Композиционные материалы, полученные методом порошковой металлургии
Методы порошковой металлургии позволяют получать принципиально новые материалы, которые сложно или невозможно получить другими способами: многослойные композиции, различные комбинации металлических и неметаллических компонентов, пористые материалы с широким диапазоном контролируемой пористости, изделия из тугоплавких металлов. Порошковая металлургия дает возможность свести к минимуму отходы металла в стружку, упростить технологию изготовления деталей и снизить трудоемкость производства.
Технологический процесс изготовления изделий из порошков включает в себя: получение порошков, подготовку шихты, формование, спекание, горячее прессование и штамповку. Размеры частиц порошка обычно составляют 0,1 мкм –0,1 мм. Более крупные частицы называют гранулами, более мелкие – пудрой. Металлические порошки получают физико-механическими и химико-металлургическими способами. В основе физико-механических способов лежат методы механического измельчения металлов в твердом и жидком состояниях. К ним относятся дробление и размол стружки в мельницах, распыление расплавленного металла струей сжатого воздуха, газа или жидкости, грануляция при литье металла в жидкость. К химико-металлургическим способам относятся способы восстановления металлов из оксидов, электролитическое осаждение металлов из водных растворов солей и т.д.
При формовании заготовок из порошков определенного химического состава прессованием им придают форму и размеры готовых деталей, после чего направляют на спекание. При спекании непрочные прессованные заготовки превращаются в прочное спеченное тело. Для получения более высоких характеристик механических и служебных свойств материалов и повышения точности размеров после формования и спекания дополнительно производят горячее прессование. Пористость повышает окисляемость порошковых материалов. Поры, наполненные газом, снижают теплопроводность, что ухудшает прокаливаемость пористых материалов по сравнению с компактными. Чем выше требования по прочности, тем меньше должна быть пористость металла.
Исследование структуры сплавов
При изучении строения металла или сплава различают макроструктуру, видимую невооруженным глазом и микроструктуру, определяемую металлографическими методами, т.е. с использованием различных микроскопов.
Изучение структуры сплавов в данной работе осуществляется с помощью оптического микроскопа. Изображение формируется в отраженном свете.
Для микроанализа изготавливают образцы с полированной поверхностью – микрошлифы. Для получения микрошлифа поверхность образца шлифуют, полируют. Для исследования металлической основы микрошлиф подвергают химическому травлению определенными реактивами. Например, для сталей используют реактив Ржешотарского - спиртовой раствор азотной кислоты (5 мл азотной кислоты и 100 мл этилового спирта).
В результате анализа оценивается форма включений, их размер, распределение, количество графита, легирующих элементов, количество перлита, феррита и т.д.
ЭКПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Используя образцы - микрошлифы порошковых материалов, рассмотреть и графически изобразить структуру материалов под микроскопом. Сравнить структуру с описанием в альбоме.
Используя образцы - микрошлифы сталей и вспомогательный альбом с фотографиями, изучить и графически изобразить их структуру. Определить содержание углерода в образцах и фазовый состав по диаграмме состояния, приведенной в теоретической части.
Используя образцы – микрошлифы чугунов и вспомогательный альбом с фотографиями, изучить и графически изобразить их структуру. Определить вид чугуна, форму графитных включений, тип металлической основы. У белых чугунов определить содержание углерода. По диаграмме состояния определить фазовый состав белых чугунов.
Изучить диаграмму состояния «железо-углерод». Идентифицировать линии ликвидуса, солидуса, эвтектоидную и эвтектическую точки, линии фазовых переходов, температуры плавления железа, цементита и т.д.
По результатам проведенной работы сформулировать выводы.