ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Оборудование, аппаратура и методы определения и контроля свойств пористых проницаемых материалов и изделий из них из "Пористые проницаемые материалы " Для получения ВПЯМ в качестве структуроформирующей основы используют пенополиуретан эластичный (ОСТ 6-05-407—75) с различным диаметром ячеек. В состоянии поставки ППУ в своей структуре содержит как открытые, так и закрытые поры. Для получения ВПЯМ пригоден ППУ с сетчато-ячеистой структурой (рис. 5.15). [c.274] Большим достоинством ППУ является то, что в его объеме при сетчато-ячеистой структуре очень мала объемная доля полиуретана. Плотность используемых для получения ВПЯМ пенополиуретанов составляет 0,030—0,020 г/см при плотности полиуретана 1,2 г/см т. е. в объеме ППУ вещества находится 2,5—1,6 %, остальное пространство составляют пустоты [5.26]. [c.274] Заготовки сетчато-ячеистого полимера (СЯП) разрезают на об разцы заданных размеров и пропитывают приготовленной суспензией металлического порошка. Пропитку производят в ваннах погружением и деформацией заготовок. После пропитки удаляют избыток суспензии и выравнивают ее распределение по всему объему заготовки операцией отжатия. Степень сжатия регулируют таким обра-зом, чтобы обеспечить заданную плотность заготовки. [c.274] Влажные заготовки сушат в потоке подогретого воздуха при температуре потока 25—40 С и скорости обдувания 0,5—2 м/с. [c.275] Заготовка ВПЯМ представляет собой композиционный материал, так как поверхность СЯП покрыта слоем высушенной суспензии. Слои суспензии равномерно покрывают всю структуру СЯП. С увеличением плотности заготовок структура несколько меняется, появляются пленки из суспензии, затягивающие часть пор между ячейками. [c.275] Удаление ППУ из заготовок осуществляют при скорости нагрева от 200 до 600 °С не более 100 град/ч. При температуре 550 в заготовках остается не более 1—1,5 % исходного содержания ППУ. Пространственная структура заготовки не нарушается. [c.275] Для сохранения формы образца, предотвращения растрескивания при нагреве до температур окончательного спекания требуется промежуточная изотермическая выдержка не менее часа, при которой происходят образование межчастичных металлических контактов и незначительная усадка образца. При изотермической выдержке происходит равномерное прогревание заготовки, удаление остатков органики. Температура промежуточной изотермической, выдержки зависит от типа порошка, его дисперсности и составляет примерно для железа 800 С, никеля 820, коррозионностойких сталей в50, нихрома 880, молибдена 1150, вольфрама 1200 °С. [c.275] Укладка ячеек близка к плотнейшей упаковке шаров в пре дельном случае у каждой ячейки должно быть 12 ближайших соседей и соответственно столько же граней. В силу того что ячейки неравновелики, у ячеек с размерами больше среднего соседей больше 12, а у ячеек с размерами меньше среднего соседей может быть меньше соответственно этому варьируется и число граней. В сетчато-ячеистом ППУ структуру образует матричный каркас из трехгранных ребер — перемычек, стыков трех соседних ячеек, которые являются ребрами граней ячеек. Перемычки своими концами закреплены в узлах — многогранных углах ячеек. В каждом узле сходится по четыре перемычки. Каждый узел принадлежит четырем, а перемычка трем ячейкам. То, что каждая перемычка соединена в узлах с шестью другими, обусловливает высокую связность и жесткость всей структуры ППУ. Измерения ППУ с различными диаметрами ячеек показали, что на 86—83 % ячейки имеют пятиугольные грани, на 11—26 %—четырехугольные, на 3—8 %—шестиугольные и на 1—3% треугольные. [c.276] Особенностью структуры ВПЯМ является наличие канальной пористости Як. Все перемычки пронизаны трехгранными каналами. Каналы — след от удалившегося при термодеструкции ППУ. Канальная пористость образует трехмерную связную сеть и пронизывает всю структуру ВПЯМ. С увеличением плотности растет толщина перемычек, уменьшается размер пор между ячейками. При пори стости 0,88 — 0,94 некоторые поры затягиваются перепонками из матричного металла. С дальнейшим