Общая характеристика порошковой металлургии и свойства порошков

   Роль жидкой и газовой вазы при спекании. Жидкая фаза может появляться либо при температуре плавления легкоплавкого компонента либо при более низкой температуре вследствие  контактного плавления. Если объем легкоплавкого компонента мал, в контактной области между одноименными тугоплавкими частицами появляется прослойка расплава, в которой частично или полностью растворяется тугоплавкое вещество.

    Роль газовой  фазы  в процессе припекании разнородных металлов велика, если велика упругость паров одного из металлов. Эффект переноса через газовую фазу аналогичен наблюдаемом при поверхностной диффузии. 

   Характеристики изолированной поры в твердом теле. Форма поры зависит от состояния, в котором она находится. Равновесное – когда пора заполнена нерастворимым в веществе матрицы газом, находящимся под давлением, равным поверхностному давлению. Распределение напряжений вокруг изолированной поры и их величина определяют и механизм, и кинетику переноса массы, сопутствующего залечиванию поры. Распределение вакансий вокруг изолированной сферической поры в кристалле обусловлено нескомпенсированностью давлений – лапласовского внешнего и газового. Оно неоднородно, что вызывает появление диффузионного потока, изменяющего объем поры.

   Непороговые механизмы залечивания изолированной поры. Процесс залечивания всегда сопровождается понижением энергии системы, обусловленной либо наличием поры, либо действием внешних сил. Процесс залечивания изолированной поры в однородной изотропной среде рассматривается под влиянием лапласовского и приложенного извне давлений, заведомо недостаточных для эмиссии дислокационных петель из ее объема. Деформация происходит при малых напряжениях, и ее скорость пропорциональна первой их степени напряжений. При непороговом залечивании важны диффузионные потоки в объеме матрицы. Потоки поверхностной диффузии вдоль поверхности поры могут лишь изменить ее форму, не изменяя объема.

Если пора огранена атомно – гладкими поверхностями, залечивание осложняется. Оседание атомов на них может стать “ пороговым ”. В этом случае испарение вакансий может начаться с трехграничной вершины поры, при этом образование зародыша не предпологается, и механизм становится непороговым.                                          

     Пороговые механизмы залечивания изолированной поры. Кинетика процесса залечивания поры пороговыми механизмами может быть описана как в рамках феноменологического подхода, не предполагающего использование конкретных модельных представлений о механизме переноса массы, так и с использованием представлений о дислокационных механизмах массопереноса. При пороговых механизмах поставки вещества в залечивающуюся пору структура матрицы вокруг нее может испытывать существенные изменения, что, в свою очередь, может исказить и механизм, и кинетику ее залечивания.

    Ансамбль пор в реальном кристаллическом теле. В ансабле сферических пор уменьшение свободной поверхностной энергии может быть реализовано в двух процессах: залечивание пор (внешнее спекание) и коалесценция, когда пикнометрическая плотность неизменна (внутреннее спекание). Локальные напряжения в ансабле частиц, искажающие их исходную локализацию, могут возникнуть вследствие различия в размерах и, следовательно, величин усадки соответствующих контактах. Существенные изменения в геометрии ансамбля могут быть обусловлены  частичными перекрытиями полей напряжений в области близко расположенных контактов. Существующая особенность усадки на контакт состоит в том, что спекание пространственных цепей (нитей) зависит от того, оказывается эта нить закрепленной с одного или двух концов.

   Активированное спекание – это спекание порошковой формовки при воздействии химических и физических факторов, вызывающих интенсификацию спекания. Активность порошков не может определяться термически нестабильными искажениями, снимающимися при низких температурах (избыточная энергия, смещения атомов из состояния равновесия, микронапряжения, локализующиеся в пределах блоков, фрагментов). В процессе механического измельчения, наряду с увеличением поверхности, можно целенаправленно изменять форму, шероховатость и пористость порошков. Количество дислокаций, которые могут адсорбировать вакансии, увеличивается не пропорционально увеличению плотности дислокаций. При деформационном упрочнении снижается прессуемость. Термическая активация и более длительный срок  пребывания в области температур интенсивного спекания обуславливают более сильную усадку в начале процесса при увеличении температуры или уменьшении скорости нагрева.

   Физические методы – облучение (нейтронное, ультразвуковое), кристаллографические превращения, высокие давления. Облучение может активизировать порошок, создавая избыточные точечные дефекты, а также активировать процесс, вызывая генерирование точечных дефектов и неустойчивые состояния границ. С увеличением давления коэффициент диффузии понижается.

К химическим методам активирования порошков  можно отнести все способы, обеспечивающие получение дисперсных частиц, например осаждение из растворов, восстановление смесей солей, выпаренных из растворов, синтез в плазме, синтез нестехиометрических соединений, а к химическим методам активирования процесса спекания – легирование металлами и соединениями, воздействие газовых сред, сублимацию. Различают три вида спекания: с высокой скоростью усадки, переменной малой.

   Сверхпластичность пористой структуры. Сверхпластичность способность материала к большим равномерным пластическим деформациям без нарушения внутренней сплошности, появляющаяся при высоких гомологических температурах под влиянием очень низких, сильно зависящих от скорости деформации напряжений.

    Влияние технологических факторов на спекание. Температура спекание – основной фактор, и в зависимости от нее процесс спекания формовок из однокомпонентных порошков можно разделить на три этапа. Ультрадисперсные порошки внутреннее спекание для них может сопровождаться появлением монокристалла, размеры которого существенно превосходят размеры частицы.

Механическое легирование – образование суперсплава при длительном совместном смешивании и механическом измельчении его компонентов.