Порошки, композиционные материалы

Страница: 4/7

Процесс спекания можно производить в печах с воздушной атмосферой, либо в вакуумных печах или в печах с нейтральной или восстановительной атмосферой, в том случае, когда какой-либо из компонентов, составляющих композицию, подвержен окислению на воздухе. В отсутствие печей со специальной атмос­ферой спекание таких композиций производят в металлических вакуумируемых герметичных оболочках.

Температура нагрева и время, необходимое для получения максимально возможного уплотнения при спекании заготовки, оп­

ределяются, с одной стороны, природой матричного порошкового материала, с другой стороны — возможными процессами взаимо­действия волокон с матрицей — растворением, рекристаллиза­цией и др.

Горячее прессование. Метод горячего прессования в порош­ковой металлургии вообще и для получения композиционных ма­териалов в частности используют только в тех случаях, когда' получение плотного изделия обычным методом прессования с по­следующим спеканием оказывается невозможным. Обычно мето­дом горячего прессования пользуются для получения материалов, содержащих порошки тугоплавких соединений (карбидов, нитри­дов и др.) либо металлические волокна, пружинящее действие которых приводит к разрушению заготовки, спрессованной при комнатной температуре.

Экономически метод горячего прессования невыгоден. Необ­ходимость нагрева вместе с заготовкой и самой пресс-формы при­водит к быстрому ее разрушению в результате окисления; энер­гия, необходимая для нагрева пресс-формы, значительно превы­шает энергию, необходимую для нагрева заготовки. Однако в це­лом ряде случав этот метод оказывается единственным, позволя­ющим получить качественный композиционный материал.

Пресс-формы для горячего прессования могут быть изготов­лены либо из специальной стали (например, для прессования алю-минийсодержащих порошков), либо из плотных сортов графита (для прессования тугоплавких соединений). Рекомендуется исполь­зовать специальные смазки (нитрид бора и др.), предотвращающие' взаимодействие компонентов прессуемого материала с внутренней поверхностью пресс-формы.

Нагрев пресс-формы может осуществляться либо высокочастот­ным индуктором, либо путем пропускания тока непосредственно через пресс-форму. При невысоких температурах прессования (до 600° С) пресс-форма может нагреваться с помощью разъемной му­фельной печи сопротивления. Поскольку в отличие от метода прес­сования и свободного спекания при горячем прессовании усадка происходит, как правило, только в направлении прессования, то важно расположение волокон относительно внешнего давления прессования. Во избежание коробления и поломки волокон их располагают преимущественно в плоскости, нормальной к направ­лению давления.

Теоретический анализ процессов, происходящих при уплотне­нии горячим прессованием одноосноармированных материалов с порошковой матрицей, проведен Л. И. Тучинским [86]. Анализ проводили на примере прессования материала, состоящего из порошковой матрицы, в которой расположены регулярно непре­рывные и недеформированные волокна, образующие орторомби-ческую или гексагональную решетку (рис 69).

Существенное отличие поведения армированного материала при уплотнении в жесткой пресс-форме состоит в том,, что наличие

в нем волокон приводит к неоднородному распределению десрор- ;

маций, в то время как в неармированном материале поле дефор- , маций однородно. Деформации матрицы в^ и е„ являются функ­циями координаты у, а деформация е;, в силу допущения о неде-формируемости волокон и жесткой связи их с матрицей, равна нулю во всех точках материала. На основе континуальной модели ^ пористого тела получены кинетические уравнения уплотнения армированных материалов, установлены закономерности распре­деления пористости и усадки по объему композиции [86].

Реферат опубликован: 18/10/2007