Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Состояние кристаллической решетки металлических порошков

01.05.2019

Металлические порошки, как правило, получаются в неравновесных условиях. При восстановлении окислов происходит кристаллографическая перестройка решетки окисла в решетку металла. Этот процесс в реальных условиях получения восстановленных порошков не завершается полностью. Восстановленные порошки почти всегда содержат некоторое количество не-восстановившихся окислов, кристаллическая решетка таких порошков искажена.

В электролитических порошках также наблюдаются искажения решетки, которые образуются как за счет растворения водорода, так и в результате особенностей электрокристаллизации.

Порошки, полученные механическим измельчением, в процессе изготовления всегда наклепываются, что приводит к искажению кристаллического строения. Распыленные порошки также могут обладать несовершенной кристаллической решеткой, что объясняется быстротой кристаллизации из жидкого состояния и наличием окислов.

При получении карбонильных порошков наличие несовершенств кристаллического строения обусловлено низкой температурой формирования порошков и примесями углерода и кислорода. Легированные порошки и порошки тугоплавких соединений, получаемые тем или иным методом, содержат примерно аналогичного типа дефекты решетки. В этих объектах наблюдаются также несовершенства, связанные с нестехиометричностью состава или неоднородностью концентрационного распределения элементов.

Многие порошки непосредственно после получения подвергаются отжигу для восстановления окислов и снятия наклепа. В результате такого отжига содержание дефектов понижается, однако полностью кристаллическая решетка не исправляется. Изучение несовершенств кристаллического строения в металлических порошках крайне важно, ибо они оказывают существенное влияние на поведение металлокерамических брикетов при спекании. Остановимся на характеристике искажений решетки.

В простейшем случае несовершенства кристаллического строения можно представить, как наличие в решетке избыточного количества незаполненных атомами мест (вакансий, или дырок) и существование атомов в междоузлиях. Это так называемые дефекты точечного типа. Линейными несовершенствами являются дислокации, т. е. нарушения периодической структуры кристаллов в виде линейных дефектов, вызывающих искривление решетки.

Вообще картина расположения атомов в реальных неравновесных кристаллах пока выяснена недостаточно детально, что объясняется трудностью создания и изучения в объектах, и особенно в порошковых телах, дефектов определенного типа.

В металлических порошках несовершенства кристаллического строения представляют, по-видимому, целые микрообласти, где решетка искажена в результате наличия вакансий, дислокаций, междоузельных атомов либо за счет наличия газов, окислов, примесей.

Методы исследования несовершенств кристаллического строения применительно к порошкам пока ограничены — это калориметрия (измерение теплоемкости и теплосодержания) и рентгенография. Некоторое представление об искаженности решетки дает также измерение микротвердости и пикнометрической плотности, о чем уже говорилось ранее.

В серии работ Фрике с сотрудниками было обнаружено, что теплосодержание пирофорных металлических порошков повышено в связи с развитой поверхностью и искажениями кристаллической решетки.

При исследовании температурной зависимости теплоемкости брикетов, спрессованных из порошков Cu, Ni, Fe, обнаружен минимум на кривых c = f(T) (рис. 57). Этот минимум объясняется снятием напряжений 2-го рода, что подтвердилось также рентгенографическими исследованиями. Теплоемкость порошков может быть повышена в связи с развитой поверхностью последних, однако это сказывается только в случаях очень тонких порошков, удельная поверхность которых составляет несколько квадратных метров на 1 г.
Состояние кристаллической решетки металлических порошков

Наличие дефектов может быть зафиксировано и при измерении термо-э. д. с., которая возникает в паре — брикет, спрессованный из порошков, и отожженный брикет. Величина возникающей термо-э. д. с. зависит от снятия напряжений, а также от протекания процессов десорбции газов, восстановления и диссоциации окислов. Опыты по измерению термо-э. д. с. в спекаемых брикетах проводились Ритцау.

Рентгенографические исследования кристаллической структуры деформированных металлических опилок, электролитических и карбонильных порошков, а также порошков, полученных размолом в вихревых и шаровых мельницах, обнаружили наличие искаженных параметров решетки и напряжений 2-го и 3-го родов. На рис. 58, по данным Кохановской, показано изменение ширины линий, их интенсивности и параметра решетки в зависимости от длительности размола восстановленного порошка никеля в шаровой мельнице. Максимум напряжений 2-го и 3-го родов, которые характеризуются соответственно шириной линий и их интенсивностью, и наибольшее изменение параметра соответствует размолу в течение 16 час., после чего следует как бы спонтанный самоотдых, механизм которого, однако, не совсем ясен.

Рентгенографические и калориметрические исследования температурной устойчивости несовершенств кристаллического строения металлических порошков обнаружили, что процесс рассасывания несовершенств в основном завершается при температурах, несколько превышающих или равных температуре рекристаллизации. Однако изучение диффузионных и криповых процессов в дефектных кристаллах показывает, что несовершенства кристаллического строения остаются вплоть до температур плавления.

Рентгенографические и калориметрические методы не обладают достаточной чувствительностью для наблюдения за поведением дефектов при высоких температурах.

Металлические порошки с искаженной кристаллической решеткой хорошо спекаются, однако они плохо прессуются, могут активно поглощать газы и окисляться. Вопрос о целесообразности получения порошков с искаженной кристаллической структурой нужно решать в каждом конкретном случае с учетом поведения порошков при хранении, прессовании, спекании, с учетом требований к конечным свойствам спеченных тел.

Описанные свойства металлических порошков, вообще говоря, не исчерпывают всех физико-химических характеристик дисперсных тел. Мы не останавливались на каталитических, магнитных и некоторых других свойствах порошков. Обзор магнитных и других свойств металлических порошков дан Айзенкольбом.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: