ЗАГОТОВКИ МЕДЬЮ

В композиционных материалах, полученных методом пропитки, важнейшую роль играет явление смачивания твердых тел жидкостью и растекание жидкости по их поверхности. Различают иммерсионное и контактное смачивание. В первом случае смачивание происходит при полном погружении твердого тела в жидкость, когда имеется граница раздела только между твердой и жидкой фазами. При контактном смачивании имеют место три фазы: твердая, жидкая и газообразная.

В учебниках по физике и молекулярной физике подробно рассматривается вопрос смачивания. Если жидкость смачивает твердое тело, то в порах последнего возникает капиллярное давление, которое способствует пропитке.

Для улучшения и ускорения процесса пропитки используется явление термоосмоса, при котором жидкость течет из более нагретых мест в более холодные. Применяют также ультразвук, а для проводящих жидкостей и электрическое поле. При пропитке вольфрамового каркаса жидкой медью применяется самопроизвольная пропитка (свободная).

В зависимости от технологии получения и природы используемых материалов псевдосплавы, полученные методом пропитки, могут иметь каркасную или матричную структуру. Если пористый каркас, полученный методом порошковой металлургии, затем пропитывается расплавом более легкоплавкого металла, не образующим с материалом каркаса растворов и химических соединений, то образуется каркасная структура, которую схематически можно представить в виде двух взаимопроникающих каркасов. К таким каркасным структурам можно отнести вольфрамо-медные и вольфрамо-серебряные псевдосплавы.

Таким образом, применение метода пропитки в порошковой металлургии связано с рядом ограничений, основными из которых являются:

- температуры плавления составляющих должны существенно отличаться;

- взаимная растворимость должна быть минимальной, а взаимодействие фаз не приводить к снижению эксплуатационных характеристик КМ;

- легкоплавкая составляющая должна смачивать тугоплавкую.

В паре W-Cuэти требования выполняются.

Пропитка при получении сплава ВНДС заключается в следующем:

а) куски меди или стружку обезжиривают и сушат;

б) пористую заготовку и медь помещают в графитовую чашу и нагревают до температуры 1475 К в течение 1...2 часов в закрытой камере, в которой создается водородная атмосфера. При температуре 1475 К производится выдержка в течение 2 часов. Затем температуру поднимают до 1575 К и при этой температуре каркас с жидкой медью выдерживают еще в течение 30 минут. Охлаждение производится в контролируемой атмосфере с выключенной печью (индуктором). Разрешаемое количество пропиток – три.

Плотность и разноплотность пропитанных заготовок контролируется гидростатическим взвешиванием и УЗК. Коэффициент пропитки должен быть более 80%.

Определение внутренних дефектов также производится методом УЗК с настройкой на эталонный дефект диаметром 1,5 мм, иногда 2 мм (рис. 83).

После пропитки производят окончательную механическую обработку и доводку детали до нужной формы и размеров. Обработанная поверхность подвергается люминесцентному контролю (табл. 33). Категорически запрещается полирование деталей, так как в результате скрываются возможные дефекты в виде трещин.

После люминесцентного контроля проводится ультразвуковой контроль по высоте заготовки в теневом варианте. Амплитуда сигнала при этом должна составлять половине или быть меньше амплитуды сигнала от эталонного образца (А<1/2А_эт). Если производится четвертая пропитка, что разрешается в исключительных случаях, то амплитуда должна быть равна нулю.

В табл. 34 приведены упругие характеристики псевдосплава ВНДС-1.

Как видно из таблицы, материал ВНДС хорошо сохраняет упругие характеристики при высоких температурах. Это дает право утверждать, что вольфрам может применяться и при длительной эксплуатации, например в высокотемпературных ядерных реакторах.

Таблица 33

Таблица 34