8.Свойства порошков. Классификация свойств. Химические и физические свойства: методика определения, единицы измерения.

Свойства порошков в значительной степени определяют качества материалов и изделий получаемых методами порошковой металлургии. Свойства подразделяются на 4 основных группы: химические, физические, технологические, специальные.

1). Химические свойства.

Химические свойства характеризуют природу материала и определяютс химическим составом порошков. Содержание основного компонента (например: Fe), содержание лигирующих элементов (спец. Вводимый), содержание примесей и инородных включений (сами собой получаются).

Примеси бывают: металлические (Fe, Al, Si) и неметалл-ие (F, S, O₂, C, H₂). Среди неметаллических примесей особое место занимают газовые, основные из которых O₂, N₂, H₂. Газовые примеси могут присутствовать в виде твёрдого раствора в основном компоненте химических соединений (оксиды, нитриды, гидриды), а также в свободном газообразном состоянии на поверхности частиц и в порах. Присутствие газовых примесей должно строго контролироваться, т.к они существенно влияют на технологичность порошка, так и на качество получаемого материала

Источники газовых примесей.

1). Сырьё

2). Способ получения порошков (механическое измельчение (Кислород может быть набран); диспергирование расплава (O₂, Ar₂,N₂); восстановление (Н₂, СО); карбонил процесс (СО, О₂); электролиз (Н₂, хлодиды, фториды); плазмохимический метод (N₂, О₂, подмешенные газы).

3). Адсорбция газов при хранении и транспортировки.

4). Газовая атмосфера спекания.

5). Разложение связки и смазки вносимых при прессовании.

6). Взаимодействие основного компонента и примесей с влагой при нагревании.

Дополнительно к химическим св-вам относят:

1). Пирофорность, т.е способность к воспламенению, температурав возграния порошков Тi 330 ºС, Та 420 ºС.

2). Взрываемость, способность к взрыву, который характеризуется показателем НКПВ (нижний ….

для Тi (НКПВ)=25 (г/м³)

для Та (НКПВ)=200 (г/м³)

3). Токсичность, это способность вызывать потологические изменения в организме человека, характеризуемые показателем ПДК (предельно-допустимая концентрация) для Ве 0,001 мг/м³; для оксида ванадия (V₂О₅) 0,1 мг/м³.

2).Физические свойства.

1). Форма частиц зависит от метода получения частиц порошков.

А). сферическая

Б). губчатая

В). осколочная

Г).дендритная

Д). чечивичная (чешуйчатая)

Е).игольчатая

А). Сферическая форма получается диспергированием расплавов и карбонил процесс

Б) губчатая получается при восстановлении и при электролизе

В). При механическом измельчении

Г). электролизом и испарение-конденсация

Д) электролиз и дискретная экстракция расплавов и при диспергировании расплавов

Е) механическая и дискретная экстракция расплавов (Д.Э.Р).

Форма частиц изучается под микроскопом и характеризуется следующими показателями:

1). Фактор неравноосности К₁ и К₂

К₂- фактор развитости поверхности S_сф=S_денд

Указанные факторы оцениваются статистически. Форма частиц существенно влияет на технологические свойства порошков и на качества изделий.

2). Размер частиц.

1). Порошки представляют собой полидисперсные системы, состоящие из частиц различной крупности.

2). Фракция-часть полидисперсной системы, состоящая из частиц входящих в определённый диапазон размеров. Фракция обозначается -50 мкм (от 0 до 50 мкм).;

+50 -200 мкмк (от 50 до 200 мкм).

Дисперсность (крупность) порошка характеризуется гранулометрическим, фракционным составом и расчётными величинами.

Размер частиц, мкм	Содержание фракций, %
-10	10
+10 -20	20
+20 -30	30
+30 -40	25
+40 -50	15
	100%

Кривые распределения. Гистограмма

1-Дифференциальная кривая распределения частиц по размерам

2-Интегральная кривая по «минусу» распределения частиц

3-Интегральная кривая по «плюсу» распределения частиц 3).Средний размер частиц

d_i-средний размер частиц i-той фракции;n_i-кол-во частиц i-той фракции

4).

m_i-масса i-той фракции

5). Степень полидисперсности

σ-среднее квадратическое отклонение

d_ср.-средний размер частиц

6). Дисперсность порошка может характеризоваться минимальной ячейкой сита, через которое просыпалась вся проба порошка в стандартах СНГ d опред. В мм, в международных стандартах АSТМ N определяется в меш.

Меш-это количество ячеек на линейный дюйм

d-размер ячейки сита , в мм.

Кондуктометрия

Метод основан на определении измерения проводимости калиброванного канала заполненного электролитом при прохождении через него частиц разной величины.

1-ёмкость с электролитом

2-электроды

3-кондуктор с калиброванным отверстием Б

4 и 5- краны

6-буферная ёмкость

7-вакуумный насос

8-ртуть

9 и 10 –электрические контакты

А- цепь усилителя

Схема счётчика Культера ТА-2

Принцип работы:

1) подготовка прибора к работе. Закрывают кран (4) и включают вакуумный насос (7), создаётся разряжение в стеклянной трубке и под действием разницы давлений уровень ртути поднимается на высоту h. Сосуд (1) загружают пробу порошка и размешивают (мешалкой) в электролите.

2). Проведение измерений. Закрывают клапан (5) и открывают клапан (4). Опускаясь, уровень ртути создает разряжение в стеклянной трубке, погружённой в кондуктор (3). Электролит с порошком через калиброванное отверстие Б просасывается из сосуда (1) в кондуктор (3). Объём прокаченного электролита определяется объёмом ртути в измерительном цилиндре.

При опускании уровня ртути, в результате её движения справа налево происходит последовательное замыкание контактов (9) и (10).

При замыкании контакта (9) происходит включение электронно-пересчётного устройства усилителя А, при замыкании контакта (10) усилитель отключается. В зависимости от размера частицы изменяется электропроводность (электросопротивление) калиброванного канала между электродами (2). Величина импульса определяет размер частиц, а количество импульсов количество частиц.