Міністерство освіти і науки, молоді та спорту україни
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”
Домашня контрольна робота № 21
З дисципліни:
“Основи отримання порошкових та композиційних матеріалів”
Виконав: студен ІФФ .Гр.ФА-11
Павлюк Дмитро
Викладач : Степанчук А. М.
Київ 2013р.
Зміст
1.Сутність процесів отримання порошків з газової фази…………………..3
1.1. Дисоціація карбонілів……………………………………………..…….…3
1.2.Випаровування – конденсація………………………………………...…...5
2. Форма частинок порошків. Вплив форми частинок порошків від методу їх отримання. Вплив форми частинок порошків на їх інші властивості………………………………………………………………………..6
3. Сутність гідростатичного пресування……………………………………..9
4.Явище росту виробів (від’эмна усадка) приспіканні багатокомпонентних систем…………………………………………………..10
5.Харатеристика компонентів , які входять до складу фрикційних порошкових матеріалів…………………………………………………….….12
Література……………………………………………………………………….16
1.Сутність процесів отримання порошків з газової фази.
1.1. Дисоціація карбонілів
Метод грунтується на розкладанні в разі нагрівання карбонілів металів (сполук типу Mem (CO)n ) за реакцією:
Mem (CO)n = mMe + nCO .
Такий характер розкладення зумовлений тим, що будова молекул карбонілів не відповідає валентностям металів і характеризується наявністю безпосередніх зв’язків між атомами металу і атомами вуглецю груп СО.
Властивості карбонілів (табл. 6.1) визначають умови їх отримання.
Оксид вуглецю для синтезу карбонілів отримують газифікацією мало-
сірчаного коксу із застосуванням кисневого дуття:
С + О2 = СО2;
СО2 + С = 2СО.
Варто зазначити, що під час здійснення циклу синтез – розкладання частина оксиду вуглецю для синтезу карбонілу потрапляє з відділу його розкладання. Основою синтезу є реакція.
mMe + nCO = Mem(COn) + Q. (6.2)
Оскільки реакція перебігає з виділенням теплоти, підвищення температури має зміщувати її вліво. Однак за високих тисків об’ємів га
зової фази більше впливає і реакція зміщується в бік утворення карбонілу, а підвищення температури прискорює її.
Механізм синтезу карбонілів типовий для гетерогенних реакцій, у яких беруть участь тверді та газоподібні компоненти. Основні етапи процесу синтезу:
1) дифузія оксиду вуглецю в газовій фазі;
2) адсорбція його на металі з подальшим активуванням молекул і
переходом фізичної адсорбції в хімічну;
3) хімічна реакція утворення карбонілу;
4) десорбція молекул карбонілу з наступною дифузією їх через про-
шарок адсорбованих молекул СО;
5) випаровування карбонілу і дифузія його в газовій фазі.
У міру утворення карбонілів, що перебувають у газоподібному стані,
відносяться потоком оксиду вуглецю і конденсуються в холодильнику.
Після зменшення тиску і (в разі потреби) очищення карбоніл можна ви-
користовувати для отримання порошку відповідного металу.
Порошкоподібний продукт утворюється таким чином. Спочатку роз-
кладається карбоніл в об’ємі камери розкладання і утворюються атоми металу та молекули оксиду вуглецю. Потім відбувається зародження центрів кристалізації нової фази з двох і більше атомів металу і подальший їх ріст за рахунок концентрації і кристалізації на них пароподібного металу. Цей процес супроводжується дифузією атомів металу по поверхні зародка з побудовою кристалічної гратки утвореного металу в найвигідніших, з енергетичного погляду, місцях.
Сферичну форму частинок порошкузаліза зумовлено блокувальною дією осаджуваними вуглецем, оксидом ікарбідами на напрямлений ріст кристалів нової фази.
Температурний режим процесу розкладання карбонілів, під яким розуміють температуру процесу і її розподіл по висоті камери розкладання, істотно впливає на розмір частинок отримуваного порошку. Підвищення температури в межах оптимальних її значень на вході в камеру приводить до інтенсивного розкладання карбонілу й утворення великої кількості зародків частинок порошку, тобто більш дисперсного порошку. За температури, нижчої від оптимальної (для заліза 250 С), індивідуальні частинки в об’ємі камери розкладання майже не формуються, утворений метал осаджується на стінках камери у вигляді великих конгломерованих блоків.
Підвищення температури вище від оптимальної зумовлює утворення такої кількості зародків нової фази, що розмір утворених частинок менше 0,5 мкм сприяє виявленню ефекту спонтанного намагнічування частинок через наближення їх розмірів до розміру одиночного домена. У результаті частинки зростаються напрямлено одна з одною з утворенням ниткоподібних утворень у вигляді металевої «вати».
Застосування стандартного температурного режиму передбачає підвищення температури в середині камери розкладання в міру вилучення від місця введення в неї парів карбонілу. Такий характер розподілу температур забезпечує повніше розкладання карбонілу і підвищення коефіцієнта його використання. У разі застосування стандартного режиму відбуваються всі супутні процеси. Отриманий таким чином порошок містить близько 2% вуглецю, в тому числі до 10% вільного, а також близько 1% кисню.
Розмір частинок порошку в разі застосування стандартного режиму становить 3,0…4,0 мкм. Спадний режим передбачає зниження температури по висоті камери розкладання (рис. 6.1, крива 2), що уповільнює процеси розкладання СО, а також утворення карбідів, і вміст вуглецю в порошку зменшується до 0,7%. При цьому спостерігається незначне зниження середнього розміру частинок порошків.
Рис. 6.1. Температурні режими отримання порошків заліза розкладанням його пентакарбонілу:
1 – стандартний; 2 – спадний; 3 – конвекційний
Конвекційний режим, що передбачає найвищі температури в середній
частині по висоті камери розкладання (рис. 6.1, крива 3), застосовують для отримання порошків із середнім розміром частинок 6…7 мкм. За- стосування цього режиму створює умови для утворення конвекційних струмів газу. Посилена при цьому циркуляція газу збільшує час перебування частинок у камері розкладання, що сприяє їх зростанню. Вміст домішок вуглецю і кисню порівняно зі спадним режимом збільшується, але не перевершує їх уміст у разі отримання порошків за стандартним режимом.