ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ БРОНЗО ОБРАЗНОЙ ПОРОШКОВОЙ ЛАТУНИ ИЗ ОМЕДНЕННОГО ПОРОШКА ЦИНКА И ГРАФИТА Кулиев А.А.,Шахмарова Р.С.

Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности


Номер: 9-1
Год: 2016
Страницы: 39-43
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

Порошки, медь, омедненной графит, прессование, спекание, пористость, механическая свойство, триботехническая свойства

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Определено, что спекание прессовок из порошков меди + медноцинковой лигатуры и мед + медноцинковой лигатур + МГ20 дает более стабильные по содержания цинка результаты по сравнению со спеканием порошков лигатуры и меды + цинка. Получены формулы для расчета кинетики изменения пористости прессовки под влиянием большего внешнего давления.

Текст научной статьи

Развитие производственных мощностей и переход к промышленному выпуску порошков на медной основе поставили перед производителями задачи, связанными с оптимизацией технологических характеристик порошков, оценкой практической значимости каждой из них и введением при необходимости дополнительных показателей качеств. Методом получения и свойствам изделий конструкционного и антифрикционного назначения из основе меди посвящена обзорная работа[1]. В последние годы появление новые публикации по этой теме. Спекание латуни из смеси порошков меди и медно-цинковой лигатуры без омеднённого дает более стабильные по содержанию цинка результаты по сравнению со спеканием смеси порошков меди и цинка[2]. В последнем случае при спекании смеси 60%Си - 40% Zn из-за испарения концентрации цинка снижается до 34%. Наилучшие результаты по стабильности химического состава дает спекание прессовых из готового латунного порошка. Исследованы фазовые превращения, превращения происходящие при спекании латуни (60%Си - 40% Zn), полученной из различных исходных материалов: смеси порошков меди и цинка, смеси порошка меди и медно- цинковой лигатуры, а также гомогенизированных порошков сплава. В прессе спекания латуни из смеси порошков ее фазовый состав стабилизируется при 5500 С, а при использованием гомогенизированных порошков состав практически не изменяется в диапазоне 1500- 8800С [3]. Предложен способ обработки порошков медно- цинкового сплава путем нанесения их на поверхность двухслойного покрытия с первым слоем из олова, серебра или свинца, а вторым -из меди, никеля, свинца или сплавав этих металлов. При температурах 700-8000 С испарению цинка препятствует слой толщиной 0.5-1 мкм [4]. Образования диффузионной пористости, сопровождающие испарение цинка, можно избежать проводя спекание в присутствии жидкой фазы. Омедненный цинковый порошок (34.5%Си и 65.7% Zn ) указанного состава [5], был дополнен медным порошок марки ПМС-1 до содержания меди в смеси 60%. Анализ спеченных образцов, изготовленных из полученной шихты показал, что при спекании потери цинка за счет испарения составили 5.7% , что в 4-5 раз меньше потерь при переработке по технологии диффузионного отжига. Полученные порошковые сплавы отвечают однофазной латуни с α- структурой [6]. Получения латуни из латунного порошка или смеси порошков меди и цинковой лигатуры традиционными методами сопряжено со значительными трудностями[2]. Они связаны соспецификой поведения одного из компонентов сплава - цинка, который отличается высокой упругостью паров и интенсивно испаряется при температурах спекания 8000- 9000 С. B результате формируется неоднородный состав приповерхностного слоя, образуется пористость, ухудшаются механические свойства, спекание латуни осложняется и тем, что в процессе гомогенизации порошковой смеси образуется диффузионная пористость, материал разуплотняется и возникает необходимость последующая до прессовки. Описанные трудности могут быть преодолены применением методов горячего прессования и горячей штамповки пористой заготовки. Порошковую