3. Електроімпульсне плазмове спікання нанопорошків: схема методу та фізика процесів.

Технология искрового плазменного спекания (ИПС) – современная

перспективная технология консолидации порошковых материалов. Метод основан на пропускании через спекаемый материал мощных

прямоугольных импульсов постоянного тока, что, помимо резистивного

нагрева, приводит к активации поверхности порошка вследствие

образования в зазорах искровой плазмы.

В основе физического описания ИПС лежит классическая теория спекания, однако целый ряд аспектов, связанных с тем, что при высокоскоростном нагреве процесс спекания осуществляется в существенно неравновесных и нестационарных условиях, не удается описать на основе классической теории спекания [2]. К основным преимуществам технологии ИПС относятся: – равномерное распределение тепла по образцу; – высокая плотность и контролируемая пористость; – предварительная обработка давлением и связующие не требуются; – равномерное спекание однородных и разнородных материалов; – короткое время рабочего цикла; – минимальный рост зерна и влияние на микроструктуру.

Возможность проводить консолидацию материала за короткое время при относительно низких температурах является решающим преимуществом технологии при работе с термически нестабильными нитридами железа, гарантирующими сохранение азота в материале и жесткий контроль над ростом зерна

Особенности этого метода консолидации порошковых материалов состоят в том, что нагрев вещества происходит путем пропускания импульсов электрического тока; это позволяет существенно снизить температуру и сократить время спекания по сравнению с обычным спеканием и горячим прессованием.

4. Температурна залежність міцності керамічних матеріалів та металів: особливості, основні відмінності та їх причини.

Метали

На рис. 3.6 представлені графіки зміни міцності найбільш поширених в будівництві сталей при дії на них високих температур. На графіках для зручності порівняння різних видів сталі представлені залежності не абсолютних, а відносних значень меж міцності сталей. Відношення межі міцності або межі текучості матеріалів при даній температурі до межі міцності або межі текучості в нормальних умовах прийнято називати температурним коефіцієнтом зміни міцності і позначати γ_t.

У зв'язку з тим що температура конструкції при пожежі змінюється в часі, змінюється також і значення коефіцієнта γ_t. Значення температурного коефіцієнта зміни міцності, при якій межа міцності матеріалу в нагрітому стані знижується до величини робочої напруги в конструкції, називається критичним, оскільки в цьому випадку станеться обрушення конструкції. Температура, яка відповідає втраті міцності і несучої здатності сталі називається критичною температурою.

Рис. 3.6. Зміна міцності арматурних сталей при нагріванні: 1 – високоміцний холоднотягнутий дріт; 2 – звичайний холоднотягнутий низьковуглецевий дріт; 3 – гарячекатана сталь Ст3, Ст5; 4 – низьколегована сталь 25Г2С; 5 – низьколегована сталь 30ХГ2С

З рис. 3.6 видно, що механічні властивості розглянутих сталей при нагріванні до 200–250⁰С практично не змінюються. Краще за всіх в умовах пожежі при γ_t = 0,625, що відповідає коефіцієнту запасу міцності 1,6, поводитиметься низьколегована сталь марки 25Г2С, з якої виготовляють гарячекатану арматуру класу А-Ш. Її критична температура становить 570 °С.

Розглянемо як ведуть себе вказані сталі і після охолодження (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Зміна міцності арматурних сталей при нагріванні та наступному охолодженні: 1 – високоміцний холоднотягнутий дріт; 2 – звичайний холоднотягнутий низьковуглецевий дріт; 3 – гарячекатана сталь Ст3, Ст5; 4 – низьколегована сталь 25Г2С

Якщо холоднотягнуті сталі зберігають свою міцність при нагріванні в інтервалі температур 300–350⁰С то низьколегована сталь 25Г2С при температурі до 600⁰С не тільки не втрачає міцності, але й при нагріванні до 500⁰С значно зміцнюється.

Для підвищення вогнестійкості з/б конструкцій в якості арматурної сталі потрібно використовувати низьколеговані сталі 25Г2С, 30ХГ2С, 35Г2С.

Рис. 3.8. Діаграми деформування звичайної холоднотягнутої арматурної сталі для різних температур нагріву.

Важливою є інформація про залежність внутрішніх напружень від деформацій, що їх викликають за підвищених температур. Дослідження поведінки арматурної сталі в залежності від температури, показують, що крім міцності так само змінюється і характер діаграм деформування., я к показано на рис. 3.8.

На рис. 3.8 величина R_s визначає рівень напружень що визначає міцність сталі для даної арматурної сталі. Межа міцності визначається настанням пластичних деформацій в сталі, тобто дорівнює межі текучості даної арматурної сталі R_s = _т. Діаграму на рис. 3.8 зручно використовувати для визначення коефіцієнтів зниження міцності для різних арматурних сталей.

Кераміка

Мал. 2.6. Залежність міцності щільної кераміки з стабілізованого діоксиду цирконію від температури при стисненні (1) і вигині (2)

Бадделеїтові вироби зберігають високі властивості міцності лише до температур близько 700 ° С, після чого міцність знижується і стає звичайною для цієї кераміки.

Температура плавлення…