Влияние некоторых технологических параметров на свойства спеченных тел.

Свойства исходных порошков - величина частиц, их форма, состояние поверхности, тип оки­слов и степень совершенства кристаллического строения - определяют скорость изменения плотности и свойства спрессованных изделий. При одинаковой плотности спеченных изделий механические и электрические свойства тем выше, чем меньше были частицы порошка, ше­роховатость поверхности частиц. Дефекты кристаллического строения способствуют усилению диффузии, увеличению плотности и прочности изделия. Структура изделии спеченных из то-коизмельченных порошков отличается наличием большого числа крупных зерен, образовав­шихся в результате рекристаллизации при спекании. Увеличение давления прессования при­водит к уменьшению усадки (объемной и линейной), повышению всех показателей прочности сопротивлению разрыву и сжатию, твердости. С повышением температуры плотность и прочность спеченных изделий в общем возрастает тем быстрее, чем ниже было давление прессования. Обычно температура спекания составляет 0,7...0,9 температуры плавления наибо­лее легкоплавкого материала, входящего в состав шихты (смеси порошков). Выдержка при постоянной температуре вызывает сначала резкий, а затем более медленный рост плотно­сти, прочности и других свойств спеченного изделия. Наибольшая прочность достигается за сравнительно короткое время и затем почти не увеличивается. Время выдержки для различ­ных материалов длится от 30...45 минут до 2...3 часов. Атмосфера спекания влияет на показате­ли качества. Плотность изделий выше при спекании в восстановительной среде, чем при спе­кании в нейтральной. Очень полно и быстро проходит спекание в вакууме, которое по сравне­ния со спеканием в нейтральной среде обычно начинается при более низких температурах и дает повышенную плотность изделия.

Горячее прессованиеэто процесс одновременно прессования и спекания порошков при температуре 0.5...0.8 температуры плавления (Тпл) основного компонента шихты. Это позво­ляет использовать увеличение текучести шихты при повышенных температурах с целью полу­чения малопористых изделий. В этом случае силы давления формования суммируются с внут­ренними физическими силами приводящими к уплотнению. Наиболее существенными ре­зультатами горячего прессования являются максимально быстрое уплотнение и получение изделия с минимальной пористостью при сравнительно малых давлениях. Изделия после го­рячего прессования обладают более высоким пределом текучести, большим удлинением, по­вышенной твердостью, лучшей электропроводностью и более точными размерами, чем изделия полученные путем последовательного прессования порядка и спекания. Горячее прессование нагретого порошка или заготовки выполняют в прессформе. Нагрев осуществляют обычно электрическим током (рис. 11).

Рис.12 Схема двухстороннего горячего прессования в прессформах: а - косвенный нагрев, б - прямой нагрев при подводе тока к пуансону, в - прямой нагрев при подводе тока к матрице, г - индукционный нагрев ТВЧ графитовой прсссформы;

1 – нагреватель, 2 – порошек, 3 – изделие, 4 - матрица, 5 и 6 – пуансоны, 7 – изоляция, 8 - графитовый контакт, 9 - графитовый пуансон, 10 - графитовая матрица, 11 - керамическая прокладка, 12 – индуктор, 13 - керамиче­ская матрица.

До приложения давления к порошку прессформа с порошком или порошок могут быть нагреты и другим способом, материалом для изготовления прессформ служат жаропрочные стали (при температурах до 1000°С) графит, силицированный графит, имеющий повышен­ную механическую прочность. В настоящее время расширяется применение прессформ из тугоплавких окислов, силикатов и других химических соединений. Для предупреждения взаи­модействия прессуемого материала с материалом прессформы внутреннюю поверхность ее покрывают каким- либо инертным составом (жидкое стекло, эмаль, нитрид бора) или метал­лической фольгой. Кроме того, для предупреждения окисления прессуемого изделия применя­ют защитные среды (восстановительные или инертные) или вакуумирование. Горячее прессование выполняют на специальных гидравлических прессах, имеющих устройства для регулиро­вания температуры при прессовании.

Жидкофазное спекание.При жидкофазном спекании в случае смачивания жидкой фа­зой твердой фазы увеличивается сцепление твердых частичек, а при плохой смачиваемости жидкая фаза тормозит процесс спекания, препятствуя уплотнению. Смачивающая жидкая фаза приводит к увеличению скорости диффузии компонентов и облегчает перемещение частиц твердой фазы. При жидкофазном спекании можно получить практически беспористые изделия. Различают спекание с жидкой фазой, присутствующей до конца процесса спекания, и спека­ние с жидкой фазой, исчезающей вскоре после ее появления, когда конечный период спекания происходит в твердой фазе.