латунь получает при температурах около 8000 С и давлениях 10-100 (горячее прессование) 100-1000 МРа (горячая штамповка) [3,7]. Сталь высокой температуры и давления горячего прессования вызывает необходимость применения технологической оснастки из керамического материалов. Переход к боле дешёвому и долговечному материалу для изготовления пресс- форм (жаропрочным сталям) требует значительного снижения температурное -силовых параметров процесса. При горячем прессовании двухкомпонентного сплава из смеси порошков одновременно идут два процесса: уплотнение и диффузионная гомогенизация. Кинетика изменения пористости Θ прессовки под влиянием большего внешнего давления Р описывается уравнением [9] (1) - вязкость ; Θ - начальная пористость. Для оценки возьмём разумные значение Т= 7000 С, Р= 100МРа. Зная исходную пористость Θ = (2) и поставив уравнения (1) в результате получаем Θ = - (3) Где d - диаметр пора, λ - среднее расстояние поры. При изменении температуры в прессованных образцах, и определяется осадки ɛ = σ / η (4) из этого формула получим η = σ / ɛ (5) где - σ - эффективное напряжение; η - коэффициент вязкости эффективной среда. Подставляя найденные значения в уравнение (3) получим Θ = - (6) Таким образом , кинетика изменения пористости прессовки под влиянием большого внешнего давления Р описывается новым уравнением. В настоящей работе обобщены данные о методах полученных омедненного порошков и изготовления изделий из них. Из множества известных методов наиболее распространен гомогенизующий обжиг смеси порошков меди и медно- цинковой лигатуры. Однако технология диффузионного отжига предусматривает большое число длительных трудно и энергоемких операций таких как размол, смешение, отжиг и измельчение спеченной губки. В работе исследуется бронза образная латунь полученная из омедненного графита [8] и цинковой лигатур [9]. В качестве объекта исследования был использован медный, обменный графит и лигатуры цинковый порошки с размером 50 - 63 мкм. Полученный состав шихты технологический режим, триботехнически, смешивания, прессование и (таблица 1) спекание анализировали выполнения согласно работе [6] статистическая обработка анализов исходного и полученного шихты показало, что для получения удостоверенного результата достаточно одного определения [10.11]. Таблица 1 Схема и параметры технологического процесса получения детали № Вид исходного сырья и способ его получения Состав порошковой латунь, % Схема и параметры технологического процесса получения детали 1 ПЛ-80 (распыление расплава водой) 60 Си - 20 Zп Диффузионный отжиг П+С tcn=6000 - 9000C Pпр 400 - 800 МРа 2 Отжиг медного порошка и лигатуры Си - Zп 80 Си - 20 Zп П+С+ГП Pпр 300 - 600 МРа tcn=6000 - 7000C Г Pпр= 120 - 150МРа 3 Смесь порошков меди + омедненной цинковый лигатур + омедненный графит 80( Си + (Си- Zп) МЛ)+20МГ Г Pпр= 120 - 150МРа tcn= 5000C П - прессование, МГ - омеднённый графитовый порошок, С - спекание. Известно, однако что вследствие высокой пластичности медный порошок крайне сложно измельчать механически, в связи с этим диспергирование меди обеспечивалось путем нанесения тонкого медного покрытия на частицы графиты и лигатуры. Толщина покрытия выбиралась с таким расчетом, что супимарное содержание компонентов в порошке соответствовало требуемой марке сплава. Медное покрытие наносимо путем реакции замещения меди цинком в растворе медного купороса , в результате которой медь оседала на порошинках лигатуры. После окончания реакции раствор сливали, порошок промывали и высушивали. Структуру частиц изучали методом оптической металлографии, мед осаждается на порошинку лигатуры в виде слоя толщиной менее 1 мкм. Этот размер и определяет длину характерного диффузионного пути. Прессованием шихты из омедненного графиты и лигатуры цинка производили на специального пресс- форме обеспечиванной нагривающий устройством при температурах порядка 5500 