Материал: Технология производства порошковых и композиционных материалов

Смешивание -- ответственная операция, которая в основном определяет свойства композиционного материала, может осуществляться механическим и химическим способами.

Равномерное распределение компонентов в композиционных материалах достигается при смешивании в конусных, Y-образных смесителях и смесителях со смещенной осью. Применение для смешивания шаровых мельниц и барабанных смесителей вызывает комкование волокон. Более равномерное распределение компонентов достигается при мокром смешивании в спирте, бензине или воде.

Химический способ смешивания, состоящий в осаждении матричного материала на поверхность волокон из растворов химических соединений, позволяет равномерно распределить компоненты, но имеет низкую производительность.

После мокрого или химического смешивания смесь сушат при температуре 100-120 °С. Если компоненты отличаются по плотности, сушку исключают из технологического процесса с целью предотвращения разделения компонентов при засыпке и формовании заготовок.

Рекомендуемая литература:

• 1. [4] стр.38-44.
• 2. [2] стр.265-270.
• 3. [4] стр.43-44.

Контрольные задания для СРС (тема 6) [1, 4]

• 1. Разобрать свойства и области применения КМ с алюминиевой, титановой матрицами.
• 2. Изучить технологию получения композиционного материала Ni-W шликерным литьем.

Методические указания для выполнения лабораторных работ

Лабораторная работа 1 Определение гранулометрического состава порошка

Цель работы: ознакомление с основными методами контроля зернистос-ти в порошковой металлургии и определение гранулометрического состава порошка методом ситового анализа.

Порядок выполнения работы:

1. Провести ситовый анализ двух видов образцов порошкового материала. Результаты анализа оформить в виде таблицы по примеру табл. 1.

Таблица 1. Пример заполнения результатов определения грануломет-рического состава

• 2. Провести микроскопический анализ двух видов образцов порошкового материала. Подобрать увеличение микроскопа для размеров измеряемых час-тиц. Определить средний размер частиц.
• 3. Сделать выводы и составить отчет по работе в соответствии с вышеуказанными пунктами.

Контрольные задания для СРС [1, 5, 7]

• 1. Изучить методику фотоседиментационного определения грануломет-рического состава порошков.
• 2. Научиться проводить обработку результатов изученного метода.

Лабораторная работа 2 Определение насыпной плотности, плотности утряски и текучести металлического порошка (2 часа)

Цель работы: ознакомление с одной из важнейших характеристик метали-ческих порошков -- насыпной плотностью и способами определения ее; освоение методики определения насыпной плотности с помощью волюмометра; определение текучести металлического порошка.

Порядок выполнения работы:

• 1. Провести определение насыпной плотности, плотности утряски и текучести двух видов образцов порошкового материала. Полученные данные представить в виде таблицы.
• 2. С помощью полученных данных рассчитать относительный объем, относительную плотность и пористость материала.
• 3. Проанализировать полученные данные и составить отчет по работе.

Контрольные вопросы:

• 1. К каким свойствам металлических порошков относятся насыпная плотность и текучесть?
• 2. Дайте определение термину «насыпная плотность». Для чего необходимы значения насыпной плотности? Какими способами можно определять насыпную плотность? Каким образом можно изменить величину насыпной плотности? Какую величину называют насыпным объемом?
• 3. Дайте определение понятию «плотность утряски». Каким образом определяют ее величину? Какую величину называют объемом утряски?
• 4. С помощью каких величин можно рассчитать относительный объем, относительную плотность и пористость порошковых материалов? Что характеризует каждая из этих величин?
• 5. Дайте определение термину «текучесть металлического порошка». От чего в основном зависит текучесть? По какой формуле можно определить текучесть?
• 6. Каким образом проводят определение текучести порошкового материала? Какие влияют на текучесть удельная поверхность и шероховатость частиц, влажность и процесс окисления металлического порошка?

Рекомендуемая литература:

• 1. [1]
• 2. [5]
• 3. [7]

Контрольные задания для СРС [1, 5, 7]

1. Провести анализ исследования текучести трех типов образцов порошков материалов.

Лабораторная работа 3 Исследование уплотняемости и прессуемости порошка (2 часа)

Цель работы: изучение закономерностей процесса уплотняемости и прессуемости металлического порошка, определение основных факторов, влияющих на уплотнение; ознакомление с основными операциями формования металлических порошков.

Порядок выполнения работы:

• 1. Провести уплотняемость двух видов образцов порошкового материала. Данные по уплотняемости представить в виде графика зависимости плотности прессовок от давления прессования.
• 2. С помощью пресс-формы сформовать порошковый металлический материал и проверить его качество.
• 3. Сделать выводы и составить отчет по работе в соответствии с вышеуказанными пунктами.

Контрольные вопросы:

• 1. К каким свойствам металлических порошков относятся уплотняемость, прессуемость и формуемость?
• 2. Дайте определение термину «уплотняемость металлического порошка». По какой характеристике оценивается уплотняемость?
• 3. Какова последовательность операций при определении уплотняемости порошка?
• 4. Дайте определение термину «прессуемость металлического порошка». С какими характеристиками металлических порошков связана прессуемость?
• 5. Дайте определение термину «формуемость металлического порошка». От чего в основном зависит формуемость порошка? Как качественно можно оценить формуемость прессовки?

