Рекомендуемая литература Основная Процессы порошковой металлургии Т 1

Скачать презентацию Рекомендуемая литература Основная Процессы порошковой металлургии Т 1

Презентация курса Порошковая Металлургия-а.ppt

Количество слайдов: 163

Рекомендуемая литература Основная Процессы порошковой металлургии. Т. 1, Т. 2. Производство металлических порошков: Учебник для вузов /Либенсон Г. А. , Лопатин В. Ю. , Комарницкий Г. В. М. : – МИСИС , – 2002 г. – 688 с. Кипарисов С. С. , Либенсон Г. А. Порошковая металлургия. 3 е изд. , перераб. –М. : Металлургия, 1991. – 432 с. Технология и свойства спеченных материалов и изделий: лабораторный практикум. В. С. Панов, В. К. Нарва, Л. В. Дубынина. М. : изд. «Учёба» , 2003. 118 с. Процессы порошковой металлургии: лабораторный практикум/ под ред. Г. А. Либенсона М. : 1987. 155 с. Дополнительная Либенсон Г. А. Специальность порошковая металлургия. –М. : Металлургия, 1987. – 80 с. Кипарисов С. С. , Либенсон Г. А. Порошковая металлургия. М. : Металлургия, 1980. 496 с. Либенсон Г. А. Основы порошковой металлургии. М. : Металлургия, 1987. 208 с. Либенсон Г. А. Производство порошковых изделий. – М. : Металлургия, 1990. – 240 с. Панов В. С. , Чувилин А. М. Технология и свойства спеченных твёрдых сплавов и изделий из них. М. : МИСи. С, 2001. 427 с. Либенсон Г. А. , Панов В. С. Оборудование цехов порошковой металлургии. М. : Металлургия, 1983. 264 с. Нарва В. К. Технология производства спеченных материалов и изделий. Пористые материалы: Курс лекций. М. : МИСи. С, 1980. 78 с. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Лекция № 1 План лекции 1. Значение порошковой металлургии. 2. История развития порошковой металлургии. 3. Основные технологические схемы производства спеченных материалов. 4. Классификация методов получения порошков. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков 1. Значение порошковой металлургии. ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ область науки и техники связанная с получением металлических порошков и изготовлением изделий из них, а также из композиций металлов с неметаллами. Изделия производят из порошков с размерами частиц от 0, 1 мкм до 0, 5 мм путем формования и последующей высокотемпературной обработки (спекания) при температуре ниже точки плавления металла (0, 7 0, 9 от температуры плавления ) или, в случае смеси разнородных порошков, ниже температуры плавления основного компонента. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Значение порошковой металлургии Где применяют порошки и изделия, полученные методом ПМ ? Металлообработка: Резцы, долота, сверла, шлифовальные круги и пасты, штампы, оснастка, сварочные материалы Машиностроение (Автомобиле и судостроение, авикосмическая промышленность, станкостроение и т. п. ): зубчатые колеса, рычаги, кулачки и поршни, лопатки турбин, сопла ракет, самосмазывающиеся подшипники, конструкционные композитные детали, теплоизоляторы и шумогасители, фрикционные и антифрикционные материалы и покрытия, коррозионно стойкие покрытия Строительная, горнодобывающая и нефтяная промышленность: Бурильные коронки, долота, рабочие инструменты дробильных машин, алюминий для производства пенистого бетона Химическая промышленность и металлургическая промышленность: Катализаторы, коррозионно и жаростойкие покрытия, фильтры и детали оборудования, порошки алюминия и магния для алюмотермии при восстановлении тугоплавких металлов из окислов Атомная промышленность, энергетика, электротехника, электроника и связь: Топливные элементы, элементы радиационной защиты, магнитные материалы, электрические контакты, нити накаливания, катоды, составы для пайки. Медицина: Импланты для хирургии и стоматологии Военная промышленность: Алюминий как компонент твердых ракетных топлив и ВВ, пиротехнические составы (осветительные, сигнальные, зажигательные), обтюрирующие пояски снарядов, броня Порошки металлов для изготовления красок, пигментов, стёкол для изготовления монет (порошок никеля после холодной прокатки) ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Значение порошковой металлургии Мировое производство порошков металлов и изделий из них в настоящее время составляет Мировое производство порошков (без Порошки 1, 2 млн. т в тыс. т. без учёта алюминия и РМ Изделия 800 900 тыс. т Потребность 1, 5 2, 0 млн. т страна порошок 1980 1982 железный 130 180 160 200 18, 2 24, 3 18 25 9, 7 15, 1 16, 8 25 железный 48 73 80 91 Медь и сплавы на её основе Европа 1978 никель Япония 1975 медь и сплавы на её основе 3, 2 5, 4 6 6, 7 железный США и Канада 96 110 120 305 408 391 468 всего 1950 СНГ) 50 2000 1200 Ежегодный рост был на 6 10% ( в некоторые периоды на 15 20%). Ожидаемый прирост в начале 21 века 3 5%. В середине восьмидесятых годов в мире было реализовано порошков и изделий из них на сумму 5 млрд. долларов, в том числе в США на 1, 5 млрд. долларов. В 2000 году эта сумма приблизительно равна 12 15 млрд. долларов. Производство в СССР в конце 80 х около 100 тыс. т. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Значение порошковой металлургии С чем связан рост производства порошков и изделий из них? С преодолением затруднений в осуществлении литья тугоплавких редких металлов (вольфрам, молибден, тантал и др. ). Возможностью изготовление материалов и изделий с особыми составами, структурами и свойствами, которые недостижимы другими методами производства (литьём с последующей обработкой). Порошковая металлургия позволяет получить многие типы изделия с обычным уровнем свойств, но с лучшими технико экономическими свойствами по сравнению с традиционной технологией. Непосредственное использование порошков, получаемых методами порошковой металлургии ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков 2. История развития порошковой металлургии Порошковая металлургия, являясь одной из новых отраслей современной техники, одновременно есть и древнейший способ производства металлов и изделий из них. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков История развития порошковой металлургии Позолоченная маска римлянина. 100 год до н. э. Первые следы производства железа датируют 3000 г. до н. э. (Чегер Безер, Ирак), а найденные археологами стальные мечи относят к 2700 г. до н. э. В гробнице египетского фараона Тутанхамона, жившего в ХIV веке до н. э. , лежали кованые кинжалы, украшенные порошковым золотом, и амулет из железа. Бронзовый и железный кинжалы Тутанхамона украшенные золотом. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков История развития порошковой металлургии Знаменитый памятник Индии – колонна в г. Дели установлена в 415 г. н. э. и выполнена из весьма чистого железа (99, 72% Fe) в виде усеченного конуса при диаметрах у основания 41, 6 см и у верха 29, 5 см, имеет высоту 7, 3 м и массу около 6, 5 тонн. Кроме этой колоны есть ещё две, датируемые примерно тем же временем, но чуть меньшего размера одна в Индии в городе Дар, а другая в Эфиопии. Делийская колонна ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков История развития порошковой металлургии Сырьё обогащенная железная руда, а восстановителем – древесный уголь. Восстановленное железа, в виде твердых частиц опускается к низу печи и там сваривается в губчатую массу, называемую крицей. Единичная масса крицы составляла от 2 до 6 кг, а ее чистота была достаточно высока: углерода не выше 0, 2%, серы до 0, 01%, фосфора от 0, 01 до 0, 3% (редко до 1%), кремния до 0, 2%, марганца до 0, 7%; содержание шлаковых включений не превышало 1, 5 2%. Затем крицу проковывали в нагретом состоянии. Для уменьшения пористости откованное железо повторно нагревали в печи, а иногда и снова проковывали. Такое железо называли сварочным. 