Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна - Бальшин М.Ю.
Скачать (прямая ссылка):
108
ния его относительной плотности О. Следует иметь в ви ду, что консолидация изменяет не только плотность и не только количественно изменяет контакт между частица-ми. В результате консолидации имеет место также изменение состояния материала частиц и качественное изменение контактной поверхности между частицами
Поэтому зависимость характеристик пористого тела от плотности обычно изучают при соблюдении следующих условий: 1. Исследование ведется на одинаковом исходном материале (порошок или волокно). 2. Достижение различной плотности проводится за счет ее варьирования при прессовании или другой операции формования. 3. Окончательная консолидация производится спеканием тел различной плотности при одинаковом температурно-временном режиме. Такая совокупность операций в наибольшей мере способствует одинаковому качественному состоянию структурных элементов тела и контактов между ними при различной пористости.
Однако одинаковая процедура спекания вовсе не обязательна в тех случаях, когда определяется потолок свойств пористого тела (предельная величина свойств при данной пористости). Так, например, тела при высокой пористости обычно более значительно отклоняются от совершенства, чем при низкой. Поэтому для достижения потолка прочности у малоплотных тел в ряде случаев приходится, прибегать к более сложной и интенсивной процедуре спекания (удлинение времени, активирование спекания, повторные спекания и Деформация и т п) чем при изготовлении более плотных изделии. * Зависимость <x=/(fl) имеет степенной характер:
(IV.27)
Значения показателя степе ни m ^^^^S котором интервале плотностей. *^°*1^в+0,9 V> ных тел при относительных плотностях о T?* «? • от л=1 о т>2, при повышении її, т & q причем 2=0.5 ™0.б'до о=0,8н-0,9
минимальное значение т, соответствующее пот ^
чений а и свойств, равно 3. В интервале 0=0,4-=-0,5 значение т>3, причем с уменьшением Ф значения т увеличиваются. Для волокнистых спеченных тел в Средних интервалах относительных плотностей т«3, при более высоких и низких значениях t> волокна т->2*.
На рис. 17 показана в логарифмических координатах зависимость между рядом свойств прессовок S (E, давление прессования /?, предел текучести от при сжатии) из электролитического медного порошка и относительной плотностью +> [19]. Прямолинейный характер логарифмической зависимости отвечает уравнению:
a%S/5K = r, (IV,27a)
где S — свойство пористого материала (обычно приближенно пропорциональное контактному сечению а);
SK— то же свойство, отнесенное к критическому
сечению а; . „„.
т — const — тангенс угла наклона логарифмической прямой к оси абсцисс.
* Значения т для волокнистых металлов, спеченных в присутствии жидкой фазы, см. в следующем разделе.
ПО
Значения m и 5к для прессовок указаны на рис 16 Значения т находились в пределах от т=4 8 для за висимости До т = 5,5 для o,/(oT)«-tf». Значе-
ние рк=80 кГ/ммг отвечало твердости компактной меди при соответствующей степени наклепа. Значение ?к» «10300 кГ/мм? соответствует модулю компактной меди, уменьшенному в 1,2—1,3 раза вследствие влияния окисных пленок на частицах порошков и упругого последействия.
Значение (ат)к=40 кГ/мм2 отвечает пределу текучести компактной меди при максимальной степени наклепа
[(<Тт)к = #Ятіп=40 кГ/мМ*\.
На рис. 18 показана зависимость в логарифмических координатах между относительной плотностью Ф спеченной порошковой меди (750° С, 1 ч 30 мин) и значениями Е, удлинения б и предела текучести при растяжении От. Она отвечает той же формуле (IV, 27а); значения ?к, (стт)к, бк и соответствующие значения т также даны на рис. 18.
Для модуля упругости спеченной порошковой меди
получено уравнение ?/?к=ч&т=1&3'4 •
Интересно отметить, что то же значение m-d,4 получено для модуля упругости железа в более поздней работе Мак-Адама [20].
igWO*
111
Рис. 19. Спеченная порошковая медь; XSOO Обоятит». внимание на малую длину контактных нер^ейков
Следует особо отметить, что для предела текучести 0т спеченного пористого материала значение т Ф const (см. рис. 18). При этом конечное значение критического предела текучести при т>=1 (от)к=а/а=8,7 кГ/мм\ отвечающее пределу текучести компактной отожженной меди, существенно меньше начальных. Так, например 13] критический предел текучести (0Т) к в интервале O= =0,65-*- 0,9 для спеченной меди составляет 20— 10 кГ1мм\ причем значение (ат)к=20 кГ/мм2 отвечает t>=0,65, значение (ОтЬ^Ю кГ/мм2 соответствует 0= «0,9. Таким образом, при низких значениях О«0,65 критический (контактный) предел текучести (20 кГ/мм2) был приблизительно равен контактному пределу прочности при растяжении (ав)к.
Такую зависимость можно объяснить следующими соображениями. Предел текучести (как при растяжении, так и при сжатии) соответствует необратимой пластической деформации 0,2%. Однако эта необратимая деформация происходит не по всей длине тела и частиц. Она локализуется только на длине узких контактных перешейков. На рис. 19 видно, что длина узких контактів
этих перешейков выражается величиной се", где п«14 -5- 2. Поэтому при O = 0,65 значение необратимой 'пластической деформации в перешейках фактически будет не 0,2%, а значительно больше, например 1,5%. А эта деформация соответствует напряжению в контактных участках (ат)к« 19^-20 кГ/мм2, т.е. близко к величине (ав)к- С увеличением а возрастает и безразмерная длина участков, в которых локализуется необратимая деформация до единицы при 0=1. При этом фактическая необратимая деформация снижается, до 0,2%. Одновременно с ростом О и ос понижается значение напряжения (от)к=От/а до значения (сгт)к компактного отожженного металла.
