Реферат: Композиционные и порошковые материалы

Министерство образованияРоссийской Федерации

Тюменский государственныйнефтегазовый университет

                                                                                                Кафедра ТКМиМ

РЕФЕРАТ

на тему:«Композиционные и порошковые материалы»

                                                                                         Выполнил:

                                                                                                             НР00-1

                                                                                          Проверил:ТеплоуховО.Ю.

Тюмень – 2001

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA">

Содержание

1.<span Times New Roman""> 

Основыпорошковой металлургии                                                                  3
1.1. Способы получения и технологические свойства порошков                                3
1.2. Металлокерамические материалы                                                                              3

2.<span Times New Roman"">

Конструкционныепорошковые материалы                                                    5

3.<span Times New Roman""> 

Изготовлениеметаллокерамических деталей                                                           7
3.1. Приготовление смеси                                                                                                     7
3.2. Способы формообразования заготовок и деталей                                                              7
3.3. Спекание и окончательная обработка заготовок                                                     9
3.4. Технологические требования, предъявляемые к конструкциям деталей из металлическихпорошков                                                                                                           9

4.<span Times New Roman""> 

Композиционныематериалы с металлической матрицей                                      10
4.1. Волокнистые композиционные материалы                                                             10
4.2. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы                                      12

5.<span Times New Roman""> 

Композиционныематериалы с неметаллической матрицей                         13
5.1. Общие сведения, состав и классификация                                                               13
5.2. Карбоволокниты                                                                                                                        14
5.3. Карбоволокниты с углеродной матрицей                                                                15
5.4. Бороволокниты                                                                                                              15
5.5. Органоволокниты                                                                                                          17Литература                                                                                                                  18<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">

1. ОСНОВЫ ПОРОШКОВОЙМЕТАЛЛУРГИИ

1.1. Способы получения итехнологические свойства порошков

Металлокерамика, или порошковаяметаллургия – отрасльтехнологии, занимающаяся производствомметаллических порошков и деталей из них. Сущность порошковой металлургиизаключается в том, что из металлического порошка или смеси порошков прессуютзаготовки, которые затем подвергают термической обработке – спеканию.

Порошковой металлургией можнополучать детали из особо тугоплавких металлов, из нерастворимых друг в другеметаллов (вольфрам и медь, железо и свинец и т. д.), пористые материалы идетали из них, детали, состоящие из двух (биметаллы) или нескольких слоев различныхметаллов и сплавов.

Металлические порошки состоят изочень мелких частиц (0,5–500 мкм) различных металлов и их окислов. Порошкиполучают механическим и физико-химическим путем.

Для механического измельчениятвердых и хрупких материалов применяют шаровые, вибрационные мельницы и бегуны.Порошки из пластичных и легкоплавких металлов и сплавов получают различнымиспособами, основанными  на  раздуве жидкого материала струей воды или газа. Механическим путем, какправило,   получают  порошки  из  отходов  основного  производства.

К физико-химическим способамполучения порошков относят восстановление окислов металлов, электролиз и др.

Окислы металлов можновосстанавливать газообразными или твердыми  восстановителями.   Наибольшее   практическое   применение нашли газообразные углеродистые иуглеводородистые соединения (природный газ, доменный, углекислый газ) иводород. Электролизом водных растворов солей получают тонкие и чистыепорошки   различных   металлов и  сплавов.   Порошки из   редких металлов (тантала,циркония, титана и др.) получают электролизом расплавленных солей.  Режимы и технология изготовленияпорошков    физико-химическим   путем приведены  в  справочной литературе.

Основнымитехнологическими свойствами порошков являются текучесть, прессуемость и спекаемость.

Текучесть — способность   порошка  заполнять   форму. Текучестьухудшается с уменьшением размеров частиц порошка и повышением влажности.Количественной оценкой текучести явля­ется скорость вытекания порошка черезотверстие диаметром 1,5–4,0 мм в секунду.

Прессуемость характеризуется способностьюпорошка уплот­няться под действием внешней нагрузки и прочностью сцеплениячастиц после прессования. Прессуемость порошка зависит от пластичности материалачастиц, их размеров и формы и повыша­ется с введением в его составповерхностно-активных веществ.

Под спекаемостъюпонимают прочность сцепления частиц в результате термической обработки прессованныхзаготовок.

