3. Формирование структурной неоднородности при прессовании
Изучали влияние давлений 5, 15, 50, 100 и 150 МПа на формирование структуры образцов из порошка магния марки МПФ-2, запрессованных в металлические стаканчики внутренним диаметром 18мм, высотой 30мм и толщиной 0,9мм. Исследования микроструктуры выполняли на продольных шлифах, изготовленных в плоскости симметрии. Измеряли следующие структурные характеристики: среднюю относительную плотность рср = 1-П (П - пористость), однородность относительной плотности К, удельную контактную поверхность между частицами металла Sк, относительную удельную поверхность частиц (дисперсность) Sуд, степень плоскостной ориентации граничных поверхностей α.
На рис.3.1 приведены фотографии макроструктуры образцов, изготовленных при давлениях 50 и 150 МПа. При давлении 50 МПа структура образца однородна, а при давлении 150 МПа в объеме образца образовались две ярко выраженные зоны с различной структурой.
а)
б)
Рис.3.1. Макроструктура образцов порошка магния марки МПФ2 после прессования давлениями 50МПа (а) и 150МПа (б).
В
ыполнены
измерения структурных параметром α,
%; ρср,
Sуд
×10-3м2/г;
Sк
×10-3м2/г,
по высоте всех исследованных образцов.
Анализу подвергалась средняя часть
образца, одна треть, его диаметра.
Графические данные, полученные по
результатам измерений, приведены на
рис. 3.2.
ср
,
1/мм
,
1/мм
Рис.3.2. Изменение структурных параметров прессованных образцов из порошка магния марки МПФ-2 в зависимости от давления прессования:
Нижняя зона образца; 2- верхняя зона образца.
Анализ этих зависимостей показывает, что все рассматриваемые характеристики прессованного порошка претерпевают качественные изменения в диапазоне давлений 50-70 МПа.
При низких давлениях на участке 5-10 МПа в объеме образца равномерно по всей высоте происходит некоторое разупорядочение частиц, перемещение их из положения первоначального равновесия, за счет чего несколько падает величина α. Одновременно с этим наблюдается незначительный рост ρср, Sуд, Sк, т.е. идет процесс уплотнения и измельчения частиц за счет трения. По мере повышения давления (15-50 МПа) наблюдается резкое возрастание контактной поверхности, сопровождающееся более интенсивным измельчением частиц, чем на первоначальном этапе и их ориентацией, в результате чего относительная плотность также растет.
Очевидно, что резкое увеличение и с дальнейшим ростом давления постепенная стабилизация всех структурных параметров свидетельствуют о наличии качественного перехода порошкового материала в связное тело при давлениях более 50 МПа.
Согласно полученным данным, этот переход сопровождается возникновением зон структурной неоднородности в объеме образца. Как видно из приведенных зависимостей, в верхней и нижней частях образцов процессы изменения и стабилизации структурных параметров идут с различной скоростью.
С ростом средней относительной плотности по мере увеличения давления меняется и однородность ее распределения в объеме (рис.3.3): на начальных этапах однородность относительной плотности улучшается (К падает), а при переходе к связному телу- ухудшается (К возрастает).
ср
Рис.3.3. Зависимость средней относительной плотности (ρ) и однородности (К) прессованных образцов порошка магния марки МПФ-2 от давления прессования.