Френкеля I роду.
У цьому випадку слід зазначити вплив на усадку вихідної пористості матеріалів: чим менше вихідна пористість, тим більше негативна усадка в початковий період спікання, що пов'язане з більшою поверхнею контактів мідних і нікелевих часток.
Все темы данного раздела:
Хімічні властивості
Характеристикою хімічного складу порошків є вміст основного компонента в однокомпонентних порошках та вміст основного компонента і легувальних елементів у порошку сплавів. Залежно в
Фізичні властивості
До фізичних властивостей порошків, перш за все, відносяться: середній розмір частинок і розподіл їх по крупності, форма частинок, щільність порошку (пікнометрична щільність), мікротвердість, питома
Методи визначення розміру частинок
Метод
Розмір вимірюваних частинок, мкм
Інтегральні методи
Сепараційні методи
Ситовий аналіз:
стандартні сита
Технологічні властивості
Насипна щільність. Під насипною щільністю розуміють масу вільно насипаного порошку в одиниці об’єму. Насипна щільність визначає початковий об’єм, який засипають у м
Визначення фізичних властивостей
Для визначення гранулометричного складу грубих і середніх порошків застосовують ситовий аналіз, який полягає в тому, що визначену кількість порошку у наважці
Визначення технологічних властивостей
Насипна маса є об'ємною характеристикою і представляє собою масу одиниці об'єму вільно насипаного порошку.
Для визначення насипної щільності використовують волюмоме
ОТРИМАННЯ ПОРОШКІВ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ МЕХАНІЧНИМ ПОДРІБНЕННЯ
Механічні методи отримання порошків – це такі методи, у процесі виконання яких майже не відбувається зміни складу матеріалу.
Механічні методи можна застосовувати як самостійну опера
Вплив рідин та ПАР на процес подрібнення матеріалів
Відомо, що наявність рідин та ПАР на поверхні твердих тіл і те, що між ними немає взаємодії, може значно знижувати межу пружності матеріалів, їх твердість та міцність і тим самим по
Дослідження процесу отримання порошків металів та сплавів механічним подрібненням
Дослідження процесів отримання порошків металів та сплавів механічним подрібненням можна проводити з використанням кульових, вібраційних або планетарних млинів.
Перед вико
Порядок виконання роботи
Для вивчення впливу часу і маси куль на процес розмелу у три барабани завантажують однакову кількість (за вказівкою викладача) чавунної стружки чи залізного порошку з розміром части
ОДЕРЖАННЯ ПОРОШКІВ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ ВІДНОВЛЕННЯМ ЇХ ОКСИДІВ ТА СОЛЕЙ
При виробництві металевих порошків широко застосовуються методи відновлення їх оксидів та солей воднем, вуглецем або іншими більш активними металами.
У загальному виді реак
Основи процесу
Одержання порошкових матеріалів з певною щільністю, міцністю та іншими заданими властивостями відбувається шляхом зближення та об'єднання окремих структурних елементів (частинок, волокон, гранул, в
ЗАЛЕЖНІСТЬ ГУСТИНИ ПРЕСОВОК ВІД ТИСКУ ПРЕСУВАННЯ. ОСНОВНІ ТЕОРІЇ ПРЕСУВАННЯ
Визначення залежності щільності пресовки від тиску пресування має практичне значення. Знаючи цю залежність, можна розрахувати тиск, необхідний для одержання заданої щільності та інших властивостей
ПРАКТИКА ПРЕСУВАННЯ
У практиці пресування, залежно від форми і габаритних розмірів виробів, що виготовляються, вимог, що пред'являються до властивостей порошкових виробів, і інших чинників, застосовуют
Експериментальна частина
Мета роботи: Дослідити вплив тиску пресування на ступінь ущільнення порошків металів, сплавів, багатокомпонентних шихт.
Визначити прийнятність існуючих рівнянь пресування для опису процесу
Обговорення результатів
Провести опис отриманих результатів та їх аналіз.
