Методи отримання волокон та вусів 3 страница

,

де l – відповідно діаметр та довжина капіляра віскозиметра; – секундні витрати маси; – відповідно діюче та граничне значення тиску, за яких починається рух суміші.

Зусилля пресування, яке залежить від геометрії використовуваної прес-форми і властивостей пластифікованої суміші, визначають за формулою

,

де – градієнт швидкості деформації суміші в радіальному напрямку конічної частини мундштука.

Криві витікання характеризують собоюзалежність зусилля пресування від ходу пуансона під час пресування. Залежність 1 на рис. 2.24 свідчить про те, що суміш містить малу кількість пластифікатора або її вологість менша за оптимальну, а залежність 3 – про завищений вміст пластифікатора або вологи. Залежність 2 – оптимальна. У цьому випадку суміш є в’язко-пластичним тілом Бінгама – Шведова, оскільки витікання відбувається за визначеного для цієї суміші тиску.

У межах оптимального режиму витікання тиск зменшується зі збільшенням умісту пластифікатора в суміші, зменшенням питомої поверхні порошків та підвищенням температури (для термопластичних пластифікаторів). Зазвичай тиск пресування становить 50...150 МПа.

Суттєвий вплив на щільність та рівномірний її розподіл по довжині виробу має ступінь обтиснення, який визначають за формулою

,

де – діаметр матриці прес-форми; – діаметр вихідного каналу

мундштука.

Зазвичай ступінь обтиснення становить 85…99 %.Якщо ступінь обтиснення більший, значно підвищується тиск витікання суміші, який змінюється стрибкоподібно, а у волокнах з’являються поперечні тріщини. За меншого ступеня обтиснення отримують волокна з нерівномірним розподілом щільності по довжині та з пустотами всередині, спричиненими нерівномірним ущільненням суміші.

Певний вплив на якість волокон має довжина циліндричної частини каналу мундштука. Для ступенів обтиснення в межах 79…96 % якісні волокна отримують за його довжини35...55 мм.Якщо менша довжина, витікання суміші відбувається нерівномірно, волокна спотворюються і мають нерівномірний розподіл щільності по довжині та перетину.

Існує ще один різновид мундштучного пресування – екструзія. Суть цього методу майже нічим не відрізняється від методу мундштучного пресування. Екструдуванням пластифікованих сумішей, на відміну від мундштучного пресування, можна одержувати волокна досить великої довжини.

Після екструзії і видалення зв’язуючого шляхом нагрівання за від-

носно низьких температур волокна спікають у захисному середовищі (водень, інертний газ, вакуум). Закономірності спікання порошкових виробів викладені в багатьох літературних джерелах і є предметом вивчення студентами в спеціальних курсах. Спіканння порошкових об’єктів з невеликими поперечними розмірами має свої особливості порівняно зі спіканням макрозразків. Ці особливості випливають з аналізу механізмів «заліковування» пор в ідеальних кристалічних тілах, тобто за визначених температурно-годинних режимів спікання і геометричних розмірів об’єктів переважним стає механізм дифузійного «скоринкового» спікання і на кінетику процесу впливає ефект масштабного чинника. Цей вплив виражається у більшій усадці унаслідок спікання волокон з поперечними розмірами, що менші від декількох сотень мікрометрів, і в отриманні їх у майже безпористому стані. Завдяки впливу ефекту масштабного чинника на процес спікання екструдованих волокон їх можна спікати як під час переміщення через температурну зону, так і в шарі у вигляді сформованої повсті. При цьому на волокнах з чистих металів, спечених за оптимальних температурно-годинних режимів, досягаються значення міцності й пластичності, близькі до відповідних їх значень для литих металів. Процеси спікання волокон можуть бути суміщені з їх хіміко-термічною обробкою, що дозволяє за допомогою легування істотно змінювати хімічний склад матеріалу і рівень властивостей.

Метод екструзії сумішей дрібнодисперсних порошків із зв’язуючим дозволяє одержувати волокна, поперечні розміри яких перед спіканням на 10 % менші від діаметра отворів у мундштуках. Після спікання діаметр волокон зменшується ще на 30 %. Зрозуміло, що отримання таким методом волокон діаметром менше 50 мкм спричиняє певні технічні труднощі, пов’язані з виготовленням необхідних фільєр і застосуванням потужного силового устаткування.

