Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна - Бальшин М.Ю.
Скачать (прямая ссылка):
В отличие от компактных" тел, порошковые и волокнистые тела характеризуются ярко выраженным непостоянством объема и в еще большей мере непостоянством степени контакта между структурными элементами и непостоянством свойств при механической деформации и термической обработке. Так, например, исходный объем, занимаемый порошком или волокном, в результате механической деформации и термической обработки может уменьшиться в несколько раз, а поверхность контактных участков между частицами, сопротивление деформации и электропроводность могут при этом увеличиться в десятки и сотни тысяч раз. Модуль упругости, который у компактных тел имеет практически постоянное значение,' у порошковых и волокнистых тел изменяется так же, как степень контакта, твердость и прочностные характеристики.
Для консолидируемых тел характерно известное равновесие (необратимое или лишь в некоторый части обратимое) между давлением их формирования и свойствами (сопротивлением деформации, электропроводностью, величиной контактной поверхности между частицами), ьс-ли сплошное или консолидируемое тело подвергнуто всестороннему сжатию под нагрузкой P (недостаточной для приведения этого тела в компактное состояние), то давление нагрузки уравновешивается сопротивлением г тела деформации под нагрузкой Р:
(1.1)
Р + Р' = 0. v
Сплошные тела в этом случае ДеФ°Р^Ю1^О0% обратимо и доля упругой ДеФ°Рм*^ от общей деформации, а доля необратимой дєф f
равна нулю. Поэтому величина P1 ^Р^*м лПРугоА ляется для сплошного тела его сопротивлением }ПР>
25
деформации. Для консолидируемых тел доля необоат« мои деформации при всестороннем сжатии в некого случаях составляет почти 100% от общей деформаЯ? Поэтому значение P' в формуле (I, 1) является соппп' тивлением консолидированного тела необратимой деЛоп мации и одновременно также его сопротивлением vnov гой деформации в конечном (после приложения нагоуз ки Р), но не в начальном (до приложения нагрузки Р\ состоянии. '
Приблизительно пропорционально величине P изменяются (в основном необратимо) контактная поверхность частиц, прочность и модуль упругости. Необратимо изменяются также электропроводность, теплопроводность и ряд других свойств консолидируемых тел. В сплошных телах внешнее давление при всестороннем обжатии уравновешивается только обратимым (упругим) изменением их свойств. В порошковых и волокнистых телах внешнее давление уравновешивается также и необратимым изменением их свойств Ч
Диаграммы изменения плотности и свойств при прессовании и термической обработке (спекании) порошков и волокна показывают, что сыпучие тела переходят в более или менее связные консолидированные тела постепенно и без резких скачков (хотя при спекании несомненно имеют место не только количественные, но и качественные изменения).
При этом переходе постепенно сглаживаются различия между консолидируемыми и компактными телами: уменьшаются пористость и степень автономности частиц, увеличивается поверхность контакта между частицами; по значению свойства все более приближаются к соответствующим свойствам компактных сплошных материалов того же состава, степень непостоянства объема, контакта и свойств, а также неоднородности распределения напряжений постепенно уменьшался. Таким образом, градации различий между консолидируемыми и сплошными телами могут варьировать в широких пр * делах.
і Весьма распространенно представление о HePaBH°*f "°^нХ рошковых тел и приближение их к равновесности в ходе спек я На самом деле, свойства, порошковых тел в любой^моментчию ^ находятся в равновесии с формирующим Давлен,и1" (!пГинин, внутренним) и с сопротивлением тела деформации при спеканий,
ZQ
Предельными состояниями консолидируемого тела являются, с одной стороны, неуплотненное и нГспечеГное сыпучее тело из порошка или волокна, деформирующее' ся уже под действием собственной массы, РСдА компактное непористое тело, полученное в результате деформации и спекания порошка, имеющее те ке свойст ва, как компактные тела, полученные другими путями
Свойства консолидированного материала определяются не только его составом, но и состоянием ив первую очередь степенью контакта и связи между частицами, а также величиной пористости. Поэтому свойства консолидированного материала зависят от большего числа параметров, чем свойства сплошного.
Таким образом, порошковые и волокнистые материалы характеризуются совокупностью ряда признаков: неполным контактом между структурными элементами, которые лишь частично заполняют объем тела; меньшим, чем у сплошных материалов значением ряда свойств, зависящих от полноты контакта (например, прочности, электропроводности и скоростей передачи ряда процессов); более или менее значительной автономностью структурных элементов; неоднородными плотностью и распределением напряжения и деформации; непостоянством степени контакта и связи между структурными элементами, степени заполнения пространства и свойств.
Указанные ранее характерные особенности определяются тем обстоятельством, что консолидированные тела являются не только сами по себе определенными индивидуумами, но и в известной степени совокупностью (конгломератом) отдельных индивидуальных тел (частиц) Поэтому свойства консолидированных тел определяются не только свойствами материала составляющих его отдельных индивидуальных тел (частиц), но и степенью и характером связи и контакта между ними.