1.2.Металлокерамические материалы

Порошковойметаллургией получают различные конструк­ционные материалы для изготовления заготовоки готовых дета­лей. Большое применение находят материалы со специальнымисвойствами.

Из антифрикционныхметаллокерамических материалов из­готовляют подшипники скольжения дляразличных отраслей промышленности. В антифрикционных материалах с пористостью10–35% металлическая основа является твердой составляющей, а поры, заполняемыемаслом, графитом или пластмассой, выпол­няют роль мягкой составляющей. Пропитанныемаслом пористые подшипники способны работать без дополнительной смазки в те­чениенескольких месяцев, а подшипники со специальными «кар­манами» для запаса масла– в течение 2–3 лет. Во время работы подшипника масло нагревается, вытесняетсяиз пор, образуя смазочную пленку па трущихся поверхностях. Такие подшип­никишироко применяют в машинах для пищевой промышленности, где попадание смазки впродукцию недопустимо.

Для пористых антифрикционныхматериалов используют железо-графитовые, железо-медно-графитовые,бронзо-графитовые, алюминиево-медно-графитовые и другие композиции. Процент­ныйсостав этих композиций зависит от эксплуатационных требо­ваний, предъявляемых кконструкциям деталей.

Фрикционные материалы представляют собойсложные компо­зиции на медной или железной основе. Коэффициент трения можноповысить добавкой асбеста, карбидов тугоплавких металлов и раз­личных окислов.Для уменьшения износа в композиции вводят графит или свинец. Фрикционныематериалы обычно применяют в виде биметаллических элементов, состоящих изфрикционного слоя, спеченного под давлением с основой (лентой или дис­ком).

Коэффициент трения по чугуну безсмазки для фрикционных материалов на железной основе 0,4–0,6. Они способнывыдержи­вать температуру в зоне трения до 500–600° С. Применяют фрик­ционныематериалы в тормозных узлах и узлах сцепления (в самолетостроении,автомобилестроении и т. д.).

Из высокопористых материаловизготовляют фильтры и другие детали. В зависимости от назначения фильтрывыполняют из порошков коррозионно-стойкой стали, алюминия, титана, бронзы и других материаловс пористостью до 50%. Металлические высокопористые материалы получают спеканиемпорошков без предварительного прессования или прокаткой их между вращающимисявалками при производстве пористых лент. В порошки добавляй вещества, выделяющие газы при спекании.

Металлокерамические твердые сплавы характеризуютсявысокой твердостью, теплостойкостью и износостойкостью. Поэтому, из нихизготовляют режущий и буровой инструменты, а также наносят на поверхностьбыстроизнашивающихся деталей и т.д.

Основой  изготовления твердых сплавов   являются  порошки карбидов тугоплавких металлов (WC, TiC, TaC). В качестве связующегоматериала применяют кобальт. Процентное соотношение указанных материаловвыбирают в зависимости от их назначения

Порошковой металлургиейизготовляют алмазно-металлические материалы, характеризующиеся высокимирежущими свойствами. В качестве связующего для алмазных порошков применяютметаллические порошки (медные, никелевые и др.) или сплавы. Наибольшейтвердостью характеризуются материалы из карбидов бора (эльбор).

Из жаропрочных и жаростойкихматериалов изготовляют детали, работающие при высоких температурах. Этиматериалы должны иметь высокую жаропрочность, стойкость против ползучести иокисления. Металлические сплавы на основе никеля, титана, тантала, вольфрама идругих элементов отвечают этим требованиям при работе до температур 850–900° С.

При более высоких температурах(до 3000° С) можно использовать тугоплавкие и твердые соединения типа окислов,карбидов, боридов и др. Однако эти материалы имеют высокую хрупкость и поэтомув чистом виде не могут быть использованы в качестве конструкционных  материалов для  изготовления  различных де­талей.

Применение    порошковой    металлургии    позволяет повысить пластичность этих хрупкихтугоплавких соединений. В качестве металлической связки  выбирают металлы и сплавы, жаропрочность  которых  близка жаропрочности тугоплавких соединений. Они должны не образовыватьхимических соединений, быть мало растворимыми в тугоплавких соединениях, а такжеиметь близкие значения коэффициентов линейного расширения, теплопровод­ности имодуля упругости.

Технология изготовленияжаропрочных конструкционных материалов  характеризуется  отдельными   специфическими   особенностями.