Волокна діаметром 8...40 мкм з порошків металів та інших матеріалів також можна отримувати з використанням як волокно утворювальної основи органічних розчинів для виробництва хімічних волокон. У цьому разі волокна з порошкової суміші формуються не завдяки силовому обтисканню в процесі екструзії, а в результаті колоїдно-хімічних реакцій з попаданням цівок суміші в спеціальне осадове середовище після видавлювання через фільєру за порівняно низького тиску. Взаємодія цівок суміші з осадовим середовищем (незалежно від умісту порошку) зумовлює їх твердіння. Для стоншування волокна, наповненого порошком, у процесі формування його можна витягувати традиційними способами, використовуваними у виробництві хімічних волокон з подальшим висушуванням і термообробкою.

Для оцінювання технологічних можливостей розглянутих методів отримання тонких волокон екструзією порошкових сумішей можна скористатися коефіцієнтом стоншування, що є відношенням діаметра отворів у фільєрі до діаметра волокон після спікання. Максимальне значення цього коефіцієнта для процесу екструзії пластифікованих порошкових сумішей дорівнює двом, а для видавлювання наповнених порошком волокон з прядильних розчинів – 12. Отже, використовуючи фільєри з отворами діаметром 200 мкм, можна одержувати волокна діаметром, меншим за 20 мкм.

Список літератури

1. Бондаренко Б. И. Восстановление окислов металлов в сложных газовых системах. – К.: Наук.думка, 1980. – 385 с.

2. Дельмон В. Кинетика гетерогенных реаций. – М.: Мир, 1972. – 640 с.

3. Зеликман А. Н., Меерсон Г. А. Металлургия редких металлов. – М.: Металлургия, 1973. – 608 с.

4. Кипарисов С. С., Либенсон Г. А. Порошковая металлургия. – М.: Металлургия, 1980. – 495 с.

5. Ничипоренко О. С., Найда Ю. И., Медведовский А. Б. Распыленные металлические порошки. – К.: Наук.думка, 1980. – 238 с.

6. Механизм и кинетика восстановления металлов. – М.: Наука, 1970. – 202 с.

7. Радомысельский И. Д., Напара-Волгина С. Г. Получение легированных порошков диффузионным методом и их использование. – К.: Наку.думка, 1988. – 136 с.

8. Нечипоренко О.С., Помосов А.В., Набойченко С.С. Порошки меди и ее сплавов. М.: Металлургия, 1988. – 205 с.

9. Степанчук А. Н. Физико-химические закономерности получения порошков металлов и сплавов. – К.: УМК ВО, 1989. – 184 с.

10. Степанчук А. Н., Билык И. И., Бойко П. А. Технология порошковой металлургии. – К.: Выща шк. Головное изд-во, 1989. – 415 с.

11. Косторнов А. Г. Материаловедение дисперсных и пористых металлов и сплавов. Т.1. – К.: Наукова думка, 2002. – 569 с.

12. Полищук В. С. Интенсификация процессов получения карбидов, нитридов и композиционных материалов на их основе. – Севастополь: Вебер, 2003. – 327 с.

13. Панов В. С., Чувилин А. М. Технология и свойства спеченых твердых сплавов и изделий из них. – М.: “МИСИС”, 2001. – 428 с.

14. Кипарисов С. С., Падалко О. В. Оборудование предприятий порошковой металлургии, - М.: Металлургия, 1988. – 488 с.

15. Поздняк Н. З., Крушинский А. Н. Проектирование и оборудование цехов порошковой металлургии. – М.: Машиностроение, 1965. – 297 с.

16. Сердюк Г. Г., Свистун Л. И. Технология порошковой металлургии. Часть 1. Порошки. – Краснодар: Кубан. гос. технол.ун-т, 2005. – 240 с.

17. Косолапова Т. Я. карбиды. – М.: Металлургия, 1968. – 300 с.

18. Самсонов Г. В., Кулик О. П., Полищук В. С. Нитриды. – К.: Наук.думка, 1978. – 318 с.

19. Самсонов Г. В., Серебрякова Т. И. Неронов В. А. Бориды. – М.: Атомиздат, 1975. – 375 с.

