Реферат: Порошки, композиционные материалы
Технология получения твердосплавных пластин из порошка.
Методы порошковой металлургии широко применяют в промышнленности для
получения металлокерамических, металлических и керамических композиций.
Достаточно отметить получаемые этим методом и широко используемые в технике
металлорежущие твердосплавные пластины, представляющие собой спеченную смесь
порошков кобальта и карбидов вольфрама или титана. Однако для получения
волокнистых композиционных материалов методы порошковой металлургии стали
использовать относинтельно недавно, причем почти все эти методы Ч прессование
с понследующим спеканием, горячее прессование, экструзия, динанмическое
уплотнение и др. - оказались пригодными для указаннных целей, разумеется, в
зависимости от природы составляющих композиционных материалов Ч матрицы и
упрочнителя.
В качестве исходных материалов используют металлические или
металлокерамические порошки, образующие матрицу, и армирующие волокна в виде
непрерывных или дискретных волонкон, либо в виде металлических сеток.
Оборудование, применянемое при изготовлении композиционных материалов, как
пранвило, существенно не отличается от оборудования, применяемого в
порошковой металлургии. В основном это разного типа вибранционные столы для
уплотнения смеси, прессы, печи для спекания
и ДР.
Рассмотрим некоторые наиболее типичные процессы при изготовлении волокнистых
композиционных материалов с использованием методов порошковой металлургии.
Прессование с последующим спеканием для получения вонлокнистых композиционных
материалов используется в тех слунчаях, когда волокна обладают высокой
стабильностью в контакте с материалом матрицы при температурах, достаточных
для спенкания матриц. Во всех других случаях в процессе длительной" выдержки
спрессованной заготовки при высокой температуре, необходимой для уплотнения
матрицы, одновременно происходит взаимодействие волокон с матрицей,
приводящее к снижению свойств материала. Кроме того, как было показано Баски
на матенриалах на основе никелевого сплава типа хастеллой, армиронванных
волокнами вольфрама и молибдена, в результате различнного температурного
коэффициента линейного расширения компоннентов происходит отслаивание матрицы
от волокна в процессе;
охлаждения материала от температуры спекания до комнатной,
Как правило, прессование и спекание используют как преднварительные
технологические операции, позволяющие получит! заготовку, содержащую
необходимое количество определенным образом расположенных волокон, хотя в
целом ряде случаев возможно получение композиционного материала большой плот-
. ности (95Ч98% от расчетной) при использовании только процес-, сов
прессования и спекания. лtg
В отличие от обычного металлокерамического производства, для которого
возможны процессы получения полуфабрикатов методом обработки давлением
непосредственно из порошков (прокатка, экструзия из порошков и др.),
порошковая металлурнгия композиционных материалов предусматривает
обязательное изготовление предварительно подпрессованной заготовки с
равнномерно распределенным в ней волокнистым упрочнителем.
Окончательное формирование компактной, беспор истой'загонтовки или готовой
детали производится методами горячего преснсования, ковки, прокатки,
экструзии и др.
Приготовление заготовок для прессования. Метод прессования с последующим
спеканием используется для получения материналов, армированных как дискретными,
так и непрерывными, вонлокнами. Технологические схемы на стадии получения
компактнной заготовки для спекания существенно различаются.
Схема получения материала с дискретными волокнами состоит из операций
смешения порошкового матричного материала с именющими определенную длину
волокнами упрочнителя. При испольнзовании металлического упрочнителя
(нарезаемая определенной длины проволока) возможно применение обычных
валковых мельнниц и шаровых смесителей. Возможно перемешивание как всунхую,
так и с применением жидкостей, например спирта. При этом следует обратить
внимание на возможность комкования волокон отдельно от порошковой фракции;
обычно это происходит в том случае, когда отношение длины к диаметру волокон
составляет более ста. Получение хорошо перемешанной шихты с равномернным
распределением волокон зависит от следующих факторов, устанавливаемых опытным
путем: 1) метода перемешивания;
2) геометрических размеров смесителя и загрузки его шихтой Ч отношения длины
волокон к размерам смесителя; 3) формы и разнмеров порошковой фракции; 4)
отношения длины к диаметру волонкон; 5) соотношения порошковой и волокнистой
фракции в шихте;
' 6) времени перемешивания (при отсутствии явления комкования волокон); 7)
наличия в составе жидкости той или иной консинстенции, изменяющей сыпучесть
компонентов.
Комкования волокон часто удается избежать при использонвании турбулентного
смесителя. В некоторых случаях избежать этого явления удается лишь при
перемешивании компонентов вручную. При использовании хрупких волокон или
нитевидных кристаллов тугоплавких соединений (окислов, карбидов, нитриндов)
условия перемешивания должны обеспечить, кроме того, миннимальное разрушение
волокнистой фракции.
После перемешивания шихту помещают непосредственно в пресс-форму, в которой
производится ее уплотнение. Предваринтельная операция сушки в случае мокрого
перемешивания часто бывает нежелательна, так как при последующей загрузке
высуншенной шихты в пресс-форму может происходить сегрегация комнпонентов
его. В случае необходимости сушку шихты лучше произ-
Рис. 66. Схема изготовления заготовки композиционного материала методом
шликерного литья:
/ Ч щликер; 2 Ч обойма; 3 Ч упрочняющие волокна; 4
фильтровальная бумага; S -------....Ч..-Д ДД,ДД. к _
металлическая сетка; S Ч от-сток жидкости |