Порошковую металлургию широкоприменяют для получения материалов со специальными электромагнитными свойствами(постоянные магниты, магнитодиэлектрики, ферриты и т.д.).

<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;color:black;mso-ansi-language:RU; mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA">

2. КОНСТРУКЦИОННЫЕПОРОШКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Порошковыми называют материалы,изготовляемые путем прес­сования металлических порошков в изделия необходимойформы и размеров и последующего спекания сформованных изделий в ва­кууме или защитнойатмосфере при температуре 0,75–0,8ТПЛ. Различают пористые и компактныепорошковые материалы.

Пористыми называют материалы, в которыхпосле оконча­тельной обработки сохраняется 10–30% остаточной пористости. Этисплавы используют главным образом для изготовления анти­фрикционных деталей(подшипников, втулок) и фильтров.

Антифрикционные порошковые сплавыимеют низкий коэффи­циент трения, легко прирабатываются, выдерживают значитель­ныенагрузки и обладают хорошей износостойкостью.

Подшипники из порошковых сплавовмогут работать без при­нудительного смазывания за счет «выпотевания» масла,находя­щегося в порах.

Подшипники изготовляют из сплавовжелеза и 1–7% гра­фита (ЖГр1, ЖГрЗ, ЖГр7) и бронзографита, содержащего 8–10% Snи 2–4% графита (БрОГр10–2,БрОГр8–4 и др.).

Структура металлической основыжелезографитовых материа­лов должна быть перлитной, с массовой долей связанногоугле­рода ~1,0%. Такая структура допускает наиболее высокие скорости и нагрузкипри наименьшем износе подшипников. До­бавка к железографитовым материалам серы(0,8–1,0%) или сульфидов (3,5–4,0%), образующих сульфидные пленки на тру­щихсяповерхностях, улучшает прирабатываемость, уменьшает износ и прихватываемостьсопряженных деталей.

Коэффициенттрения железографита по стали при смазке 0,07–0,09. Подшипники из железографитаприменяют при до­пустимой нагрузке не более 1000–1500 МПа и максимальной тем­пературе100–200°С. Коэффициент трения бронзографита по стали без смазывания 0,04–0,07 исо смазыванием 0,05–0,007. Допустимая нагрузка 400–500 МПа и рабочая температуране выше 200–250°С.

Механические свойстважелезографита: σB=180÷300 МПа и твердость60–120 НВ, а бронзиграфита: σB=30÷50 МПа, твердость25–50 HВ.

Спеченныематериалы на основе железа и меди используют и для фрикционных изделий (дисков,сегментов) в тормозных узлах. Фрикционные изделия должны иметь высокийкоэффициент трения, достаточную механическую прочность и хорошее сопро­тивлениеизносу. Для повышения коэффициента трения в состав фрикционных материаловвводят карбиды кремния, бора, туго­плавкие оксиды и т.д. Компонентами твердогосмазочного мате­риала служат графит, свинец, сульфиды и др.

Коэффициент трения по чугуну(трение без смазочного мате­риала) для материала на железной основе составляет0,18–0,40, а на медной основе – 0,17–0,25.

Фрикционные сплавы на меднойоснове применяют для усло­вий жидкостного трения в паре с закаленными стальнымидеталями (сегменты, диски сцепления и т.д.) при давлении до 400 МПа и скоростискольжения до 40 м/с смаксимальнойтемпературой 300–350°С. Типичным фрикционным материалом на основе меди являетсясплав МК5, содержащий 4% Fe, 7% графита, 8% Рb, 9% Sn, 0–2% Ni.

Для работы в условиях трения безсмазочного материала (деталей тормозов самолетов, тормозных накладок тракторов,автомобилей, дорожных машин, экскаваторов и т.д.) применяют материалы нажелезной основе. Наибольшее применение получил материал ФМК-11 (15% Cu, 9% графита, 3% асбеста, 3% SiO2 и 6% барита),фрикционные материалы изготовляют в виде тонких секторов (сегментов, полос) икрепят на стальной основе (для упрочнения).

Широко применяют порошковыематериалы для фильтрующих изделий. Фильтры в виде втулок, труб, пластин изпорошков Ni, Fe, Ti, Al, коррозионно-стойкой стали, бронзы и других материалов gпористостью 45–50% (размер пор 2–20 мкм) ис­пользуют для очисткижидкостей и газов от твердых примесей.