1 2 4 3 5 50 см Сыродутные печи (домницы): 6 1 Болгарское городище; 2 Якутия; 3 Чехия; 4 Германия; 5 Судан; 6 Бенгалия C+O 2 = CO 2 + Q 1 (1) Fe 2 O 3 + C = Fe +CO 2 Q 2 (2) ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков История развития порошковой металлургии На территории Древней Руси были широко распространенны железные руды и их промышленная добыча (рис. 3); железо и изделия из него впервые получены из руд в 1000 г. до н. э. в Прикамье и на территории Волжско Окского бассейна, а через 500 лет – в Сибири и на Алтае. Исследования археологов показывают, что в 950 1000 гг. в Рязани и Новгороде из железной крицы изготавливали различные предметы быта, оружие и др. В отдельных отдаленных районах России (Карелия, Якутия) производство сыродутного железа в домницах сохранилось вплоть до ХIХ века. Интересно, что конструкция домниц, их размеры примерно одинаковы, как для домниц найденных в Европе, так и в Африке и в Америке. Если посмотреть на карту расселения древнеславянских племён, то эти места совпадают с распространением залежей железных руд, ну а лесов тогда было в изобилии. Если говорить об уровне производства железа в те времена, то посчитайте – одна домница даёт примерно 3 килограмма губчатого железа, а на территории Белоруссии было найдено в одном месте 280 домниц стоящих в три ряда. Так, что в конце первого тысячелетия железо и орудия из него были уже обычным материалом. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков История развития порошковой металлургии «Очищенную платину в губчатом виде набиваем мы, холодную, весьма плотно в толстую железную кольцеобразную форму произвольной величины, сдавливаем ее сильным натиском винтового пресса и, вынув из формы, получаем плотный кружок, имеющий металлический блеск. . . в сем состоянии платиновый кружок не имеет еще ковкости, и сила сцепления частиц платины между собой не противостоит в ней сильным ударам, оный ломается и крошится. Соболевский П. Г. Для обращения таковых кружков в ковкую платину, надлежит их нагреть и подвергнуть давлению того же пресса. При этом от одного удара кружок платины вовсе изменяет свой вид; зернистое сложение его становится плотным, и оный делается совершенно ковким. Величина кружков не представляет в сем случае никакой разности: большой и малый кружок от одного удара делаются ровно ковки и тягучи. После такого обжатия кружки проковываются в полоски или прутки желаемого вида обыкновенным образом» . ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Любая технология не развивается сама по себе. Развитие технологии направлено на создание какого либо конечного потребительского продукта и связано со следующими условиями: необходимость в создании более высокопроизводительного, надёжного, долговечного оборудования, менее дорогостоящего, требующего меньших сырьевых затрат на собственное изготовление или экономящего другое потребляемое сырье, невозможностью изготовления подобного материала или изделия существующими методами, решение экологических проблем. Т. е для создания технологии существенны следующие составляющие: наличие сырья, энергозатраты, временной фактор. Если у вас нет проблем ни с одной их этих составляющих, то вы. . . ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков 3. Типовая технологическая схема производства заготовок и изделий методом порошковой металлургии получение порошка исходного материала формование заготовки спекание окончательная обработка (регулирование структуры, калибрование, механическая и химико термическая обработки) 1. Каждая из операций вносит свой вклад в формирование всех свойств конечных порошковых изделий. 2. Возможные отклонения от приведенной типовой технологической схемы могут выражаться в совмещении операций. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Всегда ли порошковая металлургия является панацеей? Ограничения применения методов порошковой металлургии Экономические ограничения Технологические ограничения Высокая стоимость металлических порошков в сравнении с литыми металлами и сплавами Затруднено достижение узких размерных допусков и высокой чистоты порошковых деталей Высокая стоимость оснастки для формирования заготовок из порошков (выгодно только крупномасштабное производство порядка сотен и даже тысяч изделий одного типоразмера) Невозможность получения деталей больших размеров и сложной формы Свойства металлических порошков (чистота, неоднородность состава, формы частиц, размера) не позволяют зачастую получать изделия с требуемым комплексом свойств. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков 4. Классификация методов получения порошков. Способы получения порошков Механические методы обеспечивают превращение исходного материала в порошок без заметного изменения его химического состава Физико химические методы Физико химические превращения исходного сырья, получаемый порошок по химическому составу существенно отличается от исходного материала ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Способы получения порошков Механические методы получения порошков Метод Характеристика метода Получаемые порошки 1. Дробление и размол твердых материалов. Измельчение стружки, обрезков и компактных материалов проводят в шаровых, вихревых, молотковых и других мельницах, к. п. д. которых сравнительно невелик. Получают порошки Fe, Cu, Mn, латуни, бронзы, хрома, алюминия, сталей. 2. Диспергирование расплава. Струю расплавленного металла диспергируют механическим способом (воздействием центробежных сил и др. ) или действуя на нее потоком энергоносителя (газа или жидкости). Получают порошки алюминия, свинца, цинка, бронзы, латуни, железа, чугуна, стали 3. Грануляция расплава. Порошок образуется при сливании расплавленного металла в жидкость (например, в воду). Получают крупные порошки железа, меди, свинца, олова, цинка. 4. Обработка твердых (компактных) металлов резанием. При станочной обработке литых металлов или сплавов подбирают такой режим резания, который обеспечивает образование частиц, а не стружки. Получают порошки стали, латуни, бронзы, магния. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Способы получения порошков Физико-химические методы получения порошков Метод Характеристика метода Получаемые порошки 1. Химическое восстановление: - оксидов и других твердых соединений металлов - из водных растворов различных соединений металлов - газообразных соединений металлов Восстановители - газы (Н 2, СО, конвертированный природный газ и др. ), твердый углерод (кокс, сажа и др. ) и металлы ( Na, Ca и др. ). Исходным сырьем являются окисленные руды, рудные концентраты, отходы и побочные продукты металлургического производства (например, прокатная окалина), а также различные химические соединения металлов. Экономичный способ, позволяет получать качественные металлические порошки. Исходное сырье – сернокислые или аммиачные растворы солей соответствующих металлов. Газообразные соединения металлов или их тугоплавких соединений восстанавливают водородом в реакторе кипящего слоя или в плазме (для нитридов - в присутствии азота или аммиака, для карбидов углеводородов или конвертированного природного газа) Fe, Cu, Ni, Co, W, Mo, Ti, Ta, Zr, U и других металлов и их сплавов, а также соединений с неметаллами (карбиды, бориды и др. ) Cu, Ni, Co, Ag, Au W, Mo, Ni, Re, Nb, Ta Карбиды, нитриды 2. Электролиз водных растворов или расплавленных солей различных металлов. На катоде под действием электрического тока осаждают из водных растворов или расплавов солей чистые порошки практически любых металлов. Стоимость порошков высока из-за больших затрат электроэнергии и сравнительно низкой производительности электролизеров. из водных растворов – порошки Cu, Ni, Fe, Ag, расплавленных сред – порошки Ta, Ti, Zr, Fe. 3. Диссоциация карбонилов. Термическая диссоциация карбонила Men(CO)m на металл и СО Применяют для производства высококачественных дисперсных порошков, стоимость которых очень высока. Fe, Ni, Co, W, Mo 4. Термодиффузионное насыщение. Чередующиеся слои или смесь порошков разнородных металлов нагревают до температуры, обеспечивающей их активное взаимодействие Латунь, сплавы на основе хрома, высоколегированные стали 5. Испарение и конденсация. Для получения порошка металл испаряют и затем конденсируют его пары на холодной поверхности. Порошок является тонкодисперсным, но содержит большое количество оксидов. Zn, Cd и другие металлы с невысокой температурой испарения 6. Межристаллитная коррозия. В компактном (литом) металле или сплаве при помощи химического травителя разрушают межкристаллитные прослойки. Коррозионностойкие и хромоникелевые стали ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Лекция № 2 План лекции 1. Получения порошков методами резания. 