2018-02-13
274
Дослідження процесу спікання порошкових виробів
Перед виконанням роботи студент повинен самостійно вивчити загальні відомості про спікання порошкових виробів викладені вище та коротко їх занотувати в звіті про лабораторну роботу.
Необхідно ознайомитись з методикою виконання лабораторної роботи та підготувати протокол з відповідними заготівками таблиць.
Експериментальна частина
Мета роботи: Дослідити вплив температури, часу спікання, властивостей порошків, тиску пресування на процес спікання порошкових матеріалів у твердій та у присутності рідкої фази.
Матеріали й устаткування: Порошки металів та сплавів та їх суміші, прес-форма, гідравлічний прес, піч спікання із захисним середовищем, мікрометр, технічні ваги, аналітичні ваги, човник для спікання, захисна засипка.
Порядок виконання роботи
Студенти виконують один або кілька варіантів (за вказівкою викладача).
Варіант 1 Дослідження впливу тиску пресування на спікання однокомпонентних та багатокомпонентних систем. Пресують три-чотири зразки з порошку міді, заліза або сумішей порошків міді й олова, заліза й міді, інших матеріалів при трьох-чотирьох різних тисках (за вказівкою викладача), наприклад при тисках 10, 25, 40 й 50 кН/см2. Отримані пресовки спікають за температури 0,7...0,8 від температури плавлення основного матеріалу порошку протягом 0,5...1 год.
|
|
|
Варіант 2 Дослідження впливу часу спікання. Пресують вісім пресовок с порошкового матеріалу (за вказівкою викладача) під тиском 20 кН/см2. Спікання проводять при температурі 0,7...0,8 від температури плавлення матеріалу і ізотермічних витримках 0, 5; 1,0; 2,0 год. Спікаються одночасно не менше ніж 3 зразки.
Варіант 3 Дослідження впливу температури спікання. Пресують брикети з матеріалу (за вказівкою викладача) під тиском 20 кН/см2. Спікають по два-три брикети при трьох-чотирьох температурах та ізотермічній витримці 0,5...1,0 год.
Варіант 4 Дослідження впливу властивостей порошків та складу вихідної шихти. Роботу виконують по одному з перших трьох варіантів з використанням порошків або їх сумішей, які мають різні властивості (розмір частинок, питома поверхня, вміст кисню та інше).
Після пресування пресовки вимірюють мікрометром і зважують на аналітичних вагах. Спікання проводять в електричній печі в середовищі водню по зазначених режимах. Для рівномірного прогріву та запобігання взаємодії з навколишнім середовищем спікання зразків проводять в засипці в човниках з нікелю. Як засипку застосовують глинозем.
Після спікання пресовки зважують на аналітичних вагах і вимірюють їх розміри мікрометром, описують їх зовнішній вигляд. Розраховують щільність і пористість зразків, об’єм пор. Визначають усадку. Щільність пресовок неправильної форми і з нерівною поверхнею визначають методом гідростатичного зважування.
|
|
|
Примітка. Кожна бригада студентів виконує один із зазначених варіантів.
Обробка результатів
1. Стисло описати теорію процесу спікання.
2. Описати порядок виконання роботи.
3. Отримані результати занести в таблицю 1.1 (всі необхідні розрахунки привести у звіті).
4. Побудувати графіки залежності усадки, щільності, пористості від тиску пресування, часу витримки й температури спікання.
5. У випадку виконання варіанта 2 визначити величини g та m у рівнянні (1) і побудувати залежності V=f(t) і f=f(t) згідно рівнянь (1.36) та (1.38).
Таблиця 2.1 − Результати дослідження процесу спікання (1 - до спікання, 2 - після спікання)
| Матеріал | Тиск, кН/см2 | Режими спікання |
Розміри зразків | Об’єм зразків | Щільність, г/см3 | Пористість, % | Усадка, % | |||||||
|
|
| Температура, ºС
| Час, год |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 | |||
| Н | D | H | D | |||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
Обговорення результатів
При обговоренні результатів описати отримані залежності. Хід залежностей пояснити з погляду впливу різних факторів на швидкість і повноту проходження процесу спікання згідно сучасним уявленням про процеси спікання порошкових виробів. Припустити можливий механізм спікання в кожному випадку.
Висновки. Зробити узагальнюючі висновки.
Контрольні питання
1.Що є рушійною силою спікання?
2.За якими механізмами відбувається процес спікання у твердій фазі та за присутності рідкої фази?
3.Що таке вплив структурного та геометричного факторів на процес спікання порошкових виробів?
4. Як впливає вихідна пористість на процес спікання одно- та багатокомпонентних систем у присутності рідкої фази?
5. Як впливають властивості порошків на процес спікання?
6. Які особливості спікання багатокомпонентних систем?
Література:
1. Степанчук А. Н., Билык И. И., Бойко П. А.. Технология порошковой металлургии / А.Н. Степанчук, И.И. Билык, П.А. Бойко.– К.: Выща шк. Головное изд-во, 1989. – 415 с.
2. Cкороход В.В., Солонин С.М. Физико-металургические основы спекания порошков.-М: Металлургия, 1984. –159с.
3. Гегузин Я.Н. Физика спекания.- М. Наука, 1984. -312с.
4. Андриевский Р.А. Порошковое материаловедение –М.: Металлургия, 1991. –205с.
5. Ивенсен В. А. Феменология спекания. – М.: Металургия, 1985. – 274с.
6. Реологические основы теории спекания / В. В. Скороход. – Киев: Наук. Думка, 1972. – 320 с.