Пояснити характер отриманих залежностей ущільнення порошків з погляду впливу на них властивостей порошків та процесів, що відбуваються при
Контрольні запитання
1. Вказати переваги й недоліки існуючих рівнянь пресування.
2. Як визначити сталі в рівнянні М. Ю. Бальшина ?
3. Як визначити сталі в рівнянні Н. Ф. Куніна і Б. Д. Юрченка ?
Порядок виконання роботи
Робота проводиться з 3-4 видами порошків ( за вказівкою викладача).
Спресувати чотири зразки кожного із зазначених порошків при різних тисках (за вказівкою викладача). Для цього визначити
Основи процесу
Спікання − основна операція в технології порошкової металургії, у наслідок якої вироби набувають остаточні властивості. У процесі спікання збільшується міцність контактів між частинками, які
Вплив різних факторів на процес спікання
Найбільш діючі контрольовані фактори, які впливають на процес спікання це температура і час спікання.
Графічне зображення зміни щільності або усадки залежно від температури має вигляд,
СПІКАННЯ БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ МАТЕРІАЛІВ У ТВЕРДІЙ ФАЗІ
У практиці порошкової металургії часто застосовуються матеріали, що виготовляють із суміші декількох вихідних компонентів. Практично можна використати будь-яку композицію незалежно від того, розчин
Спікання систем з обмеженою розчинністю
При спіканні систем з обмеженою розчинністю, наприклад W-Ni, W-Си, усадка виробів при ізотермічному спіканні найчастіше змінюється монотонно. Однак у цьому випадку залежно від співвідношення
Спікання систем з компонентів, не розчинних один в одному
Часто в практиці порошкової металургії необхідно одержувати вироби з композицій матеріалів, які не розчинні один в одному.
У цьому випадку термодинамічною умовою спікання /припікання часто
Основи процесу
В практиці порошкової металургії дуже часто при спіканні багатокомпонентних систем процес спікання відбувається у присутності рідкої фази, яка з'являється у тому випадку, коли температура плавлення
У присутності рідкої фази
Як було відзначено, у процесі рідкофазного спікання беруть участь всі описані механізми. Однак залежно від розчинності компонентів, ступеня змочування й кількості рідини може превалювати той або ін
Порядок виконання роботи
Студенти виконують один або кілька варіантів (за вказівкою викладача).
Варіант 1. Дослідження впливу тиску пресування. Пресують три-чотири зразки з порошку міді, заліза аб
Обробка результатів
1. Коротко описати теорію процесу спікання.
2. Описати порядок виконання роботи.
3. Отримані результати занести в таблицю 1.1 (всі необхідні розрахунки привести у звіті).
Контрольні питання
1. Що є рушійною силою спікання?
2. За якими механізмами відбувається процес спікання?