увеличением плотности количество перепонок, приходящихся на одну ячейку, становится все больше. [c.276] В структуре ВПЯМ, кроме ячеистых пустот и канальных пор, присутствуют микропоры. Все три вида пор хорошо иллюстрирует микроструктура, показанная на рис. 5.17. Микропористость обусловлена тем, что ВПЯМ получают спеканием из порошков. Величина, количество, форма микропор зависят от многих факторов. Важнейшие из них дисперсность используемого порошка, плотность укладки порошка в высушенной суспензии, условия спекания, особенности диффузионных процессов между разнородными частицами при получении материала из смесей порошков. Величина микропористости матрицы ВПЯМ колеблется от 0,05 до 0,25. Учитывая, что доля матрицы составляет от 2 до 20 %, объемная доля микропор в ВПЯМ сравнительно невелика и составляет от 0,001 до 0,05. Микропористость матрицы ВПЯМ на основе железа и никеля может достигать 0,05—0,18. Средние размеры микропор сопоставимы с размерами частиц использованных порошков. [c.277] Кроме микропор, матрица может содержать поры газовых включений, находящихся в суспензии. Вероятность их присутствия возрастает с ростом толщины слоев суспензии на СЯП, т. е. при увеличении плотности ВПЯМ и с увеличением размеров ячеек. Эти поры имеют сферическую или эллипсоидальную форму, средний размер порядка 50—100 мкм. Объемная доля этих пор в матрице может составлять до 10 %. [c.277] Диаграмма сжатия, изображенная на рис. 5.18, в, характерна для всех ВПЯМ, полученных на основе металлов и сплавов с пониженной пластичностью молибдена, вольфрама, нихрома и т. д. За счет малопластичной матрицы перемычки в момент потери несущей способности разрушаются, напряжение в образце резко падает. Ес ли продолжать процесс нагружения образца дальше, то до момента полного выбора слабины , образовавшейся в результате разрушившегося слоя ячеек, нагрузка на образец практически не возрастает, хотя величина деформации становится значительной. После уплотнения разрушенного слоя снова происходит увеличение напряжения в образце и затем его разрушение по слою ячеек, прилегающему к разрушенному в предыдущем цикле нагружения и т. д. Этот процесс может продолжаться до тех пор, пока образец полностью не раскрошится. Напряжение, при котором разрушается образец на каждом цикле нагружения, может быть по величине как больше, так и меньше первоначального разрушающего напряжения. [c.278] При сжатии ВПЯМ на основе пластичных материалов величина пластической деформации (эквивалентно протяженности III и IV стадий иа диаграмме сжатия) может достигать значений, при которых ВПЯМ практически беспористые. [c.278] 2 И модуль нормальной упругости , а по диаграммам сжатия хрупких ВПЯМ — вышеуказанные характеристики и предел прочности при сжатии (рис. 5.19, 5.20). [c.279] Увеличение диаметра ячейки вызывает уменьшение прочностных свойств ВПЯМ в области пористостей менее 0,91. Для ВПЯМ на основе железа с диаметром ячейки 1,85 и 1,03 мм, но с одинаковой по- ристостью 0,89 условный предел текучести первого на 18—24 % меньше, чем у последнего. Такое же соотношение наблюдается и при определении предела пропорциональности и модуля упругости. При сравнении значений Опц, Оо,2, у ВПЯМ с пористостью более 0,91—0,93 наблюдается обратная картина превышение прочностных свойств крупноячеистого ВПЯМ над мелкоячеистым. [c.279] Мелкоячеистые структуры, состоящие из перемычек и некоторого числа перепонок, имеют преимущество только при сжимающих усилиях на материал. При растягивающих напряжениях на конструкцию из ВПЯМ предпочтительнее использовать для ее изготовления ВПЯМ с более крупной ячейкой, при которой реализуются высокие прочностные и пластические свойства перемычек. [c.280] При испытании ВПЯМ, полученных на основе малопластичных металлов и сплавов, четвертый участок на диаграмме деформации не наблюдается, протяженность третьей стадии значительно короче (см. рис. 5.21). Прочность образца определяется наличием в нем наиболее ослабленных перемычек, имеющих большое количество микро и макропор, трещин и надрезов. [c.281] Вернуться к основной статье