Фторопласты

Влияние некоторых факторов на процесс формирования межчастичных контактов и свойства порошковых материалов

Процесс формирования межчастичных контактов и изменение плотности порошковых материалов предопределяется свойствами исходных порошков, размерами и состоянием поверхностей их частиц и технологическими факторами. Уменьшение размеров частиц, увеличение их удельной поверхности активирует процесс спекания. При этом повышается прочность, улучшаются другие характеристики при одинаковой плотности. Дефекты кристалличе­ского строения в выступах высокоразвитой поверхности частиц, образование микропор с малыми радиусами кривизны на стенках таких частиц, оксиды, содержащиеся в большом количестве в мелких порошках и восстанавливающиеся при смешивании, спо­собствуют диффузионной подвижности атомов.

Дезактивация процесса формирования межчастичных контактов происходит при спекании брикетов, спрессованных из порошков со сглаженным рельефом поверхностей частиц и устранённым несо­вершенством кристаллического строения при отжиге [11]. Сниже­ние скорости нагрева перед изотермической выдержкой или пред­варительная выдержка при более низких температурах содействует зональному обособлению частиц, дезактивирующему спекание. В обоих случаях это связано с действием одного механизма в резуль­тате снижения поверхностной энергии.

Существенное влияние на процесс спекания оказывает темпера­тура. С её повышением повышается плотность и прочность порош­ковых материалов. При высоких температурах происходит значи­тельный количественный рост металлических контактов, уплотнение пор под действием сил поверхностного натяжения, увеличивается пластичность материалов. Максимальная прочность порошковых материалов достигается за относительно короткое время. Пластичность растет в течение длительного времени, что связано с удалением кислорода при спекании.

Время выдержки при спекании зависит от состава и плотности материала, размеров деталей, давления, среды, в которой прово­дится спекание и других факторов.

Применение восстановительной среды активирует процесс фор­мирования межчастичных контактов в результате восстановления оксидных плёнок и интенсификации миграции атомов металла к контактным участкам по поверхностям и в объеме.

В повышенной степени активируется процесс спекания при до­бавлении в восстановительную среду хлористых или фтористых соединений, которые способствуют переносу атомов в места с меньшим запасом свободной энергии, рафинированию спекаемого материала, восстановлению и диссоциации оксидов.

Процесс уплотнения активируется также увеличением давления, наложением вибрации, циклическим изменением температуры, подпрессовкой между повторными спеканиями. Приведенные ре­зультаты исследований [11] свидетельствуют, что хороших резуль­татов можно достичь при сочетании низкотемпературных спеканий с промежуточной подпрессовкой. Для меди высокая прочность полу­чена 3-4-кратным спеканием при температуре 570 К с промежу­точной подпрессовкой при давлении р = 350 МПа.

Окисление при спекании крайне нежелательно, так как процесс уплотнения и упрочнения спекаемых изделий тормозится и даже останавливается при образовании оксидных пленок на поверхности частиц. Активирование процесса спекания порошков восстановле­нием оксидных пленок поверхностей их частиц может приводить к нежелательным результатам. Взаимодействие оксидов с водородом сопровождается образованием пара воды, который вызывает де­фекты в объеме спекаемого материала [10].

Высокую степень активирования формирования межчастичных контактов достигают спеканием в вакууме, который способствует быстрому удалению газов, а при жидкофазном спекании улучшает смачивание тугоплавких компонентов и равномерное распределе­ние жидкой фазы в объеме спекаемых изделий.