Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
В связи с большим влиянием углеродного потенциала защитного газа на структуру спекаемых железографитовых материалов в последнее время все большее применение находят* П?чи с автоматическим регулированием углеродного потенциала в зоне спекания. Броварским заводом порошковой металлургии и Институтом проблем материаловедения АН УССР [132, 271] предложено^вацдить в рабочую зону муфелей проходной печи, в которой спекаются изделия, с помощью специальных распределительных сопел защитный газ на основе конвертируемого газа с регулируемой добавкой природного газа. Сопла направляют газ в виде двух потоков — один навстречу движению и второй по ходу движения спекаемых изделий. Постоянное содержание метана в исходной газовой смеси обеспечивается автоматическим газоанализатором, связанным с пропорционпрую-шим устройством газового смесителя. Метод позволил повысить производительность печей спекания на 70% и полностью избавиться от такого вида Срака, как обезуглероживание поверхности изделия.
Взаимодействие компонентов и режимы спекания. В процессе спекания в зависимости от состава шихты отдельные компоненты могут полностью или частично реагировать друг с другом, образуя новые соединения, либо не взаимодействовать, оставаясь в виде инертных включений. При спекании протекают также процессы восстановления окислов желе-а*. медю, никеля и других металлов, присутствующих в шихте. Взаимодействие отдельных компонентов шихты изучено еще недостаточно полаю. Их ли взаимодействие металлических составляющих можно предска-
184
мть на основе диаграмм состояния, то взаимодействие различного рода соедннений не известно.
Интервал температур спекания обычно выбирается в пределах 0,7 — 0,8 температуры плавления металла, однако в каждом отдельном случае уточняется экспериментально с учетом требуемых свойств и структуры композиционного материала, а также вида изделия и его назначения, В табл. 94 приведены данные по основным режимам спекания наиболее распространенных композиционных антифрикционных материалов. Дли-
0 1 2 3 0 1 2 3
_ Время, V
а о
Рис. 137. Зависимость усадки материала ЖГр2 от времени выдержки при различных температурах при спеканпп в вакууме (а) ж диссоциированном аммиаке (б):
1 — г — 1100; з — 1150° с.
тельиость процесса устанавливается в зависимости от кинетики спекания материала данного состава и с учетом технико-экономических показателей работы оборудования.
Обычно в первые минуты спекания, как правило, наблюдается интенсивное изменение размеров, которое замедляется при достижении определенного времени и практически остается постоянным с последующей выдержкой. Характерный вид зависимости усадки от времени спекания показан на рис. 137 на примере композиции железо — графит, содержащей 2% графита, из которого следует, что с повышением температуры величина усадки возрастает, но численное значение усадки определяется не только температурой и временем спекания, а и составом защитной среды [109, 114]. Так, при спекании в вакууме усадка больше по сравнению с усадкой материала, спеченного в диссоциированном аммиаке, что связано с более глубокой степенью очистки межчастичных контактов от и рим ее ей при вакуумном спекании [114].
На величину изменения линейных размеров оказывает влияние исходная плотность материала, определяемая давлением прессования. По данным [025], менее илотпые образцы, изготовленные из смеси медного электролитического порошка с 10% распыленного олова с крупностью частиц 0,00 мм и спеченные при температуре 600° С в течение 2 ч, дают значительно большую усадку, чем более плотные образцы (рис. 138). JIcпользование давления (4 т/см2) для прессования этой смесп приводит к увеличению линейных размеров образцов при спекании. Аналогичные изменения размеров от усадки наблюдаются с повышением содержания олова в композиции от 10 до 15% (рис. 139), т. е. выше предела растворимости олова в меди.
Спекание ири температуре 600° С сопровождается образованием твердою раствора олова в меди (с остатками сильно раздробленной а-фазы) или эвтектоида, гомогенизация которого протекает вплоть до 800° С [179].
185
Имеяао такая структура позволила получить наиболее высокие свойства материалов этой системы [625]. Однако прочность на изгиб была макси-нажьиой при спекании материала композиции медь — 10% олова в интервале температур 600—800° С, т. е. при температурах гомогенизации твердого раствора. От режима спекания в значительной мере зависит характер вор, который для самосмазывающихся материалов имеет большое значение.
В работе [9] исследована зависимость общей и открытой пористости бронзографитовой композиции (90% Cu — 9% Sn—1% О) от удельного
Al9X
6
5 4 3 2 1 О
-1 -2
J Р,т/см*
0 5 10. 15 20%%
Рас. 138. Изменение линейных размеров при спекании композиции Cu — 10% Sn прп температуре 600° С в течение 2 ч в зависимости от давления прессования образца.
Рве. 139. Зависимость линейных изменений образцов композиции медь — олово, спеченных при температуре 600° С, от количества олова в смеси.
давления прессования и температуры спекания. Образцы диаметром 25 X 20 мм готовили из смесей исходных порошков зернистостью примерно 40 мкм. Давление прессования составляло 20, 30 и 40 кГ/см2, начальная пористость равнялась 32, 22 и 16%. Спекание проводилось при температуре 700—900° С в среде водорода с выдержкой 1 ч. Открытую пористость определяли по масловпитыванию при 100° С в вакууме в течение 1 ч.