2. Производство порошков измельчением твердых металлов и распылением жидких металлов и сплавов. Получение аморфных и нанокристаллических порошков методами высокоскоростной закалки 3. Физико химические основы процессов, оборудование, технология. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Механические методы получения порошков Общие положения теории измельчения твёрдых тел Механическое измельчение компактных хрупких металлов широко распространено в порошковой металлургии. Дробление Размол Истирание При измельчении комбинируют раздавливание и удар (при получении крупных частиц) и истирание и удар (при тонком измельчении). ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Механические методы получения порошков При дроблении затрачиваемая энергия расходуется на упругую и пластическую деформацию, на теплоту и на образование новых поверхностей. А=σ Δ S + KΔ V При крупном дроблении σ Δ S << KΔ V При тонком измельчении σ Δ S >> KΔ V ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Механические методы получения порошков Кинетика диспергирования S=Sm (Sm S 0) exp ( k 0 E) dε = c'' ·dx/xm = c' ·d. S/S 2 m ε= c' ln (S/ S 0) ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Механические методы получения порошков 1. Получение порошков методами резания. Элементная (стружка надлома), состоящую из отдельных элементов различных по форме не связанных или слабо связанных между собой. Суставная (стружка скалывания), состоящую из отдельных элементов без нарушения связи между ними Сливная (непрерывная) Схема работы кратцмашины Mg ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Механические методы получения порошков РАЗМОЛ В ШАРОВЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ МЕЛЬНИЦАХ L (Pv 2/g. R) D = Р sin α , или (v 2/g. R) = sin α при α = 90 o, sin 90° = v 2/g. R = 1, или v 2 = g. R v = πDnкр/60 π 2 D 2 nкр. 2/602 = g D/2 а – режим скольжения при n 0, 2 nкр; б – режим перекатывания при n = 0, 4 0, 6 nкр; в – режим интенсивного измельчения ( «водопадный» режим) при n = 0, 75 0, 85 nкр; г – движение шаров при n = nкр. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Механические методы получения порошков Расчёт шаровой мельницы Соотношение диаметра и длины мельницы D: L>3 дробящее действие D: L<3 истирающее действие Коэффициент загрузки мельницы размольными телами φ=Vp/V= 0, 4 0, 5 Масса измельчаемого материала mр/mи =2, 5 3, 0 Радиус размольных тел r/R=0, 05 0, 06 ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Механические методы получения порошков Основные типы размольного оборудования в ПМ Мельницы Дробилки вращающиеся валковые вибрационные щековые планетарные центробежные конусные гироскопические с магнитно индукционным вращателем вихревые молотковые встречно струйные ультразвуковое диспергирование ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Механические методы получения порошков МЕЛЬНИЦЫ Аттритор Вибрационная мельница Планетарная центробежная Вихревая мельница Молотковая мельница Магнитно Встречно индукционная струйная ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Механические методы получения порошков ДРОБИЛКИ Щековая Конусно инерционные ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Механические методы получения порошков ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ТВЁРДЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ УЛЬТРАЗВУКОМ Критический радиус кавитационного пузырька Гидроабразивное разрушение твердых частиц связано с их соударениями при движении в жидкости под действием акустических потоков, образующихся в объеме жидкости, и микропотоков, возникающих в стадии захлопывания кавитационного пузырька в его окрестностях. Rкр = 1, 33 / (0, 7 РА + РП Ро) s коэффициент поверхностного натяжения жидкости РА звуковое давление, РП упругость пара жидкости, Ро статистическое давление в объеме жидкости. Ультразвуковая установка ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Механические методы получения порошков ДИСПЕРГИРОВАНИЕ РАСПЛАВОВ Распыление металлического расплава – получение металлического порошка диспергированием расплавленного металла или сплава струей сжатого газа, жидкости или механическим способом. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ РАСПЫЛЕНИЯ по виду энергии для расплавления (индукционный или косвенный, электродуговой, электронный, лазерный, плазменный и др. ) по виду силового воздействия на расплав при диспергировании (механическое воздействие, энергия газовых и водяных потоков, силы гравитационные, центробежные или магнитогидродинамические, воздействие ультразвука и т. д. ) по типу среды при диспергирования (восстановительная, окислительная, инертная или какая либо иная среда заданного состава, вакуум). ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Механические методы получения порошков Центробежное диспергирование расплавов Метод вращающегося катода Скорость 200 25000 Отрыв капель от вращающегося диска Выдавливание капель из быстровращающегося контейнера до 24000 1000 5000 105 106 вращения, об/мин Скорость 104 охлаждения, о. С/с Дисперсность 100 200 ≤ 100 порошка, мкм ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Механические методы получения порошков Ультразвуковое диспергирование расплавов Частота 18 22 колебания, Гц Амплитуда, мкм 10 30 Дисперсность 40 60 порошка, мкм ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Механические методы получения порошков Расчёт толщины пленки жидкости на вращающемся катоде δ= 2 Gж – удельный расход жидкости ω угловая скорость вращения Dс – диаметр расходуемого электрода ηж – вязкость расплава γж – плотность расплава Расчёт размера сферических частиц порошка d=(Kч /ω) Kч – коэффициент, оценивающий условия формирования частицы капли в момент , ее отделения от расплава σж – коэффициент поверхностного натяжения расплава. Схема отрыва капель от катода. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Механические методы получения порошков Распыление расплавов потоком энергоносителя Схемы распыления струи расплава потоком газа или жидкости Струя расплава газ газ, подаваемый под прямым углом соосный газ, подаваемый под острым углом ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Механические методы получения порошков Схемы установок для распыления энергоносителем Бесконтактные методы распыления расплавов ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Механические методы получения порошков Получение аморфных и нанокристаллических порошков методами высокоскоростной закалки Затвердевание на диске Экстракция из расплава ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Механические методы получения порошков Физико химические и механические процессы при распылении энергоносителем Структура и свойства жидких металлов и сплавов Взаимодействие расплава с окружающей средой Распад и разрушение жидких струй Металлогазовый факел и происходящие в нем процессы Плавление Разрушение струи Остывание и кристаллизация ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Механические методы получения порошков Технологическая схема получения распылённого порошка железа ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Механические методы получения порошков Аппаратурно технологическая схема получения распылённого порошка алюминия 1 – плавильная печь; 2 – тигель и распылительное устройство; 3 – сжатый воздух; 4 – распылительная камера; 5 – циклон для осаждения порошка; 6 – коллектор тонких фракций; 7 – вентилятор; 8 – накопительный бункер; 9 – грохот; 10 – затаривание грубых фракций порошка (барабаны, контейнеры, мешки); 11 – затаривание средних и мелких фракций порошка (барабаны, контейнеры, автоцистерны, грузовые железнодорожные вагоны); 12 – инертный газ. