Главная » 2014 » Сентябрь » 30 » Научные основы межчастичного сращивания при формировании горячедеформированных порошковых материалов и принципы выбора технологических
10:10 PM
Научные основы межчастичного сращивания при формировании горячедеформированных порошковых материалов и принципы выбора технологических
Научные основы межчастичного сращивания при формировании горячедеформированных порошковых материалов и принципы выбора технологических параметров их получения
Диссертация
Автор: Егоров, Сергей Николаевич
Название: Научные основы межчастичного сращивания при формировании горячедеформированных порошковых материалов и принципы выбора технологических параметров их получения
Справка: Егоров, Сергей Николаевич. Научные основы межчастичного сращивания при формировании горячедеформированных порошковых материалов и принципы выбора технологических параметров их получения : диссертация доктора технических наук : 05.16.06 Новочеркасск, 2003 270 c. : 71 04-5/367
Объем: 270 стр.
Информация: Новочеркасск, 2003
Содержание:
Введение
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СРАЩИВАНИЯ
11 Квантово-механические представления о природе 9 металлической связи
111 Электронное строение атомов металлов
112 Влияние электронного строения иона на тип 13 элементарной кристаллической решетки металлов
113 Оценка энергии межатомной связи
12 Теории твердофазного соединения металлов
121 Пленочная и рекристаллизационная гипотезы
122 Энергетическая и диффузионная гипотезы
123 Гипотеза активации сращивания
124 Механизмы сращивания
13 Цель и задачи исследования
2 ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И 30 ИССЛЕДОВАНИЯ
ГОРЯЧЕДЕФОРМИРОВАННОГО ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА
21 Технологические схемы получения 30 горячедеформированного порошкового материала
22 Локальная Оже-электронная спектроскопия
23 Характеристика исходных материалов
24 Программный комплекс для количественного 42 металлографического анализа
3 ВЛИЯНИЕ ОКСИДНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ НА 48 ПРОЦЕСС МЕЖЧАСТИЧНОГО СРАЩИВАНИЯ
31 Характер пористости холоднопрессованных 49 заготовок
32 Изменение характера пористости при нагреве
33 Зависимость величины окисленной поверхности от 56 закрытой пористости
34 Термодинамическая оценка устойчивости 63 соединения металлов с кислородом
35 Влияние оксидов на МЧПС на механические 70 свойства порошкового материала
Выводы
4 ОБРАЗОВАНИЕ И ЗАЛЕЧИВАНИЕ 76 СУБМИКРОПОР ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА
41 Образование субмикропор при статическом 77 холодном прессовании
42 Залечивание субмикропор при спекании
43 Структурное состояние материала после 96 статического холодного прессования
44 Структурное состояние холоднопрессованного 101 материала при нагреве
45 Анализ механизмов залечивания субмикропор при 105 спекании
46 Взаимодействие металлической поверхности с 119 легкими элементами
47 Расчет энергии взаимодействия металлов с газами
48 Расчет диффузионного залечивания субмикропор 135 Выводы
5 СЕГРЕГАЦИИ ПРИМЕСНЫХ И ЛЕГИРУЮЩИХ 141 ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СРАЩИВАНИЕ
51 Современное состояние теории сегрегаций по 142 границам зерен
52 Сегрегация примесей легких элементов
53 Сегрегация легирующих элементов
54 Влияние технологической предыстории порошкового 178 материала на сегрегацию и сращивание
55 Определение движущей силы миграции МЧГТС
56 Анализ сил торможения миграции МЧПС 192 поверхности сращивания
Выводы
6 ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ КОНТАКТНОЙ 203 ПОВЕРХНОСТИ
61 Определение площади контактного сечения
62 Определение критической степени деформации 216 Выводы
7 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ 237 ИССЛЕДОВАНИЯ
71 Алгоритм выбора технологических режимов 237 получения ГДПМ
72 Назначение технологических режимов изготовления 243 порошковых горячедеформированных деталей
721 Лопасть ротационного компрессора бытового 243 кондиционера
722 Мундштук сварочной горелки
723 Втулка опоры шнеков кормопередачи 250 Общие выводы 252 Литература 256 Приложение
Введение:
Научно-технический прогресс основывается на разработке новых технологических процессов, к которым относится порошковая металлургия (ПМ), характеризующаяся возможностью создавать материалы с уникальным сочетанием свойств, разрабатывать экологически безопасные и ресурсосберегающие технологии, снижать материальные и энергетические затраты на производство единицы продукции, уменьшать или полностью исключать механическую обработку. Традиционные методы ПМ, основанные на сочетании операций прессования и спекания, остаются в настоящее время достаточно перспективными для производства порошковых деталей, эксплуатация которых основана на сохранении в структуре материала значительной остаточной пористости. Однако повышение скоростно-силовых характеристик эксплуатации деталей машин, наблюдаемое во многих отраслях промышленности, требует применения новых материалов с высоким уровнем механических свойств. Для их производства наиболее эффективны методы ПМ, основанные на горячей деформации порошковых и композиционных заготовок, обеспечивающей минимальное значение остаточной пористости. Наиболее перспективным методом получения высокоплотных порошковых материалов и изделий является горячая обработка давлением пористых заготовок (ГОДПЗ).
