Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна - Бальшин М.Ю.
Скачать (прямая ссылка):
A?~Af.
(VIII,33)
(Y/Yrp)a = 10 + 25 раз.
(VIII,34)
100 ч.
2. При спекании сосуществуют два противоположных процесса (или две группы процессов) — консолида ции и обособления частиц (ко второму процессу можно отнести и рост частиц вследствие рекристаллизации) Между этими процессами нет и не может быть единого соотношения.
3. Общее давление спекания (капиллярное давление) может и увеличиваться (вследствие роста количества контактов) и уменьшаться в ходе процесса. Эти изменения в принципе не могут быть точно рассчитаны (хотя на некотором этапе давление можно считать приближенно постоянным).
Таким образом, трудно дать заранее точный количественный расчет кинетики спекания. Однако, определив опытные данные по кинетике спекания пористого тела, можно дать количественный анализ и расшифровку влияния различных процессов на ход спекания. В некоторых случаях даже можно экстраполировать полученную зависимость на дальнейшую кинетику спекания в некотором интервале плотностей *.
Дадим грубо ориентировочную оценку влияния на кинетику усадки следующих факторов:
1. При Ркап=const скорость объемного течения ато-мов d(u}'dt=АсоУ'At—const. В начале процесса уплотнения (см. табл. 50) 1% усадки c??/?o может соответствовать, например, 1СИ% смещения атомов da, т. е. d?/?odf больше da/dt на четыре порядка. При Ф ->• 1 значение d? = -d(a, следовательно d$l$odt<d<u/dt. Таким образом, можно с достаточным основанием полагать, что за счет этого фактора скорость усадки может упасть на четыре порядка.
2. С ростом усадки быстро падает эффективное давление спекания. При f> -> 1 эффективное капиллярное
Давление (Ркап)эфф = Ркап(1—2vk), ГДЄ Vk — Коэффициент
Пуассона компактного материала. При высоких температурах \К=0А5. Следовательно, минимальная величина (Ркап)эфф«0,1 Ркап, а скорость объемного течения da/dt ~ ~ (Ркап)эфф» Ю-2 ркап, т. е. уменьшается на два порядка.
1 Такая экстраполяция облегчается узостью интервала плотностей Д<К который может быть экспериментально исследован при изотермической выдержке. Например, несмотря на выдержку в течение 1000 ч АЪ не превышало 15—20% [37]; обычно ДФ« 104-15? 130—33].
5JO
3. П^риоТСуТСТвйи рекристаллизации в конце процес-са /^3=0,3-^0,2 Ркап. Скорость объемного течения ато прядок! СЧЄТ М°ЖЄТ УПЗСТЬ В °'32 ^ т- е нИаЯодТи°„
4. За счет рекристаллизации (и зонального обособления), если исходные частицы вырастут в 10 оаз ско рость объемного течения также упадет на два порядка* при рекристаллизации в монокристалл—до нуля '
5. Скорость закрывания пор, попавших внутрь частиц может упасть практически до нуля.
За счет влияния первых трех факторов скорость усадки в интервале от O=Tj0 до Ф -v 1 упадет на 4+2+1=7 порядков, т. е. уменьшится в 10 миллионов раз. За счет 4-го фактора при умеренном росте частиц (в 10 раз) скорость усадки может уменьшиться на два порядка, а всего на девять порядков, или в циллиард раз. Наконец, при превращении в монокристалл или же под действием 5-го фактора скорость усадки может дойти до нуля.
Ниже приводится анализ феноменологических зависимостей, найденных рядом исследователей.
1. В работах [7, 17, 42, 43] была отмечена аналогия между уравнениями уплотнения при прессовании р= =F(fl) и при изотермическом спекании t=F(ft) для одного и того же порошка, а именно:
P/Pmax - F (О), */*«« = Fn (fl), (VIII.35)
ГДЄ Ртах, 'max — СООТВЄТСТВЄННО Давление ПрЄССОВаНИЯ И
время достижения при изотермическом спекании значения ¦0-=1, обычно л=
= 1-4-4.
Формула (VIII,35) аналогична уравнению (VIUJ) и его частной разновидности —формуле (Vll,24j для спекания под постоянным давлением. Однако при ооыч-ном спекании внутреннее капиллярное Давление Ркап не строго постоянно^ и может как увеличиватъся так и уменьшаться. Поэтому если в формуле (VIUoJ в формуле (VIIU5) колеблется больше.
Уапример, спекание несп^в-ююго^^ ™ рошка (см. табл. 83) в интервале 0,5-4 ч хори сывается уравнением ^ щ
где в данном частном случае ?=6,72, Ьшх-
312
Формула (VIII,36) является аналогом уравнение прессования, впервые предложенного в исследовании [5, с. 83, 84]:
In р рт„ - kAn = Md, fp/pmax = е~ш. (VIII,37)*
В формуле (VIII.37) для электролитических медных порошков значение ?=5-*-7. Таким образом, для данного частного случая —начальной стадии спекания не-спрессованного медного порошка — в формуле (VIII.35) характеристика я« 1.
2. В работах [7, 17, 42, 43] была отмечена как характерная черта кинетики спекания приблизительно обратно пропорциональная связь между временем изотермического спекания t и одной из характеристик скорости уплотнения при спекании. Подчеркивалось, что эта связь не зависит или мало зависит от температуры. Поэтому при f=const, p=const скорость усадки A?/AO не должна зависеть от температуры [47] (см. табл. 73).
Ниже приведена обратно пропорциональная зависимость между скоростью усадки и длительностью выдержки для прессовок из медного порошка [37]:
Спекание при 8000C с выдержкой, ч .... . 1 Ю 100 1000 Скорость уплотнения . . . 4,2.10-« 4,2-10-' 4,2-10-8 4,2-10-9