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Лекция № 3 План лекции 1. Получение металлических порошков методом восстановления оксидов металлов твердым и газообразным восстановителем. 2. Физико химические основы процессов. 3. Практика получения порошков железа, вольфрама, титана. _____________________________________________________ МИСи. С®, ®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В. МИСи. С ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков 1. Получение металлических порошков методом восстановления оксидов металлов твердым и газообразным восстановителем. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Общие положения термодинамики и кинетики Me. A + X Me + XA ± Q, ∆GТ = ∆НТ Т·∆SТ ∆G 0 Т = ∆G 0 ХА ∆G 0 Ме. А = RTln. Kp Металлотермические реакции Ме. А + Ме' = Ме + Ме'А ±Q Термичность процесса q = Q/(М Ме. А + А Ме') Адиабатическая температура горения Уравнение Аррениуса ln K = E/RT + ln C ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Восстановители газообразные – (Н 2, СО, газы содержащие Н 2 и СО совместно, генераторный, природный конвертированный, водяной коксовый и др. , а также диссоциированный аммиак) твёрдый углерод – (сажа, кокс, термоштыб и др. ) металлы и их соединения – ( кальций, натрий, магний, алюминий, карбид или гидрид кальция ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Схема производства водорода железо – паровым способом: 1 – горловина; 2 – воздуходувка; 3 – подогреватель; 4 – подача водяного пара; 5 – генератор водорода; 6 – подача водяного газа; 7 – скруббер. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Кокс коксование нефти и её продуктов, углей, пеков 93 98% С, 3% Cn. Hm Термоштыб – отходы антрацита 75 80%С, 5% Cn. Hm Древесный уголь – 80%С Сажа – ламповая, газовая, печная 95, 99, 90% С соответственно, уд. пов. 15 25 кв. м. Металлы –Кальций, натрий, магний, алюминий, натрий, цирконий, бериллий Карбиды и гидриды – карбид кальция, гидрид кальция ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Восстановление диоксида титана кальцием Ti. O 2 + 2 Ca = Ti + 2 Ca. O + 360 к. Дж Восстановление с использованием флюса Ca. Cl 2 Ti. O 2 + 2 Ca. Cl 2 = Ti. Cl 4 + 2 Ca. O Ti. Cl 4 + 2 Ca = Ti + 2 Ca. Cl 2 Комбинированный процесс Ti. O 2 + Mg → Ti[O] + Mg. O Восстановление диоксида титана гидридом кальция } Ti. O 2 + 2 Ca. H 2 = Ti + 2 Ca. O + 2 H 2 о х л а ж д е н и е Восстановление хлорида титана натрием или магнием Ti. Cl 4/г/ + 4 Na/ж/ = Ti/тв/ +4 Na. Cl/ж/ +723, 3 к. Дж п а р о в о з д ® у Схема аппарата для металлотермического восстановления Ti. O 2 Метод Примеси Размер порошка, мкм Кальцие термический N≤ 0, 15 O≤ 0, 3 Si≤ 0, 2 Fe≤ 0, 25 Al≤ 0, 15 Ca≤ 0, 3 C≤ 0, 05 2 3 с флюсом Восстановле ние Ti. Cl 4 натрием С=0, 01 0, 07 О=0, 04 0, 15 N=0, 001 0, 02 Н= 0, 005 0, 019 ___________________________ МИСи. С , ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В. 10 15 0, 02 1, 0

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Технологическая схема получения порошка титана металлотермическим восстановлением его диоксида ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Получение порошка железа восстановлением его из оксидов газообразными восстановителями (водород, оксид углерода) и твёрдым восстановителем (уголь) Исходное сырьё ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Принцип А. А. Байкова Химическое превращение развивается последовательно скачками, проходя все химические соединения, которые могут существовать в данной системе. выше 572 0 С Fe 2 О 3 → Fe 3 О 4 → Fe. ХО → Fe ниже 572 0 С Fe 2 О 3 → Fe 3 О 4 → Fe ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Получение порошка железа восстановлением из оксидов водородом ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Адсорбционно автокаталитическая теория восстановления оксидов железа 1. Внешняя диффузия молекул водорода к поверхности частицы оксида железа и их физическая адсорбция на ней. 2. Активирование адсорбированных молекул водорода за счет воздействия на них силового поля кристаллической решетки оксида железа и их деформация, создание активных комплексов, отрыв от них отдельных атомов водорода или их групп и т. д. 3. Отдача электронов атомами адсорбированного водорода в решетку оксида железа путем заполнения в ней электронных вакансий с образованием положительных ионов водорода: Н – е = Н+. 4. Анионы О 2 отрываются от поверхности оксида железа на энергетически наиболее выгодных (дефектных) местах с образованием Н 2 О и десорбированием этих молекул – газообразных продуктов реакции. 5. Ионы железа, образующиеся при отнятии с поверхности его оксида аниона О 2 , частично расходуются на образование и достройку кристаллов металла с присоединением электронов, а также диффундируют в глубь решетки оксида железа и восстанавливают их высшую или промежуточную формы до соединения более низкой валентности; одновременно происходит встречная диффузия ионов О 2 внутри решетки оксида железа к ее наружным поверхностям. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Технологические методы восстановления оксида железа водородом Восстановление в стационарном слое Восстановление во вращающейся печи Восстановление в кипящем слое ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Схема восстановления в стационарном слое Противоток водорода Н 2 Лодочки с сырьём Проходная печь ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Восстановление в кипящем слое ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Восстановление оксида железа оксидом углерода Кривые равновесия реакций восстановления оксидов железа оксидом углерода (при давлении 0, 1 МПа) ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Восстановление оксида железа углеродом ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Схема восстановление оксида железа углеродом в туннельной печи ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Технологическая схема получения восстановленного железного порошка на Сулинском металлургическом заводе. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков 1 2 4 Технологическая схема получения сыродутного железа 3000 лет назад 3 5 50 см Сыродутные печи (домницы): 6 ? 1 Болгарское городище; 2 Якутия; 3 Чехия; 4 Германия; 5 Судан; 6 Бенгалия ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Восстановление оксида вольфрама водородом Диаграмма состояния системы W O ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Изменение состава в процессе восстановления оксида вольфрама ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Восстановление оксида вольфрама оксидом углерода и углём 730 о. С Кривые равновесия реакций С + СО 2 2 СО (1) и WО 2 + 2 СО W + 2 СО 2(2). ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Лекция № 4 План лекции 1. Производство металлических порошков электролизом водных растворов и расплавленных сред. 2. Производство порошков методом термической диссоциации карбонильных соединений. 3. Физико химические основы процессов, практика получения порошков. