7.1.1.3. Форма частиц

Форма частиц практически определяется условиями получения порошков. От нее зависят такие технологические свойства как на­сыпной вес, текучесть, прессуемость, плотность и проницаемость спрессованных брикетов, изотропность свойств и т. п. -

Из многообразия форм можно выделить несколько основных (табл. 31).

Форма порошков, как и форма тел, является величиной качественной, хотя она в большей мере определяет поведение по­рошковой массы во всех технологических операциях.

Существует система численных критериев, которые содержат основные геометрические параметры, присущие данному набору час­тиц, такие как их объем, поверхность, высота и т. п. Применяются так­же характеристики, построенные на сравнении частиц сложной формы со сферой идентичного объема. Существуют шаблоны формы частиц.

Таблица 31

Тип частицы

Способ получения

Сферические Округлые неправильной формы: каплевидные, вытянутые и рваные. Гранные формы: простые пластин­чатые многогранники, дендрит­ные, игольчатые, нитевидные. Осколочные. Чешуйчатые. Иррегулярной формы.

Распыление расплавов, преимущественно газом или ультразвуком; конденсация паров; химический способ. Распыление расплавов, преимущественно водой или воздушное центробежное рас­пыление; конденсация паров. Газовое осаждение; электролитическое осаждение; химический способ. Механическое диспергирование - дробле­ние; размол; точение. Механическое диспергирование; распыле­ние расплавов с расплющиванием капель о твердые поверхности. Механическое диспергирование

7.1.1.4. Микротвердость

Твердость - это свойство поверхностного слоя материала, состоя­щее в его способности сопротивляться упругой и пластической дефор­мации или разрушению при местных контактных воздействиях со сто­роны более твердого тела (индентора) определенной формы и размера.

Микротвердость - это твердость малых (микроскопических) объемов материала. Ее определяют измерением диагонали отпечат­ка на приборе микротвердости ПМТ-3. Для этого порошок смеши­вают с бакелитовым лаком или оргцементом, затем прессуют в не­большие брикеты, которые полимеризуют при температуре 140 °С. Готовят шлиф и при нагрузке 20...30 г определяют микротвердость, которая является характеристикой пластичности порошков. Напри­мер, для армко железа микротвердость составляет 1300... 1400 МПа.

,

где Р - нагрузка; d - диаметр частицы; S - площадь отпечатка.

Здесь учтен пространственный угол в вершине пирамиды инден­тора (α = 136°).

7.1.1.5. Удельная поверхность

Удельной называется поверхность единицы массы или объема по­рошка. Ее величина для большинства металлических порошков ко­леблется от 0,01 до нескольких десятых квадратного метра на 1 грамм. Она зависит не только от размера частиц, но и от степени развитости поверхности, которая определяется условиями получения порошков.

От величины удельной поверхности зависит содержание адсорбиро­ванных газов, коррозионная стойкость, спекаемость порошков и ряд других характеристик. С уменьшением размера частиц их удельная поверхность увеличивается. Эта зависимость имет следующий вид:

,

где a и b - константы; d - диаметр частицы.

Пунктирной линией изображен график зависимости для сфери­ческих частиц.

Коэффициент шероховатости - это отношение удельной повер­хности реальных частиц к удельной поверхности сферических час­тиц того же размера. Он колеб­лется в пределах 10...14 для вих­ревых порошков (рис.64). Ве­личина удельной поверхности значительно снижается при от­жиге, так как частица, как и вся­кая система, стремится к мини­муму поверхностной энергии:

Рис.64. Зависимость удельной

поверхности от размера частицы. Е= σ · S,

Где σ – поверхностное натяжение или поверхностная энергия. Минимум энергии не соответствует сферической частице, так как су­ществует анизотропия поверхностного натяжения у кристаллических тел.

Удельная поверхность косвенно определяется измерением газопроницаемости или величины адсорбции. Газопроницаемость определяется в режиме молекулярного (Кнудсевого) течения газа.

Адсорбционные методы основаны на величине сорбции азота или другого газа навеской порошка (~ 30 г), обезгаженного при тем­пературе 200...300 °С и остаточном давлении в вакуумной камере 10^-4...10^-5 мм. рт. ст. (тор).

В качестве характеристики, определяющей внутреннюю порис­тость частиц, применяется пикнометрическая плотность, которая измеряется на специальных приборах - пикнометрах.