Динамическое компактирование порошков

Для сохранения микроструктуры быстрозакаленных порошков жаропрочных сплавов (сплавы типа RSR) нужны такие методы компактирования, которые позволяли бы получать материал с плотностью 100% при возможно более низкой температуре. В связи с этим особый интерес представляет метод динамического компактирования, в какой-то мере удовлетворяющий этим требованиям. Динамическое прессование или прессование ударной волной было впервые применено Пирсоном для компактирования волокон Ti и Fe. Значительный круг исследований выполнен Научно-исследовательским институтом порошковой металлургии в Минске. Группа швейцарских ученых института CERAC (г. Экубленс), а также Мейер и др. изучили процесс компактирования ударной волной неравновесных сплавов, нержавеющей стали AISI-304-L и жаропрочных сплавов.

Сущность динамического прессования заключается в прохождении ударной волны через порошок. Ударная волна может создаваться как за счет детонации взрывчатого вещества в непосредственном контакте с емкостью, заполненной порошком, так и в результате удара движущегося с высокой скоростью поршня.

Схема одного из вариантов динамического прессования показана на рис. 3.40. Порошок помещается в стальную трубу и после установки торцевых пробок уплотняется с помощью ручного пресса. Труба с порошком полностью погружается во взрывчатое вещество, находящееся внутри картонной оболочки. Детонация осуществляется с помощью небольшого инициирующего заряда, размещенного над заготовкой. Система устанавливается над сосудом с водой, служащей, главным образом, для торможения заготовки после взрыва. Путем тщательного подбора соотношения масс заготовки и взрывчатого вещества можно создать условия, при которых интенсивность ударной волны достаточна

для полного уплотнения заготовки, но не настолько велика, чтобы вызвать формирование отраженной сферической волны (волны Маха), вызывающей оплавление в ее средней части. При компактировании ударной волной адиабатический разогрев меж-частичных контактов вызывает локальное плавление материала вблизи поверхности частиц. Эти расплавленные участки затем затвердевают со скоростями охлаждения до 10в10 К/с аналогично тому, как это происходит при поверхностном плавлении материала с помощью лазера. Исследование жаропрочного сплава APK-1 после динамического компактирования показало, что внутри зон локального плавления присутствуют области с микрокристаллической структурой, в которых размер микрокристаллов D (мкм) зависит от скорости охлаждения T (К/с) по формуле:

Области, не испытавшие плавления, характеризуются высокой плотностью дислокаций. Эти различия микроструктуры сказываются на характере изменения микротвердости вдоль диаметра зерна. Так, для сплава MAR-M200 микротвердость изменяется от HV 357 (твердость исходного порошка) до HV 700 (после компактирования ударной волной — рис. 3.41).

Какие-либо сведения о механических свойствах жаропрочных сплавов после динамического компактирования в литературе отсутствуют.