Фторопласты

Методика исследований формирования структуры материалов

Структура материалов, содержащих фторопласт, предопределя­ет их тип, физико-механические и химические свойства.

Формирование структуры материалов каркасного типа при фор­мовании из смесей компонентов рассматривают как процесс уп­лотнения пористого порошкового тела, поры которых заполнены фторопластом.

Значительную часть свойств пористых тел выражают через два основных параметра - критическое сечение и относительную плот­ность [11].

При уплотнении пористого порошкового тела меняется степень его консолидации и все его характеристики и свойства. При уплот­нении материалов из смесей, содержащих фторопласт, большинст­во свойств будет зависеть от степени консолидации основы мате­риала и взаимодействия с другими компонентами.

Процесс структурообразования в зависимости от размера частиц порошковых компонентов и их содержания в смесях характеризу­ют направлением изменения физико-механических характеристик при одинаковых относительных плотностях по материалам - основам при изменении содержания фторопласта.

Относительная плотность и пористого порошкового тела опре­деляется по известной зависимости

И = Уп/у'к, (4.11)

Где уп - плотность пористого тела, кг-м_3; у'к - плотность ком­пактного материала пористого тела, кг-м_3.

Относительная плотность по материалу-основе определяется из зависимости

Им = (уао/ук)-10"2, (4.12)

Где у - плотность прессовок, кг-м"3; а0 - содержание материала-

Основы в смеси в процентах по массе; ук - плотность компактного

Материала-основы, кг-м"з.

Увеличение содержания фторопласта при одинаковых относи­тельных плотностях по металлической фазе в прессовках вызывает уменьшение или увеличение удельного электрического сопротив­ления, предела прочности при срезе и других физико-механических характеристик в зависимости от размеров частиц порошковых ком­понентов.

Процесс формирования металлического каркаса при уплотнении смесей наиболее целесообразно характеризовать изменением удельного электрического сопротивления, так как при этом отпада­ет необходимость учитывать влияние фторопласта.

В прессовках смесей из мелкого металлического и крупного фторопластового порошков создаются наивыгоднейшие условия для формирования металлического каркаса и увеличение содержа­ния фторопласта при одинаковых относительных плотностях по металлической фазе вследствие увеличения гидростатического давления в порах при уплотнении будут способствовать уплотне­нию металлического порошка, увеличению степени консолидации основы (каркаса) в определенных пределах содержания фторопла­ста, что уменьшит удельное электрическое сопротивление. Таким образом, по изменению удельного электрического сопротивления косвенно оцениваем уплотнение каркаса по металлической фазе.

Наоборот, в прессовках смесей из крупного металлического по­рошка и мелкого порошка фторопласта увеличение содержания по­следнего из-за увеличения толщины фторопластовых оболочек агрегатов частиц будет снижать степень консолидации металличе­ской фазы и увеличивать электрическое сопротивление.

Процесс структурообразования при формировании смесей пре­допределяется на стадии смешивания порошковых компонентов. Образование агрегатов частиц (гранул) на стадии смешивания лег­ко наблюдать по изменению цвета смесей и рассмотрением отдель­ных агрегатов на микроскопе.

Для исследования готовили двухкомпонентные смеси из порош­ков бронзы, никеля с размерами частиц 1^10 мкм и фторопласта с размерами частиц 30^160 мкм и из порошков бронзы, никеля с раз­мерами 30^160 мкм и фторопласта с размерами частиц 1^15 мкм. Содержание фторопласта в смесях изменяли от 20 до 80 % по объ­ему. Смешивание производили в механическом смесителе по мето­ду пересыпания.

Смеси прессовали в токонепроводящей матрице при давлениях 0,5^120 МПа с одновременным замером электрического сопротив­ления по схеме, показанной на рис. 4.4, и определением высоты прессовок. По массе и объему образцов определяли плотности прессовок.

Р I

/

Рис. 4.4. Схема измерения электросопротивления:

1 - матрица; 2, 3 - пуансоны; 4 - мост сопротивления Р333;

5 - источник питания постоянного тока Б5-44.

При горячем прессовании повышалась степень консолидации материала основы в результате спекания частиц. Степень консоли­дации зависела от температуры, времени и давления горячего прес­
сования, характера контактирования частиц, их спекаемости при температурах, определяемых температурами термодеструкции фторопластов, условий горячего прессования и структуры, полу­ченной на стадии формирования смесей.

Влияние размеров частиц порошковых компонентов и содержа­ния фторопластов на структуру материалов при горячем прессова­нии выявлялось визуально и по изменению физико-механических характеристик.