3. Які кінетичні залежності мають місце при спіканні за механізмом в’язкої течії і об’ємної
ПОРОШКОВІ КОНСТРУКЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ
Розвиток порошкової металургії дозволяє виготовляти велику частину деталей конструкційного призначення з порошкових матеріалів. Призначення порошкових конструкційних матеріалів поля
КЛАСИФІКАЦІЯ ПОРОШКОВИХ КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ
Порошкові конструкційні матеріали класифікують залежно від умов їх експлуатації і ступеня навантаження. За умовами експлуатації порошкові конструкційні матеріали розділяють на дві групи:
1
ТЕХНОЛОГІЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ПОРОШКОВИХ КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ
Технологічні процеси виготовлення порошкових конструкційних матеріалів визначаються ступенем навантаженості деталей: чим вона вища, тим складніше технологічний процес виготовлення деталі. Так, мало
ОСОБЛИВОСТІ ТЕРМІЧНОГО ОБРОБЛЕННЯ ПОРОШКОВИХ КОСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ
Для підвищення експлуатаційних властивостей порошкових конструкційних деталей використовуються практично всі відомі методи термічної і хіміко-термічної обробки, що застосовуються для звичайних стал
ПОРОШКОВІ АНТИФРИКЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ
До антифрикційних матеріалів відносяться матеріали, що працюють у вузлах тертя – ковзання. Вони можуть застосовуватися в машинах і механізмах загального призначення, які широко вико
КЛАСИФІКАЦІЯ ПОРОШКОВИХ АНТИФРИКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ
Антифрикційні порошкові матеріали, що використовуються для виготовлення деталей вузлів тертя (підшипники ковзання, втулки, поршневі кільця, торцеві ущільнення, шайби, підп'ятники, вкладиші тощо), м
ТЕХНОЛОГІЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ПОРОШКОВИХ АНТИФРИКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ
Технологія виготовлення більшості порошкових антифрикційних виробів включає наступні основні операції: приготування шихти, пресування, спікання, іноді просочення машинним маслом і калібрування. У р
ОСОБЛИВОСТІ ТЕРМІЧНОГО ОБРОБЛЕННЯ ПОРОШКОВИХ АНТИФРИКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ
Порошкові антифрикційні вироби можуть піддаватися додатковій обробці: термічній, хіміко-термічній, просоченню мастилами, калібруванню, обробці різанням [1].
Термічній обробці, як правило,
КЛАСИФІКАЦІЯ СПЕЧЕНИХ ТВЕРДИХ СПЛАВІВ
Сучасні тверді сплави досить численні і налічують більше 100 різних марок. Проте, не дивлячись на цю різноманітність, всі тверді сплави можна розділити на певні групи і види, що характеризуються ко
ТЕХНОЛОГІЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ТВЕРДИХ СПЛАВІВ
Властивості твердих сплавів значною мірою залежать від технології виготовлення, яка є ідентичною для більшості твердих сплавів, відрізняючись наявністю чи відсутністю деяких технологічних операцій
ОСОБЛИВОСТІ ТЕРМІЧНОГО ОБРОБЛЕННЯ СПЕЧЕНИХ ТВЕРДИХ СПЛАВІВ
Багатокомпонентний склад твердих сплавів обумовлює складність проведення будь якого термічного оброблення. Термічний вплив на твердий сплав суттєво змінює морфологію, структуру і склад як карбідів
Зважування
Метод гідростатичного зважування використовується для визначення об'єму тіл неправильної форми з метою встановлення його щільності. При цьому приймається до уваги відомий закон про те, що на тіло,
Список рекомендованої літератури
1. Порошковая металлургия и напыленные покрытия: Учебник для вузов /Под ред. А.Е. Митина. - М,: Металлургия, 1987. - 792 с
2. Кипарисов С. С., Либенсон Г. А. Порошковая металлургия.
ОДЕРЖАННЯ ТА ВИВЧЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ КОНСТРУКЦІЙНИХ СПЕЧЕНИХ МАТЕРІАЛІВ
Одним із поширених типів спечених виробів є конструкційні матеріали деталей машинта механізмів, які умовно можна розділити на двігрупи:
І- матеріали,які замінюють звичайні вуглецевіта лего
Порядок виконання роботи
Залежно від поставленого завдання дослідження проводиться відпал порошку заліза, або одержання залізо-мідних і мідно-залізних порошків сплавів із оксидів відповідних металів. Тривалість операції і
Обробка результатів
У роботі необхідно навести і обговорити мікроструктуру одержаного матеріалу, а також побудувати та пояснити графіки залежності густини, лінійної і об’ємної усадки від складу матеріалу, температури
Загальні положення
До антифрикційних матеріалів, перш за все, відносяться підшипники ковзання. Основними критеріями оцінки якості підшипників є антифрикційні характеристики (допустимі навантаження, ча
Порядок виконання роботи
Із порошків заданого складу готують шихту. Для підвищення якості змішування додають бензин чи машинне масло в кількості 1...2% від маси шихти. Для підвищення текучості шихти при пресуванні тонкості
Новости и инфо для студентов