Рекомендуемая литература:

• 1. [1]
• 2. [5]
• 3. [7]

Контрольные задания для СРС [1, 5, 7]

1. Определить плотность прессовки образца и вычертить кривую прессуемости.

Лабораторная работа 4 Прессование порошкового материала (2 часа)

Цель работы: ознакомление с различными способами прессования порошкового материала и определение расчетных величин.

Порядок выполнения работы:

• 1. Вычертить простейшую схему пресс-формы и назовите ее основные детали.
• 2. С помощью пресс-формы спрессуйте порошковый металлический материал.
• 3. Проанализируйте качество полученной прессовки.

Контрольные вопросы:

• 1. Дайте определение понятий «прессование порошка» и «прессовка».
• 2. От каких факторов зависит качество получаемых прессовок?
• 3. Какие способы прессования порошковых материалов Вы знаете?
• 4. В каком случае применяется двухстороннее прессование?
• 5. Из каких операций складывается процесс прессовки?
• 6. Какой формулой пользуются при расчете навески порошка?
• 7. Каким образом осуществляют дозировку порошка?
• 8. Каким образом при заполнением порошком матрицы пресс-формы достигается его равномерное распределение и горизонтальность поверхности? спекаемость порошок алюминиевый пудра
• 9. По каким признакам классифицируют пресс-формы для изделий из металлических порошков?

Рекомендуемая литература:

• 1. [1]
• 2. [5]
• 3. [7]

Контрольные задания для СРС [1, 5, 7]

1. Выполнить расчет матриц на прочность, с учетом рекомендуемых размеров матрицы.

Лабораторная работа 5 Изучение структуры порошковых материалов (2 часа)

Цель работы: изучение влияния различных факторов на формирование структуры порошковых материалов.

Порядок выполнения работы:

• 1. По маркам выданных образцов порошковых изделий определить приблизительный химический состав.
• 2. Изучить и зарисовать микроструктуры образцов.
• 3. Сделать выводы и составить отчет по работе в соответствии с вышеуказанными пунктами.

Контрольные вопросы:

• 1. Какова в общем виде взаимосвязь между структурой пористого тела и его свойствами?
• 2. Перечислите структурные составляющие порошкового материала.
• 3. Какие факторы и как влияют на формирование структуры порошкового материала?
• 4. Охарактеризуйте методы исследования структуры порошкового материала.
• 5. Расшифруйте марку порошковой стали 30Н3Д1,5Мn.

Рекомендуемая литература:

• 1. [1]
• 2. [5]
• 3. [7]

Контрольные задания для СРС [1, 5, 7]

1. Изучить микроструктуру образца порошкового материала

Лабораторная работа 6 Определение прочности, ударной вязкости и твердости порошковых материалов (3 часа)

Цель работы: изучение механических свойств порошковых материалов: прочности, ударной вязкости, твердости, а также практическое освоение методик определения этих свойств.

Порядок выполнения работы:

• 1. Измерить микротвердость нескольких образцов.
• 2. Провести определение предела прочности при растяжении пористого конструкционного материала цилиндрической формы.
• 3. Результаты определений занести в таблицу и сделать выводы

Контрольные вопросы:

• 1. К каким свойствам металлических порошков относятся прочность, ударная вязкость, твердость?
• 2. От чего зависят механические свойства порошковых материалов?
• 3. Как оценивают прочность порошковых материалов?
• 4. Охарактеризуйте методику определения ударной вязкости?
• 5. Каким образом определяют микротвердость порошковых материалов?

Рекомендуемая литература:

• 1. [1]
• 2. [5]
• 3. [7]

Контрольные задания для СРС [1, 5, 7]

1. Изучить методику определения предела прочности твердых сплавов при поперечном разрыве.

Лабораторная работа 7 Дисперсно-упрочненные композиционные материалы (2 часа)

Цель работы: ознакомление со свойствами и технологией изготовления дисперсно-упрочненных композиционных материалов на алюминиевой основе.

Порядок выполнения работы:

• 1. Сравнить механические свойства чистого алюминия, сплавов алюминия и дисперсно-упрочненного САП.
• 2. Данные представить в виде таблицы и сделать выводы.

Контрольные вопросы:

• 1. Какие технологические схемы применяют для получения дисперсно-упрочненных композиционных материалов типа САП?
• 2. Какие марки исходного материала используют для получения САП? Каково содержание оксида алюминия в них?
• 3. Какова структура САП?
• 4. Как влияет содержание оксида алюминия на механические свойства САП?
• 5. Какую продукцию изготавливают из САП?
• 6. Что служит матрицей в дисперсно-упрочненных композиционных материалах на никелевой основе?
• 7. Введение каких элементов приводит к дополнительному упрочнению КМ на никелевой основе?

Рекомендуемая литература:

• 1. [3]
• 2. [7]

Контрольные задания для СРС [3, 7]

1 Изучить технологию изготовления дисперсно-упрочненных компози-ционных материалов на никелевой основе.