Спекание

Спеканием называют процесс развития сцепления частиц и формирования свойств изделия, получаемых нагревом сформованной заготовки. Плотность, прочность и другие физико-механические свойства спеченных изделий зависят от условий изготовления: давления прессования, температуры, времени выдержки и атмосферы спекания.

Различают твердофазное спекание (спекание без образования жидкой фазы) и жидкофазное, при котором легкоплавкие компоненты смеси порошков расплавляются.

При твердофазном спекании происходят поверхностная и объемная диффузия атомов, усадка, рекристаллизация, перенос атомов через газовую среду. С повышением температуры энергия и амплитуда колебаний атомов увеличиваются, и при некотором их значении возможен переход атома в новое положение. Такое перемещение атомов носит название диффузии и может совершаться как по поверхности (поверхностная диффузия), так и в объеме тела (объемная диффузия). Движение атомов определяется занимаемым ими местом. Наименее подвижны атомы, расположенные внутри контактных участков частичек порошка, наиболее подвижны атомы, расположенные свободно — на выступах и вершинах частиц. Большая подвижность атомов свободных участков и меньшая подвижность атомов контактных участков, обусловливают переход значительного количества атомов к контактным участкам. Поэтому расширение контактных участков и округление пустот между частицами происходит без изменения объема при поверхностной диффузии.

Сокращение суммарного объема пор возможно только при объемной диффузии. При этом происходит изменение геометрических размеров изделия — усадка.

Горячее прессование — это процесс одновременно прессования и спекания порошков при температуре 0,5...0,8 температуры плавления основного компонента шихты. Оно 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.

Механизм уплотнения идентичен наблюдаемому при обычном спекании: образование межчастичного контакта, рост плотности с одновременным увеличением размеров частиц и дальнейший рост частиц при незначительном дополнительном уплотнении. Изделия после горячего прессования обладают более высоким пределом текучести, большим удлинением, повышенными твердостью и электропроводностью и более точными размерами, чем изделия, полученные последовательным прессованием и спеканием.

Указанные свойства тем выше, чем больше давление прессования. Горячепрессованные изделия имеют мелкозернистую структуру. Горячее прессование нагретого порошка или заготовки выполняют в пресс-форме.

Благодаря структурным особенностям продукты порошковой металлургии более термостойки, лучше переносят воздействие циклических колебаний температуры и напряжения, а также ядер- ного облучения, что очень важно для материалов новой техники.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >