Химическое смешивание

Реакционное смешивание.

Внутреннее окисление.

Поверхностное окисление.

Механическое легирование.

Будучи разновидностью механического смешивания, механическое легирование используют для получения ДУКМ, матрица которых состоит из нескольких компонентов. Интенсивное, достаточно длительное перемешивание с помощью металлических шаров (в аттриторе), суммарная масса которых в 10 – 20 раз превышает массу порошка, вызывает разогрев порошка и способствует частичной гомогенизации матричного сплава.

Заключается в распылении жидкого металла в контролируемой окислительной атмосфере. Используется для упрочнения металла (например, алюминия, бериллия, магния, олова, свинца, урана) его оксидами, которые образуются на поверхности распыляющих порошков. Степень окисления регулируется изменением состава газовой среды и удельной поверхности порошков.

Заключается в контролируемом окислении порошка низколегированного твердого раствора, состоящего из растворителя, имеющего низкое сродство к кислороду, и растворенного металла, обладающего высоким сродством к кислороду. В окислительной атмосфере образуется зона внутреннего окисления, содержащая матричный металл и мелкодисперсные включения оксидов растворенного металла.

Эта разновидность механического смешивания заключается в смешивании порошка матричного металла не с готовыми дисперсными частицами, а с веществами, которые после термической обработки механически легированного порошка образуют с матричным металлом дисперсные тугоплавкие соединения.

Метод дает возможность упрочнять легированные матрицы.

Заключается в смешивании порошка матрицы с раствором соли металла упрочняющей фазы. Эта соль переходит в твердое состояние непосредственно в процессе перемешивания, а растворитель удаляется при повышении температуры (за счет саморазогрева смеси или подогревания).

Каждый из перечисленных методов имеет свои ограничения и предпочтительные применения.

Формование порошков.

Уплотнение (брикетирование) осуществляется прессованием в закрытой пресс – форме при комнатной температуре. Дисперсные тугоплавкие включения существенно влияют на насыпную массу порошков, которая уменьшается с увеличением объемной доли дисперсных частиц, и ухудшают прессуемость. Поэтому для достижения заданной плотности прессовки необходимо прилагать более высокие давления, чем при прессовании чистых металлов. Формуемость ДУКМ (способность прессовки сохранять свою форму и размеры при механических воздействиях) мало отличается от формуемости порошков чистых металлов.

Изостатическое и гидростатическое прессование порошков осуществляется в эластичных оболочках за счет гидростатического давления, создаваемого газом или жидкостью. Вследствие отсутствия потерь на трение плотность прессовки примерно на 20% выше, чем при прессовании в пресс – форме при таком же давлении. Этим методом могут быть получены практически безпористые заготовки диаметром более 1 метра. Недостаток: низкая производительность процесса.

Спекание.

Спекание без приложения внешнего давления осуществляется путем нагрева и выдержки при температурах порядка 0,7 – 0,95 T_ПЛ матричного металла в защитной атмосфере или вакууме. Будучи подготовительной операцией перед последующей пластической деформацией (обычно горячей экструзией или прокаткой), этот вид спекания приводит к повышению прочности и, в большинстве случаев, плотности прессовок. Усадка при спекании ДУКМ обычно меньше, чем при спекании чистых металлов. Поскольку при последующей пластической деформации происходит уплотнение прессовки до монолитного состояния, главной целью спекания ДУКМ является не уменьшение пористости, а дегазация прессовок и довосстановление оксидных пленок.

Спекание горячим прессованием совмещает процессы прессования и спекания и проводится при температуре 0,5 – 0,8 T_ПЛ матричного металла. Этот вид спекания позволяет получать практически безпористые заготовки, предотвращать нежелательное взаимодействие упрочняющей фазы с матрицей за счет уменьшения времени процесса по сравнению с обычным спеканием. Проводится, как правило, в пресс – формах, нагреваемых с помощью индуктора или прямым протеканием тока.

Деформация.

Горячая экструзия осуществляется с целью уплотнения до беспористого состояния и формирования дислокационной структуры матрицы, обеспечивающую высокую термическую стабильность и жаропрочность ДУКМ. Горячая экструзия – наиболее благоприятный метод деформирования ДУКМ, обеспечивающий большие степени обжатия. Температура процесса не превышает температуры спекания. Предпочтителен нагрев в защитной или восстановительной атмосфере. Предельное давление лимитируется возможностями прессового оборудования и стойкостью инструмента и не превышает 1000 – 1400 МПа.

Термообработка.

Проводится с целью устранения текстуры и повышения жаропрочности и пластичности. В процессе высокотемпературного отжига происходит укрупнение зерен и образование большого количества двойников (нарушение упорядоченности атомного строения металла). Крупные зерна вытянуты в направлении деформации. Стабильность структуры возрастает с уменьшением размера частиц упрочняющей фазы.

Для примера приведем технологию производства дисперсно – упрочненных композиционных материалов на основе меди, применяемую на Ревдинском металлургическим заводе (г. Ревда Свердловской области)

Порошок меди

Материал системы СИ (основа) – AL – Ti – C – O с равномерным распределением тонких устойчивых оксидов и карбидов в соединении на основе меди обеспечивает благоприятное сочетание эксплуатационных свойств, позволяющих использовать его для производства электродов контактной сварки, сопел плазменных горелок. Этот композиционный материал сохраняет высокие значения тепло – и электропроводности наряду с высокой прочностью во всем интервале рабочих температур.

Слоистые композиционные материалы.

Понятие матрицы и арматуры для этих материалов неприемлемо. Слоистые КМ состоят из двух или более слоев или пластин различных металлов. Свойства композиции значительно превосходят свойства составляющих ее компонентов.

Слоистые металлические материалы применяют издавна – они использовались, например, при изготовлении холодного оружия – клинков (мечей, сабель). Сочетание твердой стали с подложкой из более пластичной стали повышало стойкость к удару. Ружейные стволы изготавливали из слоистой стали.

Слоистые КМ могут обеспечить:

· повышение коррозионной стойкости;

· повышение поверхностной твердости, износостойкости, пластичности;

· улучшение вязкости, теплопередачи, электрических и магнитных свойств;

· контролируемую тепловую деформацию и др. свойства, в т.ч. улучшить внешний вид, сохранив при этом низкую стоимость.

Методы изготовления слоистых КМ.

К основным методам получения слоистых КМ относят следующие.

Дата добавления: 2014-01-05