В электротехнике и радиотехникеприменяют порошковые магниты на основе Fe–Ni–А1–сплава (типа алнико) и др.Свойства порошковых магнитов нередко выше свойств литых магнитов.

Большое применение в машинах дляконтактной сварки, при­борах связи получили контакты из порошковых материалов.Для этой цели применяют псевдосплавы тугоплавких металлов (Wи Мо) с медью (МВ20, МВ40, MB60, MB80), серебром (СМ30, СМ60, СМ80,СВ30, СВ50, СВ85 и др.) или с оксидом кадмия (ОК8, ОК12, ОК15) и др. Контактыотличаются высокой проч­ностью, электропроводимостью и электроэрозионнойстойкостью. Токосъемники (щетки) изготовляют из порошков меди (или се­ребра) сграфитом (углем).

Все больше порошковая металлургияприменяется для из­готовления специальных сплавов: жаропрочных на никелевойоснове, дисперсионно-упрочненных материалов на основе Ni, Ai, Tiи Cr. Методом порошковой металлургииполучают различ­ные материалы на основе карбидов W, Мо и Zr.

Спеченные алюминиевые сплавы(САС) применяют тогда, когда путем литья и обработки давлением трудно получитьсоответ­ствующий сплав. Изготовляют CACсособыми физическимисвойствами. САС содержат большое количество легирующих эле­ментов (например,САС1: 25–30% Si, 5–7% Ni, остальное Аl). Из САС1 делают детали приборов, работающих в паре состалью при температуре 20–200°С, которые требуют сочетания низкого коэффициенталинейного расширения и малой теплопроводности.

В оптико-механических и другихприборах применяют высоко­прочные порошковые сплавы системы А1–Zn–Mg–Си (ПВ90, ПВ90Т1 и др.). Этисплавы обладают высокими механическими свойствами, хорошей обрабатываемостьюрезанием и релакса­ционной стойкостью. Изделия из этих сплавов подвергают тер­мическойобработке по режимам Т1 и Т2 (см. c. 396).

Применяют гранулированныеспециальные сплавы cвысоким содержанием Fe, Ni, Co, Mn, Сr, Zr, Ti, Vи других элементов, мало растворимыхв твердом алюминии. Гранулы – литые ча­стицы диаметром от десятых долей донескольких миллиметров. При литье центробежным способом капли жидкого металла охлаждаютсяв воде со скоростью 104–106°С/с, что позволяет получитьсильно пересыщенные твердые растворы переходных элементов в алюминии. Припоследующих технологических на­гревах (400–450°С) происходит распад твердого раствораcоб­разованием дисперсных фаз, упрочняющих сплав.

Все более широкое применениеполучают компактные мате­риалы (1–3% пористости) из порошков углеродистой илегиро­ванной стали, бронз, латуней, сплавов алюминия и титана для изготовлениявсевозможных шестерен, кулачков, кранов, кор­пусов подшипников, деталейавтоматических передач и других деталей машин.

Изготовляют большое количествопорошковых конструкционных (СП10-1… СП10-4, СП30-1… СП30-4, СП30Д3-2,СП60Н2Д2-2, СП30Н3М-2, СП40Х-2, СП45Х3-2 и др.), мартенситно-стареющих(СПН12К5М5Г4ТЮ, СПН12Х5М3Т и др.), коррозионно-стойких (СПХ17Н2, СПХ18Н15,СПХ23Н28 и др.) и дру­гих сталей. В маркировке сталей добавочно введены буква«С», которая указывает класс материала – сталь, и буква «П» – порошковая. Цифрапосле дефиса показывает плотность стали в процентах. Стали подвергают термическойобработке.

Свойствасталей, полученных из порошков после термической обработки, во многих случаяхуступают свойствам сталей, полу­ченных обычными металлургическими методами.Механические свойства порошковойстали зависят от плотности и содержания кислорода. При пористости более 3%заметно уменьшаются σВ, σ0,2, KCU, а порог хладноломкости t50повышается даже при уве­личениипористости более 2%. С повышением содержания кисло­рода более 0,01% снижается KCUи повышается t50.

Поэтому рекомендовать порошковуютехнологию для высоко­нагруженных стальных деталей нельзя. Вследствие болеенизких механических свойств, высокой стоимости исходного материала иэнергоемкости процесса спекания порошковая конструкцион­ная сталь может бытьиспользована только для изготовления мало нагружаемых изделий, главным образомсложной формы.

