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