Теория припекания порошковых слоев в двухпараметрическрй модели вязко пористой среды
ВВЕДЕНИЕ.
Научный анализ проблемы повышения надежности и долговечности машин показывает, что в настоящее время крайне нежелательно решать вопросы увеличения срока службы путем применения для изготовления деталей дорогих высоколегированных материалов.
Основной путь обеспечения повышенных свойств деталей - создание материалов, которые способны противостоять эксплуатационному воздействию при минимальных износах или изменениях параметров, которые влияют на функциональное назначение деталей.
Долгое время для изготовления деталей применялись легирующие добавки. В последнее время развивается технология изготовления деталей с покрытиями. Покрытия позволяют увеличить срок службы изделий, позволяют заменить дорогие и дефинитные материалы более простыми и доступными, без снижения их эксплуатационных свойств.
Методы и материалы порошковой металлургии приобретают все большее значение в развитии научно-технического прогресса в промышленно развитых странах. Они проникают во все отрасли народного хозяйства и во все большей мере помогают решать сложнейшие проблемы развития новой техники.
Новые материалы, создаваемые методами порошковой металлургии, являются в ряде случаев основой коренного улучшения существующих и создания новых технологических процессов в машиностроении, металлургии, химической и других отраслях промышленности.
Основными методами получения покрытий из порошковых материалов являются: наплавка, газотермическое напыление, а также припекание.
Получение спеченного слоя на поверхности детали, прочно присоединенного к основе, называется припеканием.
Важнейшей технологической операцией в порошковой металлургии, которая определяет структуру и свойства порошковых материалов, является спекание. Прогресс в области создания научных основ и технологии спекания определяет уровень эксплуатационных свойств ряда огнеупорных, жаропрочных, конструкционных и других материалов, которые играют важную роль в развитии научно-технического прогресса в целом.
Наука о спекании развивается по таким основным напрвлениям: активизация процесса введением специальных малых добавок металлов и соединений, спекание под давлением, спекание с помощью электронагрева и электроразрядное.
Основными видами порошковых материалов и изделий массового производства являются конструкционные, антифрикционные, высокопористые. Но появляются и самостоятельные научные и технологические направления создания новых материалов, таких как инструментальные, аморфные, материалы с ультрадисперсной структурой и др.
Открытие аморфных металлических сплавов - одно из самых значительных событий в материаловедении нашего столетия. Металлические сплавы в стеклообразном состоянии обладают рядом уникальных свойств, которые не могут быть обеспечены металлами в кристаллическом состоянии: высокой прочностью и твердостью в сочетании с удовлетворительной пластичностью, высокой коррозионной и радиационной стойкостью и рядом других свойств.
Чтобы на поверхности детали получить прочный слой, который имел бы хорошее сцепление с основой, необходимо активирование поверхности детали, порошка или того и другого вместе. Технологически наиболее доступным и эффективным следует считать следующие процессы активирования:
1) Химическое - введение специальных добавок, которые уменьшают окисление и разрушают окисные пленки;
2) температурное - ускоренный нагрев, введение присадок, которые снижают температуру плавления на контактах;
3) силовое - необходимое для получения надежного контактирования и ускорения процесса спекания порошка .
При химическом активировании в шихту вводятся активные присадки, в основном в виде дисперсного порошка, чтобы небольшое по объему и весу количество его наиболее равномерно распределилось во всей порошковой системе. В качестве присадок часто используют бор, фосфор, никель и др.
Силовое активирование необходимо во всех случаях, так как без надлежащего контакта частиц друг с другом и с поверхностью детали отсутствуют условия припекания, потому что нагрев разрозненных или находящихся в недостаточно тесном контакте частиц не обеспечивает получение спеченной системы. Силовое активирование в значительной степени ускоряет диффузионные процессы и наряду с температурным фактором является главным для получения необходимых физико-механических характеристик слоев.
Температурное активирование заключается в ускоренном нагреве, который сопровождается повышением активности диффузионных процессов, в создании на некоторое время локальных температур, повышающих температуру плавления и в снижении температуры появления жидкой фазы (прослойки).
Теоретическим подходом при анализе путей образования покрытий из порошков явилось использование методов термодинамики необратимых процессов и физической кинетики.
Кинетика уплотнения припекаемых покрытий изучена в работах [3-7].
Для теоретического анализа проблемы уплотнения припекаемых покрытий в условиях постоянной и переменной температур спекания порошка важно располагать наиболее хорошо согласующуюся с опытом моделью процессов.
Такая модель была предложена в работах [3,6,8]. Она использует идеи теории вязкого течения компактного материала порошкового слоя, разработанную в [5], но в отличие от этих работ предполагается учет структурной перестройки припекаемого порошка.
Модель хорошо зарекомендовала себя при анализе изотермических процессов спекания. Однако в рамках этой модели было недостаточно учтено влияние температуры. Не был детально изучен и процесс уплотнения слоя при нагреве его с некоторой скоростью с учетом структурной перестройки среды.
Исходя из всего этого, в работе поставлена следующая задача: провести исследование кинетики уплотнения припекаемых покрытий в условиях нагрева с постоянной скоростью с учетом структурной перестройки материала порошка.
Для проведения конкретных расчетов использована трехпараметрическая модель вязкой пористой среды.
ГЛАВА I. ТЕОРИЯ ПРИПЕКАНИЯ ПОРОШКОВЫХ СЛОЕВ В ДВУХПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВЯЗКОЙ ПОРИСТОЙ СРЕДЫ.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6