- •Введение
- •Глава 1. Производство металлических порошков
- •1.1. Предыстория порошковой металлургии
- •Современные тенденции развития и задачи порошковой металлургии
- •1.2. Общие положения
- •1.3. Механическое измельчение твердых материалов
- •1.4. Восстановление химических соединений металлов
- •1.5. Электролиз
- •Химический состав (%) и насыпная плотность (г/cм3)
- •1.6. Термическая диссоциация карбонилов
- •1.7. Термодиффузионное насыщение
- •1.8. Межкристаллитная коррозия
- •1.9. Испарение – конденсация
- •1.10. Производство порошков металлоподобных тугоплавких соединений
- •1.10.1. Восстановительные процессы и прямой синтез из элементов
- •Температура плавления и микротвердость некоторых карбидов, боридов и силицидов
- •1.10.2. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез
- •1.10.3. Золь-гель процесс
- •1.11. Распыление металлических расплавов
- •1.11.1. Разрушение струи жидкости
- •1.11.2. Скорость охлаждения расплава при распылении
- •1.11.3. Формообразование распыленных частиц
- •1.11.4. Кристаллизация распыленных частиц
- •Величина переохлаждения у разных металлов
- •1.11.5. Аморфизация расплава
- •Критические скорости охлаждения при аморфизации некоторых расплавов
- •1.11.6. Микроструктура распыленных частиц технических сплавов
- •1.11.7. Технология газового распыления
- •Технологические параметры газового распыления никелевого сплава
- •1.11.8. Технология распыления расплава потоком жидкости
- •Технологические параметры распыления водой расплава
- •1.11.9. Технология центробежного распыления
- •1.11.10. Технология получения порошков-чешуек, нитей и лент
- •Глава 2. Свойства металлических порошков и методы их контроля
- •2.1. Химические свойства
- •Характеристика металлических аэрозолей
- •2.2. Физические свойства
- •2.3. Технологические свойства
- •2.4. Отбор и подготовка проб
- •Глава 3. Формование порошков
- •3.1. Подготовка порошков к формованию
- •3.2. Предварительная обработка порошка
- •5 ‑ Ввод порошка и добавок; 6 ‑ выход смеси
- •3.3. Формование порошка в пресс-формах
- •3.3.1. Общие положения
- •3.3.2. Практика прессования
- •3.3.3. Пресс-формы и прессы
- •3.3.4. Прессование брикетов повышенной плотности
- •3.4. Холодное изостатическое прессование
- •3.5. Шликерное формование
- •3.6. Мундштучное формование
- •3.7. Инжекционное формование
- •3.8. Импульсное формование
- •3.9. Прокатка
- •Глава 4. Спекание порошков
- •4.1. Твердофазное спекание
- •4.2. Жидкофазное спекание
- •4.3. Практика спекания
- •4.3.1. Атмосферы спекания и защитные засыпки
- •4.3.2. Печи для спекания
- •Свойства материалов для нагревательных элементов
- •4.3.3. Брак при спекании и его предупреждение
- •Глава 5. Способы производства беспористых порошковых изделий
- •5.1. Общие положения
- •Механические свойства порошковых конструкционных сталей в зависимости от пористости
- •5.2. Инфильтрация
- •5.3. Горячее прессование
- •5.4. Горячее изостатическое прессование
- •5.5. Горячая экструзия
- •Состав и содержание газов, выделившихся из порошка быстрорежущей стали при нагреве в вакууме
- •5.6. Горячая штамповка
- •5.7. Компьютерное моделирование
- •5.7.1. Моделирование процесса уплотнения порошков
- •5.7.2. Моделирование процесса горячей экструзии
- •Глава 6. Изготовление порошковых изделий без форм
- •6.1. Механическая обработка заготовок
- •6.2. Компьютерные технологии
- •6.3. Оспрей - процесс
- •Глава 7. Финишные технологические операции
- •Глава 8. Охрана труда и техника безопасности
- •Библиографический Список
1.10.3. Золь-гель процесс
В основе этого процесса лежит образование гидрооксидов металлов при химическом превращении высокодисперсных систем – золей в рыхлые аморфные структуры – гели. Золи представляют собой системы, в которых частицы высокодисперсной твердой фазы участвуют в броуновском движении и, благодаря этому, находятся во взвешенном состоянии. Различают гидрозоли, органозоли и аэрозоли, у которых дисперсионная среда соответственно вода, органическая жидкость или газ. Золи способны коагулировать, т. е. образовывать крупные агрегаты частиц в виде структурированных систем, например гелей. Коагуляция происходит при удалении лишней воды из системы, что достигается повышением температуры, воздействием электромагнитных полей, жестких излучений, механическими или химическими воздействиями.
Процессы в водных средах происходят в такой последовательности: гидролиз → полимеризация → нуклеация → рост. Процесс нуклеации представляет собой образование статистических зародышей критического размера.
Золь-гель процессы разделяют на коллоидные и полимеризационные. В коллоидных системах образование гелей происходит в растворах, содержащих золь одного или более компонентов. Полимеризационный процесс формирует непрерывную полимерную структуру геля, который может содержать катионы различной природы. Размер и распределение частиц порошка зависят от процессов нуклеации и последующего их роста. Для достижения монодисперсности порошков необходимо регулировать концентрации исходных компонентов и растворителя на стадии нуклеации. Изменением концентрации раствора, можно регулировать форму частиц синтезируемого порошка.
Золь-гель процессом изготавливают порошки оксидов титана, циркония, гафния, вольфрама, алюминия и других металлов. Эти порошки обладают высокой степенью дисперсности, соответственно большой удельной поверхностью и активны при спекании. Золь-гель процесс позволяет получать и нанопорошки.
1.11. Распыление металлических расплавов
Промышленное производство распыленных порошков началось в середине прошлого века. Уже в 1959 г. в США и Канаде объем производства железных порошков составил 6 тыс.т., в ФРГ 2,2 тыс.т. и в Англии 0,5 тыс.т. В настоящее время в мире производится около 500 тыс.т. распыленных металлических порошков. Кроме порошков железа, различными способами распыления производят порошки алюминия, меди, свинца, цинка, титана, циркония, молибдена, вольфрама, а также сплавов на основе перечисленных и других металлов. Важно подчеркнуть, что технологии распыления особенно эффективны при получении порошков высоколегированных и многокомпонентных сплавов, поскольку обеспечивают высокую степень однородности химического состава и дисперсное строение литого металла. Методы распыления различаются по виду источников нагрева металла (индукционный, электродуговой, электронный, лазерный, плазменный и др.), по типу силового воздействия на распыляемый расплав (энергия потоков газа, жидкости, механическое воздействие центробежных сил и др.), а также по типу среды, в которой протекает процесс распыления (восстановительная, окислительная, инертная, вакуум).