Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Общая характеристика спекания многокомпонентных систем

02.05.2019


В практике металлокерамического производства в большинстве случаев применяются композиции, содержащие несколько компонентов. Методы порошковой металлургии позволяют получать практически любую комбинацию различных элементов и материалов, независимо от взаимной их растворимости в твердом или жидком состоянии. В зависимости от характера взаимодействия элементов, составляющих шихту, и условий процесса спекание сложных композиций можно подразделить на следующие основные случаи: спекание в твердой фазе и спекание в присутствии жидкой фазы. Последний случай будет рассмотрен нами в специальном разделе. При спекании смесей в твердой фазе принято также различать спекание компонентов, обладающих полной взаимной растворимостью, спекание компонентов, обладающих ограниченной взаимной растворимостью, и, как крайний случай, спекание компонентов, нерастворимых друг в друге.

Ход процесса спекания многокомпонентных систем в значительной мере определяется характером диаграмм состояния компонентов шихты. На основании этих диаграмм можно предсказать фазовый состав спеченного материала, его примерные свойства для случая достижения равновесного состояния. Так как в процессе спекания сложных систем образование сплава осуществляется диффузионным путем, большое значение имеет скорость и полнота протекания процесса гетеродиффузии. От степени протекания этого процесса зависит кинетика уплотнения спекаемого тела и изменение его физико-химических свойств. В отличие от случая спекания однокомпонентных тел, где диффузионные процессы, как правило, способствуют уплотнению, при спекании многокомпонентных систем взаимная диффузия разнородных элементов может приводить к торможению процесса усадки.

Это объясняется возможным изменением диффузионной подвижности атомов в местах контактов при образовании первых порций сплава и ростом общей пористости в результате неравенства коэффициентов гетеродиффузии компонентов, входящих в шихту.

Так как физико-химические свойства спекаемого многокомпонентного тела зависят от полноты гетеродиффузии, все факторы, благоприятствующие последней, облегчают процесс изменения свойств. К таким факторам прежде всего относится применение более тонких порошков, хорошее смешивание их, повышение температуры спекания, удаление адсорбированных газов и пленок окислов, увеличение плотности при прессовании. Всe эти факторы способствуют образованию более однородного твердого раствора и росту прочности. Точно так же, как и при спекании однокомпонентных систем, на процесс спекания оказывает существенное влияние состояние поверхностных слоев порошковых частиц. «Активность» контактов определяет изменение свойств на ранних стадиях спекания за счет поверхностных процессов, влияет на ход само- и гетеродиффузии, а также на деформируемость контактов.

Как уже отмечалось ранее, спекание связано с понижением свободной энергии. В случае многокомпонентных систем это, помимо уменьшения поверхности пор и исправления искажений кристаллической решетки, определяется протеканием гетеродиффузии, способствующей выравниванию концентрации в системе, и образованием межфазной поверхности, поверхностная энергия которой, как правило, ниже, чем поверхностная энергия на границе кристалл—газ.

В протекании таких процессов, как десорбция газов, рафинирование примесей, снятие остаточных напряжений прессования, рассасывание несовершенств кристаллического строения, сглаживание рельефа пор путем поверхностной диффузии и испарения с конденсацией, имеется много общего при спекании одно- и многокомпонентных систем, однако систематического изучения перечисленных явлений и рекристаллизации для последнего случая, как правило, не проводилось. Условия получения порошков, начальная пористость брикетов и наличие закрытых пор влияют на ход спекания многокомпонентных систем примерно аналогично ранее описанному. Ниже мы ограничимся изложением закономерностей изменения плотности и свойств.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: