1. Взрывное формование. Возможны различные варианты создания нагрузки на порошковое тело: нагружение пуансона летящим снарядом; непосредственное воздействие ударной волны на пуансон; передача давления через жидкую среду.
2. Электрогидравлическое прессование. Процесс заключается в превращении электрической энергии в механическую в жидкой среде, которое может быть осуществлено двумя методами: разрядом конденсатора через зазор между двумя электродами, погруженными в жидкость и разрядом конденсатора через проволочку, перекрывающую зазор между двумя электродами, погруженными в жидкость.
3. Электромагнитное формование. Метод использует для уплотнения порошков энергию мощного импульсного магнитного поля.
4. Пневмомеханическое формование. Для уплотнения порошкового тела используется энергия, выделяющаяся при адиабатическом расширении сильно сжатого газа. Пневмомеханические высокоскоростные машины являются одним из прогрессивных типов металлообрабатывающего оборудования и отличаются простотой действия.
Спекание – процесс развития межчастичного сцепления и формирование свойств материала, полученного нагревом сформированного или свободно насыпанного порошка или волокна без расплавления основного компонента.
Спекание – одна из основных технологических операций порошковой металлургии, в процессе которой происходит превращение брикета, спрессованного из порошков, в прочное спеченное тело со свойствами, приближающимися к свойствам компактного материала.
Многие теоретические вопросы спекания остаются до сих пор еще не решенными. Так, можно предположить, что чем ниже температура плавления металла, тем ниже и температура спекания. Однако, для многих материалов этот вывод не подтверждается, и часто наблюдается обратное явление. Например, температура спекания железа лежит в пределах 1000 – 1050 ºС, а температура спекания нержавеющей стали в пределах 1250 – 1300 ºС, тогда как температура плавления железа равна 1539 ºС, а температура плавления нержавеющей стали ниже.
Возможно, это связано с разной температурой рекристаллизации (у нержавеющей стали она больше), и более сложными связями кристаллической решетки в нержавеющей стали.
Жидкофазное спекание. Для большого числа сплавов, получаемых из металлических порошков, процесс спекания происходит в присутствии жидкой фазы, образующейся в результате расплавления более легкоплавкого компонента или за счет образования эвтектики. При этом механизм спекания с участием жидкой фазы зависит от характера диаграммы состояния спекаемой системы металлов.
Различают спекание с жидкой фазой, присутствующей до конца изотермической выдержки при нагреве, т.е. когда весь период спекания протекает между ликвидусом и солидусом системы, а также спекание с жидкой фазой, исчезающей вскоре после ее появления вследствие растворения в твердой фазе или образование других больше тугоплавких фаз.
И в том и другом случае количество образующейся жидкой фазы должно быть меньше количества твердой фазы, иначе при спекании может измениться форма изделия, полученная при прессовании. При жидкофазном спекании возникает своего рода каппилярная система (размеры частиц твердой фазы соизмеримы с размерами пор), состоящая из твердой, жидкой и газообразной фаз.
Развитие порошковой металлургии обусловлено главным образом тем, что ее технологические операции сравнительно просты, а достигаемый эффект во многих случаях оказывается поразительным. Только порошковая металлургия позволила преодолеть трудности, возникшие при производстве изделий из тугоплавких металлов (таких как проволока из вольфрама и молибдена, медно-графитовые щетки и др.), получать сплавы из металлов с резко различающимися температурами плавления (например, так называемый псевдосплав W и Cu), изготавливать материалы из металлов и неметаллов или из нескольких слоев разнородных компонентов, производить фильтрующие материалы с равномерной объемной пористостью, спеченные магнитные и контактные материалы, самосмазывающиеся подшипники, твердые сплавы и успешно решать другие задачи.
КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Интенсивное развитие новых отраслей науки и промышленности, таких как радиоэлектроника, полупроводниковая, атомная, авиационная, ракетная техника и ряд других, ставит большие и сложные задачи в создании совершенно новых конструкционных материалов. Отличительной особенностью большинства направлений новой техники является значительная интенсификация рабочих процессов, что практически всегда связано с ростом рабочих температур и давлений, ускорением энергетических превращений. В связи с этим к конструкционным материалам предъявляются требования высокой механической прочности, огнеупорности, термической, химической устойчивости и ряда других свойств. Кроме того, от ряда материалов требуются особые электрические, радиотехнические и другие свойства.
Металлические материалы не всегда отвечают поставленным задачам.
В этих условиях эти задачи чаще всего могут выполнить так называемые керамические материалы.
Под керамикой понимают материалы, получаемые путем формования порошков неметаллических, а иногда в сочетании и металлических материалов и последующего их спекания при высоких температурах (керамос-глина).
Следует отметить, что понятие о керамике и керамических изделиях в современном понимании в принципе не согласуется с традиционным представлением о керамике, как изделиях из глины или глиносодержащих материалов. По керамической технологии в настоящее время получают: металлокерамику, изделия порошковой металлургии, ферриты, титаниты, изделия из чистых окислов, керметы, карбиды, нитриды, силициды и другие безглинистые материалы, без которых немыслимо развитие новой техники.
Среди новых областей применения технической керамики – атомная техника (конструкционные и защитные материалы), ракетно-космическая техника (обтекатели, защитные оболочки и другие детали ракет и спутников), режущие инструменты (керамические резцы), радиоэлектроника, телеаппаратура, электронно-счетные машины.
Технические керамические материалы отличаются от традиционной (глинистой) керамики, прежде всего тем, что требуют специальной очистки или получения исходных сырьевых материалов химическим путем.
Керамические материалы, применяемые в конструкциях ядерных реакторов, должны, например, обладать высоким поперечным сечением поглощения для широкого спектра нейтронов, высокой механической прочностью и термической устойчивостью. Для изоляционных покрытий космических кораблей, на поверхности которых температура при возвращении на землю через плотные слои атмосферы доходит до 7000 ºС, необходима высокая огнеупорность и высокая тепло-изоляционная способность.
Несмотря на большое разнообразие видов технической керамики изготовить ее можно по единой технологии.
Технология заключается в следующем:
1. Получение порошков компонентов.
2. Приготовление керамических масс (прессование порошков).
3. Формование изделий и механическая обработка.
4. Обжиг.
5. Доводка.
6. Металлизация и пайка керамики.
1. Получение порошков производится методами, рассмотренными при изучении раздела «Порошковая металлургия».