- •Формование
- •Идеализированная кривая процесса прессования
- •Виды деформаций при прессовании
- •Боковое давление и его роль при прессовании
- •Упругое последействие при прессовании
- •Как определить относительную плотность порошкового объекта? Что она характеризует?
- •Как определить пористость порошкового объекта?
- •Уравнение прессования Бальшина и возможные отклонения от него
- •Допущения, сделанные при выводе уравнения м.Ю. Бальшина
- •Факторы, влияющие на прессуемость и формуемость порошков
- •Сущность, преимущества и недостатки вибрационного формования
- •Сущность, преимущества и недостатки шликерного формования
- •Сущность, преимущества и недостатки гидростатического формования
- •13. Сущность, преимущества и недостатки газостатического формования
- •14. Сущность, преимущества и недостатки импульсного формования
- •15. Сущность, преимущества и недостатки прокатки порошков
- •16. Какое давление обычно используют при прессовании?
- •Роль сил трения при формовании
- •Методы улучшения прессуемости и формуемости порошков
- •Сущность операций по подготовке порошков к формованию
- •Факторы, учитываемые при проектировании пресс-оснастки для формования порошков
- •Спекание
- •Что такое спекание? Классификация вариантов спекания
- •Почему, как правило, при спекании происходит усадка образцов?
- •Движущие силы процессов спекания
- •Сущность механизма поверхностной диффузии при припекании порошковых частиц
- •Сущность механизма объемной диффузии при припекании порошковых частиц
- •Сущность механизма переноса вещества через газовую фазу при припекании порошковых частиц
- •Почему и когда происходит коалесценция пор, её роль при спекании
- •Особенности спекания многокомпонентных систем
- •Спекание многокомпонентных систем при отсутствии взаимной растворимости компонентов
- •Роль гетеродиффузии при спекании
- •Когда при спекании возможно увеличение размеров порошкового изделия?
- •Роль жидкой фазы при спекании
- •Когда появление жидкой фазы при спекании играет положительную роль?
- •Как реализуется спекание с исчезающей жидкой фазой?
- •Как реализуется спекание с постоянно присутствующей жидкой фазой?
- •Механизмы уплотнения при жидкофазном спекании
-
Особенности спекания многокомпонентных систем
Главная отличительная черта таких материалов – наличие неравенства концентрацией компонентов в различных объемах (микрообъемах) исходного порошкового тела.
К основным особенностям спекания таких систем относятся:
1. Понижение свободной энергии (основной признак спекания) определяется не только факторами, указанными для однокомпонентных порошков, но и протеканием процессов гетеродиффузии, способствующей выравниванию концентрации в системе, а также образованием межфазных поверхностей, энергия которых ниже, чем поверхностная энергия на границе вещество-пустота.
2. Ход процесса спекания определяется характером диаграмм состояния элементов, составляющих многокомпонентную систему.
Поэтому принято различать следующие виды твердофазного спекания многокомпонентных систем:
-
спекание компонентов, обладающих полной взаимной растворимостью;
-
спекание компонентов, обладающих ограниченной взаимной растворимостью;
-
спекание компонентов, взаимно нерастворимых (невзаимодействующих).
От степени протекания процесса сплавообразования зависит кинетика уплотнения спекаемого материала и изменение его физических и механических свойств.
3. Гетеродиффузия в многокомпонентных системах может приводить к торможению процесса усадки.
-
Спекание многокомпонентных систем при отсутствии взаимной растворимости компонентов
Пинес сформулировал термодинамическое условие припекания двух частиц разнородных невзаимодействующих компонентов:
αАБ< (αА + αБ) (3.1), т.е. поверхностная энергия образовавшейся межфазной границы АВ должна быть меньше, чем сумма поверхностных энергий частиц А и В; в противном случае порошковое тело спекаться не будет.
Механизм и кинетика припекания оказываются существенно различными для двух возможных случаев при соблюдении условия:
αАБ< (αА – αБ) (3.2)
αАБ >(αА – αБ) (3.3)
В случае, когда выполняется соотношение (3.3), энергетически целесообразно покрытие поверхности частицы вещества с большей поверхностной энергией веществом с меньшей поверхностной энергией (рис. 3). Вначале частица такого вещества покроется слоем атомов второго вещества (с помощью механизма поверхностной диффузии или переносом через газовую фазу), а затем контактная площадь между частицей А и частицей Б, покрытой слоем вещества А, увеличивается, что сопровождается уменьшением суммарной поверхности в системе А–Б и, соответственно, ее свободной энергии. Кинетика этого этапа припекания близка к кинетике припекания двух однородных сферических частиц, хотя вещество в область приконтактного перешейка будет поступать от одной порошинки А, а не от обеих частиц А и Б. Слияние сферических частиц А и Б должно завершиться образованием сферического тела, ядром которого будет частица Б.
Рис. 29 – Схематическое изображение этапов (а – г) припекания частиц
-
Роль гетеродиффузии при спекании
Спекание многокомпонентных систем характеризуется рядом особенностей, заключающихся в том, что спекание разнородных материалов является более сложным процессом, в котором наряду с самодиффузией, обуславливающий перенос массы в область контакта частиц, должна происходить гетеродиффузия, обеспечивающая выравнивание концентраций разноименных атомов в пределах образца. В значительной степени на ход процесса спекания таких систем оказывает характер диаграммы состояния компонентов. При неограниченной взаимной растворимости компонентов наибольшее значение имеет объёмная гетеродиффузия. Усадка в этом случае меньше возможной суммарной усадки каждого из компонентов системы и зависит от их концентрации в материале. Это объясняется более низкой подвижностью атомов в твердых растворах по сравнению с чистыми металлами и невозможностью получения при смешивании абсолютно однородной смеси. Поэтому при спекании образуется большое количество контактов, скорость диффузии через которые неодинакова.