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Производство металлических порошков электролизом Электролиз водных растворов солей Электролиз расплавов Электролиз органических соединений Me+z+ze=Me 0 Достоинства Недостатки Универсальность Большая энергоёмкость Высокая чистота металлов Невысокая производительность Хорошие технологические качества порошков ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Выход по току А=(qh/qt)∙ 100 Типы осадков 1. Твердые хрупкие (плотные слои, чешуйки, кристаллы) 2. Губчатые мягкие Электрохимические эквиваленты некоторых металлов Металл Валентность Атомная масса Электрохимический эквивалент, г/А ч Алюминий Титан Железо Кобальт Никель Медь Цинк Цирконий Ниобий Молибден Серебро Тантал Вольфрам Свинец 3 4 2 2 2 4 5 6 1 5 6 4 26, 98 47, 90 55, 85 58, 93 58, 71 63, 54 65, 37 91, 22 92, 91 95, 94 107, 87 180, 95 183, 85 207, 19 0, 3354 0, 4467 1, 0418 1, 0993 1, 0947 1, 1858 1, 2195 0, 8508 0, 6932 0, 5969 4, 0245 1, 3496 1, 1440 1, 9325 3. Рыхлые (черные) ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Факторы, влияющие на характер катодного осадка Концентрация ионов выделяемого металла Плотность тока Температура электролита Другие факторы (расстояние между электродами, длительность наращивания порошка, кислотность электролита и наличие в нем посторонних ионов, скорость циркуляции электролита, форма и состояние поверхности электродов, присутствие специальных добавок, взаимодействие электролита с окружающей атмосферой и др. ) ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Влияние плотности тока и концентрации на вид электролитического осадка Диаграмма i – С: I – область рыхлых осадков; II – переходная зона; III – область плотных осадков. Разрез ванны электролизера: а – ящичного типа: 1 – карман для приема электролита; 2 – промежуточная шина; 3 – анод; 4 – катод; 5 – лоток для выпуска электролита; б – бункерного типа: 1 – корпус электролизера; 2 – аноды; 3 – катоды; 4 – карман для подачи электролита; 5 – вывод электролита; 6 – устройство для выгрузки порошка. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Технологическая схема получения электролитического медного порошка 1 – плавильное устройство; 2 – узел корректировки электролита; 3 – электролиз; 4 – промывка, стабилизация и отжатие (обезвоживание) порошка; 5 – приготовление стабилизирующего раствора; 6 – сушка порошка; 7 – измельчение; 8 – классификация; 9 – смешивание и упаковка; 10 – готовая продукция; 11 – узел регенерации электролита; 12, 13 – ловушка для порошка Катодная плотность тока, А/м 2 1800 3250 Концентрация ионов меди, г/л 10 16 Концентрация серной кислоты, г/л 125 180 Температура электролита, 0 С 48 55 Циркуляция электролита, л/мин 40 – 60 Напряжение на ванне, В 1, 3 1, 7 ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков 2. Производство порошков методом термической диссоциации карбонильных соединений. Карбонилами металлов называют химические соединения металлов с группами (лигандами) СО. Меа. Бв + с. СО → [в. Б] + | Меа(СО)с → а. Ме + с. СО Ме – переходный металл V VIII групп периодической системы; Б – балластные вещества (кислород, солевой остаток, примеси и т. п. ); а, в, с – коэффициенты, численные значения которых зависят от природы Ме. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков 1 2 Зависимость величины от температуры для реакций термораспада карбонилов металлов: 1 – Ni(CO)4; 2 – Fe(CO)5; 3 – Cr(CO)6; 4 – Мо(СО)6; 5 – W(СО)6; 6 – Со 2(СО)8; 7 – Mn 2(СО)10; 8 – Re 2(CО)10; 9 – OS 3(СО)12. Схема получения порошка карбонильного никеля: 1 – газгольдер с СО; 2 – компрессор; 3 – ресивер; 4 – колонна синтеза карбонила; 5 – циркуляционный насос; 6 – холодильник; 7 – сборник сконденсированного карбонила под высоким давлением; 8 – сборник сырого карбонила; 9 – ректификационная колонна; 10 – сборник – испаритель готового карбонила; 11 – разложитель (диссоциатор) карбонила. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Физико химические методы получения порошков Методы получения порошков Схема промышленного аппарата разложения с газовым обогревом (t 2, t 3, t 4, t 5 точки замера температуры внутри аппарата ). Схема синтеза пентакарбонила железа (а) и получения порошка карбонильного железа (б) ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Лекция № 5 План лекции 1. Свойства металлических порошков и методы их контроля. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Свойства металлических порошков Химические Физические Технологические ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Химические свойства порошков Химический анализ Методы прокаливания в водороде Методы прокаливания в вакууме Определение влажности Методы определения воспламеняемости порошка (температура самонагревания самовоспламенения тления энергия воспламенения взрываемость порошка) Токсичность ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Физические свойства порошков Форма частиц (оптическая и электронная микроскопия) Размер частиц Гранулометрический состав (микроскопия, ситовый анализ, седиментационный анализ, классификация в потоке газа, кондуктометрический анализ, лазерный и рентгеновский анализ) Удельная поверхность (измерение проницаемости, адсорбционные методы, метод тепловой десорбции) Плотность (пикнометрическая и теоретическая плотности) Микротвёрдость (микротвёрдость как мера пластичности) ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема I Методы получения порошков Технологические свойства порошков Насыпная плотность γнас, г/см 3 масса единицы объема порошка при свободной насыпке. Плотность утряски отношение массы порошка после утряски к величине этого нового, уменьшенного объема. Текучесть порошка характеризует его способность с определенной скоростью вытекать из отверстия. Уплотняемость способность уменьшать занимаемый объем под воздействием давления или вибрации. Прессуемость способностью образовывать под воздействием давления тело, имеющее заданные размеры, форму и плотность. Формуемость способность сохранять приданную ему под воздействием давления форму в заданном интервале значений пористости. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема II Формование и спекание металлических порошков Лекция № 6 План лекции 1. Подготовка порошков. 2. Закономерности процесса уплотнения порошков в стальной пресс форме. Процессы, происходящие при прессовании. 3. Зависимость плотности от давления прессования. Распределение плотности по объему брикета. Потери давления на трение. Упругое последействие. Прессование со смазкой. 4. Брак при прессовании. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема II Формование и спекание металлических порошков Подготовка порошков Отжиг в инертной, восстановительной, окислительной среде и в вакууме Классификация порошков Приготовление смесей Функции отжига Увеличение пластичности, снятие напряжений, укрупнение порошка, восстановление или удаление поверхностных оксидов, окисление (редко) Методы классификации порошков Ситовый, циклон Приготовление смесей Особенности приготовления смесей ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема II Формование и спекание металлических порошков Циклон Классификация порошков ситовым методом ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема II Формование и спекание металлических порошков Двухконусный смеситель «Штаны» ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема II Формование и спекание металлических порошков Классификация методов прессования 1. Время действия давления 2. Принцип приложения давления прерывистые непрерывные постепенно возрастающее мгновенно возрастающее 3. Направление приложения давления или схема формования односторонние двустороннее всестороннее вибрационные нагрузки центробежное 4. Температура прессования холодное формование (комнатная температура ) горячее при повышенной температуре (часто совмещают со спеканием) 5. Атмосфера прессования на воздухе инертная среда вакуум Обобщенная схема методов прессования ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема II Формование и спекание металлических порошков Схема одностороннего прессования Изменение формы фольги по высоте прессуемого образца ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема II Формование и спекание металлических порошков ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема II Формование и спекание металлических порошков Уравнение Бальшина lgp = m lgυ + lgpмакс ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема II Формование и спекание металлических порошков ξ = рг/р = ν/(1 – ν) ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема II Формование и спекание металлических порошков Лекция № 7 1. Практика прессования. Прессы и пресс формы. 2. Варианты формования металлических порошков: горячее, изостатическое, динамическое, импульсное, вибрационное, прокатка, шликерное литье. 