7 Лекция

Тут начало пропущено!!!

2 Пример

Слева чистое железо, здесь температура 1539℃, справа температура 1150℃. По мере насыщении углеродом железа при какой-то температуры мы достигаем ситуации, что в каких-то местах/локально происходит жидкофазное спекание. Жидкофазное спекание действует не во всём объёме (и это хорошо), а в определённых местах. По мере того как будет происходить насыщение углерод будет постепенно расходиться, в конце будет твердофазное спекание. Эти локальные участки дают мгновенное припекание частичек, и они лучше спекаются.

3 Пример

Спекание тугоплавких металлов W-Mo. Если температура чистого W больше 2000℃, а температура необходимая для спекания Mo 1600-1800℃, то в введения в порошки W или Mo от 1/500 до 1/10 % порошков Ni или порошков металлов платиновой группы, приводит к тому что можем спекать заготовки W и Mo до относительной плотности 95-96%. W спекают при температуре 1100-1200℃, а Mo при 950-1050℃. Важно отметить что, активирование спекания будет происходить, только если добавлять порошки активаторы в чрезвычайно дисперсной форме. Добавляются в порошки W или Mo растворы солей металлов активаторов. Далее происходит сушка и разложение этих солей, в результате на наших основных порошках образуется монослой металла.

Скорость диффузии, например атомов W в металле активаторе (Ni) на порядок выше чем скорость самодиффузии. Недостатком является, при спекании получаем заготовки крайне хрупкие. Пластичность прессовок падает практически до 0.

Спекание попеременном окислением/восстановлением

У нас есть ёмкость, через которую барботируется водород. Далее всё собирается и идёт в печь спекания.

В результате спекания в печи проходят следующие процессы: происходит сначала окисление, потом восстановление и так попеременно. При всём том, что идут и одна и вторая реакции, при этом спекание происходит быстрее, чем при спекании W в восстановительной атмосфере. За счёт коэффициентов диффузии атомов W через оксиды гораздо быстрее чем коэффициент самодиффузии. 1200-1300℃.

Опасность этого спекания в том, что стадии идут параллельно. То есть мы взяли порошок W, а на выходе мы получаем статистически распределённые порошки W и W с WO₃. На конечной стадии нам нужно пускать не H₂+H₂O, а просто H₂, чтобы последние частицы WO₃ убрать восстановив полностью до W. Есть опасность, что на выходе мы можем получить изделие, которое покрыто оксидами.

Если у нас спекаются порошки, на поверхности которых находятся трудно восстановимые оксиды.

Если эти трудно восстановимые оксиды имеют парциальное давление пара высоким, то есть они парят при нагреве, тогда применяют активированное спекание в вакууме. Таким образом при нагреве, за счёт высокого парциального давления, спекании в вакууме они просто испаряются с поверхности. Если эти оксиды имеют низкое парциальное давление, тогда можно применить способ спекания в атмосфере хлора, за счёт того? Что Cl является более активным чем кислород, может происходить замена оксидов на хлориды на поверхности плёнок, а хлориды летучие. Но если летят хлориды, то летит и металл, тогда используют защитную засыпку из металла.

В конце спекания могут остаться хлориды, и мы должны вовремя остановить подачу хлора в печь спекания, и дождаться, когда образованные хлориды улетят.

Хлор также может взаимодействовать с легирующими элементами, так как мы спекаем обычно не однокомпонентные, а многокомпонентные системы, то при использовании такого метода спекания необходимо просчитать вероятность образования хлоридов с легирующими элементами, что может привести к обеднению в процессе спекания ценными компонентами.

Требование к химическому активированию процессов спекания.

Активирование процессов спекания

При использовании добавок нам требуется чтобы основной металл растворялся и диффундировал, а тот, который мы добавляем не растворялся в основном.

Физические методы активирования спекания

Физическое активирование спекания – это увеличение дисперсности порошка, и дефектности порошка, что существенно влияет на спекание.

Классификация печей по способу превращения электроэнергии

1. Печи косвенного оммического нагрева: а и в. 95% порошковых изделий спекаются в таких печах. В начале отдельно нагреватели за счёт конвекции/излучения передаёт тепло нашей детали. В этом случае нагревается сам нагреватель, он излучает не только на деталь, но и на всю печь и поэтому часть тепла теряется. Самый простой способ по аппаратурному оформлению.

2. Способ косвенного индукционного нагрева: б. За счёт того, что подаётся переменное поле в экранах создаётся вихревые токи и они греются.

3. Менее распространённые способы являются: в и г. Осуществляется прямой нагрев. Под действием переменного магнитного поля вихревые токи создаются в самом образце/формовки, и она за счёт этих вихревых токов греются сама нагревается и спекается. Не так часто используется так образец должен быть ферромагнетиком, чтобы создавались эти токи.

Форма Г. В этом случае, мы непосредственно (есть футеровка) к заготовке подводим ток, и пропусканием тока через заготовку она нагревается и спекается.

Д Е Ж З –нам не нужны.

Они должны обязаны проводить ток и проводить ток достаточно хорошо, из-за высокого сопротивления порошки не будут спекаться. Подходит для спекания плотных, высокоплотных заготовок из металла. Стоит отметить, примерно 2,5% спекается таким способом.

Какие ограничения у него существуют?

1) Порошок должен проводить ток

2) При перепадах сечения детали возникает неравномерный нагрев и из-за этого на отдельных участках локально может произойти – плавление, подплавление нашей детали.

Нам важно, тоже самое относится к детали сложной формы, стоит обратить внимание на то, что деталь в процессе спекания меняет контакты.

Изначально была одна площадь контакта, дальше она изменилась – прошла усадка, изменение пористости, размер детали – это все сказывается на свойствах детали. Поэтому в процессе спекания стоит регулировать силу тока, т.к. идет усадка, изменение пористости, изменение электросопротивления. Поэтому. для такого варианта спекания Б и Г мы должны брать как можно более плотные прессовки простой формы.

При прямом индукционном нагреве от формы изделия могут в разных местах сечения возникать разной величины токи и по разному производиться нагрев.

Электроимпульсное спекание

При электроимпульсном спекании идёт в одном случае идёт постоянный ток, в другом случае подаётся ток, который пробивается как через конденсатор. Дополнительно должна быть нагрузка. Им производят высокопористые изделия.

Даётся серия импульсов высокого напряжения с постоянной механической нагрузкой на образец.

Классификация печей

Классификация по типу атмосферы в рабочем пространстве печи

В печи компрессионные с защитной газовой средой обычно атмосферу подают противотоком. Бывают с воздушной, защитной газовой инертной и восстановительной атмосферой.

В вакуумно-компрессионных печах получаются изделия высокого качества из тугоплавких материалов.

Классификация печей косвенного нагрева, периодического действия

В колпаковых печах сверху загружается садка и накрывается колпаком.

Бывают с воздушной, инертной атмосферой и бывают вакуумные.

Элеваторные печи и шахтные очень похожи. В элеваторных печах садка подаётся снизу и соответственно выгружается, а в Шахтной открывается крышка и садка загружается вниз. Конструкции аналогичны. Бывают полунепрерывные печи. Более распространены не периодического действия.

Камерная печь расположена горизонтально, просто загружают и спекают).

КР

Движущие силы спекания

Практика формования