Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна - Бальшин М.Ю.
Скачать (прямая ссылка):
Экспериментальные данные по кинетике горячей твердости и изменению скорости уплотнения с ростом давления подтверждают квазивязкое, а не диффузионное течение. Можно экспериментально оценить вид течения также и по размерному эффекту [18, 19]. Рассмотрим спекание двух мотков медной проволоки [20], первого с радиусом /?'=64 мм, второго с /?"=26,3 мм. Отношение промежутков времени выдержки для достижения одинакового соответственного состояния (например, от пористости Пі до JTI2) Af и Af будут удовлетворять уравнению1:
(Я'/Я")< « At'/At", (VIII,15)
где с ft; const, At' и At" — промежутки времени для проволок радиусом R' и R'\
Если учитывать только чисто геометрические соображения, то для квазивязкого течения с=2, для диффузионного с—3. Но следует принимать во внимание также уменьшение активности, увеличение эффекта упругого последействия и ухудшение уплотняемости (даже при
» Взяты промежутки времени Af и Af между значениями/7! и Я2> а не значения времени Ґ, г" для достижения Щ или Ub исключить влияние начальной пластической деформации.
288
Расче* с для медной проволоки с #'=64, #"=26 3 мм 100 п
Таблица 81
tevnepaiypa спекания, "С Пш At', ч At; ч J Показатель степени е в формуле (VIII. 15)
900 1000 1050 7,8 6,5 5,3 6,9 5,4 4,0 96—18=78 110—32=78 108—50=58 10—2=8 10—2=8 10—2=8 2,51 2,51 2,23
холодном прессовании, см. гл. VI) с ростом диаметра проволоки. Поэтому в формуле (VIII,15):
ск > 2, сд>3, ' (VUI.16)
где Cr — показатель степени для квазивязкого; сд —для диффузионного течения.
Из табл. 81 [20] следует, что в среднем с=2,43, а при 10500C с=2,2\, что соответствует значению ск для квазивязкого течения в формуле (VIII,6). Таким образом, сравнение кинетики спекания при разных диаметрах проволоки также подтверждает теорию квазивязкого, а не диффузионного течения.
Следует отметить, что упругое последействие намотанной проволоки существенно затрудняет количественный анализ опытных данных по кинетике ее модельного спекания. Кучинский [21] положил начало экспериментальному изучению кинетики модельного спекания не только сферических частиц, но и цилиндрических (проволоки). В его опытах (и в последующих работах) проволоку наматывали на круглый пруток из того же материала и изучали кинетику зависимости половины ширины (радиуса) контактного перешейка х от времени спекания*. В работе [21]и ряде других получили xn~U причем в ряде случаев я»5. Минимальное значение (rt«3) отмечено в некоторых экспериментах Тюммле-ра [22]. Установлено [23], что показатель степени п с увеличением радиуса проволоки R непрерывно возрастал ДобО.
С повышением радиуса R падают напряжения припе-кания, вызывающие рост контакта, и остаются постоян-
19-1098 28$
ными (или растут) напряжения упругого последействия которые способствуют уменьшению контакта. Поэтом^ вклад упругого последействия и значения п повышаются с увеличением R. На более существенную роль упругого последействия при спекании волокновых тел по сравнению с порошковыми указывается в работах [24, 25].
Есть еще один фактор, осложняющий кинетику расчета модельного припекания проволоки. Нити стремятся не только к увеличению контакта, но и к приближению формы к равновесной (т. е. к сферической). Второе стремление вызывает коробление припекаемой проволоки и снижает рост контакта.
55. ПОВЕРХНОСТНЫЙ ТРАНСПОРТ МАТЕРИИ
ПРИ ЕДИНИЧНОМ КОНТАКТЕ ДЛЯ СФЕРИЧЕСКИХ
ЧАСТИЦ
Имеются два поверхностных механизма транспорта материи при контакте: а) миграция, т. е. стягивание атомов свободной поверхности к контактным участкам, описанное Я. И. Френкелем [26]; б) выдавливание под контактным напряжением рк в приконтактные участки подвижных атомов, лежащих на контактных поверхностях [27—33]. Оба случая показаны на рис. 46. Рассмотрим для упрощения случай настолько высокой температуры спекания, что материю как на свободной, так и на контактной поверхности частиц можно считать жидкой. В этом случае расчет кинетики спекания можно (и должно) вести по формулам вязкого течения.
Рис. 46. Схема спекания за счет поверхностных атомов:
Z — направление миграции атомов свободной поверхности; 2 — направление течения атомов контактной поверхности
290
Для заполнения приконтакїного объема V за счет имеем- аТ0М°В СВ0б0ДН0й повеРхности в этом случае
dV=xs dxJR - VCB (P1JTd dt = V« (F/nx\) dt, X6 - 6VCaFRt T1 = l2VCByRH,
x"~tn>6, mi7)
где Vn-объем поверхностного слоя частицы- в соответствии с формулами (VIII.5) и (VIII 5а) F=2nR у = const; ' '
Pk = Flnx2=2^Rlx2-— одновременно и контактное и капиллярное давление, засасывающее атомы свободной поверхности в капилляры с радиусом отверстия x2/2R-, при VCB=const п= =6, при убывании Ксв /і>6. Обычно со временем спекания VCB убывает на порядок и с учетом этого, а также времени (см. табл. 79) п«8ч-10. При квазивязком объемном течении п«5, поэтому доля участия этого вида течения в общем балансе смещенных атомов быстро падает. Тем не менее данный вид течения имеет существенное значение для роста контактной поверхности А .(которая может при этом увеличиваться без сближения между центрами частиц).