3. Особенности процессов, аппаратурное оформление. Брак при спекании. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема II Формование и спекание металлических порошков Брак при прессовании Недопрессование Перепрессовка Расслоение Наравноплотность Скол ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III } Спекание металлических порошков о х л а ж д е н и е п а р о в о з д ® у ___________________________ МИСи. С , ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Лекция № 8 План лекции 1. Основные закономерности процесса спекания в твердой фазе. 2. Роль поверхностной и объёмной диффузии. 3. Усадка при спекании. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков • Спекание порошковой формовки — нагрев и выдержка порошковой формовки при температуре ниже точки плавления основного компонента с целью обеспечения заданных механических и физико химических свойств ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Классификация методов спекания Твердофазное спекание Однокомпонентных систем Жидкофазное спекание С жидкой фазой, присутствующей до конца изотермической выдержки Многокомпонентных систем С жидкой фазой, исчезающей в процессе нагрева Системы с полной взаимной растворимостью компонентов Системы с ограниченной растворимостью компонентов Инфильтрация порошковой формовки Системы с нерастворимыми (невзаимодействующими) компонентами ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Виды спекания • изотермическое – 1 • неизотермическое – 2 Основные параметры спекания: температура изотермической выдержки (температура спекания) – Тсп - время – τ - атмосфера – окислительная, восстановительная, нейтральная, вакуум ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Твердофазное спекание – спекание порошкового тела без образования жидкой фазы. Стадии спекания 1. развитие и возникновение с последующим развитием связей между частицами; 2. образование и рост «шеек» межчастичных контактов; 3. закрытие сквозной пористости в порошковом т; 4. сфероидизация пор; 5. уплотнение по рошкового тела за счет усадки изолирован ных пор; 6. укрупнение (коалесценция) пор Фрагмент порошкового тела до (а) и после (б) нагрева и двухчастичная модель спекания (в): α-радиус частицы; ρ – радиус «шейки» ; x – радиус сечения образующегося контакта; y – половина величины сближения центров. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Движущие силы спекания • • наличие сильно развитой свободной поверхности отдельных порошинок (межфазная поверхность раздела вещество—пустота); поверхности между дисперсными элементами их структуры (разветвленная сетка межкристаллитных границ, микрополости внутри порошинок и др. ); дефектностью самой кристаллической структуры вещества (вакансии, дислокации и др. ); Кривизна поверхности частицы и «шейки» определяет: отличное от равновесного давление пара над твердым веществом; неравновесную концентрацию вакансий вблизи изогнутой поверхности; неравновесность концентраций вакансий С вблизи изолированной сферической поры радиуса r; ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков (C-C 0)/C 0 = 2γV 0/ k. Tr С — концентрация вакансий в приконтактной области вещества вблизи «шейки» или выпуклой поверхности частицы; Со — равновесная концентрация вакансий; k — постоянная Больцмана Схема (α) и график (б) распределения вакансий вблизи поры. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Механизмы массопереноса Ø Ø Ø В нагреваемом порошковом теле возможны следующие механизмы транспорта вещества: перенос через газовую фазу; поверхностная диффузия; объемная диффузия; вязкое течение; течение, вызываемое внешними нагрузками (горячее прессование, спекание под давлением и подобные случаи). ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Схема различных механизмов взаимного припекания твердых сферических частиц, контактирующих при τ=0 ΔL — изменение расстоянии между центрами частиц, x – радиус межчастичного контакта α — вязкое течение; б — объемная диффузия, не приводящая к усадке; в — объемная диффузия при наличии стока в области контакта; г — поверхностная диффузия, д — перенос вещества через газовую фазу; е — припекание под влиянием прижимающих усилий ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Пути диффузии атомов и её эффекты при спекании порошковых тел Структуры контактных областей возникающих при взаимном приискании медных проволок ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Условно процесс усадки (уплотнения) порошковою тела при изотермическом спекании можно разделить на три последовательные стадии: • Ранняя стадия. Плотность порошкового тела мала и скорость уплотнения определяется процессами, происходящими в приконтактных областях, структура и геометрия которых играют существенную роль. Скорость смещения относительно друга и объемного деформирования частиц, приводящего к усадке пористой конструкции, высока. • Промежуточная стадия Плотность порошкового тела достаточно велика и уменьшение объема каждой из пор, в совокупности со ставляющих некий единый ансамбль, может происходить практи чески независимо. Пористая матрица из частиц ведет себя как вязкая среда и ее уплотнение равномерно по всему объему (при равномерном распределении пор). • Поздняя стадия Порошковое тело содержит отдельные изолированные поры, которые залечиваются (зарастают) в результате диффузионного растворения в матричном веществе с выходом вакансий на внешнюю (габаритную) поверхность спекаемой заготовки. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Кривая изотермической объемной усадки - ΔV/V = Kτ0, 5 Линейная усадка брикетов железа, спрессованных при разных давлениях и спеченных при 890 °С Давление прессования брикетов из порошка, МПа: 1 — 400; 2 — 600; 3 — 800; 4 — 1000 (точки на кривых — момент наступления изотермической усадки) Изменение относительной плотности θ (исходная 0, 74) прессовок никеля при изотермическом спекании (цифры у кривых — температура спекания) ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Кинетика уплотнения при изотермическом спекании (800°С) порошка никеля, восстановленного из его оксида водородом (1), и карбонильного (2). Усадка при изотермическом спекании со ступенчатым подъемом температуры (по В А Ивенсену) а 600 0 С; б 740 0 С; в 880 0 С ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Лекция № 9 План лекции 1. Влияние технологических параметров на процесс спекания и свойства спеченных изделий. 2. Особенности спекания многокомпонентных систем. 3. Влияние гетеродиффузии на процесс усадки. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Технологические факторы влияющие на формирование при нагреве свойств порошковых тел. ü Свойства исходных порошков ü Давление формование ü Температура спекания ü Продолжительность спекания ü Атмосфера спекания ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Схематическое изображение зависимости усадки от плотности для разных порошков: 1 пластичные металлы; 2 - пластичные металлы с губчатой формой частиц; 3 - малопластичные вещества. Жирной чертой выделена область «неискаженного уплотнения» Зависимость усадки от давления прессования р при спекании порошковых тел с различной пластичностью: 1 порошок меди, Тсп = 800 °С, 2 - порошок железа, Тсп = 1200 °С, 3 - порошок карбида вольфрама, Тсп = 1550 о. С ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Влияние начальной Влияние количества пористости на усадку при добавок на усадку при спекании (1200 °С) железного порошка 1, 2 — желзшого порошка: Fе+5% Ni соответственно 1 — Fе + Ni, получено химическим 2 — Fе + Со осаждением из нитратных растворов и механическим Зависимость относительной плотности смешиванием, прессовок от длительности выдержки при 3 — железный порошок изотермическом спекании 1 — средние температуры спекания, 2— высокие температуры спекания ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Зависимость пористости прессовок из порошка меди от продолжительности выдержки при спекании в водороде и аргоне при 1000 о. С Методы активирования спекания: • Химические, основанные на использовании окислительно восстановительных реакций, процессов диссоциации химических соединений, химического транспорта спекаемого вещества и др. ; • Физические, связанные с интенсивным измельчением порошка, воздействием на него облучением, циклическим изменением температуры при спекании (циклическое спекание), наложением магнитного поля на нагреваемую формовку и др. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Спекание многокомпонентных систем С полной взаимной растворимостью компонентов. Объемные изменения при Концентрационная зависимость спекании (900 о. С) усадки при спекании (2000 о. С) и медноникелевых образцов коэффициента самодиффузии в состава: 1 – Cu – 5 Ni; 2 – Ni; 3 – системе W—Мо (1 и 2— различные Cu – 90 Ni; 4 – Cu – 38 Ni; порошки вольфрама) ___________________________ 5 – Cu – 48 Ni; 6 – Cu – 57 Ni/ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Системы с ограниченной растворимостью компонентов Диаграмма состояния (α) и концентрационная зависимость усадки (б) порошковых тел системы Cu Ag при 700 о. С и выдержки 30 (1) и 15 мин (2) соответственно ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Система с нерастворимыми (невзаимодействующими) компонентами Схематическое изображение этапов (а — г) припекания частиц ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Лекция № 10 План лекции 1. Основные закономерности процесса спекания многокомпонентных систем в присутствии жидкой фазы, исчезающей и присутствующей до конца изотермической выдержки при нагреве. 2. Кинетика усадки. 3. Факторы, влияющие на плотность и зернистость сплавов. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Жидкофазное спекание — спекание порошкового тела при температуре, обеспечивающей появление жидкой фазы. Смачивание жидкостью твердой поверхности (α) и межкристаллитного промежутка (б) ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков q. Стадии жидкофазного спекания: Первая стадия – ее обычно называют процессом перегруппировки (механическая перегруппировка), Вторая стадия – определяется протеканием процесса перекристаллизации через жидкую фазу и ее обычно называют растворение—осаждение (химической перегруппировкой), Третья стадия – является заключительной и ее обычно называют твердофазным спеканием. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Кинетическая кривая усадки при жидкофазном спекании: 1 — жидкое течение, 2 — растворение и осаждение, 3 — твердофазное спекание ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Кривые линейной усадки ε прессовок из порошка сплава системы W—Ag в зависимости от объемного содержания жидкой фазы при 1300 °С: 1 — инфильтрация, 2— спекание ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Суммарная схема усадки при жидкофазном спекании порошковой системы W—Ni (1— 12 - различные зерна вольфрама) ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Инфильтрация порошковой формовки — заполнение порошковой формовки расплавленным металлом или сплавом Термодинамическое условие инфильтрации — в результате заполнения пор расплавом свободная энергия системы должна уменьшаться — можно выразить следующим образом: σтЅт + σжЅж – σт жЅт – σжЅг > 0, где Ѕт, Ѕж, Ѕг– соответственно внутренняя поверхность пор формовки, поверхность жидкого металла перед инфильтрацией и площадь пор, выходящих на внешнюю габаритную поверхность формовки, где расплав соприкасается с окружающей газовой атмосферой ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Условие существование инфильтрации υ < 90 о Инфильтрацию из внешних источников ведут: • по методу наложения пористый каркас из частиц тугоплавкого компонента (после формования или предварительного спекания) вместе с помещенным на нем требуемым количеством твердого легкоплавкого металла для инфильтрации, рассчитанном исходя из объема пор в каркасе, загружают в нагревательное устройство с защитной атмосферой и соответствующей температурой; образующийся расплав впитывается в поры каркаса; • по методу погружения пористый каркас вводят в предварительно расплавленный легкоплавкий компонент, либо в процессе нагрева создают расплав вокpyг пористого каркаса ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Атмосферы спекания ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Печи для спекания Характеристика материалов для нагревателей ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Муфельная печь спекания 1 механический винтовой толкатель, 2 загрузочный патрубок, 3 муфель печи, 4 – электронагреватели, 5 – термопара, 6 – корпус печи, 7 разгрузочный патрубок, 8 - подставка ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема III Спекание металлических порошков Брак при спекании v v v v Скрытый расслой ; Коробление и искажение формы; Пережог; Недопекание; Окисление; Корочка; Вспучивание; Выпотевание; Диффузионная пористость; Обезуглероживание; Сажистый налет; Сульфидная пленка; Разъедание и шероховатость поверхности. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Лекция № 11 План лекции 1. Классификация спеченных материалов. Физические, механические и эксплуатационные свойства. 2. Спеченные пористые подшипники и фильтры. Основные составы. . 3. Технология получения. 4. Физические, механические и эксплуатационные свойства. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Классификация спеченных материалов. • • Пористые порошковые материалы; Спеченные антифрикционные материалы; Фрикционные материалы; Электротехнические материалы; Спеченные конструкционные материалы; Жаропрочные, жаростойкие и композиционные материалы; Тугоплавкие и твердые безкислородные соединения и материалы на их основе; • Твердые сплавы; • Материалы для современной энергетики; • Эрозионностойкие материалы. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Свойства пористых проницаемых материалов разделяют на две большие группы: структурные и каркасные. • Структурные свойства включают в себя пористость (и ее распределение), размер пор (и их распределение), форму пор и степень их извилистости. К структурно зависимым свойствам относятся свойства проницаемости (собственно проницаемость и распреде ление локальной проницаемости), фильтрующие свойства (тонкость очистки и грязеемкость) и капиллярные свойства (капиллярное давление и капиллярный потенциал). • Каркасные свойства относятся плотность (и ее распределение) и характеристики межчастичных контактов. От каркасных свойств зависят свойства проводимости (электро и теплопроводность), механические свойства (предел прочности, предел те кучести, предел упругости, относительное удлинение) и свойства, определяющие кор розионную стойкость материала. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Способы производства пористых материалов Для формования пористых порошковых материалов применяют следующие методы: • свободную насыпку порошка в формы; • прессование в пресс формах при относительно небольших давлениях; • гидростатическое формование в эластичных оболочках; • прокатку порошков; • вибропрессование; • шликерное формование; • мундштучное формование; • гидродинамическое формование; • магнитно импульсное формование; • осаждение порошка из суспензии на органический или неорганический носитель. Спекание пористых проницаемых материалов преимуществено твердофазное при сравнительно невысоких температурах: 0, 6 0, 75 Тпл. Особенностью жидкофазного спекания пористых проницаемых порошковых изделий является значительно меньший объем жидкой фазы. