Многокомпонентные металлические системы

Соединение различных металлических материалов методами порошковой металлургии является особенностью этого интересного процесса, позволяющего изготовлять ряд изделий, получение которых любым другим металлургическим методом невозможно. Некоторые различия между соединениями металлов в твердом состоянии и в присутствии жидкой фазы приведены в табл. 2. Реакции в твердом состоянии в многокомпонентных металлических системах приводят к образованию механических или интерметаллических соединений и твердых растворов.

Имеются комбинации металлов, которые не образуют твердых растворов или интерметаллических связей, но тем не менее желательно их скомбинировать, чтобы получить материал, обладающий основными свойствами компонентов, входящих в его состав. Например, комбинация вольфрама и меди весьма желательна для определенных электротехнических целей; два металла, однако, не диффундируют друг в друга. Вольфрам интересен своей высокой износоустойчивостью, а медь обладает прекрасной электропроводностью. Смесь порошков вольфрама и меди после прессования и спекания дает так называемый комбинированный материал, в котором частицы вольфрама и меди связаны силами сцепления и механическими силами адгезии. Дефекты решетки кристаллов, расположенных на поверхности частиц порошка, играют решающую роль в этом процессе, потому что они позволяют атомам мигрировать из решетки одного кристалла в решетку другого в виде внедренного атома загрязнения [7, 8]. Комбинированный материал подобного рода обладает характеристиками вольфрама и меди и хорошо подходит для электрических контактов, так как имеет высокую электропроводность и износостойкость. Этого рода реакцию можно описать уравнением

Смешение двух или более компонентов в псрсшкссбразнсй ферме, прессование и последующее спекание их при температуре ниже температуры плавления более тугоплавкого компонента, но при температуре выше точки плавления компонента с более низкой температурой плавления, чем первый, возможно, однако только в том случае, если жидкий компонент присутствует в относительно малом количестве. Хорошо известный «твердый сплав», состоящий более чем из 90% вольфрама с присадками меди и никеля, изготовляется таким способом. Спекание наблюдается при температуре немного выше температуры плавления медно-никелевой фазы, которая взаимодействует с твердым вольфрамом и образует материал исключительно высокой плотности. Уравнение подобной реакции может быть представлено в следующем виде:

Дувец и сотрудники исследовали две серии заготовок из медных порошков с размером частиц — 200 4- 350 меш (44—47 лис). Для первой серии [10] применяли порошки «в состоянии поставки» со слегка окисленной поверхностью, а для второй [11] — восстановленные, т. е. с чистой неокисленной поверхностью. Порошки прессовали под давлением 1400 кг/см² и спекали при 705, 760, 815, 870, 925, 980° в течение 0.5, 1, 2, 4, 8, 16, 32 и 64 час. в вакууме и в атмосфере водорода. Результаты, представленные на фиг. 1,а, б, показывают, что параметр уплотнения заготовок из порошков с окисленной поверхностью значительно выше в случае спекания образцов в водороде. Это различие особенно отчетливо у образцов, спеченных при относительно низких температурах.

Корреляция между температурой спекания и временем для разных параметров уплотнения, представленная на фиг. 2,а, б, позволяет интерпретировать уплотнение как кинетический процесс, подобно химическим реакциям. Кинетический процесс характеризуется тем, что если данное