Влияние атмосферы спекания на пористость и миграцию пор

Заготовки из металлического порошка содержат много пустот, общее количество и объем которых определяются размером и формой частиц, характером пластической деформации и давлением прессования. При спекании общий объем пор уменьшается, происходит усадка, изделие становится более плотным.

Известно, что снижение пористости в процессе спекания происходит следующим путем:

а) по мере повышения температуры общее количество пор в процессе спекания непрерывно уменьшается;

б) с удлинением времени спекания средний размер пор в заготовке увеличивается;

в) для каждого момента спекания возникает максимальное число пор определенного размера, и этот максимум в процессе спекания смещается в сторону более крупного размера пор;

г) в конце спекания наблюдаются более крупные поры, чем можно было обнаружить в начале процесса.

Все это, как показано на фиг. 4, не зависит от того, протекало ли спекание в восстановительной или нейтральной атмосфере или в вакууме.

В процессе экспериментального изучения образования пористости при спекании заготовок из медных порошков Райнес и его сотрудники [15] впервые произвели тщательный подсчет пор; результаты показали, что высказанные выше положения относительно изменения пористости в зависимости от времени спекания верны. В этом исследовании медные порошки со слабоокисленной поверхностью и размером частиц —200 меш (преобладали частицы размером 40 мк) прессовались при давлении 890 кг/см^2, и спекались при 800 и 1000° в продолжение от 1 до 100 час. в водороде, аргоне и в вакууме.

Некоторые экспериментальные данные Райнеса и сотрудников, относящиеся к спеканию при 1000° в течение 1—100 час. соответственно в трех упомянутых атмосферах, приведены в табл. 3. Эти данные показывают, что спекание в вакууме обеспечивает минимальную пористость, причем заготовки имеют максимальное число мелких и минимальное число крупных пор, тогда как при спекании в водороде получается максимальное число пор среднего размера.

Таблица 3

Количество пор на площади 0,0293 см² в изделиях, спеченных из медного порошка при 1000° в течение 1 и 100 час. (пористость неспеченного изделия 44%)

Атмосфера спекания	Время, часы	Пористость, %	Число пор при диаметре х 10-1, мк
			8,64	6,35	4,32	3,05	2,29	1,52	1,02	0,76	очень мелкие
Водород	1	23	0	15	65	413	1397	2987	2340	1415	1189
	100	9	7	44	93	293	769	824	514	392	314
Аргон	1	21	0	0	6	104	503	620	1361	1605	1908
	100	15	0	3	172	210	553	676	672	718	687
Вакуум	1	15	0	6	32	74	145	281	351	805	1509
	100	6	3	12	40	123	181	425	923	1044	833

Таким образом, спекание в вакууме влияет не только на плотность и общую пористость, но и на распределение пор различного размера в спеченном изделии. Распределение пор по размерам характеризует кристаллическое строение спеченных изделий, следовательно, это строение заготовки находится в прямой зависимости от атмосферы спекания.

Процессы пропитки

Вакуум в порошковой металлургии получил широкое распространен ние для пропитки отливок. Этот процесс относится к изготовлению двух* компонентных материалов путем внедрения одного компонента в пористую матрицу другого. Например, изделия из железного порошка, пропитанные медью, характеризуются совершенной плотностью и высокой прочностью. При производстве подобных изделий в изготовленную пористую железную матрицу под действием капиллярных сил проникает жидкая медь. Для обеспечения должного проникновения меди в железный скелет процесс осуществляют в вакууме.