Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Особенности рекристаллизации при спекании порошковых тел

01.05.2019


Процесс рекристаллизации при спекании спрессованных брикетов имеет как общие черты с рекристаллизацией беспористых литых деформированных металлов, так и существенные особенности. Процессы, протекающие внутри отдельных частиц, такие как возврат при низкотемпературном отжиге и рекристаллизация обработки, сходны с процессами в обычном беспористом металле.

Так, например, в работах установлено, что температура разрешения Kа дублета при спекании спрессованных железных порошков и при отжиге деформированного литого металла одинакова.

С повышением температуры внутри каждой порошковой частицы, если она представляет поликристаллическое образование, начинается рекристаллизация обработки и собирательная рекристаллизация. С ростом межчастичных контактов границы зерен получают возможность передвигаться (прорастать) из одной частицы в другую. Этот процесс предложено называть межчастичной собирательной рекристаллизацией. Ее протеканию препятствуют поры и пленки на поверхности порошковых частиц (газовые, окисные и др.), а также появляющееся в результате плавления межкристаллитное вещество.

Указанные факторы, препятствующие росту зерен за пределы отдельных частиц, обусловливают небольшие размеры зерен, которыми обычно характеризуются спеченные тела.

Следует отметить, что характерный для литых металлов интенсивный рост зерен после критической деформации в пористых телах наблюдается довольно редко. Так, в работе было обнаружено, что в брикетах из железного порошка с пористостью 15% и более, при обжатиях вплоть до 30% не наблюдается критического роста зерен при последующем отжиге, что имеет место в случае отжига деформированного беспористого металла.

При увеличении плотности брикетов критическая степень деформации, приводящая к интенсивному росту зерен, может быть обнаружена. Так, обжатие по высоте на 12—15% образцов с пористостью менее 12% приводило к интенсивному росту зерен. Следует при этом отметить, что одна и та же степень общей деформации например, одинаковое обжатие по высоте) пористого и беспористого образцов приводит к различной степени воздействия на структуру деформированного металла. При прессовании и допрессовке пористых тел деформация приводит к изменению плотности образцов, изменение же структуры в них гораздо меньшее, чем при аналогичной по величине деформации беспористых тел. В пористом теле деформируются прежде всего участки контактов между частицами. Внутри тела частиц напряжения при этом могут оставаться в упругой области и не приводить к пластической деформации.

В связи с тем, что поры препятствуют протеканию межчастичной собирательной рекристаллизации, последняя в большой степени зависит от размера спрессованных частиц, так как с увеличением величины частиц возрастает и размер пор. При спекании брикетов, спрессованных из мелких порошков, контуры отдельных частиц исчезают раньше (для железного порошка при температуре 800°), чем в брикетах из крупных порошков, где индивидуальные контуры порошковых частиц различимы даже после спекания при высоких температурах (1200° для железа).

На рис. 151 показана кинетика изменения микроструктуры при спекании брикетов из карбонильного и восстановленного порошков железа. Рост зерен при изотермическом спекании осуществляется довольно медленно. В брикетах из карбонильного порошка начальный размер зерна меньше, чем таковой в брикетах из восстановленного порошка, что связано с различием в величине порошковых частиц (карбонильный порошок более мелкий). Однако рекристаллизация проходит интенсивнее в карбонильном железе (ср. рис. 151 а—б и ж—и), несмотря на более низкую температуру спекания.

Образование перемычек между спрессованными порошковыми частицами — первый этап межчастичной собирательной рекристаллизации — наблюдается, как уже отмечалось ранее, при 0,4—0,5 Taбс.пл и обязано протеканию поверхностных процессов Завершается же межчастичная рекристаллизация при удалении Окислов и значительного количества пор.

Интенсивное протекание процесса межчастичной собирательной рекристаллизации можно наблюдать обычно при температурах спекания 0,75—0,85 Tабс.пл и выше.

Препятствием для протекания рекристаллизации при спекании является и межкристаллитное вещество. После нагрева брикетов из железного порошка до температуры 1200° в микроструктуре часто обнаруживаются прожилки по границам зерен или округлые включения, которые представляют собой выплавившиеся силикаты (рис. 152). Эти прожилки и глобули, как и всякие включения, препятствуют росту зерен.

Экспериментальные данные, как отмечает М.Ю. Бальшин, свидетельствуют, что для большинства порошков температура начала роста частиц и конечный размер зерен не зависят от давления прессования. Это связано с тем, что прессование не приводит к значительному измельчению структуры частиц, по крайней мере для порошков пластичных металлов.

Таковы в основных чертах закономерности рекристаллизации при спекании. Влияет ли рекристаллизация на протекание усадки при спекании и изменение механических свойств? Некоторые исследователи предполагали, что рекристаллизация способствует уплотнению при спекании. Однако наши опыты, по крайней мере для железа, никеля и меди, не подтвердили этого предположения.

Было обнаружено, что деформация предварительно спеченных брикетов не оказывает влияния на изменение плотности при последующем спекании. Протекание рекристаллизации в деформированных образцах не вызывало, таким образом, интенсификации усадки.

Под несколько иным углом зрения роль рекристаллизации при спекании начали рассматривать в связи с результатами исследований Александера и Баллуффи, которые обнаружили, что удаление пор в модельных опытах по спеканию медных проволочек прекращается при исчезновении границ зерен. На основании этих результатов было предположено, что границы зерен являются стоками для вакансий. Такой механизм усадки путем стока вакансий от пор к границам зерен и выхода их на поверхность образца рассматривался во многих работах. Ранее уже говорилось, что пока нет однозначных экспериментальных подтверждений возможности удаления вакансий по границам зерен. Во всяком случае на ранних стадиях спекания кинетика усадки, которая характеризуется резким замедлением, никак не определяется кинетикой роста зерен, поскольку последний осуществляется очень медленно.

He обнаруживается также заметного влияния процесса рекристаллизации на изменение механических свойств. В работу для изучения этого вопроса был проведен следующий опыт: из одинаковых навесок вихревого железного порошка были спрессованы образцы с пористостями 25; 26; 27,5; 30; 35 и 40%. После предварительного спекания при температуре 900° в течение 3 час. все образцы с пористостью более 25% были допрессованы на холоду в закрытой матрице до пористости 25% и подвергнуты повторному спеканию при температуре 950° в течение 3 час.

Такая обработка позволяла получить различную степень деформации металла на стыках между частицами и различную степень рекристаллизации в процессе спекания при одинаковой конечной плотности образцов.
Особенности рекристаллизации при спекании порошковых тел

В табл. 41 приведены результаты механических испытаний образцов, показывающие независимость механических свойств от степени деформации и рекристаллизации.

Таким образом, процесс рекристаллизации сам по себе, по крайней мере в начальных стадиях спекания, не влияет на протекание усадки и величину механических свойств спеченных тел.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: