Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна - Бальшин М.Ю.
Скачать (прямая ссылка):
Поэтому настоящая работа ограничивается изучением кратких теоретических принципов процессов получения и свойств консолидированных материалов на металлической основе с неорганизованной структурой из порошков и волокна. Структурные элементы таких материалов— металлические порошки и волокно — распределяются в значительной степени в соответствии с законами статистики. Поэтому и научные принципы процессов консолидации и свойств таких материалов опреде*
IQ
ляются в основном законами статистики и имеют таким образом, общую теоретическую основу. Много общего и в технике получения металлических порошков и во локна. Методы порошковой металлургии и металлуогии волокна в основном совпадают. JF
Металлические материалы с организованной структурой, полученные из волокна, — металлические ткани, трикотаж, тела, изготовленные намоткой проволоки нафор-мы с последующим спеканием, в настоящей монографии не рассматриваются. Распределение структурных элементов материалов с организованной структурой, а следовательно, и принципы научного изучения методов получения и свойств этих материалов в основном определяются не законами статистики, Поэтому основные научные принципы для случаев консолидированных материалов с организованной и неорганизованной структурой имеют коренные различия. В связи с этими различиями, лишь в виде исключения, для лучшего понимания особенностей материалов с неорганизованной структурой в настоящей работе даются некоторые примеры поведения также и материалов с организованной структурой (стр. 15—16).
2. ПЕРВЫЕ СВЕДЕНИЯ О НЕКОТОРЫХ ОСОБЕННОСТЯХ ПОВЕДЕНИЯ КОНСОЛИДИРУЕМЫХ ТЕЛ, О ХАРАКТЕРЕ ПОДРАЗДЕЛЕННОСТИ И СВЯЗИ МЕЖДУ ИХ СТРУКТУРНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Обычно мы классифицируем материю по ее состояниям — на твердую, жидкую и газообразную, на кристаллическую и аморфную, на металлическую и неметаллическую. Материю можно классифицировать не только по этим состояниям, но и по степени и характеру ее подраз-деленности и связности.
По степени подразделенности сыпучие и консолидируемые тела из частиц порошков или волокна, с диаметром 0,1 мкм — 1 мм занимают среднее положение между обычными сплошными компонентными телами с размерами более нескольких миллиметров и коллоидами с частицами от 0,001 до 0,1 мкм.
Решающее значение имеют не только объем и маем частиц, на которые подразделяется материя. Ьше оолее
1Г
Рис. 1. Длина всей нити t „ средняя длина отрезков I, м' и ду соседними местами ее „ ресечения с другими нитями
важен характер подразделения материи, т. е. форма и структура частиц, на которые она подразделена.
Для металлических порошков типичны частицы, размеры которых в трех измерениях примерно одинаковы (равноосные) или же сравнительно мало отличаются друг от друга (разница в большинстве случаев не превышает одного порядка). Для металлического волокна типичны частицы в виде нитей с постоянным диаметром d сечения и с длиной / на два-три порядка больше диаметра.
Различие в характере подразделения, т. е. в форме частиц обусловливает неодинаковость поведения порошков и волокна при консолидации и испытании материалов. Равноосная форма частиц предопределяет жесткий характер деформации структурных элементов при консолидации порошкового тела. Наоборот, нитевидная форма волокнистых частиц с большим отношением lfd. определяет гибкий или точнее жестко-гибкий характер дефор-^ мации волокон при консолидации.
Следует учитывать, что, с одной "стороны, и частицы порошков с формой, далекой от равноосной, имеют тенденцию к изгибу, с другой стороны, склонность к изгибу при деформации нитевидных частиц волокна определяется не отношением всей длины нити к диаметру — l/d, а отношением к диаметру средней длины отрезков нити между двумя ближайшими местами пересечения (переплетения) ее с другими нитями — kfd (рис. 1). С ростом плотности консолидируемого тела расстояние h сокращается (при const), жесткий характер деформации усиливается, а гибкий уменьшается.
По степени связности порошковые и волокнистые тела в неконсолидированном и консолидируемом состояниях также занимают промежуточное положение между коллоидами и компактными телами.
Частицы коллоидов в коллоидных растворах изолированы друг от друга. В отличие от них, частицы порош-
18
ков я волокна всегда находятся в контакти бой— непосредственно или через тонкую nnl ,жду с°-месей. Частицы консаадруе^^^^"-ру контакта отличаются также и от зеп™ ™™ хаРакте" тРаУллов. В сплошных металлах ко^^^Ж^ осуществляется почти по всей их поверхности ПовеОХ ность же фактического соприкосновения в порошковые и волокнистых телах до консолидации составляет-Ти чтожную долю (обычно 0,001-0,01%) от всей повею", ности. Для всех неполностью консолидированных порош ковых и волокнистых тел характерен неполный (частичный) контакт между структурными элементами.
Неполностью консолидированные порошковые и волокнистые тела в известной степени различаются между собой и отличаются от сплошных тел характером связи между структурными элементами. Для сплошных тел характерна жесткая фиксированная связь между структурными элементами. Например, при всестороннем обжатии такого сплошного тела будет иметь место лишь упругая деформация, а атомы на границах одних зерен сохранят фиксированных «партнеров» на границах других зерен. Для неполностью консолидированного порошкового тела характерна жестко-подвижная связь между частицами. Например, при всестороннем обжатии пористого порошкового тела из равноосных частиц наряду с необратимым общим уплотнением и ростом контакта между частицами будут происходить рост прежних мест контакта в одних участках, смещение (сдвиг) в других и растяжение и разрыв в третьих.