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Методы получения пористых материалов. § методы литья. Так для получения пеноалюминия в затвердевающий сплав Al c Mg при 600 – 500 С. вводят гидрид титана, который разлагаясь, выделяет большое количество атомов водорода. § заливка жидкого металла в формы, заполненные частицами нерастворимого вещества. При последующих термообработках и промывках нерастворимые в металле частицы удаляются, а в зоне их расположения остаются поры. § электролитическим осаждением металла на пенополиуретан или плазменным напылением расплавленных частиц § используется губчатый органический материал или синтетическая губка в качестве временной структуры носителя частиц порошка, которая в дальнейшем выгорает § использование искусственных порообразователей, вводят в смесь с металлическим порошком различные соли, удаляемые при спекании или промывке ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Пористость – отношение объема пор (Vп) к полному объёму пористого тела (V): П = Vп/V Виды пористости: открытая; тупиковая; закрытая. Методы определения пористости: Ø Расчетный П= 1 - m 1/Vρк; Ø Метод пропитки П= (m 1 -m 2)/Vρж; Ø Метод гидростатического взвешивания П=(m 3 -m 1)/ (m 1 – m 4); Ø Металлографический метод ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Области применения пористых материалов: фильтры для очистки воздуха и других газов от пыли, водяного, масляного тумана; фильтры для очистки воды, медицинских препаратов, пищевых продуктов; фильтры для очистки горюче смазочных материалов; фильтры для очистки агрессивных жидкостей (растворов кислот, щелочей); фильтры для очистки расплавов металлов и полимеров; распылительные диспергаторы; паропроницаемые материалы для влажно тепловой обработки; огнепреградители; теплообменники; газопоглотители (геттеры); катализаторы; основы электродов химических источников тока; материалы для поглощения энергии вибрации и одиночных ударов. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Лекция № 12 План лекции 1. Антифрикционные и фрикционные материалы. Основные принципы работы. 2. Структура и свойства твердых смазок. 3. Технология изготовления, свойства, области применения и перспективы развития. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Износ деталей работающих на трение зависит: скорости; нагрузки; мощности; атмосферы; режима эксплуатации. Антифрикционные материалы должны обладать: • Хорошей начальной прирабатываемостью в работе; • Высокими триботехническими свойствами; • Способностью выдерживать нагрузку, скорость и температуру без разрушения и изменения формы и качества; • Способностью образовывать самосмазывающие или легко притирающиеся продукты истирания; • Меньшей твердостью; • Высокой теплопроводностью; • Достаточной выносливостью или сопротивлением усталости; • Достаточной вязкостью; • Хорошими технологическими свойствами; • Микропористостью или микрокапилярностью; • Хорошими антикорозионными свойствами. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Технология изготовления ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Свойства антифрикционных железографитовых материалов ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Свойства легированного железографита в зависимости от химического состава ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Одним из обязательных условий работоспособности узлов при сухом трении – создание и постоянная регенерация на их поверхности защитных разделительных плёнок, исключающих контакт ювенильных металлических поверхностей и последующее их схватывание. Требования к покрытиям из твердых смазок: 1. 2. 3. 4. 5. наименьшая возможная толщина; низкое сопротивление срезу; высокая адгезия материала покрытия к подложке; хорошее сопротивление износу; высокая температурная стойкость, хорошая теплопроводность слоя. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Влияние твердых смазок на триботехнические свойства спеченного железа ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Требования, предъявляемые к фрикционным материалам: ü ü ü высокая фрикционная теплостойкость; достаточная стойкость против истирания; достаточная корозионная стойкость; элементы фрикционной пары не должны схватываться; полное использование трущихся поверхностей; высокая механическая прочность при рабочих температурах; Составы фрикционных материалов для работы со смазкой ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Свойства фрикционных материалов, содержащих алюминий в сравнении с материалом МК 5 (состав: 4% Fe; 9% Sn; 8% Pb; 7% графита; 72 % Cu) ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Лекция № 13 План лекции 1. Спеченные электротехнические материалы: для скользящих и разрывных электрических контактов, магниты. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Материалы электротехнических контактов: • Разрывные электроконтакты – используют для замыкания электроцепей в высоко и низковольтных электрокоммутирующих аппаратах и приборах. • Скользящие электроконтакты – пара трения, в которой наряду с хорошим электрическим контактом должен обеспечиваться низкий коэффициент трения. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Обобщенная технологическая схема ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Свойства магнитомягких материалов Свойства магнитотвердых материалов ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Схема производства твердых сплавов ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Разновидности твердых сплавов: q карбидовольфрамовые (WC Co) – ВК; q титановольфрамовые (WC Ti. C Co) – ТК; q титанотанталовольфрамовые (WC Ti. C Ta. C Co) – ТТК; q безвольфрамовые твердые сплавы. Основная область применения твердых сплавов – обработка резаньем нескольких тысяч видов материалов (чугунов, легированных, высоколегированных коррозионностойких (нержавеющих), жаропрочных и специальных сталей, сплавов, цветных металлов, неметаллических сплавов, неметаллических материалов и композиций. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Некоторые свойства сплавов ВК, ТК и ТТК Группы основных характеристик твердых сплавов: • • • I группа – твердость, временное сопротивление при изгибе; II группа – модуль упругости, температурный коэффициент линейного расширения; III группа – окалиностойкость (напаиваемость), температура схватывания со сталью, плотность и теплопроводность. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Жаропрочные, жаростойкие и композиционные материалы: • Тугоплавкие металлы ( ряд переходных металлов IV VI А подгруппы, VII группы) – вольфрам, тантал, молибден, титан, ниобий, рений, хром, ванадий) Технология изготовления материалов из тугоплавких металлов получение порошков прессование спекание механическая обработка Тугоплавкие соединения: Карбиды [W, Ti, Ta, V, Nb, Mo. C, B 4 C, Si. C; Бориды Ti. B 2, Zr. B 2; Силициды Mo. Si 2, WSi 2, Ti. Si 2; Нитриды [Ti, Nb, Al]N, BN, Si 3 N 4 ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Основные преимущества тугоплавких соединений v v v высокая температура плавления и разложения; высокая твердость; высокая химическая стойкость; тепло и электропроводность; высокий модуль Юнга. Особенности изготовления: применение горячего прессования (Т=1200 о. С ÷ 2500 о. С, р=1000 Мпа, малое время выдержки); использование отжига для упрочнения. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Требования к фазе-упрочнителю в дисперсноупрочненных материалах § высокая свободная энергия образования ( высокая термодинамическая прочность); § малая величина скорости диффузии компонентов фазы в матрицу; § малая растворимость в матрице; § высокая чистота; § большая удельная поверхность дисперсной фазы. ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Типы структур в дисперсноупрочненных материалах α – дисперсная; б агрегатная ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.

Тема IV Спеченные материалы с особыми свойствами Способы получения дисперсноупрочненных материалов: q механическое легирование; q смешивание оксидов металлов с дисперсноупрочняющим материалом механически, с последующим восстановлением материала основной фазы; q химическое осаждение, прокалка; q поверхностное окисление; q внутреннее окисление (азотирование); q использование ультрадисперсных или нанопорошков ___________________________ МИСи. С®, ИМЭК, кафедра ПМи. ФП Шугаев В. А. , Дубынина Л. В.