20. Самсонов Г. В., Дворина Л. А., Рудь Б. М. Силициды. – М.: Металлургия, 1979. – 272 с.

Зміст

Вступ.................................................................................................... 3

1. Властивості порошків ……………………………………. 5

1.1. Хімічні властивості............................................................ 5

1.2. Фізичні властивості........................................................... 6

1.3. Технологічні властивості................................................... 13

2. Механічні методи отримання порошків............................ 16

2.1. Загальні положення............................................................. 16

2.2. Характеристика обладнання для подрібнення................. 18

2.3. Основи теорії подрібнення................................................. 41

2.4. Вплив рідин та ПАР на процес подрібнення матеріалів............. 55

3. Отримання порошків розпиленням розплавів......................... 62

3.1. Загальні положення................................................................ 62

3.2. Вплив різних факторів на процес розпилення

розплавів газами..................................................................... 67

3.3. Розпилення рідиною.............................................................. 82

3.4. Формування структури та властивостей порошків під час

їх отримання розпиленням розплавів.................................. 86

3.5. Технологічні особливості отримання порошків розпиленням... 89

4. Отримання порошків металів і сплавів відновленням з

оксидів та інших сполук................................................................ 99

4.1. Основи термодинаміки відновлювальних процесів.............. 99

4.2. Механізм і кінетика відновлювальних процесів. Вплив різноманітних факторів........................................................................................ 104

4.3. Закономірності отримання порошків металів їх

відновленням з оксидів і солей воднем, вуглецем

та вуглецевмісними газами......................................................... 114

4.4. Отримання порошків металів металотермічним

відновленням.............................................................................. 130

4.4.1. Отримання металів відновленням їх оксидів кальцієм та

гідридом кальцію........................................................................ 133

4.4.2. Магнієтермічне відновлення солей металів............................ 136

4.4.3. Натрієтермічне відновлення солей металів............................. 137

4.5. Отримання порошків сплавів....................................................... 139

4.5.1. Сумісне відновлення оксидів металів воднем......................... 139

4.5.2. Сумісне відновлення сумішів оксидів гідридом кальцію...... 142

4.5.3. Метод термодифузійного насичення з точкових джерел....... 145

4.6. Технологічні основи отримання порошків металів і сплавів

відновленням оксидів та солей металів..................................... 153

5. Електрохімічні та гідрометалургійні методи отримання

порошків металів і сплавів.............................................................. 168

5.1. Електроліз водних розчинів солей металів................................ 168

5.1.1. Загальні закономірності............................................................. 168

5.1.2. Вплив різноманітних чинників на властивості порошків

металів під час їх отримання електролізом водних розчинів

солей............................................................................................. 176

5.1.3. Особливості отримання порошків сплавів............................. 185

5.1.4. Технологічні основи отримання порошків металів

електролізом водних розчинів їх солей................................... 186

5.2 Електроліз розплавлених середовищ.......................................... 192

5.2.1. Технологічні основи отримання порошків металів

електролізом розплавлених середовищ.................................. 200

5.3. Автоклавний метод отримання порошків.................................... 206

5.4. Отримання порошків цементацією............................................. 214

5.5. Отримання порошків міжкристалевою корозією...................... 216

6. Газоі методи отримання порошків................................................. 217

6.1. Дисоціація карбонілів................................................................... 217

6.2. Випаровування-конденсація......................................................... 223

7. Отримання порошків безкисневих тугоплавких сполук.............. 226

7.1. Властивості та застосування безкисневих тугоплавких

сполук............................................................................................ 226

7.2. Отримання порошків карбідів...................................................... 231

7.3. Отримання порошків нітридів..................................................... 250

7.4. Отримання порошків боридів...................................................... 260

7.5. Отримання порошків силіцидів................................................... 273

7.6. Отримання порошків неметалевих тугоплавких сполук........... 282

7.7. Отримання порошків литих тугоплавких сполук...................... 293

8. Отримання волокон та вусів............................................................ 317

8.1. Загальні відомості......................................................................... 317

8.2. Методи отримання волокон та вусів............................................ 320

Список літератури................................................................................. 350

Дата добавления: 2014-11-20