С в течение нескольких минут получена латунь пористостью менее 3% , достаточно однородная по структуре и составу . Обратим внимание на ряд существенных особенностей , описанной технологии получения порошковой бронзообразный латуни. Горячее прессование можно производить без защитной среды, что практически не ухудшает свойств материалов. Прессование в закрытой пресс - форме, а также медное покрытие на порошинках предотвращают свободное испарение цинка, благодаря чему улучшается качества латунных изделий. Существенные влияние на испарение цинка при спекании оказывает влажность защитной среды [1] : при увеличением влажности цинк испаряется сильнее особенно в области высоких температур. Повышенное ее концентрации до 5% снижает вдвое физике - механические свойства. Существенный интрес представляет результаты исследованный смесь порошков состава Си + омедненной лигатур (Си - Zп) + 20% МГ и свойства порошковой латуни от вида применяемого исходного сырья и метода получения из него бронзообразный латуни (таблица 2). Из таб. 2 видно что , материал обеспечивает антифрикционных свойств (износ 15-20 мкм коэффициент трение 0.02 - 0.04). Введение в шихту графита омедненных форме в процесса нагревания существенно снижает испарение и летучести цинка исследовано что, испарение цинка и меди в вакууме практически происходит после достижения 6000С ,причем при повышение температуры нагрева интенсивность испарения возрастает на 2-3 порядка . Провиденные в процессе нагрева исследования изменения микроструктура одного и того же участка поверхности образца внутрь и межчастич микроволновок, напоминающих графита пропитанных цинком и свидетельствующие о премужественном испарении цинка в этих местах . Диффузионная гомогенизация в смеси порошков определяется диффузии в α - фазе, где она замедленно по сравнению с другими фазами . Таким образом, оценки показывают реальность изготовления сравнительно гомогенных прессовки при указанных режимах за время порядке нескольких минут. Предложенный способ позволяет в одном цикле при облегченных режимах прессования, исключив стадии спекания и дорисовки, изготовить детали веста сложной формы с высокой точностью соблюдения заданных размеров. Таблица 2 Физико - механические и триботехнические свойств порошковых латуней МЛ - омеднённый лигатур, МГ - омеднённый графит Состав порошковой латуни Среды прес сования Плот ность 103 кг/м3 Па терь испарение,% Предел прочности при разрыве,МРа Отно сительное удли нение,% Пределпроч ность при сжатие, МРа Твер дость, НВ Триботехнический свойств Износ,мкм Коэфиценттрение ПЛ-80 атмосфер 7.5 - 8.2 8-20 207-260 8-12.6 200-250 70-101 30-70 0.07-0.17 Си +МЛ (Си - Zn) ваккум 7.7 - 8.0 6-8 190-210 10-15 190-210 100-120 60-100 0.05-0.08 Си +МЛ (Си - Zn) +МГ 20 ваккум 7.5 - 7.9 3-4 100-180 5-7 100-180 80-130 15-20 0.02-0.04 Выводы 1. Установлено что, традиционные методы изготовления порошковых латунных изделий, включающие прессование порошка и последующие спекание прессовок, не позволяют получать изделия порнетоствого менее 7 - 10 %, в связи с чем они не нашли широкого применения для получения конструкционных деталей . 2. Спекание прессовок из порошков меди + медноцинковой лигатуры и мед + медноцинковой лигатур + МГ20 дает более стабильные по содержания цинка результаты по сравнению со спеканием порошков лигатуры и меды + цинка . 3. Проведенные исследования дают основание сделать заключение о том, что применение для горячего прессования омедненных (графиты и лигатуры цинковой) порошков с тонким покрытием из более тугоплавкого компонента обеспечивай получение антифрикционных материалов. 4. Получены формулы для расчета кинетики изменения пористости прессовки под влиянием большего внешнего давления. 5. Предложенный способ позволяет в одном цикле при облегченных режимах прессование, исключив спекание и до прессовки.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.