Сплавы на основе цветных металлов(АЛП-2, АЛПД-2-4, АЛПЖ12-4, БрПБ–2, БрПО10–2, БрПО10Ц3–3, ЛП58Г2-2 и др.) нашлиширокое применение в приборостроении электро­технической промышленности иэлектронной технике. В марке сплавов первые буквы, указывают класс материала(«Ал» – алю­миний, «Б» – берилий, «Бр» – бронза, «Л» – латунь и т.д.), буква«П» – порошковый сплав и число после дефиса – плот­ность материала в процентах.Буквы («Д» – медь, «Ж» – же­лезо, «Г» – марганец и др.) и цифры в марке указываютсостав сплава. Так же как обычные сплавы, порошковые сплавы на основе цветных металловобладают высокой теплопроводностью и элек­тропроводимостью, коррозионной стойкостью,немагнитны, хо­рошо обрабатываются резанием и давлением.

Порошковая металлургия позволяетувеличить коэффициент использования металла и повысить производительностьтруда.

Экономическая эффективностьдостигается благодаря сокра­щению или полному исключению механическойобработки. Вслед­ствие высокой стоимости пресс-форм изготовление деталей машинметодами порошковой металлургии эффективно только в массовом производстве.

Применениепорошковых материалов рекомендуется при из­готовлении деталей простой симметричнойформы (цилиндриче­ские, конические, зубчатые), малых массы и размеров. Конструк­тивныеформы детали не должны содержать отверстий под углом к оси заготовки, выемок,внутренних полостей и выступов. Кон­струкция и форма детали должны позволятьравномерно запол­нять полость пресс-формы порошками, их уплотнение, распреде­лениенапряжений и температуры при прессовании и удалении изделия из пресс-формы.

3. ИЗГОТОВЛЕНИЕМЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

3.1. Приготовление смеси

Процесс приготовления смесисостоит из классификации порошков по размерам частиц, смешивания ипредварительной обработки.

Порошки с размерами частиц 50 мкми больше разделяют по группам просеиванием на ситах, а более мелкие порошки –воздушной сепарацией. В металлические порошки вводят технологические присадкиразличного назначения: пластификаторы (па­рафин, стеарин, олеиновую кислоту идр.), облегчающие процесс прессования и получения заготовки высокого качества;легко­плавкие присадки, улучшающие процесс спекания, и различные летучиевещества для получения детален с заданной пористостью. Для повышения текучестипорошок иногда предварительно грану­лируют. Подготовленные порошки смешивают вшаровых, бара­банных мельницах и других смешивающих устройствах.

Предварительную механическую илитермическую обработку (например, отжиг) применяют для повышения технологическихсвойств порошков.

3.2. Способы формообразования заготовок и деталей

<img src="/cache/referats/8297/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">

Рис.1. Схемы холодного прессования:
а – одностороннее; б – двустороннее

Заготовки и детали изметаллических порошков формообразуют прессованием (холодное, горячее,гидростатическое) и про­каткой.

Холодное прессование. В пресс-форму 2 засыпаютопределен­ное количество подготовленного порошка 3 и прессуют пуансо­ном1 (рис.1, а). В процессе прессования увеличивается контакт междучастицами, уменьшается по­ристость, деформируются или разру­шаются отдельныечастицы. Проч­ность получаемой заготовки обеспе­чивается силами механическогосцеп­ления частиц порошка, электростати­ческими силами притяжения и трения. Сувеличением давления прессования прочность возрастает. Давление рас­пределяетсянеравномерно по высоте прессуемой заготовки из-за влияния сил трения порошка остенки пресс-формы. Это является причиной полу­чения заготовок с различнойпрочностью и пористостью по высоте. В зависимости от габаритных размеров исложности прес­суемых заготовок применяют одно- и двустороннее прессование.

Односторонним прессованием(рис.1, а) изготовляют заготовки простой формы с отношением высоты кдиаметру меньше единицы и заготовки типа втулок с отношением диаметра к  толщине стенки меньше трех, вследствие чегообеспечивается  равномерная плотностьполучаемых  заготовок.  Двусторонним прессованием (рис.1, б) получают заготовки сложной формы, приэтом требуемое давление для получения равномерной плотности уменьшается на30–40%.

При извлечениидетали из пресс-формы ее размеры увеличиваются. Величина упругого последействияв направлении прессования составляет 0,3–0,5% и 0,1–0,2 – в направлении,перпендикулярном прессованию. Указанное необходимо учитывать при расчете исполнительныхразмеров пресс-форм.

