Агломериране в течна фаза - Studiopedia
Течнофазовото синтероване е синтероване на прахообразно тяло при температура, която осигурява образуването на течна фаза. Термодинамичното условие за ефективно синтероване в течна фаза е тенденцията на многокомпонентна система към минимум свободна повърхностна енергия и химичен потенциал, както при синтероване в твърда фаза. Но за разлика от синтероването в твърда фаза, при синтероването в течна фаза, поради по-голямата мобилност на системата "течност-твърдо", действието на основните движещи сили на обемно уплътняване на прахообразно тяло, силите на капилярна контракция, се проявява по-ясно. В присъствието на течна фаза, при определени условия, се улеснява развитието на кохезионни сили между отделните прахови частици и се образува нископорьозен (P
Има синтероване на прахообразно тяло с наличие на течна фаза до края на изотермичното задържане и с нейното изчезване малко след появата (въпреки че нагряването продължава), както и специфичен тип от първия тип течнофазов процес на синтероване, който се нарича инфилтрация на прахово формоване. Във всеки случай обемът на течната фаза, образувана по време на нагряване, трябва да бъде от 3–5 до 50% (оптималното количество е 25–35%). Ако се образува твърде много течна фаза, тогава формоването на прах може да „плува“ - да загуби формата си. При ниско съдържание на течна фаза се губят предимствата на течнофазното синтероване - необходимо е повече време за синтероване, висока температура, получава се порест продукт и др.
Основните характеристики, характерни за синтероването в присъствието на течна фаза са:
1. Образуването на течна фаза по време на синтероване обикновено е придружено от засилване на свиването, което по принцип прави възможно получаването на синтерован материал с много висока плътност и ниска остатъчна порьозност с относително кратко време на процеса; Vследователно синтероването в присъствието на течна фаза често е алтернатива на използването на високи налягания на формоване или високи температури и времена на синтероване за получаване на материал с висока плътност. За някои прахове от много твърди материали или сплави синтероването в течна фаза може да бъде единственият възможен начин за получаване на краен продукт с висока плътност.
2. Ефектът от увеличаване на свиването зависи както от физикохимичните характеристики на компонентите, така и от количеството на течната фаза, размера на частиците на огнеупорния компонент и първоначалната порьозност на брикетите. Увеличаването на количеството на разтопим компонент допринася за свиване, но при наличие на известна взаимна разтворимост на компонентите, промяната в плътността по време на синтероване в течна фаза може да бъде усложнена от процеси на хетеродифузия; използването на по-малки фракции от огнеупорния компонент допринася за увеличаване на свиването.
3. Значителна роля при синтероването играе стойността на първоначалната порьозност. Свиването на брикети с висока първоначална порьозност затруднява получаването на продукти с висока точност на размерите, а синтероването на брикети с ниска начална порьозност може дори да доведе до тяхното нарастване по време на синтероването. Това се дължи на факта, че по време на образуването на течната фаза могат да се образуват изолирани пори, налягането на газа в които може да се увеличи (поради намаляването на оксидните филми), което ще предотврати свиването.
4. В някои случаи течната фаза присъства по време на синтероването само за ограничено време и синтероването се извършва главно в твърдата фаза. Това се дължи на факта, че възникването на дифузионни процеси, включващи течната фаза, може да доведе до образуването на други, по-огнеупорни фази или до разтваряне на течната фаза в твърдото вещество.
5. Често се използва процес на синтероване в течна фазаза получаване на специални структури със специални механични свойства (например антифрикционни материали). Това е възможно, ако фазата, която е течна по време на синтероването, запазва индивидуалните си характеристики и в синтерования материал.
6. Контролът на обемните промени по време на синтероване в течна фаза прави възможно получаването на силно порьозни прахообразни материали и продукти с размери, почти равни на тези на оригиналните компакти. Това изисква създаването на бипорозна структура на тялото на праха, съдържаща малки естествени пори и големи изкуствени пори. Образуването на големи пори се дължи на летливия порообразувател (амониев бикарбонат), въведен в състава на праховия състав на етапа на пресоване при формоване.
Етапи на синтероване в течна фаза.Съвременните теоретични разработки в синтероването в течна фаза се основават на три възможни уплътнявания, които се развиват последователно с появата на течна фаза с частично припокриване на процесите:
поток от течна фаза (механично пренареждане), т.е. движение на частици под действието на капилярни сили;
разтваряне–утаяване (рекристализация или химическо пренареждане на частици от огнеупорната фаза), т.е. прехвърляне през течността на веществото на огнеупорната фаза, разтворена в нея, от повърхността на частици с по-малък размер към повърхността на частици с по-голям размер;
твърдофазно синтероване, т.е. натрупване на частици от огнеупорната фаза (образуване на твърда рамка или "скелет").
Кинетиката на тези процеси значително зависи от степента на хомогенност на сместа от компоненти, първоначалната порьозност на прахообразното тяло, количеството на образуваната течна фаза, линейния размер на праховете, характера на намокряне на твърдата фаза от течността, взаимната разтворимост на фазите и достатъчно голямредица други фактори.
Най-високата степен на уплътняване се постига на етапа на пренареждане на частиците. За системи с невзаимодействащи компоненти този механизъм е основният. В този случай количеството на течната фаза в такава система трябва да бъде максимално [35–50% (об.)]. За системи с взаимодействащи компоненти ефективното уплътняване се постига с по-малко течна фаза. В този случай се постига забележимо уплътняване поради допълнително свиване по механизма на химическо пренареждане.
На първия етап течната фаза запълва празнините между твърдите частици и, играейки ролята на течен лубрикант, улеснява взаимното движение на частиците, което води до уплътняване на прахообразното тяло.
. Процесът на втория етап може да играе значителна роля само в системи, където твърдата фаза има известна разтворимост в течната фаза. Тъй като разтворимостта на твърдо вещество в течност се увеличава с увеличаване на кривината (с намаляване на размера на частиците на твърдата фаза), малките частици се разтварят и изчезват, докато големите частици растат, приемайки по-правилна форма (например заоблена или фасетирана), минимизирайки повърхностната енергия. Механизмът на разтваряне-утаяване е практически значим, когато количеството на течната фаза е>gt; 5% (об.). В случай на малки количества от течната фаза (
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: