ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Дисперсноупрочненные материалы из "Производство порошковых изделий " Дисперсноупрочненным называют порошковый материал, упрочненный включениями тугоплавких соединений или оксидов, вводимых в смесь или образующихся вследствие внутреннего окисления и не растворяющихся при спекании или эксплуатации. Таким образом, наиболее характерной особенностью материалов данного класса является наличие в металлической основе тонкодисперсных включений фазы-упрочнителя, равномерно распределенных между частицами металла и химически инертных к ним. [c.169] Первым дисперсноупрочненным материалом был, видимо, ториро-ванный вольфрам (1913 г., патент Германии), примененный для изготовления нитей ламп накаливания для электроосвещения. Однако только во второй половине 40-х годов обратили внимание на возможность повышения жаропрочности материала путем искусственного введения в его структуру тонкодисперсных включений. [c.169] Первые три метода позволяют получить агрегатную (преимущественно) структуру, а последующие два - дисперсную. [c.171] Метод упрочнения путем образования внутри металлической матрицы высокодисперсных частиц тугоплавкой фазы при внутреннем окислении включает окислительный отжиг порошка сплава, представляющего собой твердый раствор металла, образующего трудновосста-навливаемый тугоплавкий оксид, в металлической матрице, оксид которой должен легко восстанавливаться. Если металл матрицы не образует оксидов, то уже на этой стадии образуется его смесь с фазой-упрочнителем, которую прессуют, спекают и обрабатывают давлением. Если на поверхности матрицы образуется пленка оксида, препятствующая диффузии кислорода внутрь частицы, то после проведения окислительного отжига порошок нагревают в инертной среде и оксидная фаза-упрочнитель образуется за счет кислорода оксида матрицы для удаления не разложившихся оксидов матричного металла порошок можно дополнительно обработать в восстановительной среде. Скорость диффузии кислорода в матрице должна быть возможно большей по сравнению со скоростью диффузии атомов металла, образующего тугоплавкий оксид, а энергия образования тугоплавкого оксида по абсолютной величине должна быть значительно больше энергии образования оксида металла матрицы. Только при таких условиях достигаются высокая дисперсность частиц тугоплавкого оксида и равномерное его распределение в матричном металле. Полученную смесь порошков основного металла и оксидной фазы-упрочнителя прессуют и спекают, после чего заготовки обрабатывают давлением. [c.172] Ниже приведены сведения о технологии и свойствах некоторых дисперсноупрочненных материалов. [c.172] Особые свойства спеченных алюминиевых порошков были обнаружены при случайных обстоятельствах в одном из исследовательских институтов Швейцарии в 1946 г., где в 1948 г. и был запатентован САП, оказавшийся работоспособным при таких температурах, которые другие известные алюминиевые сплавы выдержать не могли. В дальнейшем исследовали влияние содержания оксида алюминия на механические свойства изделий, полученных прессованием, спеканием и экструдированием. Было отмечено, что прочность при растяжении спеченных брикетов после экструдирования возрастает с увеличением тонины помола порошка и повышением содержания в нем оксида алюминия. При этом выяснили, что прочность при растяжении увеличивается в большей степени с повышением тонины помола, чем содержания оксида алюминия, т.е. механическая прочность определяется в первую очередь зернистостью порошка. [c.173] Испытания,показывают, что САП не теряет прочности после нагрева до 550 °С. При нагреве почти до точки плавления алюминия прочность САП снижается до прочности алюминия при комнатной температуре. Даже при 1000 °С частицы порошка САП сохраняют свою форму, т.е. не оплавляются, если не подвергаются механическому давлению. Длительная прочность Ojoq САП составляет 110-120 МПа при 250 °С и примерно 45 - 55 МПа при 500 °С. [c.173] Области применения САП определяются главным образом следую-ш,ими его свойствами высокой прочностью, сохраняюш,ейся после продолжительного нагрева высокой прочностью при высоких температурах высокими электро- и теплопроводностью и механической износостойкостью. САП представляет собой идеальный материал для изготовления поршней двигателей внутреннего сгорания, к которым предъявляют весьма жесткие требования, особенно при их применении в дизелях. Из САП получают поковки, листовой материал и трубы. Трубы применяют в атомных реакторах в качестве оболочек урановых стержней (САП не разупрочняется при облучении дозой 4-10 нейтрон/см ). [c.174] Одной из основных задач технологии САП является производство брикетов необходимых размеров, отличаюш,ихся достаточно однородной плотностью, отсутствием треш,ин, микропор, микронарушений структуры. [c.174] В основе одного из процессов брикетирования алюминиевого порошка лежит спекание под давлением нескольких брикетов-шашек малой высоты в один брикет, поскольку относительно низкая насыпная плотность исходного порошка не позволяет сразу получить брикет нужной высоты. Применяют и другие способы брикетирования порошка, в частности изостатическое формование (гидростатическое и в толстостенных эластичных оболочках), прокатку и пр. [c.174] Вторую схему применяют для круглых брикетов, используемых в качестве заготовок для прессования трубчатых и сплошных деталей. Эти брикеты спекают в вакуумных печах (остаточное давление 0,13 Па) по режимам, приведенным в табл. 25, но при 620 15°С выдержка 6ч. [c.175] После спекания брикеты подвергают горячей экструзии, которая, разрушая сплошные оксидные пленки на частицах алюминия, способствует равномерному объемному распределению включений AljOg. В процессе последующего холодного деформирования (прокатки, волочения, ротационной ковки) прочность и пластичность материала возрастают, а предельно допустимая степень деформации зависит от вида обработки и содержания AljOg (табл. 26). Отжиг при 630 °С в течение 1-5ч или 670 °С в течение 5-30 мин после деформации, снимая наклеп, вдвое повышает пластичность материала при 20 °С, не ухудшая, а иногда и повышая его прочность на 20 - 60 % при 500 °С. [c.175] Дисперсноупрочненную медь используют для изготовления теплообменников, деталей электровакуумных приборов, контактов, электродов для стыковой и роликовой сварки, электрод-инструмента для электроискровой обработки различных материалов. [c.177] На практике порошок хрома, полученный восстановлением СГ2О3 гидридом кальция или электролизом сернокислого водного раствора сульфата хрома, и оксидную фазу-упрочнитель (наиболее приемлем МдО) с размером частиц до 5 мкм смешивают механическим путем, приняв меры против поверхностного окисления частиц хрома. Так, при смешивании порошков хрома и диоксида тория в шаровую мельницу вводят галоидоводороды под давлением 0,6-1,1 МПа образуюш,иеся галогениды хрома восстанавливаются при последуюш,ем спекании в водороде. Желательно в порошковую смесь вводить активные раскис-лители типа титана, кремния, марганца и др., так как исходный порошок хрома всегда содержит значительную примесь кислорода в виде поверхностных оксидных пленок. [c.178] Никель. Дисперсноупрочненный никель и его сплавы, прежде всего нихром, широко применяются в авиастроении, химическом машиностроении, космической и других новых отраслях техники, где необходимы жаропрочные материалы, стойкие к воздействию различных агрессивных сред. [c.178] Смеси матричного металла и фазы-упрочнителя готовят механическим (в том числе с применением механического легирования) или химическим (при отсутствии в сплаве таких активных легирующих элементов, как титан или алюминий) смешиванием, а также внутренним окислением. [c.179] Вернуться к основной статье