Obrabotka Metallov 2013 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (59) 2013 39 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Введение Качество изделий порошковой металлургии в значительной мере зависит от условий проте- кания процесса спекания. Для экономии энер- горесурсов необходима оптимизация процесса спекания – наиболее длительная и энергоемкая операция в порошковой металлургии. Одним из способов снижения энергетических затрат и улучшения качества спеченных изделий являет- ся использование ультрадисперсных порошков (нанопорошков). При линейных размерах частиц порошка менее 100 нм наблюдается зависимость физических свойств порошков от их дисперсно- сти (от характерного размера и распределения по размерам частиц, образующих порошок). Существенная усадка нанопорошков проис- ходит при температуре на несколько сотен гра- дусов ниже температуры усадки аналогичных грубодисперсных порошков [3]. Так, для порош- ков на основе железа, имеющих средний харак- терный размер частиц менее 50 нм, процессы УДК 621.762 МЕТОД РАСЧЕТА ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ СПЕКАНИЯ НАНОПОРОШКОВ Л.А. БОРЫНЯК, доктор физ.-мат. наук, профессор ( НГТУ, г. Новосибирск ) А.П. ЧЕРНЫШЕВ, канд. техн. наук, доцент ( ИХТТиМ СО РАН, г. Новосибирск ) Статья поступила 12 марта 2013 года Борыняк Л.А. – 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, Новосибирский государственный технический университет, e-mail: borynyak-leonid@mail.ru Рассматриваются особенности спекания ультрадисперсных порошков и их смесей с грубодисперсными порошками. Показана необходимость учета зависимости коэффициента диффузии и температуры плавления от дисперсности нанопорошков для оптимизации технологических процессов порошковой металлургии. Раз- работана методика выбора оптимальной температуры спекания нанопорошков и их смесей с грубодисперсны- ми порошками. Проведены расчеты для спекания грубодисперсного вольфрама с добавлением нанопорошка никеля или вольфрама. Дополнительно проведен расчет спекания нанопорошка вольфрама, железа и смеси ультрадисперсного и грубодисперсного порошков железа. Сопоставление результатов расчетов с литератур- ными данными показало высокую эффективность предложенной авторами методики. Ключевые слова: спекание, нанопорошки, температура плавления нанопорошков, температура спекания нанопорошков. спекания происходят в интервале температур 350…500 °С, а для вольфрама 900–1600 °С. Плотность нанопорошковых заготовок после простого спекания обычно не превосходит 70 % от теоретической плотности соответствующего материала [2, 3]. Нанопорошки хуже прессуют- ся, но лучше спекаются [2]. Это обусловлено тем, что в структуре прессовки сохраняется большое количество пор. Наблюдается также существен- ный рост зерна даже при низкотемпературном спекании. Цель данной работы — разработка метода расчета температуры спекания ультрадисперс- ных порошков для оптимизации температурного режима получения изделий порошковой метал- лургии. 1. Теория Важными для спекания характеристиками как грубодисперсных, так и ультрадисперсных порошков являются средний размер частиц