Давление прессования составляет200–1000 МПа в зависимости от требуемой плотности, размеров, формы прессуемойдетали, вида прессуемого порошка и других факторов. Использование вибрационногопрессования позволяет резко (в 50–100 раз) уменьшить потребное давление. Рабочиедетали пресс-форм изготовляли из высоколегированных, инструментальных сталей итвердых сплавов.

Горячее прессование. При таком прессованиитехнологически совмещаются процессы формообразования и спекания заготовки сцелью получения готовой детали. Горячим прессованием получают детали из твердыхсплавов и специальных жаропрочных материалов. Изготовляемые деталихарактеризуются высокой прочностью, плотностью и однородностью материала. Пригорячем прессовании применяют графитовые пресс-формы. Высокая температурапорошка позволяет значительно уменьшить необходимое давление. Горячее прессованиеимеет и существенные недостатки: низкую производительность, малую стойкостьпресс-форм (4–7 прессовок), необходимость проведения процессов в среде защитныхгазов, которые ограничивают применение данного способа.

<img src="/cache/referats/8297/image004.jpg" v:shapes="_x0000_i1026">

Рис.2. Схема гидростатического
прессования

Гидростатическое   прессование.   Это  прессование  применяют для  получения металлокерамических  заготовок,   к   которым не предъявляют высоких требований поточности. Сущность процесса заключается в том, что порошок 3, заключенныйв эластическую резиновую или металлическую оболочку 2, подвергаютравномерному и всестороннему обжатию в специальных герметизированных камерах 1(рис.2). Давление жидкости достигает 3000 Mпа, что     обеспечивает    получение   заготовок    высокой    прочти и плотности.  При гидростатическом прессовании отпадаетнеобходимость в применении дорогостоящих пресс-форм. Габаритные размерыизготовляемых заготовок зависят от конструкции герметизированной камеры.

<img src="/cache/referats/8297/image006.jpg" v:shapes="_x0000_i1027">

Рис.3. Схема прокатки
порошков

Выдавливание. Этим способом изготовляютпрутки, трубы и  профили  различного сечения.   Процесс  получения заготовок

заключается в выдавливаниипорошка через комбинированное отверстие пресс-формы. В порошок добавляютпластификатор до 10–12% от массы порошка, улучшающий процесс соединения частици уменьшающий трение порошка о стенки пресс-формы. Профиль изготовляемой детализависит от формы калиброван­ного отверстия пресс-формы. Полые профили выполняютс при­менением рассекателя. Металлокерамические профили получают выдавливаниемна гид­равлических и механических прессах.

Прокатка. Этот способ – один из наибо­леепроизводительных и перспективных спо­собов переработки металлокерамических ма­териалов.Порошок непрерывно поступает из бункера 1 в зазор между валками (рис.3, а).При вращении валков 3 происхо­дит обжатие и вытяжка порошка 2 вленту или полосу 4 определенной толщины. Про­цесс прокатки может бытьсовмещен со спе­канием и окончательной обработкой полу­чаемых заготовок. В этомслучае лента про­ходит через проходную печь для спекания, а затем поступает напрокатку, обеспечи­вающую заданную ее толщину.

Прокаткой   получают  ленты  из  различ­ных металлокерамических материалов(пори­стых, твердосплавных, фрикционных и др.). За счет применения бункеров сперегородкой (рис.3, б) изго­товляют ленты из различных материалов(двухслойные).

Прокаткой из металлических порошков изготовляютленты толщиной 0,02–3,0 мм и шириной до 300 мм. Применение валков определеннойформы позволяет получить прутки различного про­филя, в том числе и проволокудиаметром от 0,25 мм до несколь­ких миллиметров.

3.3. Спекание и окончательнаяобработка заготовок

Спекание проводят для повышенияпрочности предварительно полученных заготовок прессованием или прокаткой. Впроцессе спекания вследствие температурной подвижности атомов порош­ков одновременнопротекают такие процессы, как диффузия, восстановление поверхностных окислов,рекристаллизация и др. Температура спекания обычно составляет 0,6–0,9температуры плавления порошка однокомпонентной системы или ниже темпе­ратурыплавления основного материала для порошков, в состав которых входит несколькокомпонентов. Процесс спекания реко­мендуется проводить за три этапа: I– нагрев до температуры 150–200°С (удаление влаги); II– нагрев до 0,5 температуры спекания (снятие упругих напряженийи активное сцепление частиц); III– окончательный нагрев до температуры спекания. Время выдержкипосле достижения температуры спекания но всему сечению составляет 30–—90 мин.Увеличение времени и тем­пературы спекания до определенных значений приводит кувели­чению прочности и плотности в результате активизации процесса образованияконтактных поверхностей. Превышение указанных технологических параметров можетпривести к снижению проч­ности за счет роста зерен кристаллизации.