Многочисленные исследования, проводимые в последние десятилетия, посвящены выявлению зависимостей между составом исходной шихты, параметрами технологии, структурой и свойствами получаемого материала. Осмысление полученных результатов заложило фундамент научных основ ГОДПЗ, учитывающих отличие явлений, сопровождающих формирование горячедеформированного порошкового материала (ГДПМ), от наблюдаемых при аналогичной обработке монолитных материалов и большинства технологических процессов ПМ.
Одним из основополагающих процессов формирования ГДПМ является сращивание материала частиц на уже имеющихся и вновь образующихся контактных поверхностях. Понятие сращивания включает в себя всю совокупность процессов, в результате которых структура материала в области бывшей поверхности физического раздела соединяемых составляющих порошкового материала приближается к зернограничной структуре монолитного материала. Степень завершенности и, следовательно, качество сращивания зависят от внешних и внутренних условий протекания этих процессов. Сращивание играет ключевую роль в процессах уплотнения, формования и структурообразования, являющихся основой формирования порошкового материала, что схематично отражено на рис.1.
Применительно к порошковым материалам, получаемым классической технологией - прессованием и спеканием, сращивание не является лимитирующим процессом, так как длительная высокотемпературная выдержка заготовки, необходимая для гомогенизации и усадки пористого материала в результате диффузионных процессов, обеспечивала полноту развития межчастичных связей. Роль сращивания особенно велика при производстве материалов, работающих в нагруженных условиях, требующих создания соответствующих структур, формируемых при ограниченной продолжительности термодеформационного воздействия. Очевидно, что какая бы ни была структура в объеме материала, окруженном бывшей поверхностью частицы порошка, до определенного уровня сращивания свойства порошкового материала будут определяться не морфологическими структурными особенностями, а качеством сращивания. Строго говоря, под сращиванием следует понимать образование связей межатомного взаимодействия на контактных поверхностях. Однако специфика формирования высокоплотного порошкового материала, предполагающая максимальную степень уплотнения, требует рассмотрения а\
Рис. 1. Роль сращивания в формировании порошкового материала элементарных актов сращивания в условиях непрерывно меняющейся площади контактной поверхности при различных уровнях термодеформационного воздействия на материал, находящийся в приконтактных областях. Поэтому возникает дополнительная взаимосвязь между уплотнением и сращиванием заключающаяся, с одной стороны, в развитии контактной поверхности при уплотнении и, с другой стороны, в недопустимости разрыва уже сформированной контактной поверхности в ходе пластического течения пористого материала и в залечивании образовавшейся трещины при последующем уплотнении.
Контактная поверхность может возникать уже на стадии шихтоприготовления. Обработка частиц порошков в высокоэнергетических мельницах и смесителях приводит к их механическому легированию, при котором частица одного материала плакируется другим с образованием связи, обеспечивающей прочность соединения на последующих технологических операциях. Свое дальнейшее развитие она получает при статическом холодном прессовании (СХП), спекании и горячем доуплотнении пористой заготовки. Большинство отечественных и зарубежных промышленно изготавливаемых металлических порошков являются поликристаллическими. Поэтому следует терминологически отличать межчастичную контактную поверхность, образованную и трансформируемую в процессе обработки частиц порошка, от внутричастичных границ зерен. Для этого вводится понятие межчастичной поверхности сращивания (МЧПС), определяющее зону сращивания как область деформационного формирования межзеренной поверхности с расположенными на ней зернограничными дефектами [1,2].
Настоящая работа посвящена исследованию межчастичного сращивания, как процесса возникновения и развития связей между дискретными элементами, являющимися составляющими порошкового материала.