Для спекания используютэлектрические печи сопротивления или печи с индукционным нагревом. Дляпредотвращения окис­ления спекают в нейтральных или защитных средах, а для по­вышенияплотности и прочности получаемые заготовки повторно прессуют и спекают.Требуемой точности достигают с помощью отделочных операций: калибрования иобработки резанием.

Калибруют заготовкидополнительным прессованием в спе­циальных стальных пресс-формах или продавливаниемпрутко­вого материала через калиброванное отверстие. При этом по­вышаетсяточность и уплотняется поверхностный слой заго­товки.

Обработку резанием (точение,сверление, фрезерование, на­резание резьбы и т.д.) применяют в тех случаях,когда прессова­нием нельзя получить детали заданных размеров и форм. Особен­ностьюмеханической обработки является пористость металлокерамических заготовок. Нерекомендуется применять обычные охлаждающие жидкости, которые, впитываясь впоры, вызывают коррозию. Пропитка маслом пористых заготовок перед обработ­койтакже нежелательна, так как в процессе резания масло вы­текает из пор и,нагреваясь, дымит.

При обработке резанием используютинструмент, оснащенный пластинками из твердого сплава или алмаза. Длясохранения пористости   при  обработке необходимо  применять  хорошо заточенный и доведенный инструмент.

3.4.Технологические требования, предъявляемые к конструкциям деталей из
металлических порошков

Технологический  процесс изготовления деталей  из  металлических   порошков  характеризуется  отдельными   специфическими особенностями,   которые  необходимо   учитывать  при проектировании этих деталей.

При   проектировании   деталей с   высокими  требованиями по точности исполнительныхразмеров необходимо предусматривать припуск на их дальнейшую механическую обработку.Наружные и внутренние резьбы следует изготовлять обработкой резанием. В  конструкциях деталей  необходимо   избегать  выступов,   пазов и   отверстий,  расположенных  перпендикулярно   оси    прессования   (рис.4, а, 1).   Их следует   заменять  соответствующими элементами,     расположенными     в    направлении     прессования(рис.4, б, 5), или изготовлять обработкой резанием.Процесс прессования деталей сопровождается значительной усадкой. По­этому в ихконструкциях нельзя допускать значитель­ной разностенности (рис.4, а,2), которая вызы­вает коробление и образова­ние трещин.

При незначительной разностенностив процессе прес­сования получают более рав­номерную плотность по вы­соте детали(рис.4, б, 6). Длинные тонкостенные кон­струкции (рис.4, а,3) необходимо заменять на рав­нозначные по эксплуатацион­нымпоказателям с учетом получения равномерной плотности прессуемой детали (рис.4, б,7). Толщина стенок должна быть не менее 1 мм.

<img src="/cache/referats/8297/image008.jpg" v:shapes="_x0000_i1028">

Рис.4. Примеры конструктивного оформления металлокерамических деталей: а– нетехнологические конструкции; б – технологические конструкции

Для свободного удаления заготовкипресс-форма должна иметь незначительную конусность. При проектированииконических поверхностей необходимо исходить из удобства извлечения за­готовки(рис.4, б, 8), обратная конусность недопустима (рис.4, а,4). Радиусы перехода сопрягающихся поверхно­стей должны быть неменее 0,2 мм.

4. КОМПОЗИЦИОННЫЕМАТЕРИАЛЫ С МЕТАЛЛИЧСКОЙ
МАТРИЦЕЙ

<img src="/cache/referats/8297/image010.jpg" v:shapes="_x0000_i1029">

Рис.5. Схема структуры (а) и армирования
непрерывными волокнами (б)
композиционных материалов

Композиционные материалы состоятиз металлической матрицы (чаще Al, Mg, Niи их сплавы), упрочненной высокопрочным волокнами (волокнистыематериалы) или тонкодисперсными туго